环锭细纱机的发展现状及技术进步

韩晨晨 傅佳佳 高卫东

(江南大学，江苏无锡，214122)

1 问题的提出

2018中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会于10月15日至19日在上海国家会展中心举行。该展会继续秉承为全球纺织机械制造厂商和纺织行业客户提供优质服务的理念，强强联手，为全球纺织机械制造企业与纺织业界专业人士打造了一个共同进取的平台,方便全球的业界同仁在这里碰撞思想，交流理念，让全球纺机新技术、新装备和新理念在这里释放新能量，精英企业在此摩拳擦掌，在号称纺机届的“奥林匹克”竞技场上进行创新技术角逐。

从全球范围来看，世界细纱机械主要集中在欧洲和亚洲。欧洲作为动力细纱机械的发源地，先发优势明显，总体技术一直处于领先水平，主要包括德国、瑞士、意大利等国。亚洲的日本、中国、印度等国，细纱机械行业发展较为成熟、竞争相对充分，市场结构呈现大型企业引领行业发展方向、众多中小企业并存的局面。

目前，在环锭细纱机领域占据领先地位的国外纺织设备制造商有瑞士立达公司(以下简称瑞士立达)、德国青泽公司(以下简称德国青泽)、日本丰田公司(以下简称日本丰田)等，国内的有经纬纺织机械股份有限公司(以下简称经纬纺机)、常州同和纺织机械制造有限公司(以下简称常州同和)、贝斯特机械制造有限公司(以下简称贝斯特机械)、上海二纺机股份有限公司(以下简称上海二纺机)、湖北天门纺织机械股份有限公司(以下简称湖北天门)、中国人民解放军第四八〇六工厂(以下简称凯灵纺机)等。有资料表明，全球超过80%的纺纱设备为环锭细纱机[1]。环锭细纱机生产的品种多样，对原料适应性强，纱线质量指标优良；通过适当技术改造，可生产竹节纱、段彩纱等多种风格的花式纱；环锭细纱产量约占全国细纱总产量的85%[2]。本文立足于2018中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会,对其中展出的一些环锭细纱机最新技术进行梳理和总结。

2 环锭细纱机发展与进步

展会上国内外众多厂商对环锭细纱机进行了展示和推广，与往届展会相比，此届展出的环锭细纱机总体而言主要体现出以下特点：运转高速化、品种宽广化、驱动数控化和监控互联化。

2.1 运转高速化

综合分析此届展会瑞士立达、德国青泽、日本丰田，国内经纬纺机、贝斯特机械、常州同和、上海二纺机、湖北天门、凯灵纺机等企业展示的最新一代细纱机，基本都是通过提高细纱机锭速和增加锭子数量，以有效提高环锭细纱机的生产效率。

瑞士立达展示的环锭细纱机G37型和G38型以及集聚纺纱机K47型和K48型，采用全新的LENA锭子和高效的锭子驱动电机，设计锭速为25 000 r/min，实际生产速度可达20 000 r/min以上。

德国青泽展示的Zinser72型环锭细纱机机械设计锭速为25 000 r/min，实际生产速度可以超过20 000 r/min，纺纱锭数2 016锭,打破了单机配置2 000锭的记录，是目前国内外安装锭数最多、设备最长的环锭细纱机。

经纬纺机的JWF1589型环锭细纱机是根据当前环锭纺发展趋势，为赶超国际先进水平，满足用户对高速、节能、高稳定性与可靠性的要求，自主研发整节装箱的新一代细纱机，如图1所示。该细纱机实现了整节装箱，每节调校后独立装箱，用户安装时整节对接即可。锭速可达23 000 r/min至25 000 r/min，达到了国际先进水平。

图1 JWF1589型细纱机

湖北天门推出的TM5263E型环锭细纱机采用单车头型，最多可安装1 632锭，实际锭速可达22 000 r/min；作为经济、高效、可靠的单车头型超长集落环锭细纱机，可最大限度地利用厂房面积，提高单位面积生产产能，减少生产成本。

国外新型环锭细纱机锭速比目前国内常规环锭细纱机锭速提高了3 000 r/min至5 000 r/min，可使生产效率提高15%左右，这是一个很大的进步；伴随着技术进步，国产环锭细纱机实际运行速度已逐渐接近国外环锭细纱机水平。

2.2 品种宽广化

丰富的纱线品种，能为环锭纺产品赢得更多的增值空间，创造更大经济效益，增加环锭纺的生存空间，满足当前市场对个性化产品的需求。

目前，环锭纺纱的产品拓展主要通过产品的花式创新实现。涡流纺和转杯纺等新型纺纱技术产品趋于细号化发展，例如当前村田喷气涡流纺产品生产9.8 tex至59 tex纱，产品实用性范围几乎已达到全领域，优势产品有粘胶纱、中粗号涤纶纱、涤粘混纺纱，弱势产品有纯毛纱、纯棉纱、纯麻纱等。传统环锭纺在中粗号纱开发中优势消减。因此，花式纱是环锭纺品种拓展的主要有效途径。在此届展会上，国内外环锭细纱机在品种适应性方面均有明显提升，特别是国产细纱机在品种开发及花式翻新中得到广泛提升。

西班牙品特集团[3]具有悠久的包芯纱、段彩纱、竹节纱等特种纺纱设备的生产历史，其中马赛克花式纱线装置是通过加装伺服电机，电脑控制伺服电机分别驱动中、后罗拉单独交替运行，细纱机前罗拉处加装运行速度检测装置，对前罗拉运行全面检测，以控制中、后罗拉同步运行。马赛克花式纱线装置如图2所示，其牵伸机理如图3所示。该装置既可纺制竹节纱、段彩纱、段彩竹节纱、段彩平纱等花式纱，也可纺制具有独特风格和个性化特点的渐变花式纱。

图2 马赛克花式纱线装置

图3 马赛克花式纱线装置牵伸机理

无锡恒久电器技术有限公司在此届展会上展示了CCZ-Ⅶ型伺服系统花色纱装置，如图4所示。该装置通过高精双伺服电机独立控制中、后罗拉，配合PLC触摸屏闭环跟踪控制循环，实现中、后罗拉转速及牵伸参数在线可调，不仅可生产粗细变化的纱，而且还可使纱在色彩上也有长短不一的多元变化，其调控机理如图5所示。与普通细纱机相比，花式细纱机具有动态变化细纱牵伸倍率的功能，往往还增加粗纱牵伸通道数量，从而实现细纱的材质、颜色和细度三个参数的可控变化。随着劳动力成本等要素的变化，花式细纱技术将为我国纺纱行业在新产品开发方面注入新的活力，同时也会大大丰富纺织产品种类，满足消费者个性化的需求。目前，该产品已赢得了两千多家客户的信赖，并出口到东南亚国家。

图4 CCZ-Ⅶ型伺服花色纱装置

图5 CCZ-Ⅶ型伺服系统调控机理

另外，晋中经纬天盈公司展示了智能包芯纱装置，通过数控包芯竹节纱装置可纺制不同的单芯包芯纱、双芯包芯纱、竹节纱以及包芯竹节复合纱等。南通金驰机电公司展示了JC-SF型竹节纱装置，其包含工艺参数专家设定系统以及竹节纱、段彩纺等全方位技术，只要在触摸屏上输入参数，即可纺出不同品种和规格的纱线。

环锭细纱机花式纱控制装置实现了一机多用，适应的范围越来越宽泛，翻改品种、工艺调整方便，不需要更换任何齿轮，节约了工作时间，提高了工作效率，降低了劳动强度，设备更加灵活、经济，满足了用户的不同需求。

2.3 驱动数控化

目前驱动数控化由机械技术、伺服驱动技术、变频调速技术和电子控制技术等有机结合形成。根据市场需求变化扩大机械的工艺性能，在扩展电子技术应用的同时，更加注重节能与环保。环锭细纱机械应用了机电一体化技术后机构简化，性能改善，质量提高，操作方便，提升了设备的档次和水平。

2.3.1 电子牵伸系统

此届展会上，瑞士立达发布了4种机型，包括G37型和G38型环锭细纱机，K47型和K48型集聚纺纱机。G38型细纱机如图6所示。4种机型均配备FLEXIdraft电子牵伸系统驱动，该装置可以缩短因更改纱线号数产生的停机时间，从而最大程度地延长生产时间。基于电子牵伸系统，减少了换批停车时间，灵活排产，提升了机器的生产效率[4]。

图6 G38型细纱机

德国青泽设计开发的最新成果是新一代的351/451型细纱机，这是两种分别用于棉纺和毛纺的模块化细纱机。351型细纱机如图7所示。其采用具有闭环控制的ServoDraft电子式牵伸系统，能够使换批时间降到最短，因而使机器具有较高的灵活性。纱线号数和捻度的改变能够简单、迅速地通过机器控制面板来完成，在捻度和牵伸倍数范围内的调节是无级变化的。采用EasySpin的牵伸倍数修正系统，在牵伸倍数调整时不会产生纱线断头和纱疵，确保了牵伸倍数。对于较长的细纱机，机器两侧牵伸系统的中罗拉驱动还采用SynchroDraft同步牵伸，能够满足多达1 488锭超长细纱机可靠运转要求[5]。

图7 351型细纱机

经纬纺机展出的JWF1589型高速智能细纱机使用了经纬“9+1”智能系统，实现了智能化纺纱，具有电子牵伸、电子加捻、电子成形、电子刹车、断电同步等功能，纺纱产量可提高15%至30%，钢领板换向平稳，纱线张力稳定，纺纱成形好，利于高速络筒[6]。

2.3.2 单锭驱动系统

江阴华方新技术科研有限公司展示了智能电锭细纱技术，细纱机每个锭子转速采用电锭单驱动控制，具体如图8所示。锭子和牵伸部分实现独立传动，可以直接设定纺纱捻度，不用更换机械部件，简化的工艺操作，既降低了设备维护保养的部件，又降低了主轴部位设备故障率。在纱线质量方面，电锭转速非常稳定，锭差几乎为零，纱线捻度一致性好，使纱线强力CV、后工序染色一致性都有明显提升。电锭技术的研发及成功应用，可以实现细纱设备锭子驱动能耗的大幅降低，在同品种一落纱标准条件下，可以降低能耗20%左右。

图8 电锭技术

太平洋机电集团(上海)科技有限公司展示了PFA1505型智能电锭细纱机。电锭细纱机锭子部分采用单锭单电机，单独驱动，取消了主轴、滚盘、张力轮、锭带等传动件，结构简单；不再有高速运转主轴及滚盘类传动，使整机运行平稳，振动和噪声降低，可实现20 000 r/min及以上的高速纺纱；单纱捻度CV比传统细纱机生产的纱要好，加捻效率更高，成纱最低强力略高，更有利于减少细纱断头。

2.4 监控互联化

随着“互联网+”的全面推进，先进传感器、机器人、互联网技术的普及，现代信息控制技术运用了数据采集与处理、反馈控制、人机界面等智能化功能，具有处理速度快、计算精度高、可靠性高、工作全自动以及适用范围广、通用性强等优点，可进行生产过程实时数据的计算机管理，使传统纺纱逐步迈向智能化时代。

据了解，瑞士立达在此届展会上发布了全新的数字化纺纱套装平台，将数字化系统UPtime和SPIDERweb蛛网集成到G37型和G38型环锭细纱机以及K47型和K48型集聚纺细纱机中。G38型和K48型细纱机集成了升级版的ISM Premium单锭监测系统，与G32型和K42型细纱机相比，客户可节省大约5%的人工成本；G37型和K47型细纱机标配基础版单锭监测系统ISM Basic，与G32型和K42型细纱机相比，客户可节省大约3%的人工成本。通过数字化纺纱套装平台点击操作便可完成对纺纱厂的运营和控制。

德国青泽通过模块化设计原则，根据标准化开发了351型和451型细纱机，可选配Filaguard断头检测装置，DataGuard加工过程的数据采集系统，Ringpilot生产数据监控显示系统等，基于实时监测的参数和大数据分析，识别差异和产生的原因，减少用工。

经纬纺机展示了JWF1597型高速智能型细纱机，选配有一体化设计的经纬四罗拉集聚纺系统、谐波治理及电能检测、精确计数落管、捻度精确控制、纺纱工艺专家系统、单锭检测与粗纱停喂、智能联网等功能，实现了纺纱工艺的一键导航，根据用户纺纱品种调用、修改和保存工艺参数，提高纺纱厂运营能力，以助力客户打造“智能纺织工厂”为着力点，向市场提供成套化的纺机装备和全流程的优质服务。

另外，日照品特裕华纺织科技有限公司展出了EFFISPIN高效纺纱系统；普瑞美(江苏)纺织电子仪器有限公司展出了UITIMO细纱机在线单锭检测系统；江苏常州威克威尔公司展出了D-Z800型环锭纺单锭智能化在线检测系统等，采用单锭独立光电传感器指示，实时准确地监测每个纱锭的运行状况，监测和优化纺纱张力，在断纱后自动切断粗纱，简化工艺操作，在提高制成率的同时，又大大降低能耗。

生产过程监控互联化将使人、设备、软件系统融为一体，互联互通，大大提升纺织机械的技术水平和生产效率，降低人为因素的干扰，快速推动企业技术水平、管理水平、快速反应能力的提升，增强企业创新能力。数字化、信息化、智能化等信息网络技术的进一步发展和应用，将不断推动纺纱工业等传统行业生产方式的变革，互联网、物联网等快速发展也将为纺织机械的个性化制造和服务创新提供有力的技术支持和保障。

3 结语

此届展会在很大程度上推动了纺织行业供需之间的对接和交流。随着纺织机械技术不断进步，国内外环锭细纱机在提高生产效率、减少用工、丰富纱线种类和节能降耗等方面有显著进步，技术日趋连续化、自动化、数字化和智能化。当前我国纺织机械市场参与厂商众多，国产品牌已可基本满足国内市场需求，与国外虽存在一定技术差距，但国产替代稳步推进。且伴随技术进步，我国纺机产品已逐步在东南亚、南亚及欧美等市场得到认可，未来有望进一步拓展海外市场。

在这个充满变革的时代，科技水平日新月异，在精细化、高效率、可靠性、适纺性等方面满足用户的个性化需要，网络制造、智能制造等先进的信息化和智能化生产方式将成为未来纺织机械行业生产方式的变革方向，逐渐向纺织生产过程工艺参数的在线检查、显现、主动控制、主动调节和网络监控方向开展。作为纺织企业，只有加快自身的知识更新速度，第一时间掌握最新技术，不断变革，方能在日趋炽热化的竞争中立于不败之地。