淺析自動化連續(xù)化棉紡設(shè)備的特點和應(yīng)用

侯長勇

(山東聊城華潤紡織有限公司，山東 聊城 252000)

招工難、留人難、設(shè)備配置及人員結(jié)構(gòu)不良等，制約了紡織企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，使紡織行業(yè)中部分工序被自動化設(shè)備替代成為發(fā)展的必然趨勢。下文筆者就目前常見的自動化、連續(xù)化棉紡設(shè)備的特點及應(yīng)用進行簡析。

1 原棉異纖機

原棉異纖是指混入棉花中的非棉纖維及有色棉纖維，如丙綸絲、錦綸絲、毛發(fā)等(俗稱“三絲”)。異纖在紡紗中會產(chǎn)生疵點，這些疵點易造成細紗斷頭、生產(chǎn)效率下降，影響布面質(zhì)量，使纖維和布料染色不均勻，應(yīng)及時清除。目前原棉從采摘方式上主要分為手摘棉和機采棉。手摘棉要經(jīng)過采摘、儲存、運輸?shù)冗^程，異纖含量較高，而機采棉異纖含量相對少。異纖清除方式目前有人工清除和異纖機清除兩種。

人工揀異纖的優(yōu)點是技術(shù)簡單、易于操作，缺點是工作環(huán)境差、勞動強度大、用工多、效率低、漏檢多。據(jù)多家企業(yè)的數(shù)據(jù)表明：人工揀異纖檢出率只有60%～70%，且穩(wěn)定性差，而采用異纖機檢測與清除比人工方式的檢出率可提高10%～20%[1]。異纖機清除是采用在線監(jiān)測自動清除原棉中的異纖，通過自動設(shè)置、自動校正以及模塊化的設(shè)計等提高異纖識別率，通過自動檢測區(qū)技術(shù)提高異纖清除率。如北京經(jīng)緯紡機新技術(shù)有限公司制造的精靈系列異纖機，采用多光譜、多光源調(diào)制系統(tǒng)，對地膜、白絲等本色異纖具有很高的清除率。異纖清除機的清除效率高、用工少，能減輕員工勞動強度，取代人工揀異纖是發(fā)展的必然趨勢。

2 清梳聯(lián)

清梳聯(lián)是由多種單機設(shè)備，按照一定的紡紗生產(chǎn)工藝設(shè)計的連續(xù)生產(chǎn)線。其流程配置一般為：往復(fù)式抓棉機→多倉混棉機→清棉機→異物分離機→梳棉機。這些單機設(shè)備通過一定的裝置聯(lián)接在一起，清梳聯(lián)不再加工成棉卷，而直接以棉絮的形式均勻地輸送至棉網(wǎng)管道內(nèi)，實現(xiàn)連續(xù)均勻喂棉，使棉層均勻穩(wěn)定，再通過自調(diào)勻整，減少生條質(zhì)量不勻。清梳聯(lián)將清花工序和梳棉工序合并，省略了棉卷的運輸和換卷，實現(xiàn)了清、梳短流程，具有生產(chǎn)效率高、用工少、勞動強度低等特點，有利于改善棉條均勻度，是實現(xiàn)紡紗優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的重要途徑之一。目前清梳聯(lián)的市場占有率越來越大。

一個6萬紗錠的棉紡企業(yè)，有2套清梳聯(lián)就可以滿足后道工序的生產(chǎn)需求。清梳聯(lián)的使用減少了梳棉機數(shù)量，但其選用要從原料、生產(chǎn)工藝和紡紗品種等方面入手，根據(jù)設(shè)備特性、流程排列、智能控制等設(shè)置適合的清梳聯(lián)流程。清梳聯(lián)生產(chǎn)線上每種單機設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，均直接關(guān)系到清梳聯(lián)自動化技術(shù)的應(yīng)用效果。

3 粗細聯(lián)

傳統(tǒng)的粗紗機值車工，落紗勞動強度大、看臺少、落紗時間長，需要把落下的滿粗紗管放到指定的推車上，再把粗紗管逐個插到錠翼上，生產(chǎn)效率低、運輸車輛占用多。而采用粗細聯(lián)輸送系統(tǒng)，可將落下的粗紗自動輸送到紗庫，當(dāng)細紗機發(fā)出換紗指令后，紗庫的粗紗可自動輸送到指定的細紗機上進行換紗，并將換下的空管輸送到指定的紗管庫中，當(dāng)粗紗機需要落紗時，紗管庫中的紗管會輸送到指定的粗紗機上，落下的粗紗又被送到指定的紗庫中，從而實現(xiàn)依序循環(huán)。粗細聯(lián)通過粗紗機和細紗機進行相互對應(yīng)的品種設(shè)置，可實時監(jiān)控粗紗、細紗的供求情況，實現(xiàn)自動存儲、自動生產(chǎn)運行，便于統(tǒng)計分析。粗細聯(lián)的應(yīng)用，既減少了粗紗落紗工、搬運工，又降低操作人員接觸粗紗導(dǎo)致的質(zhì)量差異概率。粗細聯(lián)系統(tǒng)，適合于紡紗品種穩(wěn)定、批量大的生產(chǎn)方式。

4 細絡(luò)聯(lián)

4.1 細紗機長車

細紗機長車一般通過提高錠速和增加錠子數(shù)量提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)能。如JWF1589型環(huán)錠細紗機錠速可達20 kr/min以上，配有電子牽伸系統(tǒng)、電子卷繞系統(tǒng)，可縮短因改紡細紗號數(shù)產(chǎn)生的停機時間，能更加靈活地安排生產(chǎn)，紡紗產(chǎn)量可提高15%～30%，且鋼領(lǐng)板換向平穩(wěn)，紡紗張力穩(wěn)定，紡紗成形良好，有利于高速絡(luò)筒的紗線退繞[2]。

4.2 細紗自動落紗

細紗自動落紗一般有智能落紗小車和集體全自動落紗系統(tǒng)2種。智能落紗小車可實現(xiàn)落紗工作的半自動化，多用于細紗機短車改造；可在細紗機兩側(cè)加裝2臺落紗小車同時落紗，大幅節(jié)約落紗時間。集體自動落紗使落紗工作自動化，實現(xiàn)自動插管、自動拔紗、自動開車等，多用于細紗機長車。2種落紗方式都有利于減少用工，降低工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率。智能落紗小車是細紗機短車改造的良好選擇，集體全自動落紗成為細紗長車的標配；集體自動落紗有短機型、長機型，現(xiàn)在正朝著超長型發(fā)展；隨著用工緊張、勞動力成本不斷上漲，集體自動落紗和智能落紗小車的需求會越來越多。

4.3 細紗單錠智能檢測

細紗工序一般采用人工巡檢發(fā)現(xiàn)紡紗斷頭，而紡紗斷頭的原因是多方面的。有研究表明：30%～35%的斷頭是由5%的錠子造成，采用細紗單錠智能檢測裝置監(jiān)控每個錠子的運行情況，有利于減少值車工的巡回。智能化單錠在線檢測裝置，是通過監(jiān)測鋼絲圈在鋼領(lǐng)上的運行狀況反饋紡紗斷頭，既能反映每個紗錠的運行狀態(tài)以及紗線弱捻，還能優(yōu)化紡紗張力，可減少值車工尋找紗線斷頭的時間，擴大值車工的看臺數(shù)量。具有“單錠斷頭檢測—粗紗自?！惫δ芟嘟Y(jié)合的檢測裝置，當(dāng)檢測到細紗斷頭或運行不良的錠位后，自動停止喂入粗紗并顯示預(yù)警的錠位數(shù)，便于值車工接頭、處理粗紗。粗紗自停減少了風(fēng)箱花的數(shù)量，提高了制成率，還可消除因細紗斷頭而產(chǎn)生的纖維纏繞膠輥、膠圈、羅拉、網(wǎng)格圈等，單錠監(jiān)測與粗紗自停對改善成紗質(zhì)量有一定的效果[3]。智能化單錠檢測裝置的應(yīng)用，使值車工有目的地處理相應(yīng)錠子，為細紗車間減少用工、提高生產(chǎn)效率提供了新的途徑，細紗機的自動化更加靈活。

此外，采用電錠驅(qū)動控制細紗機錠速(單錠)，使錠子和牽伸部分實現(xiàn)獨立傳動，取消主軸、滾盤張力輪及錠帶等傳動部件，一方面減少了設(shè)備需要維護保養(yǎng)部件的數(shù)量，另一方面降低了能耗，還可直接設(shè)定紡紗捻度；且電錠轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，幾乎無錠差，紗線捻度一致性好，加捻效率高，更有利于減少細紗斷頭[4]。

4.4 自動絡(luò)筒機

自動絡(luò)筒機采用電子清紗器對紗線進行連續(xù)監(jiān)控，切除紗線上的疵點與雜物，以減少各種突發(fā)性紗疵。其配置的光電式異纖傳感器，能區(qū)分有色異纖與無害的植物纖維，這些在線檢測與控制技術(shù)，為生產(chǎn)高品質(zhì)紗線提供了保證。由于采用單錠控制與多種捻接技術(shù)，使一臺自動絡(luò)筒機能生產(chǎn)多個品種與不同捻接的紗線，擴大了適用范圍。

傳統(tǒng)絡(luò)筒工序值車用工多，需要人工裝紗、找紗頭，直接影響絡(luò)筒機的產(chǎn)量和效率；而絡(luò)筒機智能化識別并整理大小頭和自動投紗、自動找紗頭、自動輸送，實現(xiàn)了人工值車與自動化系統(tǒng)的兼容，有效降低勞動強度。應(yīng)用絡(luò)筒機的在線檢測對每個管紗進行追蹤，對疵紗錠位進行報警，并追溯細紗工序的紡紗錠位，可進一步查找該錠位出現(xiàn)問題的原因。

4.5 細絡(luò)聯(lián)

細絡(luò)聯(lián)是將紡紗中用工多、勞動強度大的2個工序進行聯(lián)接，以減少用工、提高生產(chǎn)效率。細絡(luò)聯(lián)技術(shù)省去人工落紗、送紗和送管，降低了工人接觸紗線的概率并減少失誤，它不是簡單的設(shè)備組合，是集自動化、智能化、一體化設(shè)備的有機聯(lián)動。細絡(luò)聯(lián)中的細紗機、絡(luò)筒機配置應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)品種確定，在一定工藝條件下，細絡(luò)聯(lián)中不同紗線號數(shù)有不同的細絡(luò)錠比；適合于產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、號數(shù)不變、大批量生產(chǎn)，是一種省工、高效的工藝方案。

細絡(luò)聯(lián)是紡紗技術(shù)走向現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展的重要標志。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，細絡(luò)聯(lián)應(yīng)該實現(xiàn)將細紗機和絡(luò)筒機按照品種要求和特點，隨時靈活地組合成“一體化”，避免了2個工種、2個工序分離分開，更有利于紡紗過程中不同節(jié)省人工與提高效率方案的實施[5]。

5 棉紡設(shè)備發(fā)展方向

5.1 適紡性能更廣

隨著人們對時尚地不斷追求，紡織原料和性能也不斷發(fā)展變化。如：差別化纖維在改善舒適性、保養(yǎng)性、形態(tài)穩(wěn)定性等方面具有優(yōu)勢，改進后的化學(xué)纖維具有高強度、高模量、高耐磨性等特點，化學(xué)纖維與純棉混紡可制成各種性能、風(fēng)格獨特的復(fù)合紗等。所以，棉紡設(shè)備應(yīng)在適紡性方面進行提升，除棉、麻、絲、毛外，還要適紡特殊的纖維，使適紡范圍更廣泛，紡紗質(zhì)量更穩(wěn)定。

5.2 智能制造技術(shù)進一步完善

紡織生產(chǎn)的主要特點表現(xiàn)為加工流程長、設(shè)備配置多、自動化程度低、人工操作環(huán)節(jié)多等，隨著技術(shù)不斷發(fā)展，棉紡織設(shè)備狀況、智能化水平和功能需求不斷提升，工藝流程會逐漸縮短。為不斷提高競爭力，棉紡企業(yè)應(yīng)從原料實現(xiàn)自動選配、自動調(diào)度、自動加工等方面著手建設(shè)自動化生產(chǎn)車間，目前有部分企業(yè)已在棉卷接頭、條卷自動換卷、粗紗自動落紗及粗細聯(lián)、細絡(luò)聯(lián)、筒紗自動打包等方面不斷完善和發(fā)展。隨著設(shè)備自動化功能逐漸增多，生產(chǎn)環(huán)境逐漸改善，逐漸將工人從重復(fù)、低效的勞動中解脫出來，依靠智能化的設(shè)備來保證生產(chǎn)流程，是目前紡紗的新技術(shù)、新方向。

5.3 細紗自動接頭技術(shù)進一步成熟

斷頭率是細紗生產(chǎn)的主要指標之一，斷頭多將增加工人巡檢的時間和強度，導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降。隨著自動化、智能化技術(shù)不斷發(fā)展，環(huán)錠細紗機自動接頭技術(shù)也在不斷完善和改進。立達環(huán)錠細紗機自動接頭機械手可實現(xiàn)管紗斷頭后查找錠位、拔起紗管、尋找紗頭與鋼絲圈，以及穿過導(dǎo)紗鉤到紗線接頭的操作動作，每次接頭從到達錠位至完成接頭，時間約1 min，每臺細紗機需配置2臺自動接頭機械手。一旦自動接頭技術(shù)成熟推廣使用，將大幅減少企業(yè)用工需求，降低人工成本，還可避免外層紗線受到污染，保證紗線質(zhì)量。

5.4 機電氣一體化程度不斷提升

機電氣一體化的運用，使設(shè)備機構(gòu)進一步簡化，性能進一步改善，操作更簡單方便。隨著智能化設(shè)備機電氣一體化程度提高，其配件的加工精度相應(yīng)提升。電氣系統(tǒng)控制部分機械的運行，要求控制程序完整可靠，確保機械設(shè)備正常運行。

6 工序聯(lián)接

工序聯(lián)接，應(yīng)選擇合理的工藝技術(shù)路線，這是紡織企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的一種方向和思路。清梳聯(lián)、粗細聯(lián)、細絡(luò)聯(lián)是紡織業(yè)連續(xù)化、自動化生產(chǎn)的一種方式，利用機械化輸送，減少中間環(huán)節(jié)，省去人工裝卸、搬運等環(huán)節(jié)，或者利用多種模仿人工操作的機械手代替人工操作，減輕工人勞動強度。

工序聯(lián)接不是簡單的設(shè)備拼裝，而是一條自動化的生產(chǎn)線，要依據(jù)原料、紡紗品種等制定合理的生產(chǎn)流程。如粗細聯(lián)、細絡(luò)聯(lián)要考慮細紗機與絡(luò)筒機的錠數(shù)以及配置的靈活性，包括品種的適應(yīng)性；又如粗細聯(lián)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，監(jiān)控粗紗、細紗工序的供需情況并進行調(diào)配。細絡(luò)聯(lián)與紡紗號數(shù)、絡(luò)筒錠數(shù)的配置相關(guān)性很大，當(dāng)出現(xiàn)小批量、多品種生產(chǎn)時，易造成前后工序不銜接或銜接不順暢。

粗細絡(luò)聯(lián)是粗紗、細紗、絡(luò)筒3個工序?qū)崿F(xiàn)自動化、連續(xù)化的重要紡紗系統(tǒng)，對減輕勞動強度、提高生產(chǎn)效率、減少用工、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量有著重要作用，是紡紗設(shè)備創(chuàng)新發(fā)展的方向。

7 自動化設(shè)備維護保養(yǎng)要求

7.1 提高設(shè)備人員技術(shù)水平

棉紡自動化設(shè)備技術(shù)含量高，企業(yè)應(yīng)通過各種培訓(xùn)、實操等途徑，使維修人員熟知并掌握自動化設(shè)備的工作原理、性能結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)，以及機、電、氣間的控制關(guān)系。維修人員須不斷進行學(xué)習(xí)以提高維修水平，才能適應(yīng)新設(shè)備的要求。

7.2 根據(jù)設(shè)備狀態(tài)制定維修計劃

設(shè)備維修一般包括維護保養(yǎng)和故障排除，即保障設(shè)備無故障與防止故障出現(xiàn)。

維護原則：①日常維護與定期維護相結(jié)合；② 聽、摸、感與儀器檢查相結(jié)合；③ 日常包機與揩車保養(yǎng)相結(jié)合等。

設(shè)備定期保養(yǎng)是一種有計劃的預(yù)防性檢查，使設(shè)備始終處于良好的運行狀態(tài)。排除故障要追溯根源，以點帶面找到問題的真正原因，防止小問題帶來大故障。此外，應(yīng)嚴格執(zhí)行清潔圖表和操作法，保持設(shè)備清潔運行、狀態(tài)良好；良好的潤滑對減輕運轉(zhuǎn)機件的摩擦力，降低傳動機件及軸承間的受損力度都有良好的效果，要制定合理的潤滑保養(yǎng)周期，使機件之間處于良好潤滑狀態(tài)，從而延長機件使用壽命。

8 結(jié)語

8.1紡織設(shè)備自動化、連續(xù)化、智能化技術(shù)進一步應(yīng)用和推廣，將不斷推動紡織業(yè)快速發(fā)展，加快設(shè)備更新改造步伐。目前，有許多紡織企業(yè)已采用清梳聯(lián)、粗細聯(lián)、細絡(luò)聯(lián)，實現(xiàn)了減少用工、降低工人勞動強度的目標，部分企業(yè)甚至建成智能化無人生產(chǎn)車間，這些均成為紡織企業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要途徑、發(fā)展的新思路和新方向。在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，工序聯(lián)接要結(jié)合設(shè)備運行情況和生產(chǎn)實際，同時需制定合理的維護保養(yǎng)制度，確保提高設(shè)備運行效率和效果。

8.2自動化、智能化已成為紡織企業(yè)創(chuàng)新的發(fā)展方向，是現(xiàn)代紡織企業(yè)技術(shù)進步的一項重要標志，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在減少用工、降低勞動強度、改善生產(chǎn)環(huán)境、節(jié)能環(huán)保等方面。