浅析自动化连续化棉纺设备的特点和应用

侯长勇

(山东聊城华润纺织有限公司，山东 聊城 252000)

招工难、留人难、设备配置及人员结构不良等，制约了纺织企业的高质量发展，使纺织行业中部分工序被自动化设备替代成为发展的必然趋势。下文笔者就目前常见的自动化、连续化棉纺设备的特点及应用进行简析。

1 原棉异纤机

原棉异纤是指混入棉花中的非棉纤维及有色棉纤维，如丙纶丝、锦纶丝、毛发等(俗称“三丝”)。异纤在纺纱中会产生疵点，这些疵点易造成细纱断头、生产效率下降，影响布面质量，使纤维和布料染色不均匀，应及时清除。目前原棉从采摘方式上主要分为手摘棉和机采棉。手摘棉要经过采摘、储存、运输等过程，异纤含量较高，而机采棉异纤含量相对少。异纤清除方式目前有人工清除和异纤机清除两种。

人工拣异纤的优点是技术简单、易于操作，缺点是工作环境差、劳动强度大、用工多、效率低、漏检多。据多家企业的数据表明：人工拣异纤检出率只有60%～70%，且稳定性差，而采用异纤机检测与清除比人工方式的检出率可提高10%～20%[1]。异纤机清除是采用在线监测自动清除原棉中的异纤，通过自动设置、自动校正以及模块化的设计等提高异纤识别率，通过自动检测区技术提高异纤清除率。如北京经纬纺机新技术有限公司制造的精灵系列异纤机，采用多光谱、多光源调制系统，对地膜、白丝等本色异纤具有很高的清除率。异纤清除机的清除效率高、用工少，能减轻员工劳动强度，取代人工拣异纤是发展的必然趋势。

2 清梳联

清梳联是由多种单机设备，按照一定的纺纱生产工艺设计的连续生产线。其流程配置一般为：往复式抓棉机→多仓混棉机→清棉机→异物分离机→梳棉机。这些单机设备通过一定的装置联接在一起，清梳联不再加工成棉卷，而直接以棉絮的形式均匀地输送至棉网管道内，实现连续均匀喂棉，使棉层均匀稳定，再通过自调匀整，减少生条质量不匀。清梳联将清花工序和梳棉工序合并，省略了棉卷的运输和换卷，实现了清、梳短流程，具有生产效率高、用工少、劳动强度低等特点，有利于改善棉条均匀度，是实现纺纱优质高产的重要途径之一。目前清梳联的市场占有率越来越大。

一个6万纱锭的棉纺企业，有2套清梳联就可以满足后道工序的生产需求。清梳联的使用减少了梳棉机数量，但其选用要从原料、生产工艺和纺纱品种等方面入手，根据设备特性、流程排列、智能控制等设置适合的清梳联流程。清梳联生产线上每种单机设备的可靠性和稳定性，均直接关系到清梳联自动化技术的应用效果。

3 粗细联

传统的粗纱机值车工，落纱劳动强度大、看台少、落纱时间长，需要把落下的满粗纱管放到指定的推车上，再把粗纱管逐个插到锭翼上，生产效率低、运输车辆占用多。而采用粗细联输送系统，可将落下的粗纱自动输送到纱库，当细纱机发出换纱指令后，纱库的粗纱可自动输送到指定的细纱机上进行换纱，并将换下的空管输送到指定的纱管库中，当粗纱机需要落纱时，纱管库中的纱管会输送到指定的粗纱机上，落下的粗纱又被送到指定的纱库中，从而实现依序循环。粗细联通过粗纱机和细纱机进行相互对应的品种设置，可实时监控粗纱、细纱的供求情况，实现自动存储、自动生产运行，便于统计分析。粗细联的应用，既减少了粗纱落纱工、搬运工，又降低操作人员接触粗纱导致的质量差异概率。粗细联系统，适合于纺纱品种稳定、批量大的生产方式。

4 细络联

4.1 细纱机长车

细纱机长车一般通过提高锭速和增加锭子数量提高生产效率和产能。如JWF1589型环锭细纱机锭速可达20 kr/min以上，配有电子牵伸系统、电子卷绕系统，可缩短因改纺细纱号数产生的停机时间，能更加灵活地安排生产，纺纱产量可提高15%～30%，且钢领板换向平稳，纺纱张力稳定，纺纱成形良好，有利于高速络筒的纱线退绕[2]。

4.2 细纱自动落纱

细纱自动落纱一般有智能落纱小车和集体全自动落纱系统2种。智能落纱小车可实现落纱工作的半自动化，多用于细纱机短车改造；可在细纱机两侧加装2台落纱小车同时落纱，大幅节约落纱时间。集体自动落纱使落纱工作自动化，实现自动插管、自动拔纱、自动开车等，多用于细纱机长车。2种落纱方式都有利于减少用工，降低工人劳动强度，提高生产效率。智能落纱小车是细纱机短车改造的良好选择，集体全自动落纱成为细纱长车的标配；集体自动落纱有短机型、长机型，现在正朝着超长型发展；随着用工紧张、劳动力成本不断上涨，集体自动落纱和智能落纱小车的需求会越来越多。

4.3 细纱单锭智能检测

细纱工序一般采用人工巡检发现纺纱断头，而纺纱断头的原因是多方面的。有研究表明：30%～35%的断头是由5%的锭子造成，采用细纱单锭智能检测装置监控每个锭子的运行情况，有利于减少值车工的巡回。智能化单锭在线检测装置，是通过监测钢丝圈在钢领上的运行状况反馈纺纱断头，既能反映每个纱锭的运行状态以及纱线弱捻，还能优化纺纱张力，可减少值车工寻找纱线断头的时间，扩大值车工的看台数量。具有“单锭断头检测—粗纱自停”功能相结合的检测装置，当检测到细纱断头或运行不良的锭位后，自动停止喂入粗纱并显示预警的锭位数，便于值车工接头、处理粗纱。粗纱自停减少了风箱花的数量，提高了制成率，还可消除因细纱断头而产生的纤维缠绕胶辊、胶圈、罗拉、网格圈等，单锭监测与粗纱自停对改善成纱质量有一定的效果[3]。智能化单锭检测装置的应用，使值车工有目的地处理相应锭子，为细纱车间减少用工、提高生产效率提供了新的途径，细纱机的自动化更加灵活。

此外，采用电锭驱动控制细纱机锭速(单锭)，使锭子和牵伸部分实现独立传动，取消主轴、滚盘张力轮及锭带等传动部件，一方面减少了设备需要维护保养部件的数量，另一方面降低了能耗，还可直接设定纺纱捻度；且电锭转速稳定，几乎无锭差，纱线捻度一致性好，加捻效率高，更有利于减少细纱断头[4]。

4.4 自动络筒机

自动络筒机采用电子清纱器对纱线进行连续监控，切除纱线上的疵点与杂物，以减少各种突发性纱疵。其配置的光电式异纤传感器，能区分有色异纤与无害的植物纤维，这些在线检测与控制技术，为生产高品质纱线提供了保证。由于采用单锭控制与多种捻接技术，使一台自动络筒机能生产多个品种与不同捻接的纱线，扩大了适用范围。

传统络筒工序值车用工多，需要人工装纱、找纱头，直接影响络筒机的产量和效率；而络筒机智能化识别并整理大小头和自动投纱、自动找纱头、自动输送，实现了人工值车与自动化系统的兼容，有效降低劳动强度。应用络筒机的在线检测对每个管纱进行追踪，对疵纱锭位进行报警，并追溯细纱工序的纺纱锭位，可进一步查找该锭位出现问题的原因。

4.5 细络联

细络联是将纺纱中用工多、劳动强度大的2个工序进行联接，以减少用工、提高生产效率。细络联技术省去人工落纱、送纱和送管，降低了工人接触纱线的概率并减少失误，它不是简单的设备组合，是集自动化、智能化、一体化设备的有机联动。细络联中的细纱机、络筒机配置应根据生产品种确定，在一定工艺条件下，细络联中不同纱线号数有不同的细络锭比；适合于产品质量稳定、号数不变、大批量生产，是一种省工、高效的工艺方案。

细络联是纺纱技术走向现代化技术发展的重要标志。随着技术的不断发展，细络联应该实现将细纱机和络筒机按照品种要求和特点，随时灵活地组合成“一体化”，避免了2个工种、2个工序分离分开，更有利于纺纱过程中不同节省人工与提高效率方案的实施[5]。

5 棉纺设备发展方向

5.1 适纺性能更广

随着人们对时尚地不断追求，纺织原料和性能也不断发展变化。如：差别化纤维在改善舒适性、保养性、形态稳定性等方面具有优势，改进后的化学纤维具有高强度、高模量、高耐磨性等特点，化学纤维与纯棉混纺可制成各种性能、风格独特的复合纱等。所以，棉纺设备应在适纺性方面进行提升，除棉、麻、丝、毛外，还要适纺特殊的纤维，使适纺范围更广泛，纺纱质量更稳定。

5.2 智能制造技术进一步完善

纺织生产的主要特点表现为加工流程长、设备配置多、自动化程度低、人工操作环节多等，随着技术不断发展，棉纺织设备状况、智能化水平和功能需求不断提升，工艺流程会逐渐缩短。为不断提高竞争力，棉纺企业应从原料实现自动选配、自动调度、自动加工等方面着手建设自动化生产车间，目前有部分企业已在棉卷接头、条卷自动换卷、粗纱自动落纱及粗细联、细络联、筒纱自动打包等方面不断完善和发展。随着设备自动化功能逐渐增多，生产环境逐渐改善，逐渐将工人从重复、低效的劳动中解脱出来，依靠智能化的设备来保证生产流程，是目前纺纱的新技术、新方向。

5.3 细纱自动接头技术进一步成熟

断头率是细纱生产的主要指标之一，断头多将增加工人巡检的时间和强度，导致生产效率下降。随着自动化、智能化技术不断发展，环锭细纱机自动接头技术也在不断完善和改进。立达环锭细纱机自动接头机械手可实现管纱断头后查找锭位、拔起纱管、寻找纱头与钢丝圈，以及穿过导纱钩到纱线接头的操作动作，每次接头从到达锭位至完成接头，时间约1 min，每台细纱机需配置2台自动接头机械手。一旦自动接头技术成熟推广使用，将大幅减少企业用工需求，降低人工成本，还可避免外层纱线受到污染，保证纱线质量。

5.4 机电气一体化程度不断提升

机电气一体化的运用，使设备机构进一步简化，性能进一步改善，操作更简单方便。随着智能化设备机电气一体化程度提高，其配件的加工精度相应提升。电气系统控制部分机械的运行，要求控制程序完整可靠，确保机械设备正常运行。

6 工序联接

工序联接，应选择合理的工艺技术路线，这是纺织企业创新发展的一种方向和思路。清梳联、粗细联、细络联是纺织业连续化、自动化生产的一种方式，利用机械化输送，减少中间环节，省去人工装卸、搬运等环节，或者利用多种模仿人工操作的机械手代替人工操作，减轻工人劳动强度。

工序联接不是简单的设备拼装，而是一条自动化的生产线，要依据原料、纺纱品种等制定合理的生产流程。如粗细联、细络联要考虑细纱机与络筒机的锭数以及配置的灵活性，包括品种的适应性；又如粗细联通过网络系统，监控粗纱、细纱工序的供需情况并进行调配。细络联与纺纱号数、络筒锭数的配置相关性很大，当出现小批量、多品种生产时，易造成前后工序不衔接或衔接不顺畅。

粗细络联是粗纱、细纱、络筒3个工序实现自动化、连续化的重要纺纱系统，对减轻劳动强度、提高生产效率、减少用工、稳定产品质量有着重要作用，是纺纱设备创新发展的方向。

7 自动化设备维护保养要求

7.1 提高设备人员技术水平

棉纺自动化设备技术含量高，企业应通过各种培训、实操等途径，使维修人员熟知并掌握自动化设备的工作原理、性能结构和技术参数，以及机、电、气间的控制关系。维修人员须不断进行学习以提高维修水平，才能适应新设备的要求。

7.2 根据设备状态制定维修计划

设备维修一般包括维护保养和故障排除，即保障设备无故障与防止故障出现。

维护原则：①日常维护与定期维护相结合；② 听、摸、感与仪器检查相结合；③ 日常包机与揩车保养相结合等。

设备定期保养是一种有计划的预防性检查，使设备始终处于良好的运行状态。排除故障要追溯根源，以点带面找到问题的真正原因，防止小问题带来大故障。此外，应严格执行清洁图表和操作法，保持设备清洁运行、状态良好；良好的润滑对减轻运转机件的摩擦力，降低传动机件及轴承间的受损力度都有良好的效果，要制定合理的润滑保养周期，使机件之间处于良好润滑状态，从而延长机件使用寿命。

8 结语

8.1纺织设备自动化、连续化、智能化技术进一步应用和推广，将不断推动纺织业快速发展，加快设备更新改造步伐。目前，有许多纺织企业已采用清梳联、粗细联、细络联，实现了减少用工、降低工人劳动强度的目标，部分企业甚至建成智能化无人生产车间，这些均成为纺织企业转型升级的重要途径、发展的新思路和新方向。在实际生产应用中，工序联接要结合设备运行情况和生产实际，同时需制定合理的维护保养制度，确保提高设备运行效率和效果。

8.2自动化、智能化已成为纺织企业创新的发展方向，是现代纺织企业技术进步的一项重要标志，其优势主要体现在减少用工、降低劳动强度、改善生产环境、节能环保等方面。