細紗斷頭檢測的創(chuàng)新和發(fā)展

劉榮清，張偉敏

(1.上海紡織工程學(xué)會，上海 200092；2.上海紡織裕豐科技有限公司，上海 200082)

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?綜合評述

細紗斷頭檢測的創(chuàng)新和發(fā)展

劉榮清1，張偉敏2

(1.上海紡織工程學(xué)會，上海 200092；2.上海紡織裕豐科技有限公司，上海 200082)

為控制并減少細紗斷頭，從紡紗產(chǎn)量、產(chǎn)品質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率、用棉量等方面闡述了細紗斷頭與紡紗的關(guān)系，詳細介紹細紗斷頭考量指標的計算、考量水平以及斷頭檢測方法和細紗單錠斷頭在線檢測系統(tǒng)的應(yīng)用。指出：細紗斷頭對紡紗產(chǎn)質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率、用棉量等有影響；傳統(tǒng)人工檢測斷頭方法周期長、信息量不足，不利于異常紗錠的監(jiān)控和消除；單錠在線檢測系統(tǒng)能有效、即時顯示異常錠位及斷頭、產(chǎn)量、效率、回花率、錠速等數(shù)據(jù)；建議研制適合我國生產(chǎn)實際、功能更好的在線檢測斷頭系統(tǒng)。

細紗機；細紗斷頭；考量指標；人工檢測；異常錠位；在線檢測

1 細紗斷頭與紡紗的關(guān)系

細紗斷頭通常以千錠時斷頭數(shù)即斷頭率表示，它是紡紗生產(chǎn)技術(shù)工藝水平和管理水平的綜合反映。細紗斷頭涉及紡紗原料、設(shè)備、工藝、操作和環(huán)境等方面，是關(guān)聯(lián)細紗質(zhì)量的部分指標，直接關(guān)系到細紗機的產(chǎn)質(zhì)量，紡織廠的用工、勞動強度、勞動生產(chǎn)率以及用棉成本等指標。

降低細紗斷頭率是紡紗機研究的主要課題和目標。紡紗原料、工藝、器材專件、環(huán)境、設(shè)備狀態(tài)等任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能形成大面積斷頭，造成災(zāi)害性事故甚至關(guān)車，紡紗廠應(yīng)足夠重視，貫徹防治結(jié)合、預(yù)防為主的管理方法，強化斷頭的掌控和檢測，以減少斷頭產(chǎn)生。

斷頭對紡紗的影響主要有以下幾方面。

1.1 對紡紗產(chǎn)量的影響

細紗斷頭造成錠子空轉(zhuǎn)，產(chǎn)量減少，生產(chǎn)效率降低。圖1為15 tex、20 tex和30 tex品種不同斷頭率對年產(chǎn)量的影響[1]。從圖1可以看出，紡紗機產(chǎn)量很大程度上取決于斷頭率的高低。

1.2 對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

斷頭多，意味著接頭多。不良接頭會造成明顯的粗節(jié)紗疵，形成竹節(jié)疵點；接頭動作太慢使紗線一段捻度過多，造成緊捻疵點，嚴重時會造成面料皺縮或起絨不良。據(jù)有關(guān)資料介紹：即使是操作能手，幾乎70%的接頭都會在布面上產(chǎn)生較淺的、隱約可見的小竹節(jié)；接頭處的強力只能達到正常紗強力的1/2～1/5。因此，某些高端服裝的主要部分和軍工特品規(guī)定需使用無接頭紗織物。筆者曾對某國生產(chǎn)的CJ 5 tex×2/CJ 5 tex×2 629.5 根/(10 cm)/629.5 根/(10 cm)純棉府綢面料與國內(nèi)相同產(chǎn)品進行對比，發(fā)現(xiàn)其強力、條干均無明顯差異，但國產(chǎn)面料陰影較深，存在不明顯小粗節(jié)，這與國內(nèi)細紗機斷頭率較高有關(guān)。所以，斷頭數(shù)量與紡織品質(zhì)量、后加工弱環(huán)、疵點都有密切關(guān)系。

1.3 對勞動生產(chǎn)率的影響

斷頭多，接頭次數(shù)多，擋車工勞動強度增加，某些復(fù)雜斷頭如繞膠輥、繞羅拉、飛花飄頭等都會增加接頭處理時間，造成擋車工看臺數(shù)減少，勞動生產(chǎn)率降低。

1.4 對用棉量的影響

斷頭增加，吸棉花和接頭回絲量相應(yīng)增加，造成用棉量加大。吸棉花需經(jīng)處理后回用，在此過程中單纖維受到損傷，棉結(jié)增加，只能降級使用。

此外，斷頭少可創(chuàng)造條件增加車速或提高擋車工看臺能力，提高產(chǎn)量。國外先進工廠能做到斷頭率在5根以下甚至零斷頭，從而實現(xiàn)夜班不關(guān)車，無需值車，大大提高了經(jīng)濟效益。

2 細紗斷頭考量指標

2.1 指標計算[2]

2.1.1 斷頭率

斷頭率是指紡紗機1 h內(nèi)千錠的斷頭根數(shù)，是紡織車間考量的主要指標。具體計算公式為：

2.1.2 千米斷頭數(shù)

千米斷頭數(shù)反映的是單位產(chǎn)量(千米)斷頭數(shù)，可以比較不同品種在相同輸出速度下的斷頭水平。其計算公式為：

千米斷頭數(shù)與布面細紗接頭形成的細微小粗節(jié)密切相關(guān)，從而可以計算織物、面料中經(jīng)緯紗總長度或織物總長度內(nèi)的細微小粗節(jié)數(shù)，指導(dǎo)并改善布面實物質(zhì)量。

2.1.3 閃時斷頭數(shù)

閃時斷頭數(shù)的測定，適合企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)和管理人員在較短時間內(nèi)了解或考量車間斷頭狀態(tài)。具體計算公式為[2]：

閃時斷頭數(shù)的測定時間一般為15 min～20 min，可結(jié)合車間常規(guī)巡檢進行，也可折算為千錠時斷頭率。具體公式為：

2.2 考量標準

以前紡織部曾規(guī)定：一般品種斷頭率在50根以下為合格；精梳滌棉品種斷頭率不超過30根為合格；7.5 tex及以下品種斷頭率不超過 70根為合格。企業(yè)也可以根據(jù)斷頭機臺合格率考核車間或設(shè)備維修效果。斷頭合格率計算公式為：

烏斯特(USTER)公司曾提供棉紡環(huán)錠細紗機斷頭率，見表1，該數(shù)據(jù)與我國細紗機斷頭率進行比對，說明國內(nèi)斷頭率水平較差。

表1 棉紡環(huán)錠細紗機斷頭水平

占世界產(chǎn)量百分比/%千錠時斷頭率/根精梳紗粗梳紗101214502328904858

3 細紗機斷頭傳統(tǒng)檢測評估

采用人工檢測細紗斷頭的方法，每個檢測工每班只能測2次，每次測1條車弄，2個半面(2個半臺車)，測試周期較長。10萬紗錠的企業(yè)，如果每臺每月輪試1次，需用3個測錠工，不僅人工成本大，而且信息量太少，不能滿足現(xiàn)代工業(yè)大數(shù)據(jù)及時捕捉、消除異常錠位、斷頭的要求；難以分析斷頭原因，不能指引降低斷頭的大方向。

國外在20世紀60年代就著手研究利用傳感器技術(shù)、信息和計算機技術(shù)，研發(fā)在線自動檢測斷頭系統(tǒng)，取得了較大的成就，技術(shù)上已漸趨成熟，正在擴大推廣中。

4 細紗單錠斷頭在線檢測的應(yīng)用

USTER公司首先研發(fā)了RING DATA環(huán)錠細紗機監(jiān)測儀。早期的儀器傳感器沿龍筋或鋼領(lǐng)板軌道往返巡回，檢測鋼絲圈停轉(zhuǎn)信息，再發(fā)送給計算機處理，同時統(tǒng)計有關(guān)數(shù)據(jù)。然而，巡回移動的測試儀帶來諸多不便，不能實現(xiàn)連續(xù)檢測，使用受到限制。它屬于第一代自動檢測細紗斷頭系統(tǒng)。

目前USTER RING EXPER環(huán)錠專家系統(tǒng)可實現(xiàn)單錠監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)細紗斷頭的異常錠位；還可監(jiān)控鋼絲圈速度，統(tǒng)計機臺生產(chǎn)效率和停臺時間。據(jù)統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)2%～5%的異常錠子會引起30%的斷頭，從而導(dǎo)致產(chǎn)質(zhì)量降低。瑞士立達(RIETER)公司的ISM(Individule Spindle Monitoring)型固定單錠控制在線檢測系統(tǒng)[3]，已在立達G35型、K45型等細紗機上使用，配置率高于30%，對企業(yè)智能化、信息化的管理模式具有潛在價值，能提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

印度普瑞美(PREMIER)公司制造的UItimo型細紗機單錠在線檢測系統(tǒng)[4]，能24 h連續(xù)檢測斷頭，分析故障錠子、打滑錠子。它采用電磁感應(yīng)傳感器，Wifi無線信號多端傳輸技術(shù)，智能化移動終端，能及時、多狀態(tài)顯示斷頭數(shù)據(jù)，即時掌握調(diào)整。每錠報價10美元，性價比高，已在國內(nèi)應(yīng)用。

意大利芬尼(Pinter Fani)公司的Efispin sonsorfil型單錠斷頭檢測系統(tǒng)[5]，全球推廣約200萬錠，于第十六屆上海國際紡織工業(yè)展覽會上配套國產(chǎn)裕華細紗機展出。該系統(tǒng)利用電磁傳感器檢測鋼絲圈轉(zhuǎn)速和斷頭，可根據(jù)斷頭狀態(tài)優(yōu)化輸出速度；細紗斷頭粗紗停喂R-stop系統(tǒng)，能降低耗棉、耗電。

青澤(Zinser)細紗機較早就配備了單錠在線檢測系統(tǒng)，其每個錠位設(shè)置的Fila Guard光電監(jiān)測器[6]，能檢測鋼絲圈的回轉(zhuǎn)速度，及時發(fā)現(xiàn)斷頭，同時通過Roving Guard系統(tǒng)，立即停止粗紗喂入；整個過程僅幾毫秒，可減少斷頭、回花和飛花，防止纏繞，避免機件損壞。同時通過Data Guard Ring pilot系統(tǒng)采集有關(guān)數(shù)據(jù)，能夠顯示和查詢產(chǎn)量、斷頭、效率、異常錠位等數(shù)據(jù)。

意大利Barco Optipin型斷頭傳感器裝在導(dǎo)紗鉤上，與斷頭監(jiān)控系統(tǒng)效果相似[7]。在線檢測系統(tǒng)采集的錠子、鋼絲圈速度等信息可以顯示機臺產(chǎn)量、效率、回花量等，并據(jù)此得出異常錠位，為及時檢修，減少空錠提供依據(jù)；即時、有效、連續(xù)地檢測細紗機斷頭數(shù)據(jù)，從而使擋車工及時采取措施降低斷頭，有利于產(chǎn)質(zhì)量提高，減少回花產(chǎn)生，減少機件損壞，降低擋車工勞動強度或擴大看錠能力；并可降低紡紗成本，提高企業(yè)效益。

異常錠位一般指在一定時間內(nèi)連續(xù)多次斷頭的錠位。細紗機每錠斷頭數(shù)產(chǎn)生的概率符合泊松分布，經(jīng)核算可以認為，連續(xù)發(fā)生3次或3處以上斷頭的錠位屬異常錠位，應(yīng)追蹤檢修。

目前，我國已有常州霍克智能科技公司研發(fā)的D-S800型細紗斷頭監(jiān)控系統(tǒng)[8]和上海太平洋電錠智能細紗機的在線斷頭檢測系統(tǒng)[9]投入使用。在線檢測斷頭后，可依據(jù)機臺大、中、小紗斷頭率的變化，自動優(yōu)選并調(diào)整前羅拉輸出速度，保持產(chǎn)量穩(wěn)定提高；斷頭自動切斷粗紗喂給可減少斷頭回花和飛花。今后，可設(shè)計與吸棉裝置吸口開關(guān)結(jié)合的檢測系統(tǒng)，斷頭開啟負壓，正常時關(guān)閉風口，節(jié)省能耗。細紗單錠在線檢測技術(shù)更大的潛能是為研發(fā)機械手或機器人自動接頭打下基礎(chǔ)或開辟途徑。如圖1所示，若千錠斷頭率能從40根降為20根，那么20 tex紗線年產(chǎn)量可減少損失1.1 t，收益約增加2萬元，而每千錠改造費用約為6.2萬元，估算約3年就能收回投資。

5 結(jié)語

5.1 細紗斷頭與紡紗經(jīng)濟效益關(guān)系密切。紡紗斷頭不可避免，檢測了解其產(chǎn)生原因，掌握并使其盡量減少。傳統(tǒng)人工斷頭檢測法周期太長，不能直接指導(dǎo)生產(chǎn)，不符合信息要求快、信息量大的時代要求。

5.2 細紗機單錠固定式在線檢測系統(tǒng)，可在生產(chǎn)全過程中即時檢測斷頭，消除產(chǎn)生重復(fù)斷頭的異常錠子，全面掌握斷頭狀態(tài)，并按大、中、小紗斷頭的規(guī)律，優(yōu)化輸出速度，具有推廣價值。

5.3 國內(nèi)對細紗斷頭在線檢測系統(tǒng)的關(guān)注度不夠，至今未有大的進展，建議博采眾長，研制適合我國生產(chǎn)實際，功能更好的在線檢測斷頭系統(tǒng)。

5.4 環(huán)錠紡細紗機自動接頭是世界難題，是紡織界的夢想。細紗斷頭在線檢測結(jié)合電錠調(diào)速控制、粗紗斷頭喂給自停，可解決自動接頭中的降速接合、管紗退繞、鋼絲圈的定位、斷頭時粗紗喂給和接頭的同位四個關(guān)鍵，為自動接頭早日實現(xiàn)創(chuàng)造條件。

[1] 瑞士Br?ker公司.紡紗技術(shù)手冊[Z]:9-11.

[2] 唐文輝,劉榮清.環(huán)錠細紗機斷頭分析與控制[M].北京：紡織工業(yè)出版社,1986.

[3] 瑞士立達Rieter公司.技術(shù)資料[Z].

[4] 印度PREMIER公司.技術(shù)資料[Z].

[5] 意大利芬尼(Pinter Fani)公司.技術(shù)資料[Z].

[6] Oelkon公司.技術(shù)資料[Z].

[7] 意大利Barco公司.技術(shù)資料[Z].

[8] 常州霍克智能科技公司.技術(shù)資料[Z].

[9] 劉榮清.細紗機在線檢測和電錠的發(fā)展與展望[C]//“經(jīng)緯股份杯”2012’強專件、促設(shè)備、為行業(yè)技術(shù)進步和創(chuàng)新經(jīng)驗研討會論文集.咸陽：全國紡織器材科技信息中心，2012：74-77.

The Innovation and Development of Yarn Breakage Detection

LIU Rongqing1,ZHANG Weimin2

(1.Shanghai Textile Engineering Institute,Shanghai 200092,China;2.Shanghai Yufeng Textile Technology Co.,Ltd.,Shanghai 200082,China)

To control and reduce broken ends,the relationship is described between the yarn breakage and spinning process from yarn production,product quality,productivity,and cotton consumption.Comprehensive introduction is made to the examination index calculation and the examination level and the detection method of the yarn breakage as well as the application of the on-line single spindle testing system.It is pointed out that yarn breakage is close to production quality,productivity and cotton consumption and such.The traditional artificial detection is of long cycle,little information,which is not conducive to the monitoring and controling of abnormal spindles.The on-line single spindle detection system can effectively and real-time display abnormal spindle including breakage,production,effiency,lint rate and spindle speed.It is suggested that development of on-line detection system needed in conformity with China production practice.

spinning frame;yarn breakage;examination index;artificial detection;abnormal spindle;on-line detection

2016-05-05

劉榮清(1934—)，男，江蘇無錫人，教授級高級工程師，主要從事棉紡工藝、測試和產(chǎn)品開發(fā)等方面的研究。

TS103.23+1

B

1001-9634(2016)05-0060-04