清梳聯(lián)系統(tǒng)工藝優(yōu)化與節(jié)能效果

劉艷杰 邱萬福 周義德

（1.中原工學院，河南鄭州， 450007；2.南陽紡織集團有限公司，河南南陽， 473007）

清梳聯(lián)生產線實現(xiàn)高速化、連續(xù)化、自動化是紡織生產技術發(fā)展的趨勢［1］。生產線中工藝流程選用、機械設備配備、系統(tǒng)智能控制、各排風口風量風壓的相互匹配等因素，直接影響著清梳聯(lián)生產線的半成品質量和使用效率。由于紡織市場、原料的變化，紡織企業(yè)呈現(xiàn)原料和產品經常變化的生產格局。如何合理配置清梳聯(lián)主機設備，設計優(yōu)化清梳聯(lián)系統(tǒng)工藝參數，使清梳聯(lián)設備能夠適應于紡織生產原料和品種變化的需要，并保證高效運行，是清梳聯(lián)工藝設計的關鍵。由于需考慮多種產品的適紡性能，清梳聯(lián)設備生產線配置較完善，流程較長，但在實際生產中需要根據除雜效率、短絨率等方面的要求，采取針對性的措施；由于清梳聯(lián)配套除塵系統(tǒng)是按照生產線設備全開設計的，其運行中多呈現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，使得清梳聯(lián)的使用效果不甚理想。本研究結合生產實際，根據所紡制C 14.6 tex 紗的質量要求，在清梳聯(lián)設備單機試驗的基礎上，對標準一機兩線清梳聯(lián)設備的流程、主要設備工藝參數、氣流壓力和除塵系統(tǒng)進行優(yōu)化，以達到適應加工原料質量變化、提高成紗質量、保證清梳聯(lián)設備高效運行、降低除塵系統(tǒng)無用能耗的目的。

1 基本情況

1.1 清梳聯(lián)設備配置

JWF1012 型往復式抓棉機（配TF2412A 型橋式磁鐵）→TF27 型輸棉風機→AMP3000 型金屬火星三合一探測器→FA103B 型雙軸流開棉機→JWF1102 型單軸流開棉機（配FA051A 型凝棉器）→TF2212 型兩路配棉器→JWF1026?160?10型多倉混棉機×2→JWF1124C?160 型單輥筒清棉機×2（配TF34A 型吸鐵裝置×2）→JWF016型異纖分檢機×2→JWF1054 型除微塵機×2→119A 型火星探除器×2→JWF1204B?120 型梳棉機8 臺×2。

1.2 配棉情況

采用100%新疆棉紡制C 14.6 tex 紗，配棉成分及其物理指標：原棉等級429，纖維主體長度28.85 mm，馬克隆值4.07，含雜率2.8%，回潮率7.04%，短絨率9.5%，棉結276 粒/g，總雜質432 粒/g。

1.3 生產工藝流程

結合所紡品種質量要求及原棉含雜偏低、短絨率較高的情況，清梳聯(lián)設備采用跳過雙軸流開棉機的流程，采用“一抓，一開，雙混，雙清，雙除，多排，多梳”的工藝流程。流程中配置JWF1102型單軸流開棉機、JWF1124C?160 型單輥筒清棉機和JWF1204B?120 型梳棉機，對原棉具有較強的開松、除雜、混和能力，適紡性較強。其中，JWF1204B?120 型梳棉機可根據所紡原料和紗號包覆不同型號的針布。該流程具有對原棉預開松作用柔和，短絨率低，纖維混和較為均勻，清除大雜、重雜效率較高的優(yōu)點，使得生條質量穩(wěn)定，生產效率提高［2］。

2 主要設備參數優(yōu)化

2.1 JWF1012 型往復式抓棉機

JWF1012型抓棉機的打手工作寬度2 300 mm，采用兩個鋸齒刀片打手不同轉向抓棉，并與打手兩側的壓棉羅拉配合，實現(xiàn)了“多包取用，少抓多抓，精細抓棉”的工藝要求。設備打手速度在900 r/min～1 350 r/min 時可以保證開松除雜效果，但隨著打手速度的提高，棉塊質量降低幅度相對較大，易增加短絨率。如果出現(xiàn)棉流轉移不暢，就會導致棉結增加，小結變大結，大雜變小雜，不利于開松和除雜［3］。且當抓棉機出棉口處負壓維持在800 Pa～900 Pa 時，才能較好地保證抓棉機的工作效率。通過對打手速度和抓棉機出棉口處負壓優(yōu)化試驗可知，當打手速度從900 r/min 提高到1 200 r/min 時，棉塊質量減小，棉塊短絨率稍有增加；當打手速度從1 200 r/min 提高到1 250 r/min 時，棉塊短絨率明顯增加。因此，為了實現(xiàn)抓棉機多取少抓的目標，對主要工藝進行優(yōu)化：小車運行速度17 m/min，抓臂下降動程1.3 mm～1.7 mm，抓棉機打手速度1 200 r/min，出棉口處負壓900 Pa。工藝優(yōu)化后既能有效分解棉塊，又能減少纖維損傷，并提高了抓棉機的工作效率。

2.2 JWF1102 型單軸流開棉機

JWF1102 型單軸流開棉機采用復合打手裝置，在打手的進口、中間、出口分別安裝V形角釘、粗角釘、矩形刀片。大塊棉由角釘開松，小塊棉由矩形刀片開松，可滿足“柔和開松，減少纖維損傷，大雜先落少碎”的工藝理論。實現(xiàn)單機單個復合打手完成自由打擊、先弱后強、先疏后密的開松除雜工藝要求［4］。

纖維靠氣流輸送沿打手的切向進入打手室，并沿導流板圍繞V 形角釘、粗角釘、矩形刀片輥筒表面螺旋前進，通過依次減小打手直徑，形成打手與塵棒隔距依次變大的設計思路，使纖維得到充分開松和除雜。棉束被送至下一機臺，雜質沿打手的切線方向落入集塵箱。在打手速度變化過程中，保持出棉口負壓在300 Pa，并適當提高單軸流開棉機排雜口處的負壓，不但可以提高排除短絨雜質的能力，還可消除單軸流開棉機落雜箱內雜質堆積的現(xiàn)象［5］。單軸流開棉機打手速度和排雜口負壓配置試驗見表1。

表1 單軸流開棉機打手速度和排雜口負壓配置試驗

從表1 可以看出，隨著打手速度提高，開松除雜作用逐步增強，出口棉塊含雜率下降，短絨率增加，但增加幅度不大。當打手速度為520 r/min和580 r/min 時，通過調整塵棒安裝角，適當提高排雜口負壓，可增強除雜作用，棉塊含雜率降低，而短絨率增加較少。因此，本試驗打手速度采用520 r/min，且排雜口負壓取值850 Pa。

2.3 JWF1026?160?10 型多倉混棉機

JWF1026?160?10 型多倉混棉機采取大容量多倉逐倉時差混棉的方式，可提高原棉混和效果。通過PLC 設定與控制換倉壓力，可保證各棉倉貯棉密度一致。采用倉位數字量化控制技術，與抓棉機自適應供棉技術相配合，解決了多倉混棉機工作時的“空倉”現(xiàn)象，提高了多倉混棉機和抓棉機的聯(lián)動和工作效率。由于主要工藝參數是打手速度和棉倉壓力，因此對其進行了優(yōu)化試驗，試驗結果見表2。

表2 打手速度和棉倉壓力優(yōu)化試驗

從表2 可以看出，當提高打手速度并適當降低棉倉壓力時，會增加筵棉棉結和短絨率。因此選用最小打手速度576 r/min，且棉倉壓力240 Pa時，可實現(xiàn)多倉混棉機筵棉棉結310 粒/g、短絨率11.9%的效果。

2.4 JWF1124C?160 型清棉機

JWF1124C?160 型清棉機打手采用矮密鋁合金梳針輥筒，具有開松柔和、纖維損傷小、不易纏繞、纖維開松與除雜效果好的優(yōu)點。打手速度、出棉口、排雜口負壓是該型機主要的工藝參數，打手速度過低，開松除雜效果稍差；打手速度過高，容易產生索絲，造成棉結大量增加［6］。生產中需要根據加工纖維的短絨和含雜情況，優(yōu)選不同的打手速度和出棉口、排雜口壓力，以保證筵棉質量。優(yōu)選試驗結果見表3。

表3 主要工藝參數配置對筵棉質量的影響

從表3 可以看出，當采用較低的打手速度和較低的排雜口負壓時，纖維中的短絨率較低，但由于原棉中的籽屑、棉結不易被消除，含雜率偏高；提高打手速度又會使短絨率升高。出棉口負壓是由后道除微塵機的進棉風機所控制，為了使棉束以合適的流速和力度進入除微塵機內并拍打在網眼板上，出棉口負壓不宜過高。本試驗采用打手速度520 r/min，出棉口負壓350 Pa，排雜口負壓650 Pa 時，筵棉質量較好。

2.5 JWF1054 型除微塵機

JWF1054 型除微塵機主要作用是進一步清除棉束中的微塵和細小雜質，這時落下的塵雜已經比較細小，輸送塵雜的動力不需要太大。因此要求除微塵機網眼板下方的排塵箱內要有一定的負壓，但不能太高，否則不利于棉花的轉移。合理控制風箱進出口壓力，排塵口處負壓以保持在250 Pa～300 Pa 為宜。

2.6 JWF1204B?120 型梳棉機

JWF1204B?120 型單刺輥梳棉機具有較好的梳理纖維、分離短絨、去除雜質和棉結的作用。梳棉機刺輥、錫林、蓋板的速度，以及各部件工藝隔距、集塵箱負壓值是決定梳棉機分梳質量和產量的主要因素。提高刺輥、錫林速度，可增加梳理強度，有利于細小雜質與纖維分離，在提高產量的基礎上也明顯改善了生條質量［7］。在蓋板至錫林間隔距不變條件下，適當提高蓋板速度，可提高短絨和塵雜轉移效果，降低結雜和短絨率。具體應根據原棉質量和喂入筵棉的短絨及含雜情況，合理配置刺輥、錫林和蓋板速度及各部位的梳理隔距。梳棉工序根據“早落少碎”的原則，采用“低速喂入，高速梳理”的方案，將棉箱的打手速度降低到522 r/min，將刺輥和錫林速度分別提高到900 r/min 和450 r/min，蓋板速度設定為260 mm/min，出條速度140 m/min 時，梳棉機單產可以達到40 kg/h，生條質量也明顯提高。

梳棉機集塵箱負壓對梳棉機梳理效果、落棉量、生條質量、棉結、雜質和短絨的排除率、車間環(huán)境等均有較大的影響。采用優(yōu)化后的錫林、刺輥、蓋板速度，且生條定量23.5 g/5 m 條件下，采用不同集塵箱負壓進行試驗，結果見表4。

從表4 可以看出，當梳棉機集塵箱內負壓由850 Pa 提高至950 Pa 后，生條根數短絨率降低，棉結塵雜粒數減少。說明適當提高集塵箱負壓后，不僅提高了棉結、雜質和短絨的排除率，還能使纖維得到更充分的梳理，梳理效果有所提高，梳棉機落棉率稍有增加。但若集塵箱負壓升至1 050 Pa 時，梳理排雜效果變化不大，落棉率增加較為明顯，并且系統(tǒng)在高負壓下運行，機器承壓增大，除塵系統(tǒng)能耗增加。因此優(yōu)選集成箱負壓為950 Pa。

表4 梳棉機集塵箱負壓對生條質量影響

2.7 優(yōu)化結果

整條清梳聯(lián)生產線工藝優(yōu)化前后，C 14.6 tex針織紗生條質量和成紗質量對比情況如下。

從以上數據可以看出，工藝優(yōu)化后的生條和成紗各質量指標均有不同程度的改善。

3 清梳聯(lián)除塵系統(tǒng)運行優(yōu)化

由于清梳聯(lián)除塵系統(tǒng)設備是按照生產線設備全開、系統(tǒng)風量最大、壓力最高的情況進行設計的，運行中當工藝參數調整或部分機臺停運后，系統(tǒng)的排風量和風壓都會相應改變，因此也需要對除塵系統(tǒng)進行優(yōu)化，才能滿足清梳聯(lián)設備的排風要求。本項目在原設計配套主風機的基礎上，根據工藝要求對主風機采用變頻控制，在保持除塵機組進風箱處壓力的條件下，降低主風機的運行頻率，以滿足清梳聯(lián)系統(tǒng)各排塵點所需風量和風壓的要求，達到節(jié)能的目的。

該項目每套清梳聯(lián)清棉設備配置一套除塵機組，配備主風機風量50 580 m3/h，全壓1 602 Pa，主風機裝機功率37 kW；每8 臺梳棉機配置一套除塵機組，配備主風機風量41 400 m3/h，全壓1 965 Pa，主風機裝機功率37 kW。所紡品種在跳轉雙軸流開棉機的情況下，清棉除塵系統(tǒng)優(yōu)化前后運行效果如下。

從以上數據可以看出，除塵系統(tǒng)結合工藝進行優(yōu)化后，在保證清梳聯(lián)生產線除塵系統(tǒng)的壓力和風量，且維持設備高效生產的同時具有一定的節(jié)能效果。一機兩線清梳聯(lián)系統(tǒng)運行每年按7 500 h 計算，清棉除塵系統(tǒng)每套每年可節(jié)能7 500×（31.96-25.71）=46 875（kW·h），梳棉除塵 系 統(tǒng) 可 節(jié) 能2×7 500×（31.36-26.05）=79 650（kW·h），每套清梳聯(lián)每年可節(jié)約電能126 525 kW·h，節(jié)能效果達17.8%，按電費0.65 元/（kW·h）計算，每套清梳聯(lián)每年可節(jié)約電費約8.22 萬元。

4 結論

為保持清梳聯(lián)系統(tǒng)設備的良好開松、除雜和混和效果，需要根據原棉特點和產品規(guī)格，對各主機設備的主要工藝參數進行優(yōu)化，才能保證系統(tǒng)設備的高效運行，并改善生條質量。

針對采用100%新疆棉（含雜在2%～3%）紡制的C 14.6 tex 紗品種，清梳聯(lián)采用“一抓，一開，雙混，雙清，雙除，多排，多梳”的工藝配置，通過采取優(yōu)化各部打手速度、塵棒隔距、風口負壓等措施，充分發(fā)揮各單機的作用，有效去除原棉中的棉結、雜質、短絨等，達到“早落少碎，逐步開松”的效果。合理配置梳棉機參數，采用“低喂高梳”的梳理方案，優(yōu)化分梳效果，減少纖維損傷，提高生條質量。

清梳聯(lián)設備對系統(tǒng)排風量和風壓的要求比傳統(tǒng)開清棉設備更高、更嚴。優(yōu)化清梳聯(lián)工藝的同時需要對除塵系統(tǒng)進行調整，特別是清梳聯(lián)除塵器吸風箱壓力，應根據清梳聯(lián)設備開啟情況和設定的運行參數進行調整，保證適當壓力數值，以保證產品質量和節(jié)能運行。通過對一機兩線清梳聯(lián)除塵系統(tǒng)進行優(yōu)化，采用變頻控制除塵系統(tǒng)主風機，每套清梳聯(lián)除塵系統(tǒng)綜合節(jié)電達17.8%，每年可節(jié)約電費8.22 萬元。