FL 16型粗紗機(jī)卷繞系統(tǒng)的改造

侯繼超 王家賓

（魯泰紡織股份有限公司，山東淄博，255100）

我公司的FL16型粗紗機(jī)已使用多年，因粗紗機(jī)生產(chǎn)廠(chǎng)家停產(chǎn)，配件采購(gòu)困難，配件不配套、采購(gòu)替換產(chǎn)品時(shí)間較長(zhǎng)等造成配件更換不及時(shí)和更換要求復(fù)雜而影響開(kāi)車(chē)效率，工人勞動(dòng)強(qiáng)度高。同時(shí)在紡制差異化纖維時(shí)更改工藝頻率高，紡滌棉纖維落紗不能自動(dòng)斷頭，粗紗排與排之間定長(zhǎng)差距在70 m左右、細(xì)紗粗紗頭多或造成細(xì)紗產(chǎn)出率低。原機(jī)械傳動(dòng)復(fù)雜、耗電多。我們借鑒新型全自動(dòng)粗紗機(jī)的性能特點(diǎn)［1］，決定對(duì)粗紗機(jī)卷繞系統(tǒng)進(jìn)行改造。

1 設(shè)計(jì)原理及技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

1.1 電氣方面

1.1.1 數(shù)字化控制系統(tǒng)

由PLC程序控制器、變頻器、編碼器等元件組成粗紗閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)紡紗過(guò)程的數(shù)字化、智能化，同時(shí)控制更準(zhǔn)確精準(zhǔn)，紡制粗紗條張力統(tǒng)一恒定，成紗優(yōu)質(zhì)且穩(wěn)定，維修保養(yǎng)方便，整機(jī)運(yùn)行可靠性高。

擋車(chē)工和粗紗機(jī)交互操作界面，應(yīng)用高清的彩色觸摸屏，各項(xiàng)改車(chē)數(shù)據(jù)，如紡制粗紗工藝、卷繞成形和紡粗紗條張力等參數(shù)數(shù)字化輸入，改紡調(diào)整方便，并能夠?qū)崟r(shí)顯示粗紗機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行各項(xiàng)基本參數(shù)。

外置式大電柜，大空間，電柜內(nèi)空氣流動(dòng)快速，冷卻散熱效果好，能夠保證控制柜內(nèi)各種電器元件正常工作，并保證運(yùn)行可靠。

擁有突然停電保護(hù)裝置，且可靠穩(wěn)定，在場(chǎng)外電網(wǎng)或內(nèi)部誤操作造成突然停電的情況下能確保正常停臺(tái)，并停在紡制位置，不會(huì)造成粗紗條的細(xì)節(jié)和斷頭。

1.1.2 智能化操作系統(tǒng)

該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下多種功能。

（1）可設(shè)定粗紗總長(zhǎng)度，達(dá)到精確停車(chē)及準(zhǔn)確落紗。同機(jī)臺(tái)粗紗落紗長(zhǎng)度誤差在1 m以?xún)?nèi)，有效提高粗紗生產(chǎn)的各項(xiàng)管理效率，有利于細(xì)紗整體更換粗紗。

（2）粗紗車(chē)定位功能。能夠?qū)?20個(gè)錠翼同時(shí)停在一個(gè)合適的紡制位置，擋車(chē)工更換粗紗簡(jiǎn)便，減少粗紗頭，降低白花，提高生產(chǎn)率。

（3）伸長(zhǎng)率測(cè)試功能。方便用戶(hù)考核伸長(zhǎng)率指標(biāo)，降低粗紗條檢測(cè)時(shí)間，提高生產(chǎn)率。

（4）紡紗速度的分段設(shè)置。設(shè)置分小紗轉(zhuǎn)速、正常工作速度、滿(mǎn)紗速度；小紗速度可調(diào)，考慮對(duì)筒管的兼容性，防止產(chǎn)生“跳管”現(xiàn)象；滿(mǎn)紗降速則可滿(mǎn)足不同的品種、配棉、捻度等紡紗的需要，在保證粗紗條質(zhì)量的前提下，降低斷頭，減少擋車(chē)工作量，同時(shí)保證產(chǎn)量。

（5）工藝配方存儲(chǔ)功能。改造后的粗紗機(jī)能存儲(chǔ)30多個(gè)品種，可以隨時(shí)調(diào)用或者進(jìn)行部分修改后再使用，方便改臺(tái)。

（6）紡制粗紗達(dá)到定長(zhǎng)時(shí)扯斷粗紗功能。在粗紗機(jī)紡強(qiáng)、弱捻等新的差異化纖維時(shí)，確保紡滿(mǎn)粗紗落紗時(shí)，錠翼與羅拉配合自動(dòng)扯斷紗頭，并能夠確保留有合適長(zhǎng)度的尾紗，從而提高粗紗效率及擋車(chē)工的工作效率。

（7）換筒功能。在紡制不同品種需要集體換筒時(shí)使用此功能，粗紗機(jī)紡制粗紗條定長(zhǎng)后先停車(chē)，等待擋車(chē)工換完筒后再開(kāi)車(chē)。

（8）參數(shù)修改記憶功能。各項(xiàng)數(shù)據(jù)記錄參數(shù)的修改過(guò)程和相關(guān)數(shù)據(jù)，便于各參數(shù)和質(zhì)量的查詢(xún)和追溯，同時(shí)便于管理粗紗工藝。

（9）節(jié)能功能。所紡品種不同清潔要求也就不同，根據(jù)要求能設(shè)置吸吹和吸棉風(fēng)機(jī)啟停時(shí)間，從而節(jié)約用電消耗。

（10）假捻功能。紡化纖品種時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)拉斷頭，大大減輕了擋車(chē)工的工作量。

1.2 機(jī)械方面

1.2.1 鐵炮粗紗機(jī)機(jī)械傳動(dòng)存在的主要問(wèn)題

1.2.1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)復(fù)雜

粗紗機(jī)錠翼傳動(dòng)、羅拉牽伸和傳導(dǎo)棉條運(yùn)動(dòng)、粗紗管傳動(dòng)及粗紗下龍筋升降裝置傳動(dòng)均采用機(jī)械傳動(dòng)方式，由電機(jī)主軸帶動(dòng)。

1.2.1.2 變換齒輪多

粗紗機(jī)總牽伸齒輪組:主要用于改變粗紗號(hào)數(shù)。

粗紗機(jī)后牽伸齒輪組:主要用于改變粗紗后區(qū)牽伸倍數(shù)。

粗紗機(jī)捻度變換齒輪、成對(duì)捻度齒輪:主要用于改變粗紗捻度。

粗紗機(jī)主升降齒輪、成對(duì)升降齒輪:主要用于改變粗紗機(jī)的軸向卷繞密度。

張力調(diào)整齒輪組、張力配換齒輪組:主要用于改變徑向卷繞密度，并控制紡紗張力。

同時(shí)在品種工藝修改時(shí)，上面這些齒輪組需要經(jīng)常更換，但我公司主要紡差異化纖維，品種工藝翻改非常頻繁，有部分傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)軸出現(xiàn)了程度不同的磨損，齒輪嚙合或變換不當(dāng)很容易出現(xiàn)條干不勻等質(zhì)量問(wèn)題。

1.2.1.3 對(duì)設(shè)備維修人員的技術(shù)要求高

改造前機(jī)械傳動(dòng)式粗紗機(jī)的車(chē)頭傳動(dòng)、機(jī)后傳動(dòng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對(duì)工人技術(shù)要求高，須很熟練的保全工來(lái)維保，更換拆卸的配件較多，如粗紗機(jī)上下鐵炮、變速箱、齒輪箱、粗紗成形裝置等。粗紗機(jī)磨損的部件如不及時(shí)更換修理，容易造成傳動(dòng)機(jī)械故障，出現(xiàn)粗紗冒紗、捻度不均勻及條干不好等紗條質(zhì)量問(wèn)題，造成粗紗機(jī)停臺(tái)。

1.2.1.4 機(jī)械傳動(dòng)式粗紗機(jī)配件消耗大

機(jī)械傳動(dòng)式粗紗機(jī)在工作一段時(shí)間后，易造成成形支座、天平支架、上下鐵炮軸承及法蘭、粗紗機(jī)后傳動(dòng)軸、換向齒輪箱內(nèi)電磁離合器、變速箱、升降傳動(dòng)齒輪組、鐵炮傳動(dòng)皮帶等部件出現(xiàn)變形或磨損現(xiàn)象，還會(huì)造成機(jī)物料消耗過(guò)多。經(jīng)一年統(tǒng)計(jì)，我公司測(cè)算結(jié)果:每臺(tái)機(jī)械傳動(dòng)式粗紗機(jī)主要機(jī)物料的消耗在1 000元左右，影響較大。

1.2.2 去除鐵炮成形機(jī)構(gòu)

原有的粗紗機(jī)鐵炮的龍筋升降、粗紗筒管卷繞成形、粗紗錠翼工作旋轉(zhuǎn)、四羅拉牽伸等主要傳遞需要靠機(jī)械結(jié)構(gòu)原理來(lái)完成，通過(guò)改造，這些部件大都被拆掉，將四個(gè)大的傳動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)改為用4個(gè)電機(jī)分別變頻傳動(dòng)，通過(guò)專(zhuān)用的數(shù)學(xué)算法模型來(lái)進(jìn)行變頻PLC控制，不再需要專(zhuān)門(mén)的保全維護(hù)，配以人機(jī)對(duì)話(huà)操作顯示屏。

1.2.3 去除差速箱及復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

原有的鐵炮粗紗機(jī)的差速箱都或多或少的存在著漏油、壞軸承、換軸等機(jī)械故障，對(duì)紡織廠(chǎng)的生產(chǎn)造成了一定程度的困擾。改造后這一隱患得到了徹底解決。

1.2.4 去除各類(lèi)成形、捻度、張力等工藝齒輪

原有的鐵炮粗紗機(jī)的成形、捻度、張力等工藝齒輪都需要人工更換，造成了大量的人力浪費(fèi)。經(jīng)過(guò)改造，各項(xiàng)工藝數(shù)據(jù)大都通過(guò)觸摸屏點(diǎn)擊輸入，簡(jiǎn)單實(shí)用，大大提高了紡織廠(chǎng)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

1.3 管理方面

實(shí)行粗紗機(jī)改造后，一二級(jí)倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存?zhèn)浼档停Ｈ谡?chē)維保須做的重點(diǎn)工作就是潤(rùn)滑、清潔和更換，管理成本大為降低。

粗紗機(jī)改造后保全工的用工技能要求降低，保養(yǎng)人數(shù)也有一定幅度的減少，并且質(zhì)量可追溯。改造后的粗紗機(jī)可實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追溯，對(duì)我公司的產(chǎn)品質(zhì)量管理和品牌管理有較大的幫助。

2 改造效果

2.1 效率大幅度提升

機(jī)器簡(jiǎn)化后，故障率降低，維修效率提高；機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度從原來(lái)的800 r/min～900 r/min可以提高到1 100 r/min，平均提高20%～30%；機(jī)器運(yùn)行穩(wěn)定后停臺(tái)時(shí)間減少，擋車(chē)工平均單產(chǎn)提高，擋車(chē)效率提高，產(chǎn)量提升；人性化功能的使用使工藝參數(shù)輸入方便，品種更換速度提高。

2.2 質(zhì)量改善

張力穩(wěn)定后，臺(tái)差減小，錠差減少，成紗質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量提高；百錠時(shí)斷頭率下降50%，改造后因張力穩(wěn)定，完全消除了突然停車(chē)引起的全車(chē)斷頭情況；粗紗條干CV值、粗紗伸長(zhǎng)率和粗紗重量CV等各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)都有改善。粗紗條干CV值降低10.7%左右，細(xì)紗重量變異系數(shù)降低0.25個(gè)百分點(diǎn)左右，細(xì)紗成紗CV值降低0.2個(gè)百分點(diǎn)；質(zhì)量檢測(cè)簡(jiǎn)單化。

2.3 管理方便

（1）紡粗紗工藝各項(xiàng)數(shù)據(jù)數(shù)字化輸入，方便統(tǒng)一管理；而且有工藝參數(shù)儲(chǔ)存功能，單臺(tái)可以存儲(chǔ)30多個(gè)品種工藝，成熟品種工藝儲(chǔ)存并統(tǒng)一調(diào)用，縮短了品種翻改時(shí)間。每次改車(chē)時(shí)間減少16 min。

（2）成熟品種配方儲(chǔ)存，可以重復(fù)調(diào)用和再次修改；具有滿(mǎn)紗加捻功能，尤其適合紡捻度較小的差異化品種，避免粗紗落紗時(shí)在車(chē)面及錠翼通道內(nèi)斷開(kāi)，實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)紗自動(dòng)落紗，減少擋車(chē)工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）粗紗定長(zhǎng)落紗后，可以實(shí)現(xiàn)粗紗集體換筒、細(xì)紗集體換紗。

（4）故障率降低，機(jī)配件消耗減少。

（5）用工減少。改造后我公司并粗維修人員由6人減為4人（4.4萬(wàn)錠規(guī)模），員工工資按每年5萬(wàn)元計(jì)算，每年可節(jié)約10萬(wàn)元。

（6）車(chē)速提高，產(chǎn)量增加。車(chē)速由原來(lái)23 m/min提高到26 m/min，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量可提高10 kg左右，每臺(tái)車(chē)每月可增產(chǎn)6 t左右。

（7）粗紗運(yùn)轉(zhuǎn)效率提高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，原來(lái)鐵炮粗紗機(jī)每月的維修時(shí)間在30 h左右，每月造成的產(chǎn)量損失在2.1 t，改造后基本沒(méi)有故障，相當(dāng)于每年增加了25 t的產(chǎn)量。

（8）壞紗、粗紗頭減少。經(jīng)測(cè)算改造后每月可節(jié)約1 000元左右。

（9）外置大電柜的內(nèi)部空間大，可配有軸流風(fēng)扇加快空氣循環(huán)，冷卻效果好，充分保證電器元件運(yùn)行的穩(wěn)定性。

（10）具有斷電保護(hù)功能，在外部電網(wǎng)突然出現(xiàn)斷電或電壓異常時(shí)，能夠確保紡紗張力相對(duì)穩(wěn)定、波動(dòng)較小，避免了整臺(tái)出現(xiàn)細(xì)節(jié)或斷頭現(xiàn)象。

（11）增加了狀態(tài)查詢(xún)、故障查詢(xún)等功能，可對(duì)控制器、輸入輸出點(diǎn)進(jìn)行查詢(xún)，根據(jù)各輸入點(diǎn)數(shù)據(jù)可對(duì)故障進(jìn)行分析。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，我公司通過(guò)對(duì)FL 16型粗紗機(jī)的改造，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)卷繞和精確定長(zhǎng)控制，改善了操作工和保全工的工作強(qiáng)度，降低了用工量，提高了生產(chǎn)效率，提高了質(zhì)量，減少了壞紗、粗紗頭，降低了能耗，節(jié)約了成本，為生產(chǎn)提供了有利的保證。