略談清梳聯(lián)智能化技術(shù)

倪敬達(dá)，王麗霞，崔中浩

(青島宏大紡織機(jī)械有限責(zé)任公司，山東 青島 266001)

0 引言

近些年，國(guó)內(nèi)外紡紗廠普遍采用新疆機(jī)采棉及進(jìn)口機(jī)采棉，大量應(yīng)用莫代爾、萊賽爾、細(xì)旦化纖等差別化纖維，尤其隨著各種色紡品種、小品種紡紗越來(lái)越多，紡紗廠要求清梳聯(lián)設(shè)備在適應(yīng)原料特性、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)高產(chǎn)和低耗的同時(shí)，還能解決企業(yè)維護(hù)、操作技術(shù)薄弱和用工難的問題。為此，清梳聯(lián)設(shè)備制造商針對(duì)行業(yè)發(fā)展需求，以產(chǎn)品質(zhì)量為前提，在設(shè)備自動(dòng)化、智能化方面進(jìn)行了大量的創(chuàng)新實(shí)踐并取得了良好效果，但相對(duì)紡織行業(yè)快速發(fā)展的緊迫需求，清梳聯(lián)設(shè)備自動(dòng)化、智能化技術(shù)的提升仍需加快。

1 清花智能化技術(shù)

1.1 智能化精細(xì)混棉清梳聯(lián)

隨著人們對(duì)服裝及家用紡織品需求的逐漸變化，色紡產(chǎn)品和混紡產(chǎn)品因其特殊性能和風(fēng)格越來(lái)越受青睞，越來(lái)越多的產(chǎn)品向高端化、品種差異化方向發(fā)展。目前，清花混棉已成為混紡、色紡品種的技術(shù)主流，但由于傳統(tǒng)清花混棉的成本高、設(shè)備占地面積大、配比準(zhǔn)確度不高，條混品種風(fēng)格受限大；而系列化、智能化多組分精細(xì)混棉清梳聯(lián)的成功研制，改變了傳統(tǒng)的清花混棉工藝，大幅度減少了設(shè)備占地面積和企業(yè)用工，有利于提高混合精度和穩(wěn)定性。目前，智能化精細(xì)混棉設(shè)備主要有以下幾種形式。

1.1.1 多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)

多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)采用風(fēng)機(jī)自動(dòng)喂入形式，可在清花階段實(shí)現(xiàn)兩種或多種原料的精確混和、各單元自動(dòng)喂入稱重并精確配比。采用“切割三明治”方式混和、開松、輸出，混和精度可達(dá)1%。喂入稱重單元模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)原料配比和產(chǎn)量情況選擇喂入單元數(shù)量。根據(jù)每個(gè)喂入稱重單元的產(chǎn)量，多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)分為標(biāo)準(zhǔn)型(400 kg/h)和高產(chǎn)型(600 kg/h)。多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉示意見圖1。

圖1 多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉示意

1.1.2 緊湊型自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)

緊湊型自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)是多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)的系列化產(chǎn)品。因多組分自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)組占地面積較大，使某些紡紗廠房設(shè)備排列受限，特別是需要進(jìn)行設(shè)備技改的老廠房，緊湊型自動(dòng)稱重精細(xì)混棉機(jī)提供了一種既自動(dòng)精確配比又節(jié)約占地面積的解決方案。

該機(jī)采用風(fēng)機(jī)自動(dòng)喂入的方式，可在清花階段實(shí)現(xiàn)2～3種原料的精細(xì)混和，每個(gè)品種喂入不同的儲(chǔ)棉箱，自動(dòng)稱重配比，輸出采用模塊化“切割三明治”方式，混和精度可達(dá)1%，產(chǎn)量可達(dá)400 kg/h。緊湊型自動(dòng)稱重精細(xì)混棉示意見圖2。

圖2 緊湊型自動(dòng)稱重精細(xì)混棉示意

1.1.3 自調(diào)勻整式精細(xì)混棉機(jī)

自調(diào)勻整式精細(xì)混棉機(jī)采用風(fēng)機(jī)自動(dòng)喂入形式，在清花階段就能實(shí)現(xiàn)多種原料的精細(xì)混和。自動(dòng)配比采用自調(diào)勻整式結(jié)構(gòu)，通過檢測(cè)各倉(cāng)輸出羅拉處的棉層密度，根據(jù)配比情況，自動(dòng)調(diào)整各倉(cāng)輸出羅拉速度控制輸出量，實(shí)現(xiàn)精確配比。目前國(guó)內(nèi)用量較少，實(shí)際運(yùn)行產(chǎn)量和混和精度數(shù)據(jù)還有待進(jìn)一步收集。自調(diào)勻整式精細(xì)混棉示意見圖3。

圖3 自調(diào)勻整式精細(xì)混棉示意

1.1.4 小單型精細(xì)混棉機(jī)

小單型精細(xì)混棉機(jī)采用人工稱重喂入的方式，適用于5 kg～300 kg小定單需求，可解決傳統(tǒng)小定單混棉設(shè)備占地面積大、工序多、用電多、用人多、纖維損傷多、混和均勻度不可控等問題。該機(jī)集喂入、開松、輸送、混和與輸出于一體，通過智能控制、配方管理保證混和效果，操作簡(jiǎn)單方便；通過擺動(dòng)的角釘簾，實(shí)現(xiàn)混棉狀態(tài)與輸出棉狀態(tài)的切換；通過不斷重復(fù)纖維輸送、提升、剝?nèi)　伾?、混和的過程，實(shí)現(xiàn)纖維的均勻混和。小單型精細(xì)混棉示意見圖4。

圖4 小單型精細(xì)混棉示意

1.2 智能化清花系統(tǒng)

a) 往復(fù)式抓棉機(jī)根據(jù)多倉(cāng)混棉機(jī)的需求，自動(dòng)調(diào)整產(chǎn)量和抓棉精細(xì)度，保證95%以上的運(yùn)轉(zhuǎn)率。

b) 往復(fù)抓棉機(jī)出口輸棉風(fēng)機(jī)，根據(jù)抓臂位置自動(dòng)調(diào)整頻率，保證吸棉槽內(nèi)壓力穩(wěn)定。

c) 多倉(cāng)混棉機(jī)根據(jù)清棉機(jī)的要棉需求和倉(cāng)內(nèi)壓力控制，自動(dòng)調(diào)整平簾、斜簾或輸出羅拉的運(yùn)行速度，保證95%以上的運(yùn)轉(zhuǎn)率。

d) 清棉機(jī)根據(jù)輸棉管道壓力及梳棉機(jī)開車臺(tái)數(shù)和產(chǎn)量，自動(dòng)調(diào)整供棉量，保證連續(xù)穩(wěn)定供棉。

e) 清花系統(tǒng)輸棉管道內(nèi)風(fēng)量和風(fēng)壓實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)整，保證輸棉連續(xù)均勻穩(wěn)定。

f) 開清棉機(jī)臺(tái)的落棉在線檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)整落棉工藝技術(shù)，通過光譜技術(shù)識(shí)別落棉量和落棉含雜率，對(duì)比工藝要求自動(dòng)調(diào)整落棉工藝，保證清花落棉質(zhì)量，降低落棉率。

2 梳棉機(jī)智能化技術(shù)

2.1 梳棉機(jī)智能化配置

a) 能耗自動(dòng)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，具備故障、主要維保點(diǎn)、針布?jí)勖詣?dòng)統(tǒng)計(jì)、提示和報(bào)警功能。

b) 生條粗細(xì)節(jié)和不同長(zhǎng)度片段質(zhì)量不勻率自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、棉層和生條質(zhì)量自動(dòng)檢測(cè)和統(tǒng)計(jì)，通過高精度自調(diào)勻整裝置在線智能調(diào)整生條質(zhì)量，確保生條質(zhì)量長(zhǎng)期均勻穩(wěn)定。

c) 棉結(jié)在線檢測(cè)，通過高速照相機(jī)拍攝道夫輸出的棉網(wǎng)，經(jīng)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析出每克棉網(wǎng)中棉結(jié)、雜質(zhì)的數(shù)量，以及棉網(wǎng)中纖維的伸直度、取向度和分離度等狀態(tài)，預(yù)測(cè)后道工序的成紗質(zhì)量指標(biāo)。棉結(jié)在線檢測(cè)裝置見圖5。

圖5 棉結(jié)在線檢測(cè)裝置

d) 錫林—蓋板隔距在線檢測(cè)。其檢測(cè)方式有兩種：一是通過溫度傳感器感知錫林及周圍分梳元件的溫度變化，計(jì)算材料變形，以冷車隔距為基礎(chǔ)預(yù)測(cè)工作狀態(tài)隔距；二是通過位移傳感器在線直接檢測(cè)隔距，這種檢測(cè)方式更直接、更準(zhǔn)確。

通過位移傳感器直接檢測(cè)有兩種方式：一是檢測(cè)裝置替換3根回轉(zhuǎn)蓋板，此配置只能在未過棉的狀態(tài)下檢測(cè)；二是檢測(cè)裝置替換1根回轉(zhuǎn)蓋板并包覆針布，能夠在開車過棉狀態(tài)下實(shí)時(shí)監(jiān)控錫林—蓋板隔距。蓋板隔距檢測(cè)示意見圖6。

圖6 蓋板隔距檢測(cè)示意

e) 刺輥區(qū)落棉率和落棉含雜率在線檢測(cè)及落雜工藝在線調(diào)整，通過光譜技術(shù)識(shí)別落棉量和落棉含雜率，并根據(jù)工藝需求自動(dòng)調(diào)整落雜工藝。

2.2 梳并聯(lián)一體化

梳并聯(lián)技術(shù)無(wú)需條筒，可徹底解決換筒帶來(lái)的生條質(zhì)量波動(dòng)，且省工省地，不僅提升了紡紗廠的自動(dòng)化程度，也為紡紗廠帶來(lái)了工藝革新、質(zhì)量提升、管理升級(jí)等多重效益，是紡紗設(shè)備的發(fā)展方向[1]。目前，全球首套高產(chǎn)梳并聯(lián)一體機(jī)已連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)2 a以上，解決了柔性儲(chǔ)條、自動(dòng)接頭、變速勻整、清梳聯(lián)智能供棉等一系列技術(shù)難題，但其穩(wěn)定性、品種適應(yīng)性還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

2.3 圈條器增容技術(shù)

紡紗工藝要求圈條筒容量越大越好，可減少擋車工換筒工作量和頭道并條接頭次數(shù)，提高成紗質(zhì)量。通常，圈條器增容主要是增大條筒直徑和高度，如直徑為1200 mm、高度為1500 mm條筒的應(yīng)用；但在容量提高的同時(shí)，也存在占地面積大、容易翻倒、不方便操作等問題。如何在不改變條筒直徑和高度的情況下實(shí)現(xiàn)有效增容，成為行業(yè)難題。因此，近兩年行業(yè)技術(shù)人員通過優(yōu)化圈條曲線，在圈條時(shí)智能控制條筒運(yùn)動(dòng)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了在相同規(guī)格的條筒里多儲(chǔ)存20%～50%生條的目標(biāo)。

2.4 基于智能化配置的專家系統(tǒng)和遠(yuǎn)程運(yùn)維

現(xiàn)代梳棉機(jī)各項(xiàng)智能化技術(shù)進(jìn)一步成熟，范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，基于智能化技術(shù)的專家系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)不是智能化配置的簡(jiǎn)單疊加，它做到了各項(xiàng)智能化技術(shù)的高度融合，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、分析、預(yù)測(cè)性維保、精準(zhǔn)控制生產(chǎn)工藝等智能化應(yīng)用，初步建立了清梳聯(lián)專家系統(tǒng)，可以根據(jù)紡紗原料、清梳聯(lián)配置、成紗質(zhì)量指標(biāo)要求等信息推薦系統(tǒng)工藝，達(dá)到為紡紗企業(yè)生產(chǎn)管理提質(zhì)增效的目的[2]。

清梳聯(lián)遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)以清梳聯(lián)設(shè)備為主線，基于一系列智能化技術(shù)配置，通過設(shè)備互聯(lián)、設(shè)備集中管控、實(shí)時(shí)檢測(cè)工藝數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備故障診斷、設(shè)備故障預(yù)測(cè)、設(shè)備維保信息和工藝數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)現(xiàn)了紡紗廠設(shè)備管理效率、生產(chǎn)效率、運(yùn)營(yíng)效率的提升，帶動(dòng)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力整體提高。

3 清梳聯(lián)智能化技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

關(guān)于清梳聯(lián)智能化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，筆者有以下看法。

a) 棉結(jié)、雜質(zhì)、落棉在線檢測(cè)，開松、分梳隔距實(shí)時(shí)在線檢測(cè)以及智能調(diào)整技術(shù)等智能化配置，已完成產(chǎn)業(yè)化推廣，可作為標(biāo)準(zhǔn)配置推向市場(chǎng)。清梳聯(lián)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均可實(shí)時(shí)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，不再需要實(shí)驗(yàn)室取樣檢測(cè)。

b) 模塊化、集成化、聯(lián)合化程度越來(lái)越高，清梳并聯(lián)合機(jī)逐步成熟，生條筒逐漸退出歷史舞臺(tái)。

c) 清梳聯(lián)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)采集設(shè)備信息和工藝質(zhì)量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)清梳聯(lián)半制品質(zhì)量和成紗質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析；也可以基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，分析生條質(zhì)量和成紗質(zhì)量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以及原料、產(chǎn)量、工藝速度和隔距、落棉與生條指標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由專家系統(tǒng)根據(jù)原料數(shù)據(jù)、產(chǎn)量和成紗指標(biāo)等參數(shù)自動(dòng)推薦系統(tǒng)的上機(jī)工藝。

d) 當(dāng)前，清梳聯(lián)值車工最消耗體力的工作是“一頭一尾”，即抓棉機(jī)的排包和梳棉機(jī)的生條筒運(yùn)輸。隨著梳并聯(lián)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推廣，梳棉機(jī)生條筒運(yùn)輸工作會(huì)逐漸被替代；抓棉機(jī)自動(dòng)選包、排包、拆包系列技術(shù)還需加強(qiáng)研發(fā)攻關(guān)，使清梳聯(lián)車間成為真正的無(wú)人值守“黑燈工廠”。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過大量研究和實(shí)踐，清梳聯(lián)的自動(dòng)化、智能化配置取得了很多突破，解決了紡紗廠眾多痛點(diǎn)問題，但離紡紗廠的需求還有一定差距，各清梳聯(lián)制造商和相關(guān)高校、研究院所應(yīng)順應(yīng)時(shí)代潮流，開拓創(chuàng)新，進(jìn)一步做好清梳聯(lián)自動(dòng)化、智能化技術(shù)的創(chuàng)新提升，盡快實(shí)現(xiàn)清梳聯(lián)的無(wú)人值守、質(zhì)量在線檢測(cè)及智能調(diào)整，推動(dòng)紡織行業(yè)更高質(zhì)量發(fā)展。