■張春樂

〔第八師133團(tuán)，新疆石河子832000〕

棉花加工過程中的智能化技術(shù)應(yīng)用研究

■張春樂

〔第八師133團(tuán)，新疆石河子832000〕

棉花是我國主要的經(jīng)濟(jì)作物，也是關(guān)系到國計(jì)民生的戰(zhàn)略物資。同時(shí)，作為國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，棉花加工工業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展雖然在技術(shù)上有了很大改進(jìn)與提高，但是與世界先進(jìn)產(chǎn)棉國相比我國的棉花加工水平仍然存在差距，主要體現(xiàn)在生產(chǎn)效率低下、加工設(shè)備故障率高、智能化程度低、皮棉品質(zhì)低等方面，這些差距導(dǎo)致我國的棉紡產(chǎn)品在激烈的市場競爭中處于劣勢。隨著市場競爭日益激烈，紡織企業(yè)對原棉品質(zhì)的要求越來越高、棉花加工廠對人工成本控制更加精細(xì)化，為此，從智能化的角度分析、改進(jìn)并發(fā)展我國棉花加工技術(shù)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

一、我國棉花加工工業(yè)現(xiàn)狀

目前，我國普遍采用的棉花加工工藝是在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上，充分地吸收了國外棉花加工工藝中的智能檢測、自動化控制、籽棉烘干、皮棉清理等裝置，并結(jié)合我國棉花種植、收購的特點(diǎn)制定的。雖然較以往有了改進(jìn)和提高，但是仍然存在一些問題。通過對棉花加工廠進(jìn)行實(shí)地考察，現(xiàn)將我國棉花加工工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與存在的問題作如下總結(jié)。

我國現(xiàn)有棉花加工廠的生產(chǎn)規(guī)模一般不大，特別是前幾年，由于國家放開棉花經(jīng)營政策的出臺，部分產(chǎn)棉區(qū)“一窩蜂”地新建了大量的小規(guī)模棉花加工企業(yè)，這些新建的棉花加工企業(yè)生產(chǎn)工藝不完善、設(shè)備陳舊、技術(shù)力量匱乏，其年加工量少且皮棉加工質(zhì)量很難保證。

國內(nèi)采用的棉花加工工藝和控制策略較為簡單，適應(yīng)性不強(qiáng)。棉花加工模式多采用粗放型，在棉花加工過程中缺少必要的在線檢測設(shè)備和信息反饋機(jī)制，不同等級與回潮率的籽棉采用同一軋花模式，這就導(dǎo)致不同等級的籽棉混級混軋現(xiàn)象嚴(yán)重，生產(chǎn)加工出的皮棉索絲、棉結(jié)較多，一定程度上影響了皮棉等級的提高，也降低了棉花加工的生產(chǎn)效率。

棉花生產(chǎn)過程中缺乏質(zhì)量控制系統(tǒng)、自動計(jì)量系統(tǒng)、棉花調(diào)試系統(tǒng)等智能系統(tǒng)的應(yīng)用，致使棉花加工企業(yè)很難準(zhǔn)確核算生產(chǎn)成本，也不能根據(jù)不同籽棉、皮棉的質(zhì)量狀況及時(shí)調(diào)整和控制加工量。

二、智能化技術(shù)在棉花加工過程中的應(yīng)用

棉花加工也稱籽棉加工，即通過機(jī)械作用使籽棉成為皮棉、短絨和棉籽的過程。棉花加工工藝過程可以分為三個(gè)階段：籽棉預(yù)處理階段、加工階段和皮棉成包階段。針對加工過程中這三個(gè)階段，筆者分別進(jìn)行了智能化應(yīng)用、升級、改造。

（一）棉花自動化調(diào)濕方面

在棉花加工生產(chǎn)過程中，籽棉回潮率、皮棉回潮率都會對整個(gè)加工過程造成影響，而實(shí)際加工中籽棉、皮棉回潮率都由人工測定，根據(jù)檢測結(jié)果調(diào)節(jié)熱風(fēng)爐的溫度容易造成棉花含水不均勻。在棉花調(diào)試過程中，增加必要的在線檢測裝置和智能控制系統(tǒng)，根據(jù)在線傳感器反饋的檢測結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整熱風(fēng)的溫度，既降低能源損耗，又能實(shí)現(xiàn)棉花調(diào)濕智能化控制。

（二）軋花過程中的在線檢測方面

研究表明，在棉花加工過程中，回潮率、含雜率、軋工質(zhì)量、成熟度等參數(shù)對于最終成包皮棉的質(zhì)量都有重要影響。研制棉花參數(shù)在線檢測裝備及系統(tǒng)，根據(jù)軋花生產(chǎn)線反饋的棉花參數(shù)指標(biāo)信息實(shí)時(shí)調(diào)整軋花主機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)有針對性的合理軋花。

（三）軋花生產(chǎn)線智能控制方面

在整個(gè)棉花加工生產(chǎn)線上，存在較多的關(guān)鍵參數(shù)，比如：環(huán)境溫濕度、加工主機(jī)關(guān)鍵參數(shù)、棉花的關(guān)鍵指標(biāo)等。完善的軋花生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)應(yīng)該包括這些參數(shù)的檢測，實(shí)時(shí)在線監(jiān)控整條棉花加工生產(chǎn)線的運(yùn)行情況，并根據(jù)反饋實(shí)時(shí)調(diào)整主機(jī)參數(shù)，對于出現(xiàn)的問題能夠及時(shí)、準(zhǔn)確的報(bào)警，并做出相應(yīng)的處理。

三、我國棉花加工行業(yè)技術(shù)發(fā)展思考與展望

針對國內(nèi)棉花加工工業(yè)存在的問題，為了進(jìn)一步提高棉花加工過程中的自動化和智能化水平，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。

采用精細(xì)化加工模式代替目前的粗放型加工模式，根據(jù)籽棉的實(shí)際性狀和市場需求指導(dǎo)棉花加工。首先構(gòu)建不同性狀等級特征的籽棉棉花加工策略知識庫，根據(jù)籽棉的不同狀況采取合適的軋花控制策略，做到“因花配車”；同時(shí)對陳舊的棉花加工設(shè)備進(jìn)行自動化改造、升級，以適應(yīng)系統(tǒng)的總體要求。其次，根據(jù)市場對皮棉的需求，配置最佳的棉花加工方案，進(jìn)而為軋花廠帶來最大的經(jīng)濟(jì)效益。

對吸棉風(fēng)機(jī)電動機(jī)構(gòu)進(jìn)行變頻改造，根據(jù)吸程遠(yuǎn)近對電動機(jī)進(jìn)行多段調(diào)速，使之能夠在滿足近距離吸棉風(fēng)量要求的基礎(chǔ)上減少電能的損耗，提高軋花主機(jī)的工作效率，縮短棉花加工企業(yè)的加工周期。

在棉花加工過程中增加必要的在線檢測裝置與信息反饋環(huán)節(jié)，對一些重要的棉花指標(biāo)和設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，如回潮率、含雜狀況、軋工質(zhì)量、軋花主電機(jī)電流值等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并根據(jù)結(jié)果反饋給軋花主機(jī)，對棉花加工過程采取必要的控制，實(shí)現(xiàn)棉花加工過程的自適應(yīng)控制，此外還可以根據(jù)籽棉的不同性狀，創(chuàng)建合適的智能加工方案，指導(dǎo)實(shí)際軋花生產(chǎn)過程。

在外吸棉與軋花工序之間增設(shè)棉花調(diào)濕自適應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。根據(jù)在線檢測到的棉花回潮率進(jìn)行實(shí)時(shí)判斷，自動調(diào)節(jié)棉花調(diào)濕參數(shù)，滿足軋花機(jī)對付軋棉花的回潮率要求。提高棉花加工企業(yè)應(yīng)對惡劣天氣的能力，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)清雜和軋花，有利于減少皮棉中索絲、疵點(diǎn)的數(shù)量，進(jìn)一步提高皮棉的品質(zhì)。

四、總結(jié)

當(dāng)今國際棉花加工工業(yè)的發(fā)展趨勢是加工設(shè)備向大型化發(fā)展，加工工藝向自動控制和智能控制方向發(fā)展。為此，在加工過程中應(yīng)用智能檢測技術(shù)、自動化控制技術(shù)，對于提高我國棉花加工工業(yè)的自動化和智能化水平，探索一條適合中國棉花的智能化軋花系統(tǒng)，縮小與先進(jìn)產(chǎn)棉國之間的差距，振興民族產(chǎn)業(yè)都具有重要意義。