劉艷杰 邱萬(wàn)福 周義德

（1.中原工學(xué)院，河南鄭州， 450007；2.南陽(yáng)紡織集團(tuán)有限公司，河南南陽(yáng)， 473007）

清梳聯(lián)生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)高速化、連續(xù)化、自動(dòng)化是紡織生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)［1］。生產(chǎn)線中工藝流程選用、機(jī)械設(shè)備配備、系統(tǒng)智能控制、各排風(fēng)口風(fēng)量風(fēng)壓的相互匹配等因素，直接影響著清梳聯(lián)生產(chǎn)線的半成品質(zhì)量和使用效率。由于紡織市場(chǎng)、原料的變化，紡織企業(yè)呈現(xiàn)原料和產(chǎn)品經(jīng)常變化的生產(chǎn)格局。如何合理配置清梳聯(lián)主機(jī)設(shè)備，設(shè)計(jì)優(yōu)化清梳聯(lián)系統(tǒng)工藝參數(shù)，使清梳聯(lián)設(shè)備能夠適應(yīng)于紡織生產(chǎn)原料和品種變化的需要，并保證高效運(yùn)行，是清梳聯(lián)工藝設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。由于需考慮多種產(chǎn)品的適紡性能，清梳聯(lián)設(shè)備生產(chǎn)線配置較完善，流程較長(zhǎng)，但在實(shí)際生產(chǎn)中需要根據(jù)除雜效率、短絨率等方面的要求，采取針對(duì)性的措施；由于清梳聯(lián)配套除塵系統(tǒng)是按照生產(chǎn)線設(shè)備全開(kāi)設(shè)計(jì)的，其運(yùn)行中多呈現(xiàn)“大馬拉小車”的現(xiàn)象，使得清梳聯(lián)的使用效果不甚理想。本研究結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，根據(jù)所紡制C 14.6 tex 紗的質(zhì)量要求，在清梳聯(lián)設(shè)備單機(jī)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)一機(jī)兩線清梳聯(lián)設(shè)備的流程、主要設(shè)備工藝參數(shù)、氣流壓力和除塵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到適應(yīng)加工原料質(zhì)量變化、提高成紗質(zhì)量、保證清梳聯(lián)設(shè)備高效運(yùn)行、降低除塵系統(tǒng)無(wú)用能耗的目的。

1 基本情況

1.1 清梳聯(lián)設(shè)備配置

JWF1012 型往復(fù)式抓棉機(jī)（配TF2412A 型橋式磁鐵）→TF27 型輸棉風(fēng)機(jī)→AMP3000 型金屬火星三合一探測(cè)器→FA103B 型雙軸流開(kāi)棉機(jī)→JWF1102 型單軸流開(kāi)棉機(jī)（配FA051A 型凝棉器）→TF2212 型兩路配棉器→JWF1026?160?10型多倉(cāng)混棉機(jī)×2→JWF1124C?160 型單輥筒清棉機(jī)×2（配TF34A 型吸鐵裝置×2）→JWF016型異纖分檢機(jī)×2→JWF1054 型除微塵機(jī)×2→119A 型火星探除器×2→JWF1204B?120 型梳棉機(jī)8 臺(tái)×2。

1.2 配棉情況

采用100%新疆棉紡制C 14.6 tex 紗，配棉成分及其物理指標(biāo)：原棉等級(jí)429，纖維主體長(zhǎng)度28.85 mm，馬克隆值4.07，含雜率2.8%，回潮率7.04%，短絨率9.5%，棉結(jié)276 粒/g，總雜質(zhì)432 粒/g。

1.3 生產(chǎn)工藝流程

結(jié)合所紡品種質(zhì)量要求及原棉含雜偏低、短絨率較高的情況，清梳聯(lián)設(shè)備采用跳過(guò)雙軸流開(kāi)棉機(jī)的流程，采用“一抓，一開(kāi)，雙混，雙清，雙除，多排，多梳”的工藝流程。流程中配置JWF1102型單軸流開(kāi)棉機(jī)、JWF1124C?160 型單輥筒清棉機(jī)和JWF1204B?120 型梳棉機(jī)，對(duì)原棉具有較強(qiáng)的開(kāi)松、除雜、混和能力，適紡性較強(qiáng)。其中，JWF1204B?120 型梳棉機(jī)可根據(jù)所紡原料和紗號(hào)包覆不同型號(hào)的針布。該流程具有對(duì)原棉預(yù)開(kāi)松作用柔和，短絨率低，纖維混和較為均勻，清除大雜、重雜效率較高的優(yōu)點(diǎn)，使得生條質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率提高［2］。

2 主要設(shè)備參數(shù)優(yōu)化

2.1 JWF1012 型往復(fù)式抓棉機(jī)

JWF1012型抓棉機(jī)的打手工作寬度2 300 mm，采用兩個(gè)鋸齒刀片打手不同轉(zhuǎn)向抓棉，并與打手兩側(cè)的壓棉羅拉配合，實(shí)現(xiàn)了“多包取用，少抓多抓，精細(xì)抓棉”的工藝要求。設(shè)備打手速度在900 r/min～1 350 r/min 時(shí)可以保證開(kāi)松除雜效果，但隨著打手速度的提高，棉塊質(zhì)量降低幅度相對(duì)較大，易增加短絨率。如果出現(xiàn)棉流轉(zhuǎn)移不暢，就會(huì)導(dǎo)致棉結(jié)增加，小結(jié)變大結(jié)，大雜變小雜，不利于開(kāi)松和除雜［3］。且當(dāng)抓棉機(jī)出棉口處負(fù)壓維持在800 Pa～900 Pa 時(shí)，才能較好地保證抓棉機(jī)的工作效率。通過(guò)對(duì)打手速度和抓棉機(jī)出棉口處負(fù)壓優(yōu)化試驗(yàn)可知，當(dāng)打手速度從900 r/min 提高到1 200 r/min 時(shí)，棉塊質(zhì)量減小，棉塊短絨率稍有增加；當(dāng)打手速度從1 200 r/min 提高到1 250 r/min 時(shí)，棉塊短絨率明顯增加。因此，為了實(shí)現(xiàn)抓棉機(jī)多取少抓的目標(biāo)，對(duì)主要工藝進(jìn)行優(yōu)化：小車運(yùn)行速度17 m/min，抓臂下降動(dòng)程1.3 mm～1.7 mm，抓棉機(jī)打手速度1 200 r/min，出棉口處負(fù)壓900 Pa。工藝優(yōu)化后既能有效分解棉塊，又能減少纖維損傷，并提高了抓棉機(jī)的工作效率。

2.2 JWF1102 型單軸流開(kāi)棉機(jī)

JWF1102 型單軸流開(kāi)棉機(jī)采用復(fù)合打手裝置，在打手的進(jìn)口、中間、出口分別安裝V形角釘、粗角釘、矩形刀片。大塊棉由角釘開(kāi)松，小塊棉由矩形刀片開(kāi)松，可滿足“柔和開(kāi)松，減少纖維損傷，大雜先落少碎”的工藝?yán)碚摗?shí)現(xiàn)單機(jī)單個(gè)復(fù)合打手完成自由打擊、先弱后強(qiáng)、先疏后密的開(kāi)松除雜工藝要求［4］。

纖維靠氣流輸送沿打手的切向進(jìn)入打手室，并沿導(dǎo)流板圍繞V 形角釘、粗角釘、矩形刀片輥筒表面螺旋前進(jìn)，通過(guò)依次減小打手直徑，形成打手與塵棒隔距依次變大的設(shè)計(jì)思路，使纖維得到充分開(kāi)松和除雜。棉束被送至下一機(jī)臺(tái)，雜質(zhì)沿打手的切線方向落入集塵箱。在打手速度變化過(guò)程中，保持出棉口負(fù)壓在300 Pa，并適當(dāng)提高單軸流開(kāi)棉機(jī)排雜口處的負(fù)壓，不但可以提高排除短絨雜質(zhì)的能力，還可消除單軸流開(kāi)棉機(jī)落雜箱內(nèi)雜質(zhì)堆積的現(xiàn)象［5］。單軸流開(kāi)棉機(jī)打手速度和排雜口負(fù)壓配置試驗(yàn)見(jiàn)表1。

表1 單軸流開(kāi)棉機(jī)打手速度和排雜口負(fù)壓配置試驗(yàn)

從表1 可以看出，隨著打手速度提高，開(kāi)松除雜作用逐步增強(qiáng)，出口棉塊含雜率下降，短絨率增加，但增加幅度不大。當(dāng)打手速度為520 r/min和580 r/min 時(shí)，通過(guò)調(diào)整塵棒安裝角，適當(dāng)提高排雜口負(fù)壓，可增強(qiáng)除雜作用，棉塊含雜率降低，而短絨率增加較少。因此，本試驗(yàn)打手速度采用520 r/min，且排雜口負(fù)壓取值850 Pa。

2.3 JWF1026?160?10 型多倉(cāng)混棉機(jī)

JWF1026?160?10 型多倉(cāng)混棉機(jī)采取大容量多倉(cāng)逐倉(cāng)時(shí)差混棉的方式，可提高原棉混和效果。通過(guò)PLC 設(shè)定與控制換倉(cāng)壓力，可保證各棉倉(cāng)貯棉密度一致。采用倉(cāng)位數(shù)字量化控制技術(shù)，與抓棉機(jī)自適應(yīng)供棉技術(shù)相配合，解決了多倉(cāng)混棉機(jī)工作時(shí)的“空倉(cāng)”現(xiàn)象，提高了多倉(cāng)混棉機(jī)和抓棉機(jī)的聯(lián)動(dòng)和工作效率。由于主要工藝參數(shù)是打手速度和棉倉(cāng)壓力，因此對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 打手速度和棉倉(cāng)壓力優(yōu)化試驗(yàn)

從表2 可以看出，當(dāng)提高打手速度并適當(dāng)降低棉倉(cāng)壓力時(shí)，會(huì)增加筵棉棉結(jié)和短絨率。因此選用最小打手速度576 r/min，且棉倉(cāng)壓力240 Pa時(shí)，可實(shí)現(xiàn)多倉(cāng)混棉機(jī)筵棉棉結(jié)310 粒/g、短絨率11.9%的效果。

2.4 JWF1124C?160 型清棉機(jī)

JWF1124C?160 型清棉機(jī)打手采用矮密鋁合金梳針輥筒，具有開(kāi)松柔和、纖維損傷小、不易纏繞、纖維開(kāi)松與除雜效果好的優(yōu)點(diǎn)。打手速度、出棉口、排雜口負(fù)壓是該型機(jī)主要的工藝參數(shù)，打手速度過(guò)低，開(kāi)松除雜效果稍差；打手速度過(guò)高，容易產(chǎn)生索絲，造成棉結(jié)大量增加［6］。生產(chǎn)中需要根據(jù)加工纖維的短絨和含雜情況，優(yōu)選不同的打手速度和出棉口、排雜口壓力，以保證筵棉質(zhì)量。優(yōu)選試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 主要工藝參數(shù)配置對(duì)筵棉質(zhì)量的影響

從表3 可以看出，當(dāng)采用較低的打手速度和較低的排雜口負(fù)壓時(shí)，纖維中的短絨率較低，但由于原棉中的籽屑、棉結(jié)不易被消除，含雜率偏高；提高打手速度又會(huì)使短絨率升高。出棉口負(fù)壓是由后道除微塵機(jī)的進(jìn)棉風(fēng)機(jī)所控制，為了使棉束以合適的流速和力度進(jìn)入除微塵機(jī)內(nèi)并拍打在網(wǎng)眼板上，出棉口負(fù)壓不宜過(guò)高。本試驗(yàn)采用打手速度520 r/min，出棉口負(fù)壓350 Pa，排雜口負(fù)壓650 Pa 時(shí)，筵棉質(zhì)量較好。

2.5 JWF1054 型除微塵機(jī)

JWF1054 型除微塵機(jī)主要作用是進(jìn)一步清除棉束中的微塵和細(xì)小雜質(zhì)，這時(shí)落下的塵雜已經(jīng)比較細(xì)小，輸送塵雜的動(dòng)力不需要太大。因此要求除微塵機(jī)網(wǎng)眼板下方的排塵箱內(nèi)要有一定的負(fù)壓，但不能太高，否則不利于棉花的轉(zhuǎn)移。合理控制風(fēng)箱進(jìn)出口壓力，排塵口處負(fù)壓以保持在250 Pa～300 Pa 為宜。

2.6 JWF1204B?120 型梳棉機(jī)

JWF1204B?120 型單刺輥梳棉機(jī)具有較好的梳理纖維、分離短絨、去除雜質(zhì)和棉結(jié)的作用。梳棉機(jī)刺輥、錫林、蓋板的速度，以及各部件工藝隔距、集塵箱負(fù)壓值是決定梳棉機(jī)分梳質(zhì)量和產(chǎn)量的主要因素。提高刺輥、錫林速度，可增加梳理強(qiáng)度，有利于細(xì)小雜質(zhì)與纖維分離，在提高產(chǎn)量的基礎(chǔ)上也明顯改善了生條質(zhì)量［7］。在蓋板至錫林間隔距不變條件下，適當(dāng)提高蓋板速度，可提高短絨和塵雜轉(zhuǎn)移效果，降低結(jié)雜和短絨率。具體應(yīng)根據(jù)原棉質(zhì)量和喂入筵棉的短絨及含雜情況，合理配置刺輥、錫林和蓋板速度及各部位的梳理隔距。梳棉工序根據(jù)“早落少碎”的原則，采用“低速喂入，高速梳理”的方案，將棉箱的打手速度降低到522 r/min，將刺輥和錫林速度分別提高到900 r/min 和450 r/min，蓋板速度設(shè)定為260 mm/min，出條速度140 m/min 時(shí)，梳棉機(jī)單產(chǎn)可以達(dá)到40 kg/h，生條質(zhì)量也明顯提高。

梳棉機(jī)集塵箱負(fù)壓對(duì)梳棉機(jī)梳理效果、落棉量、生條質(zhì)量、棉結(jié)、雜質(zhì)和短絨的排除率、車間環(huán)境等均有較大的影響。采用優(yōu)化后的錫林、刺輥、蓋板速度，且生條定量23.5 g/5 m 條件下，采用不同集塵箱負(fù)壓進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4 可以看出，當(dāng)梳棉機(jī)集塵箱內(nèi)負(fù)壓由850 Pa 提高至950 Pa 后，生條根數(shù)短絨率降低，棉結(jié)塵雜粒數(shù)減少。說(shuō)明適當(dāng)提高集塵箱負(fù)壓后，不僅提高了棉結(jié)、雜質(zhì)和短絨的排除率，還能使纖維得到更充分的梳理，梳理效果有所提高，梳棉機(jī)落棉率稍有增加。但若集塵箱負(fù)壓升至1 050 Pa 時(shí)，梳理排雜效果變化不大，落棉率增加較為明顯，并且系統(tǒng)在高負(fù)壓下運(yùn)行，機(jī)器承壓增大，除塵系統(tǒng)能耗增加。因此優(yōu)選集成箱負(fù)壓為950 Pa。

表4 梳棉機(jī)集塵箱負(fù)壓對(duì)生條質(zhì)量影響

2.7 優(yōu)化結(jié)果

整條清梳聯(lián)生產(chǎn)線工藝優(yōu)化前后，C 14.6 tex針織紗生條質(zhì)量和成紗質(zhì)量對(duì)比情況如下。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，工藝優(yōu)化后的生條和成紗各質(zhì)量指標(biāo)均有不同程度的改善。

3 清梳聯(lián)除塵系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化

由于清梳聯(lián)除塵系統(tǒng)設(shè)備是按照生產(chǎn)線設(shè)備全開(kāi)、系統(tǒng)風(fēng)量最大、壓力最高的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)的，運(yùn)行中當(dāng)工藝參數(shù)調(diào)整或部分機(jī)臺(tái)停運(yùn)后，系統(tǒng)的排風(fēng)量和風(fēng)壓都會(huì)相應(yīng)改變，因此也需要對(duì)除塵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，才能滿足清梳聯(lián)設(shè)備的排風(fēng)要求。本項(xiàng)目在原設(shè)計(jì)配套主風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上，根據(jù)工藝要求對(duì)主風(fēng)機(jī)采用變頻控制，在保持除塵機(jī)組進(jìn)風(fēng)箱處壓力的條件下，降低主風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率，以滿足清梳聯(lián)系統(tǒng)各排塵點(diǎn)所需風(fēng)量和風(fēng)壓的要求，達(dá)到節(jié)能的目的。

該項(xiàng)目每套清梳聯(lián)清棉設(shè)備配置一套除塵機(jī)組，配備主風(fēng)機(jī)風(fēng)量50 580 m3/h，全壓1 602 Pa，主風(fēng)機(jī)裝機(jī)功率37 kW；每8 臺(tái)梳棉機(jī)配置一套除塵機(jī)組，配備主風(fēng)機(jī)風(fēng)量41 400 m3/h，全壓1 965 Pa，主風(fēng)機(jī)裝機(jī)功率37 kW。所紡品種在跳轉(zhuǎn)雙軸流開(kāi)棉機(jī)的情況下，清棉除塵系統(tǒng)優(yōu)化前后運(yùn)行效果如下。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，除塵系統(tǒng)結(jié)合工藝進(jìn)行優(yōu)化后，在保證清梳聯(lián)生產(chǎn)線除塵系統(tǒng)的壓力和風(fēng)量，且維持設(shè)備高效生產(chǎn)的同時(shí)具有一定的節(jié)能效果。一機(jī)兩線清梳聯(lián)系統(tǒng)運(yùn)行每年按7 500 h 計(jì)算，清棉除塵系統(tǒng)每套每年可節(jié)能7 500×（31.96-25.71）=46 875（kW·h），梳棉除塵 系 統(tǒng) 可 節(jié) 能2×7 500×（31.36-26.05）=79 650（kW·h），每套清梳聯(lián)每年可節(jié)約電能126 525 kW·h，節(jié)能效果達(dá)17.8%，按電費(fèi)0.65 元/（kW·h）計(jì)算，每套清梳聯(lián)每年可節(jié)約電費(fèi)約8.22 萬(wàn)元。

4 結(jié)論

為保持清梳聯(lián)系統(tǒng)設(shè)備的良好開(kāi)松、除雜和混和效果，需要根據(jù)原棉特點(diǎn)和產(chǎn)品規(guī)格，對(duì)各主機(jī)設(shè)備的主要工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，才能保證系統(tǒng)設(shè)備的高效運(yùn)行，并改善生條質(zhì)量。

針對(duì)采用100%新疆棉（含雜在2%～3%）紡制的C 14.6 tex 紗品種，清梳聯(lián)采用“一抓，一開(kāi)，雙混，雙清，雙除，多排，多梳”的工藝配置，通過(guò)采取優(yōu)化各部打手速度、塵棒隔距、風(fēng)口負(fù)壓等措施，充分發(fā)揮各單機(jī)的作用，有效去除原棉中的棉結(jié)、雜質(zhì)、短絨等，達(dá)到“早落少碎，逐步開(kāi)松”的效果。合理配置梳棉機(jī)參數(shù)，采用“低喂高梳”的梳理方案，優(yōu)化分梳效果，減少纖維損傷，提高生條質(zhì)量。

清梳聯(lián)設(shè)備對(duì)系統(tǒng)排風(fēng)量和風(fēng)壓的要求比傳統(tǒng)開(kāi)清棉設(shè)備更高、更嚴(yán)。優(yōu)化清梳聯(lián)工藝的同時(shí)需要對(duì)除塵系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，特別是清梳聯(lián)除塵器吸風(fēng)箱壓力，應(yīng)根據(jù)清梳聯(lián)設(shè)備開(kāi)啟情況和設(shè)定的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，保證適當(dāng)壓力數(shù)值，以保證產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能運(yùn)行。通過(guò)對(duì)一機(jī)兩線清梳聯(lián)除塵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，采用變頻控制除塵系統(tǒng)主風(fēng)機(jī)，每套清梳聯(lián)除塵系統(tǒng)綜合節(jié)電達(dá)17.8%，每年可節(jié)約電費(fèi)8.22 萬(wàn)元。