细纱机的技术现状与发展趋势

侯长勇

（山东聊城华润纺织有限公司，山东聊城，252000）

目前，环锭细纱机的技术发展较为成熟，已成为纺纱的关键设备。有资料统计，全球超过80%的纺纱设备为环锭细纱机，我国约有1.3 亿纱锭的环锭纺纱规模，约占世界总锭数的50%；而环锭细纱机的产量约占全国细纱总产量的85%［1］，可见环锭细纱机在纺纱中占有重要的地位。一个棉纺企业细纱机的纱锭数量可以衡量企业生产规模的大小和生产能力的高低。当前国外以瑞士立达公司、德国青泽公司、日本丰田公司等生产的细纱机为主；国内以经纬纺织机械制造有限公司、上海二纺机股份有限公司、湖北天门纺织机械股份有限公司等生产的细纱机为主。国内环锭细纱机近几年发展的速度比较快，无论是自动化、智能化程度，还是纺纱水平、纺纱质量、纺纱锭数，与国外细纱机的差距越来越小。

1 环锭细纱机的发展

环锭细纱机作为传统纺纱方法，已有100 多年的历史。国产环锭细纱机已从第1 代发展到第4 代，从“1”字开头的如1291、1292、1293 等型号到现在的如F1520、JWF1597、EJM178JC 等型号，第4 代细纱机以带集体落纱的长车为主。随着纺织机械技术的不断进步，国内外环锭细纱机在提高生产效率、减轻劳动强度、减少用工、节能降耗、自动化程度等方面进步明显。

2 细纱机纺纱特性

细纱工序是将半制品粗纱经喂入、牵伸、加捻、卷绕成具有一定的号数、符合用户质量要求的管纱。生产时通常以每千锭时产量来衡量细纱机的生产水平，以千锭时断头根数表示断头率，而断头率直接影响纺纱效率。棉纺企业的生产规模常用细纱机的总锭数来表示，它的万锭用工标准也反映了企业的管理水平；设备状态直接影响纺纱产量和质量，自动化程度直接影响万锭用工水平，高速化程度直接影响纺纱的生产效率。环锭纺纱生产线能够适应不同纤维、不同号数的纺纱，具有原料适用范围广、产品适纺性强、纺纱号数范围广等特点，在纺纱领域中占有重要的地位。

3 细纱机的技术现状

环锭纺纱已有100 多年的发展历史，技术越来越成熟、越来越先进，生产品种的适应性很广，能纺制成不同号数的纱线，其中2.9 tex 以下的特细号纯棉品种也能在细纱机上生产。通过环锭纺纱技术的不断突破与创新，使得集聚纺成为目前的主流。通过技术改造的集聚纺，其原理相差不大，一般都是在环锭细纱机牵伸装置前加装一个集聚装置，利用空气负压和机械传输相结合的方法，使从前罗拉输出的须条集聚伸直再进行加捻。由于集聚纺纱缩小了前罗拉出口处须条的加捻三角区，使成纱结构和性能发生了一定的变化，在同样原料条件下，与传统环锭纱相比，集聚纱3 mm 毛羽减少约70%左右，单纱强力提高10%以上，飞花减少约85%，还可降低后工序的整经断头，使织物的品质高且穿着舒适。集聚纺技术的出现使环锭纱的质量有了质的飞跃。经过近20 年不断发展，集聚纺技术已很成熟。

传统环锭纺生产线劳动强度大、用工较多、自动化程度低，使企业普遍感到用工紧张。采用配置集体落纱的细纱长车，可实现从装管、走管、落纱、开车等全自动操作，落纱时间一般在4 min 左右，插拔管率可达到100%，留头率在97%以上，可减轻员工的劳动强度，缓解当前用工紧张的现象。集聚纺在实践中也在不断完善和发展，集聚纺技术与赛络纺技术相结合的赛络集聚纺，采用双粗纱喂入，将两根平行并保持一定间距的粗纱经双孔喇叭口喂入牵伸区，经前罗拉输出，形成一个三角区交汇在一起，再加捻卷绕到纱管上，其成纱毛羽更少，外观更光洁，强力明显提高，手感柔软，耐磨性好。集聚纺技术不仅能生产纯棉精梳纱，还能生产莫代尔、莱赛尔、粘胶等化学纤维混纺纱。

企业根据环锭细纱机的设备状况和产品质量要求，可分别采取不同的集聚纺装置对细纱机进行改造。还有一些纺纱技术在细纱机上已经应用，如细纱断头检测技术、细纱集体自动落纱技术、细纱机电锭驱动技术、机电一体化技术等，使细纱机的整体自动化程度在逐步提升。这些技术的应用标志着环锭细纱机技术又有了新的突破，又进一步提高了纺纱质量。

现在细纱机自动接头技术还不成熟，由于接头操作程序过多，真正实现自动接头还有一些困难，还需人工接头。因此，企业用工紧张的现象还不能得到有效缓解，技能人员还有很大的缺口，自动化、智能化技术在纺纱领域中还需要快速发展。我国纺纱规模较大，纺纱行业技术更新的速度相对缓慢。对纺纱领域来说，行业应该重视技术研发，加大创新投入［2］，充分运用新材料新工艺，突破一系列环锭纺纱生产技术发展的瓶颈，在纺纱领域中不断地创新，开发更加高效、多锭的环锭细纱机，不断地推动纺纱自动化、连续化、信息化的应用发展。

4 细纱机的发展趋势

从近几年中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会上展示的全球纺织机械来看，自动化、智能化、信息化、新功能等是纺织机械的新亮点，也是细纱机的发展趋势。

4.1 应用在线检测控制

纺纱生产过程中工艺参数的在线检测、自动控制等信息化管理技术和系统的应用，使细纱机自动化程度进一步提高，在线监测技术的运用也是细纱机创新发展的一个方向［3］。通过对细纱机单锭进行智能检测，可实现对弱捻、断头率、空锭、机台效率等的监控，对于纺纱质量出现的问题，通过分析可追溯到某一个纱锭上，便于对异常现象查找原因并进行整改，从而加强质量控制。

4.2 纱锭数量增加且锭速提高

在第十八届上海国际纺织工业展览会上，德国青泽公司生产的Zinser 72 型环锭细纱机，设计锭速达25 000 r/min，实际生产速度可达到20 000 r∕min 以上，纺纱锭数达2 016 锭，已经超过配置2 000 锭的记录，是目前国内外安装锭数最多、最长的环锭细纱机。有资料统计：国外的新型环锭细纱机锭速比国内常规环锭细纱机锭速提高3 000 r/min 左右，生产效率提高15%左右，使细纱机的锭速和效率都得到了提升［4］。随着国产环锭细纱机技术的不断发展，锭速也在逐步提高，如WF1589 型细纱机、JWF1597 型高速智能细纱机，锭速均可达20 000 r∕min 以上，且配置一体化的四罗拉集聚纺系统、谐波治理及电能检测、捻度精确控制、纺纱工艺系统、单锭检测与粗纱停喂智能联网等功能，可根据纺纱品种调试、修改保存工艺参数，来打造“自动化智能化纺纱工厂”。超长锭数的集体自动落纱细纱机自动化程度高，不仅提高了纺纱的生产效率，还减少了用工，利于缓解当前用工紧张的现状。

4.3 适纺范围更广

对于棉纤维品种，通过配棉和工艺的不断创新，现在纺纱号纱已达到2.9 tex 以下，使产品趋向于特细号化发展。但随着新型纤维的出现，差别化纤维、再生纤维等混纺纱在改善穿着舒适性、外观以及其他用途等方面有一定的优势，通过工艺优化以及选配合适的专件器材，使环锭细纱机在适应原料、纱线号数范围等方面更加广泛，并提升了产品档次和质量。

4.4 细纱机逐锭监控技术

采用自动化生产检测系统可进一步提高生产效率，每个锭位上的纱线断头监视器会监视钢丝圈的运行情况，能及时发现断头、弱捻、异常锭等情况，并通过光电信号显示其断头的锭位数，使值车工能直接找到该断头的锭位，减少了值车工无效的巡回劳动；当收到细纱断头检测信号后，会自动停止粗纱的喂入，直到值车工重置粗纱停喂装置，接上细纱断头。该装置可减少回花、消除缠绕现象，在提高制成率的同时，又大大降低了原料消耗。总之，逐锭监控技术使值车工可根据显示的锭位数及时处理断头，一方面减轻了值车工的巡回工作量，另一方面有利于值车工更好地做清洁、防疵捉疵、换粗纱等。

4.5 细纱自动接头

由于细纱断头后采用人工接头，降低千锭时断头是减少细纱工序用工的主要方式。细纱机断头现在存在两个问题：一是管纱断头后，而粗纱继续喂入，值车工如果处理不及时，容易造成缠绕胶辊、胶圈、罗拉、网格圈等牵伸部件，造成纺纱器材的损坏；二是细纱断头后，需要值车工不停地巡回并进行接头，造成细纱工序用工多。因此，环锭细纱机的发展需要解决上述两个问题。第一个问题目前可采用传感器、光电系统等来防止细纱断头后粗纱的继续喂入，一方面减少了对牵伸部件的缠绕和损坏，减少了吹吸风巡回时的断头；另一方面也可减少回花的产生，节约用棉成本。而对于人工巡回接头造成用工较多的问题，原理上可通过自动接头机械手来实现自动接头，但自动接头需要连贯且精细的动作进行配合，很难真正实现。在展览会上，已有纺机制造企业推出细纱机自动接头样机，模仿人工接头动作实现自动接头。随着技术的不断进步和创新，期待细纱机实现如自动络筒机一般的自动接头，使整个纺纱过程保持连续性，减少人工接触纱线的机会，极大地提高生产效率和劳动生产率，进而稳定纺纱质量。

4.6 采用细纱长车及细络联

采用细纱长车及细络联是纺纱自动化、连续化的具体表现。细络联是将细纱机自动落纱装置落下的管纱自动运输到自动络筒机进行络纱，并将空管再输送到细纱机上供细纱机使用，细络联连续化生产，提高了劳动生产效率。K45 型细纱机有1 632 锭，Z351 型细纱机有1 680 锭，这些细纱长车都配有全自动落纱、自动装管、自动送纱管、自动开车等功能。由于环锭细纱机向多锭化发展，细纱长车可与自动络筒机进行连接，从细纱落纱到筒子卷绕成形连续完成，中间省略了人工装纱、送纱管等环节，使劳动用工进一步减少［5］。细络联中的细纱机和络筒机锭数的配置要考虑生产的品种，防止出现前后工序不衔接的现象。集体自动落纱用工少，落纱断头率又比人工落纱少，可提高设备的生产效率。如JWF1597 型细纱长车，锭数最多可达1 824 锭，配电子牵伸、集体自动落纱、单锭检测与粗纱停喂、智能联网等功能，自动化、智能化程度较高，代表了国产细纱机的前沿水平。

4.7 优选纺纱器材

降低纺纱断头，除设备有良好的性能外，选择优质的纺纱器材也很重要，如胶辊、胶圈、钢领、钢丝圈、锭子、摇架、罗拉、网格圈等，它们是纺纱的关键，直接影响到纺纱的断头和质量。只有降低了纺纱断头，才能实现高速纺纱，提高纺纱产量。如Zinser 72 型环锭细纱机带有钢丝圈磨合程序，根据钢领的更换时间设定锭速，使钢领与钢丝圈的磨合效果达到相对最佳，最大限度地减少断头。各类新型纺纱器材的研制与开发，推动了环锭细纱机的技术进步，使纺纱质量、产量得到了全面的提升。

4.8 细纱机智能化发展方向

近几年，我国已有部分棉纺企业建立起了数字智能化工厂和车间，在推进智能化方面有了一定的经验。在《纺织机械行业“十三五”发展指导性意见》中指出：“十三五”期间，在提高设备制造质量及可靠性水平的基础上，提高设备的连续化和智能化水平是纺纱机械发展的大趋势，进一步减少万锭用工，使纺纱生产更加高速、高产、优质、高效和节能，实现生产过程中的连续化和生产管理的智能化，提高设备的利用效率等，它为纺织机械的发展明确了方向和目标，使细纱机以后的研发有了自己的准则和方向［6］。纺织机械制造企业要第一时间掌握最前沿的生产技术，加快技术更新的步伐，不断变革，使环锭细纱机的发展不断满足国内市场的需求，并逐步得到国际市场的认可。

5 结语

纵观细纱机近几十年的发展，环锭纺纱技术较为成熟。目前集聚纺纱在不断的发展、增多，带集体自动落纱的细纱长车已成为纺纱的主流；细络联技术在不断的发展和完善，细纱机的自动接头技术也在不断的改进，未来将会变成现实。细纱机不断地向自动化、高速化、连续化、智能化等方向发展。万锭用工水平将进一步减少，智能化车间、无人车间有可能变成现实。