特呂茨施勒CL-X型新型高效預(yù)清棉機(jī)

袁德柱

(特呂茨施勒紡織機(jī)械(上海)有限公司，上海 201707)

0 引言

相比手摘棉，機(jī)采棉采摘效率高、成本低、易管理、收儲和運(yùn)輸方便；但含雜率高、各類疵點數(shù)量多、短絨率高、長度整齊度差等問題較突出，對清梳聯(lián)設(shè)備和工藝提出更高要求。新的特呂茨施勒清梳聯(lián)紡棉流程[1]，配置了更加精細(xì)開松的新型門式BO-P型抓包機(jī)，兼具除微塵功能的高效CL-U型精清棉機(jī)及可靠的異物檢測和分離TS-T5型異纖機(jī)[2]。另外，針對機(jī)采棉含雜高的特點，推出在CL-P型雙軸流預(yù)清棉機(jī)基礎(chǔ)上研發(fā)的新型CL-X型預(yù)清棉機(jī)，進(jìn)一步增強(qiáng)預(yù)清棉能力，更適應(yīng)機(jī)采棉的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)紡紗要求，在單機(jī)產(chǎn)量、清潔效率、纖維保護(hù)、自動化和智能化等方面進(jìn)行了全面提升。

1 CL-X型預(yù)清棉機(jī)技術(shù)亮點

1.1 以空氣分離器取代凝棉器，消除高產(chǎn)瓶頸

傳統(tǒng)雙軸流預(yù)清棉機(jī)的棉簇由輸棉風(fēng)機(jī)輸送至凝棉器，凝棉器風(fēng)機(jī)排出幾乎全部由輸棉風(fēng)機(jī)送來的風(fēng)量，之后棉簇以近似自由落體狀態(tài)喂入雙軸流開棉機(jī)的開松羅拉。由于凝棉器通過塵籠轉(zhuǎn)動輸送棉簇，因此產(chǎn)量受到很大程度限制，且高產(chǎn)時極易發(fā)生堵塞；若棉簇轉(zhuǎn)移不順暢，會因反復(fù)搓揉而產(chǎn)生棉結(jié)；若凝棉器發(fā)生故障，維修比較困難[3-4]。

CL-X型預(yù)清棉機(jī)去除了凝棉器，采用集排風(fēng)和除微塵功能為一體的空氣分離器實現(xiàn)無障礙喂棉和高產(chǎn)。該空氣分離器是豎直上下放置的長方形箱體，兩側(cè)布滿網(wǎng)眼孔，棉流自上而下通過空氣分離器后，沿切線方向進(jìn)入開松羅拉。在排風(fēng)負(fù)壓的作用下，棉簇反復(fù)撞擊網(wǎng)眼板，在棉流下降過程中可以有效清除其中的微塵，濾塵風(fēng)機(jī)可吸走多余氣流。

1.2 雙開松羅拉室設(shè)計，開清棉路徑倍增

預(yù)清棉機(jī)開松羅拉室是主要的開松和排雜區(qū)。CL-X型預(yù)清棉機(jī)重新設(shè)計傳統(tǒng)雙軸流開松羅拉室。將2個開松羅拉的位置由原來同一空間水平設(shè)置改為2個獨立空間并錯開放置。棉流依次進(jìn)入2個開松羅拉室，使開清棉路徑長度增加1倍，棉束被開松的次數(shù)增多，雜質(zhì)暴露、被清除的概率增加。而且，該機(jī)型在每個開松羅拉兩側(cè)安裝10片導(dǎo)流板，有效引導(dǎo)棉束和氣流沿開松羅拉軸向呈螺旋形轉(zhuǎn)動7圈，2個開松羅拉室內(nèi)共轉(zhuǎn)14圈，棉束中暴露出來質(zhì)量大、體積小的雜質(zhì)，在離心力作用下被排出。

1.3 增強(qiáng)開松羅拉和塵棒組合除雜作用

CL-X型預(yù)清棉機(jī)打手采用圓棒角釘結(jié)構(gòu)。8排角釘分布在整個開松羅拉圓周上，每排6個角釘，相鄰兩排角釘錯開排列，對棉束進(jìn)行柔和開松。開松羅拉速度變頻控制，可根據(jù)產(chǎn)量、原料特性等靈活設(shè)置。每個開松羅拉帶有1組塵棒，塵棒總數(shù)量在CL-P型預(yù)清棉機(jī)基礎(chǔ)上增加20%。每組塵棒開口由推桿電機(jī)分別控制，可根據(jù)排雜和落棉要求在操作屏上無級設(shè)定開口角度，棉束在開松羅拉和塵棒間被循環(huán)拍打14次。在開松羅拉速度一定時，預(yù)清棉機(jī)的單次清潔效果主要取決于塵棒開口角度和塵棒數(shù)量；在塵棒開口角度一定時，塵棒數(shù)量越多，清潔效果越好。

2 CL-X型預(yù)清棉機(jī)工藝特點

2.1 開松羅拉差別化設(shè)置，形成遞進(jìn)式清棉

開松羅拉速度高、離心力大，開松效果明顯，但在開松和打擊過程中會產(chǎn)生棉結(jié)和短絨，塵棒開口角度與落棉、排雜能力密切相關(guān)，應(yīng)根據(jù)原料的含雜量、成熟度等特性，選擇最佳的開松羅拉速度和塵棒開口大小。

變頻裝置控制的CL-X型預(yù)清棉機(jī)，開松羅拉速度可在400 r/min～800 r/min無級設(shè)定，且2個開松羅拉速度設(shè)定按10%級差遞增。棉流進(jìn)入第1開松羅拉室時，棉束較大，采用較小的開松羅拉速度和較大的塵棒開口角度，在較緩和地開松棉束的同時，增加排除大雜的概率。棉流經(jīng)過第2開松羅拉室時，棉束尺寸減小，采用較高的開松羅拉速度和稍小的塵棒開口角度，以加強(qiáng)排除細(xì)小雜質(zhì)并防止出現(xiàn)落白。差別化設(shè)置使棉流在整個軸向移動過程中，經(jīng)歷了2個不同的開松羅拉速度和塵棒開口角度的清潔，稱之為“遞進(jìn)式雙重清潔”。

由于開松是自由打擊且角釘數(shù)量不多，因此對纖維的作用柔和，使纖維損傷明顯減少。相比傳統(tǒng)的雙軸流預(yù)清棉機(jī)，塵棒角度的設(shè)定由簡單的檔位調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)為無級設(shè)定，可有效節(jié)約紡紗廠用棉。紡紗廠還可根據(jù)原料特征和后道工序的實際需求，優(yōu)化開松羅拉速度和塵棒開口大小，在除雜和保護(hù)纖維間找到平衡點。

2.2 使用流量控制器監(jiān)控棉流狀態(tài)

預(yù)清棉機(jī)的氣流量控制，決定棉料在機(jī)器內(nèi)流動是否順暢，影響空氣分離器內(nèi)排微塵、開松羅拉室內(nèi)排雜及控制落棉的效果。使用時，觀察CL-X型預(yù)清棉機(jī)內(nèi)的棉流狀況，通過調(diào)節(jié)輸棉風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，合理設(shè)定氣流量。CL-X型預(yù)清棉機(jī)入口和出口各配備1個流量控制器，監(jiān)控進(jìn)入和排出氣流的流量變化，確保進(jìn)入的棉束在恒定流速下被高效清潔。

2.3 使用落棉感應(yīng)器WCT精準(zhǔn)控制落棉

特呂茨施勒將實時視覺監(jiān)控廣泛用于清花和梳棉，梳棉機(jī)棉結(jié)在線檢測、精清棉機(jī)落棉在線監(jiān)測、梳棉機(jī)刺輥落棉在線監(jiān)控等，均是通過光電傳感器實時監(jiān)測和軟件精確計算，簡單、快速地完成對機(jī)器的最優(yōu)化設(shè)定。

CL-X型預(yù)清棉機(jī)配備了落棉感應(yīng)器WCT，紡紗廠可在控制屏上直接啟動落棉感應(yīng)器功能，根據(jù)原料含雜狀態(tài)和用戶最終成紗品質(zhì)要求進(jìn)行落棉設(shè)定。經(jīng)過一段時間運(yùn)行后，機(jī)器會自動推薦3種落棉優(yōu)化設(shè)定，即經(jīng)濟(jì)型、平衡型和質(zhì)量型。經(jīng)濟(jì)型落雜較少，平衡型落雜適中，質(zhì)量型落雜較多，紡紗廠可根據(jù)自身需求進(jìn)行選擇。落棉感應(yīng)系統(tǒng)通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)，自動調(diào)節(jié)塵棒開口角度，完成設(shè)定；紡紗廠也可根據(jù)自身經(jīng)驗設(shè)定塵棒開口角度。在機(jī)器運(yùn)行過程中，落棉感應(yīng)器實時監(jiān)測落棉情況，如果突然出現(xiàn)落棉過大，機(jī)器就會發(fā)出警報。

2.4 自動切換工藝設(shè)置，同時配棉2個以上品種

相比傳統(tǒng)雙軸流預(yù)清棉機(jī)，CL-X型的產(chǎn)量可達(dá)1600 kg/h，產(chǎn)能大幅度提升。另外，因其開松羅拉速度采用變頻控制，塵棒開口角度可由電機(jī)調(diào)節(jié)，故1臺CL-X型預(yù)清棉機(jī)通過程序控制可同時處理3種不同含雜的配棉；且能根據(jù)抓包機(jī)信號中的原棉含雜信息，自動切換對應(yīng)的開松羅拉速度和2組塵棒開口大小。

3 CL-X型預(yù)清棉機(jī)經(jīng)濟(jì)效益

3.1 降低能耗

CL-X型預(yù)清棉機(jī)采用空氣分離器，不僅節(jié)省轉(zhuǎn)動凝棉器的動力消耗，而且濾塵能耗明顯降低。這主要是因為棉流經(jīng)過空氣分離器后，沿切線方向喂入雙開松羅拉，棉束可以攜帶一定的風(fēng)量進(jìn)入雙開松羅拉，無需像凝棉器那樣排除幾乎所有的風(fēng)量，所以濾塵排風(fēng)量可減少約30%[5]。

研發(fā)人員通過大量模型測試，發(fā)現(xiàn)螺旋形棉流是一種非常節(jié)能的棉流運(yùn)動方式。CL-X型預(yù)清棉機(jī)開松羅拉的變頻控制可實現(xiàn)無級調(diào)速，在實際生產(chǎn)運(yùn)行中，開松羅拉運(yùn)轉(zhuǎn)與抓包機(jī)抓棉同頻共振。當(dāng)多倉要棉、抓包機(jī)抓棉時，開松羅拉按正常工作速度運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)多倉不要棉、抓包機(jī)停止抓棉時，開松羅拉自動降至某一低速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而達(dá)到節(jié)能效果。

在產(chǎn)量為1600 kg/h時，1臺CL-X型預(yù)清棉機(jī)與2臺CL-P型預(yù)清棉機(jī)相比，能耗節(jié)省達(dá)66%，見圖1。電價按照0.72元/(kW·h)計，每年可節(jié)省電費93 555元。

圖1 2種預(yù)清棉機(jī)能耗對比

3.2 降本提質(zhì)

通過優(yōu)化開松羅拉和塵棒工藝設(shè)置，以及落棉感應(yīng)系統(tǒng)精準(zhǔn)控制落棉，經(jīng)紡紗廠實地測試，在相同產(chǎn)質(zhì)量的情況下，CL-X型預(yù)清棉機(jī)比CL-P型預(yù)清棉機(jī)的落棉率降低0.4%，有效提高了原料制成率，降低紡紗成本，且前者的預(yù)開清棉效果更好。

a) 選擇含雜率為5.5%的美棉，CL-X型預(yù)清棉機(jī)與CL-P型預(yù)清棉機(jī)的清潔效率對比，如圖2所示。從圖中可以看出，相比CL-P型，CL-X型的清潔效率提升了近3倍。

圖2 2種預(yù)清棉機(jī)清潔效率對比

b) 選擇含雜率為2.5%新疆機(jī)采棉，在1抓1線10臺梳棉機(jī)的流程配置下(抓包機(jī)BOP+重物分離SP-HU+預(yù)清棉機(jī)CL-X+多倉MX-U6+精清棉機(jī)CL-U+異纖機(jī)TS-T5+梳棉機(jī)TC15-3)，CL-X型預(yù)清棉機(jī)的產(chǎn)量為550 kg/h。采用較高開松羅拉速度和較大塵棒開口角度，原料經(jīng)CL-X型預(yù)清棉機(jī)開松后的含雜情況見表1。

表1 CL-X型預(yù)清棉機(jī)效果測試

由表1可知，CL-X型預(yù)清棉機(jī)的除雜率達(dá)30%，棉結(jié)增長率為30.5%，短絨增長率為-5%，具有非常高的清潔效率和保護(hù)纖維能力。

使用表1通過CL-X型預(yù)清棉機(jī)開松后原料生產(chǎn)18.2 tex普梳賽絡(luò)紗，成紗質(zhì)量見表2。

與Uster 2018公報各項指標(biāo)對比，表2中各指標(biāo)基本在5%水平以內(nèi)。

表2 18.2 tex普梳賽絡(luò)紗成紗質(zhì)量

4 結(jié)語

CL-X型預(yù)清棉機(jī)是一款適用于機(jī)采棉的預(yù)清棉機(jī)。相比傳統(tǒng)雙軸流預(yù)清棉機(jī)，它的雙開松羅拉室設(shè)計，使開清棉路徑增加1倍，棉束在漸進(jìn)開松過程中的清潔次數(shù)多達(dá)14次，清潔效率大幅度提升；采用圓棒打手設(shè)計，變頻控制打手速度，對纖維作用更加柔和、清潔更加高效，可實現(xiàn)短絨不增長；實時視覺監(jiān)控功能為機(jī)器的智能化提供保證，可節(jié)約用棉0.4%；擁有更高的機(jī)器產(chǎn)量和特有的變頻控制技術(shù)，可大幅度降低能耗。