技术 | 棉纺新型精梳工程关键技术进步和创新分析(上)

  精梳工程就是纺纱过程中实现精梳工艺所用的机械。精梳机的主要作用是排除短纤维,清除纤维中的扭结杂粒(棉结、毛粒、草屑、茧皮等),使纤维进一步伸直、平行,最终制成粗细均匀的精梳条。由于精梳机在工作中排除较多的短纤维,与原料的耗用量及生产成本有较大的关系。

一、棉纺精梳工程的特点

1.1精梳工程的任务

  精梳工序的质量要求有:

(1)排除短绒,16mm以下短纤维含量减少42-48%,一般落棉率控制在9-23%,精梳条的短绒率在10%以下。

(2)清除纤维间的棉结、杂质,棉结降低30-50%,杂质降低80-90%。

(3)使纤维进一步伸直、分离、平行;纤维伸直度由50%提高到85-95%

(4)制成条干均匀的精梳棉条。

1.2精梳纱的质量特点

  与同特普梳纱比,精梳纱的特点有:

(1)强力提高10-15%。

(2)棉结杂质粒数下降50-60%。

(3)成纱条干均匀,外观清洁光滑,毛羽少,光泽好。

(4)布面光洁度显著提高,织物丰满、柔软,具有光泽。

二、棉纺精梳工程的发展趋势及存在的问题

2.1棉纺精梳工程的发展趋势

  当代国内外精梳技术的发展日新月异,目前已经达到550-600钳次/min,精梳条的短绒率可以控制在2.5%以下、棉结杂质清除率可达50%以上,成纱棉结显著降低。技术装备创新围绕着运转稳定性、可靠性而展开,为精梳工程实现产量高、梳理效果好、排除短绒棉结彻底,低落棉率、低耗能、智能化奠定了基础。具体发展对比情况见表1。

表1 精梳机发展的对比情况

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2.2棉纺精梳工程发展面临的问题

2.2.1 棉纺原料结构的重大变化

  目前我国非棉纤维的使用量已经超过了棉纤维,达到了2300万吨以上,提升化纤纱线的品质及附加值,是提高企业经济效益的关键因素。精梳重点运用在棉纺高支纱、高质纱、高质棉网(条)上面,因此,高效率地梳理棉纤维、提高附加值是精梳机的新任务。一些麻纤维、化学纤维需要进一步细化整理,也逐步在精梳机上运用。

2.2.2 机采棉及用棉低级化

  机采棉的轧花工艺流程较长,棉结、杂质、带纤维籽屑、软籽皮的数量增多。疵点(带纤维籽屑)比手摘棉增加3倍以上,在梳棉机上难以清除,必须在精梳机上进一步清理才能进一步提升价值。用精梳工序加工低级棉(4级棉、落棉率8%以下),特别是在生产混纺纱线、色纺棉网等品种时要求精梳工序落棉率低、产量高。

2.2.3 用工成本持续增加

  精梳设备的发展趋势是高速高效,提高设备自动化、智能化水平。员工的配置数量、技术素质及稳定性是影响企业生产成本的重要因素之一,因此要求精梳设备要被具备用工少、智能化程度高、运行稳定性好等特点。

2.2.4 精梳过程节能降耗

  精梳机高速运转带来的惯性使耗能增加,降低精梳设备的能耗,减少精梳过程中可纺纤维的损失,减少机器振动,提高精梳机件的使用寿命,是在精梳过程中节能降耗的重点。

2.2.5 数字化、智能化程度偏低

  由于精梳机是追求高质量的工序,且是对单纤维的梳理,在生产过程中需要完成断开须条、分离结合、棉网混合、牵伸成条等较为复杂的工艺过程,提高智能化、自动化程度的难度较大。

2.2.6 纤维损伤大、短绒率高

  在精梳机梳理扇面增加、梳理点增加、梳理速度增加的发展趋势下,落棉增加、纤维损伤加重、可纺纤维流失等问题,是高效能精梳机必须关注的重点。

三、精梳准备工程关键技术进步分析

3.1精梳准备流程的发展历程和存在的问题

  精梳准备流程的发展经历了三个阶段:

3.1.1 预并条→条卷

  特点是机器少、占地面积小、结构简单、便于管理和维修,但由于牵伸倍数较小,小卷中纤维的伸直平行度不够,且由于采用棉条并合方式成卷,制成的小卷有条痕,横向均匀度差,精梳落棉较多。

3.1.2 条卷→并卷

  特点是小卷成形良好、层次清晰、且横向均匀度较好,有利于梳理时钳板的握持,落棉均匀,适于生产细特纱。

3.1.3 预并条→条并卷

  特点是小卷并合次数多、成卷质量好、小卷的重量不匀率小,有利于提高精梳机的产量和节约用棉。但在生产长绒棉时,因牵伸倍数过大而易粘卷,且该流程占地面积较大。

3.1.4 三种流程的对比分析

  三种流程分别适用于低速精梳机、中速精梳机和高速精梳机,随着高效精梳机的出现,第一、第二种流程已经基本上退出了历史舞台。第三种流程得到了非常广泛的应用,三种流程的具体对比情况见表2。

表2 三种流程对比

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3.1.5 当前精梳准备流程存在的问题

  目前,条卷→并卷工艺、预并→条卷工艺已经淘汰。新型的条并卷联合机生产的小卷纤维伸直度不高,精梳落棉率较高,产量偏低,运行不稳定,小卷易产生褶皱,退绕过程中容易粘卷等,自动化程度较低。

3.2 精梳准备关键技术进步分析

3.2.1产量提高措施

(1)采用平带卷绕调节装置。该装置高速运动的平带跑偏时能够即时进行调整,将原来的成卷罗拉卷绕改为平带式卷绕,使设备的卷绕速度由原来的120米/分钟提高到230米/分钟,台时产量、生产效率明显提高。柔性辅助卷绕装置可使卷绕过程中纤维层始终平整、敷贴、不出现气泡,改善了成型质量。

(2)配置高速智能条并卷机棉层控制机构。条并卷机高速运行中实现了对棉网宽度的有效控制,根据生产进度自动调节进入卷绕区内的棉层宽度,最大限度地满足条并卷机连续生产和精梳机生产的需要。

(3)增加并合根数,加重条卷定量。有利于发挥条卷的自洁作用,同时降低了牵伸倍数,提高了产量。

(4)独立驱动。紧压罗拉、棉卷罗拉、牵伸装置独立传动,见图1。减少了传动级别,提高了运行稳定性。

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图1 独立驱动提高效率

3.2.2提高质量关键技术

(1)条并卷联合机。由通常两道牵伸改为三道牵伸,使棉卷结构从条状棉层变为网状棉层,明显提高了纤维伸直度,经梳理后减少了纤维损伤及流失,落棉可减少3%以上,见图2。

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图2 三层叠入棉层均匀度提高

(2)辅助卷绕装置。辅助卷绕装置可以使所卷绕纤维层的层次更清晰,避免出现粘卷、粘层、毛卷、起泡等不良现象。

(3)采用平带对纤维层进行卷绕。成卷时筒管的中心位置不变,被平带包覆一定弧度的小卷,靠着平带张力对其包覆面施压。随着小卷卷绕直径的增大,摆动补偿罗拉移动,调整平带的张紧状态,从而调整对小卷的压力。在卷绕过程中,从小卷到满卷密度应尽量保持一致,并应使小卷在整个工作过程中不粘连、不松动,重量不匀率较低。

(4)优化设计筒管中心微调装置。实现对抓管机构位置的调节和紧固,送管机构与其它机构准确配合,避免了因气压波动或供气异常等原因出现的握持力下降、筒管脱落现象,见图3。

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图3 稳定抓管保证质量

3.2.3设备稳定关键技术

(1)优化牵伸传动。采用平皮带传动的牵伸系统,取消了工艺齿轮箱、万向联轴器等薄弱环节,且牵伸座、主架墙板、平皮带等零部件均直接采用精梳机零部件,使设备装配生产中组织零部件更便捷,使用过程中工艺更改灵活方便,皮带、皮辊支架、轴承等易耗品有都与精梳机通用,可减小使用企业的备件库存,简化操作难度。牵伸系统优化情况见图4。

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图4 牵伸传动系统

(2)优化压紧曲线。根据控制点、控制形式、小卷成型要求等,优化整机控制程序,实现操作简单、维护方便,具备人性化的数据统计、故障信息反馈及局域网信息传输功能。完美的压紧曲线能够有效保证小卷退卷时不粘卷,具体见图5。

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图5 优化压紧曲线

(3)优化设计紧压罗拉清洁装置,使清洁片与紧压罗拉贴合处恰好对准吸风口,被清洁片刮削的棉籽壳、短纤维等恰好被吸走,确保工作区域处于长期清洁状态。

3.2.4智能化关键技术

(1)条并卷机智能连续运行系统。最近几年,随着自动化、智能化技术的发展,使精梳工序设备的全自动化操作成为可能,并可提供故障远程诊断能力,具有更好的人机交互可操作性。其中智能连续运行系统实现了精梳机连续、自动、无人操作化的智能生产。立达E86型精梳机是全自动化智能精梳机,简化了落棉率的设置和优化操作,配套ROBOLAP全自动换卷和接头系统,生产效率可提高2%,产量可达540kg/h,一套精梳机(1台E36条并卷机+6台E86精梳机)可供应25000锭。

(2)在线质量检测系统。可以全面全天候检测精梳条不同片段的不匀率数据,具有超限比对、故障显示等功能。

(3)高速智能条并卷机棉层控制机构。在高速运行中可以控制棉网的宽度,根据生产进度自动调节进入卷绕区内的棉层宽度,最大限度地满足条并卷机连续生产和后道工序精梳机的生产需要。

3.3条并卷联合机的关键技术展望

3.3.1 速度高

  条并卷联合机的生产速度由原来的120米/分钟提高到300米/分钟以上,使生产效率提高了近100%,满足了配置1:6高产精梳机的需要。

3.3.2 质量好

  通过柔性辅助卷绕装置,彻底解决了精梳小卷高清晰度的要求,避免了小卷退绕粘连现象。卷绕过程中棉层布不能有起泡现象,否则会造成退卷粘连。

3.3.3 智能化

牵伸系统、加压系统、棉卷罗拉传动系统都采用了独立的伺服电机传动,实现了自动喂管、自动落卷、自动运输。

3.3.4 大卷装

  提高棉卷卷装,为提高产量奠定了基础,同时减少了换桶造成的接头疵点,有利于提升产品质量。

(未完待续)

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