倪敬達，王麗霞，崔中浩

(青島宏大紡織機械有限責任公司，山東 青島 266001)

0 引言

近些年，國內外紡紗廠普遍采用新疆機采棉及進口機采棉，大量應用莫代爾、萊賽爾、細旦化纖等差別化纖維，尤其隨著各種色紡品種、小品種紡紗越來越多，紡紗廠要求清梳聯(lián)設備在適應原料特性、實現(xiàn)高質高產和低耗的同時，還能解決企業(yè)維護、操作技術薄弱和用工難的問題。為此，清梳聯(lián)設備制造商針對行業(yè)發(fā)展需求，以產品質量為前提，在設備自動化、智能化方面進行了大量的創(chuàng)新實踐并取得了良好效果，但相對紡織行業(yè)快速發(fā)展的緊迫需求，清梳聯(lián)設備自動化、智能化技術的提升仍需加快。

1 清花智能化技術

1.1 智能化精細混棉清梳聯(lián)

隨著人們對服裝及家用紡織品需求的逐漸變化，色紡產品和混紡產品因其特殊性能和風格越來越受青睞，越來越多的產品向高端化、品種差異化方向發(fā)展。目前，清花混棉已成為混紡、色紡品種的技術主流，但由于傳統(tǒng)清花混棉的成本高、設備占地面積大、配比準確度不高，條混品種風格受限大；而系列化、智能化多組分精細混棉清梳聯(lián)的成功研制，改變了傳統(tǒng)的清花混棉工藝，大幅度減少了設備占地面積和企業(yè)用工，有利于提高混合精度和穩(wěn)定性。目前，智能化精細混棉設備主要有以下幾種形式。

1.1.1 多組分自動稱重精細混棉機

多組分自動稱重精細混棉機采用風機自動喂入形式，可在清花階段實現(xiàn)兩種或多種原料的精確混和、各單元自動喂入稱重并精確配比。采用“切割三明治”方式混和、開松、輸出，混和精度可達1%。喂入稱重單元模塊化設計，可根據原料配比和產量情況選擇喂入單元數(shù)量。根據每個喂入稱重單元的產量，多組分自動稱重精細混棉機分為標準型(400 kg/h)和高產型(600 kg/h)。多組分自動稱重精細混棉示意見圖1。

圖1 多組分自動稱重精細混棉示意

1.1.2 緊湊型自動稱重精細混棉機

緊湊型自動稱重精細混棉機是多組分自動稱重精細混棉機的系列化產品。因多組分自動稱重精細混棉機組占地面積較大，使某些紡紗廠房設備排列受限，特別是需要進行設備技改的老廠房，緊湊型自動稱重精細混棉機提供了一種既自動精確配比又節(jié)約占地面積的解決方案。

該機采用風機自動喂入的方式，可在清花階段實現(xiàn)2～3種原料的精細混和，每個品種喂入不同的儲棉箱，自動稱重配比，輸出采用模塊化“切割三明治”方式，混和精度可達1%，產量可達400 kg/h。緊湊型自動稱重精細混棉示意見圖2。

圖2 緊湊型自動稱重精細混棉示意

1.1.3 自調勻整式精細混棉機

自調勻整式精細混棉機采用風機自動喂入形式，在清花階段就能實現(xiàn)多種原料的精細混和。自動配比采用自調勻整式結構，通過檢測各倉輸出羅拉處的棉層密度，根據配比情況，自動調整各倉輸出羅拉速度控制輸出量，實現(xiàn)精確配比。目前國內用量較少，實際運行產量和混和精度數(shù)據還有待進一步收集。自調勻整式精細混棉示意見圖3。

圖3 自調勻整式精細混棉示意

1.1.4 小單型精細混棉機

小單型精細混棉機采用人工稱重喂入的方式，適用于5 kg～300 kg小定單需求，可解決傳統(tǒng)小定單混棉設備占地面積大、工序多、用電多、用人多、纖維損傷多、混和均勻度不可控等問題。該機集喂入、開松、輸送、混和與輸出于一體，通過智能控制、配方管理保證混和效果，操作簡單方便；通過擺動的角釘簾，實現(xiàn)混棉狀態(tài)與輸出棉狀態(tài)的切換；通過不斷重復纖維輸送、提升、剝取、拋射、混和的過程，實現(xiàn)纖維的均勻混和。小單型精細混棉示意見圖4。

圖4 小單型精細混棉示意

1.2 智能化清花系統(tǒng)

a) 往復式抓棉機根據多倉混棉機的需求，自動調整產量和抓棉精細度，保證95%以上的運轉率。

b) 往復抓棉機出口輸棉風機，根據抓臂位置自動調整頻率，保證吸棉槽內壓力穩(wěn)定。

c) 多倉混棉機根據清棉機的要棉需求和倉內壓力控制，自動調整平簾、斜簾或輸出羅拉的運行速度，保證95%以上的運轉率。

d) 清棉機根據輸棉管道壓力及梳棉機開車臺數(shù)和產量，自動調整供棉量，保證連續(xù)穩(wěn)定供棉。

e) 清花系統(tǒng)輸棉管道內風量和風壓實現(xiàn)自動檢測和調整，保證輸棉連續(xù)均勻穩(wěn)定。

f) 開清棉機臺的落棉在線檢測和自動調整落棉工藝技術，通過光譜技術識別落棉量和落棉含雜率，對比工藝要求自動調整落棉工藝，保證清花落棉質量，降低落棉率。

2 梳棉機智能化技術

2.1 梳棉機智能化配置

a) 能耗自動檢測統(tǒng)計，具備故障、主要維保點、針布壽命自動統(tǒng)計、提示和報警功能。

b) 生條粗細節(jié)和不同長度片段質量不勻率自動統(tǒng)計、棉層和生條質量自動檢測和統(tǒng)計，通過高精度自調勻整裝置在線智能調整生條質量，確保生條質量長期均勻穩(wěn)定。

c) 棉結在線檢測，通過高速照相機拍攝道夫輸出的棉網，經大數(shù)據統(tǒng)計、分析出每克棉網中棉結、雜質的數(shù)量，以及棉網中纖維的伸直度、取向度和分離度等狀態(tài)，預測后道工序的成紗質量指標。棉結在線檢測裝置見圖5。

圖5 棉結在線檢測裝置

d) 錫林—蓋板隔距在線檢測。其檢測方式有兩種：一是通過溫度傳感器感知錫林及周圍分梳元件的溫度變化，計算材料變形，以冷車隔距為基礎預測工作狀態(tài)隔距；二是通過位移傳感器在線直接檢測隔距，這種檢測方式更直接、更準確。

通過位移傳感器直接檢測有兩種方式：一是檢測裝置替換3根回轉蓋板，此配置只能在未過棉的狀態(tài)下檢測；二是檢測裝置替換1根回轉蓋板并包覆針布，能夠在開車過棉狀態(tài)下實時監(jiān)控錫林—蓋板隔距。蓋板隔距檢測示意見圖6。

圖6 蓋板隔距檢測示意

e) 刺輥區(qū)落棉率和落棉含雜率在線檢測及落雜工藝在線調整，通過光譜技術識別落棉量和落棉含雜率，并根據工藝需求自動調整落雜工藝。

2.2 梳并聯(lián)一體化

梳并聯(lián)技術無需條筒，可徹底解決換筒帶來的生條質量波動，且省工省地，不僅提升了紡紗廠的自動化程度，也為紡紗廠帶來了工藝革新、質量提升、管理升級等多重效益，是紡紗設備的發(fā)展方向[1]。目前，全球首套高產梳并聯(lián)一體機已連續(xù)穩(wěn)定運轉2 a以上，解決了柔性儲條、自動接頭、變速勻整、清梳聯(lián)智能供棉等一系列技術難題，但其穩(wěn)定性、品種適應性還需進一步驗證。

2.3 圈條器增容技術

紡紗工藝要求圈條筒容量越大越好，可減少擋車工換筒工作量和頭道并條接頭次數(shù)，提高成紗質量。通常，圈條器增容主要是增大條筒直徑和高度，如直徑為1200 mm、高度為1500 mm條筒的應用；但在容量提高的同時，也存在占地面積大、容易翻倒、不方便操作等問題。如何在不改變條筒直徑和高度的情況下實現(xiàn)有效增容，成為行業(yè)難題。因此，近兩年行業(yè)技術人員通過優(yōu)化圈條曲線，在圈條時智能控制條筒運動等技術手段，實現(xiàn)了在相同規(guī)格的條筒里多儲存20%～50%生條的目標。

2.4 基于智能化配置的專家系統(tǒng)和遠程運維

現(xiàn)代梳棉機各項智能化技術進一步成熟，范圍進一步擴大，基于智能化技術的專家系統(tǒng)也應運而生。該系統(tǒng)不是智能化配置的簡單疊加，它做到了各項智能化技術的高度融合，實現(xiàn)了實時數(shù)據采集、分析、預測性維保、精準控制生產工藝等智能化應用，初步建立了清梳聯(lián)專家系統(tǒng)，可以根據紡紗原料、清梳聯(lián)配置、成紗質量指標要求等信息推薦系統(tǒng)工藝，達到為紡紗企業(yè)生產管理提質增效的目的[2]。

清梳聯(lián)遠程運維系統(tǒng)以清梳聯(lián)設備為主線，基于一系列智能化技術配置，通過設備互聯(lián)、設備集中管控、實時檢測工藝數(shù)據和設備狀態(tài)、設備故障診斷、設備故障預測、設備維保信息和工藝數(shù)據自動統(tǒng)計分析，實現(xiàn)了紡紗廠設備管理效率、生產效率、運營效率的提升，帶動企業(yè)產品質量和競爭力整體提高。

3 清梳聯(lián)智能化技術發(fā)展趨勢

關于清梳聯(lián)智能化技術的發(fā)展趨勢，筆者有以下看法。

a) 棉結、雜質、落棉在線檢測，開松、分梳隔距實時在線檢測以及智能調整技術等智能化配置，已完成產業(yè)化推廣，可作為標準配置推向市場。清梳聯(lián)的各項技術指標均可實時檢測統(tǒng)計，不再需要實驗室取樣檢測。

b) 模塊化、集成化、聯(lián)合化程度越來越高，清梳并聯(lián)合機逐步成熟，生條筒逐漸退出歷史舞臺。

c) 清梳聯(lián)系統(tǒng)可以實時采集設備信息和工藝質量數(shù)據，實現(xiàn)清梳聯(lián)半制品質量和成紗質量指標的實時統(tǒng)計分析；也可以基于大數(shù)據技術，分析生條質量和成紗質量的對應關系，以及原料、產量、工藝速度和隔距、落棉與生條指標的對應關系，由專家系統(tǒng)根據原料數(shù)據、產量和成紗指標等參數(shù)自動推薦系統(tǒng)的上機工藝。

d) 當前，清梳聯(lián)值車工最消耗體力的工作是“一頭一尾”，即抓棉機的排包和梳棉機的生條筒運輸。隨著梳并聯(lián)技術的產業(yè)化推廣，梳棉機生條筒運輸工作會逐漸被替代；抓棉機自動選包、排包、拆包系列技術還需加強研發(fā)攻關，使清梳聯(lián)車間成為真正的無人值守“黑燈工廠”。

4 結語

經過大量研究和實踐，清梳聯(lián)的自動化、智能化配置取得了很多突破，解決了紡紗廠眾多痛點問題，但離紡紗廠的需求還有一定差距，各清梳聯(lián)制造商和相關高校、研究院所應順應時代潮流，開拓創(chuàng)新，進一步做好清梳聯(lián)自動化、智能化技術的創(chuàng)新提升，盡快實現(xiàn)清梳聯(lián)的無人值守、質量在線檢測及智能調整，推動紡織行業(yè)更高質量發(fā)展。