侯長勇
(山東聊城華潤紡織有限公司,山東聊城,252000)
目前,環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的技術(shù)發(fā)展較為成熟,已成為紡紗的關(guān)鍵設(shè)備。有資料統(tǒng)計,全球超過80%的紡紗設(shè)備為環(huán)錠細(xì)紗機(jī),我國約有1.3 億紗錠的環(huán)錠紡紗規(guī)模,約占世界總錠數(shù)的50%;而環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的產(chǎn)量約占全國細(xì)紗總產(chǎn)量的85%[1],可見環(huán)錠細(xì)紗機(jī)在紡紗中占有重要的地位。一個棉紡企業(yè)細(xì)紗機(jī)的紗錠數(shù)量可以衡量企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的大小和生產(chǎn)能力的高低。當(dāng)前國外以瑞士立達(dá)公司、德國青澤公司、日本豐田公司等生產(chǎn)的細(xì)紗機(jī)為主;國內(nèi)以經(jīng)緯紡織機(jī)械制造有限公司、上海二紡機(jī)股份有限公司、湖北天門紡織機(jī)械股份有限公司等生產(chǎn)的細(xì)紗機(jī)為主。國內(nèi)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)近幾年發(fā)展的速度比較快,無論是自動化、智能化程度,還是紡紗水平、紡紗質(zhì)量、紡紗錠數(shù),與國外細(xì)紗機(jī)的差距越來越小。
環(huán)錠細(xì)紗機(jī)作為傳統(tǒng)紡紗方法,已有100 多年的歷史。國產(chǎn)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)已從第1 代發(fā)展到第4 代,從“1”字開頭的如1291、1292、1293 等型號到現(xiàn)在的如F1520、JWF1597、EJM178JC 等型號,第4 代細(xì)紗機(jī)以帶集體落紗的長車為主。隨著紡織機(jī)械技術(shù)的不斷進(jìn)步,國內(nèi)外環(huán)錠細(xì)紗機(jī)在提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強(qiáng)度、減少用工、節(jié)能降耗、自動化程度等方面進(jìn)步明顯。
細(xì)紗工序是將半制品粗紗經(jīng)喂入、牽伸、加捻、卷繞成具有一定的號數(shù)、符合用戶質(zhì)量要求的管紗。生產(chǎn)時通常以每千錠時產(chǎn)量來衡量細(xì)紗機(jī)的生產(chǎn)水平,以千錠時斷頭根數(shù)表示斷頭率,而斷頭率直接影響紡紗效率。棉紡企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模常用細(xì)紗機(jī)的總錠數(shù)來表示,它的萬錠用工標(biāo)準(zhǔn)也反映了企業(yè)的管理水平;設(shè)備狀態(tài)直接影響紡紗產(chǎn)量和質(zhì)量,自動化程度直接影響萬錠用工水平,高速化程度直接影響紡紗的生產(chǎn)效率。環(huán)錠紡紗生產(chǎn)線能夠適應(yīng)不同纖維、不同號數(shù)的紡紗,具有原料適用范圍廣、產(chǎn)品適紡性強(qiáng)、紡紗號數(shù)范圍廣等特點(diǎn),在紡紗領(lǐng)域中占有重要的地位。
環(huán)錠紡紗已有100 多年的發(fā)展歷史,技術(shù)越來越成熟、越來越先進(jìn),生產(chǎn)品種的適應(yīng)性很廣,能紡制成不同號數(shù)的紗線,其中2.9 tex 以下的特細(xì)號純棉品種也能在細(xì)紗機(jī)上生產(chǎn)。通過環(huán)錠紡紗技術(shù)的不斷突破與創(chuàng)新,使得集聚紡成為目前的主流。通過技術(shù)改造的集聚紡,其原理相差不大,一般都是在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)牽伸裝置前加裝一個集聚裝置,利用空氣負(fù)壓和機(jī)械傳輸相結(jié)合的方法,使從前羅拉輸出的須條集聚伸直再進(jìn)行加捻。由于集聚紡紗縮小了前羅拉出口處須條的加捻三角區(qū),使成紗結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生了一定的變化,在同樣原料條件下,與傳統(tǒng)環(huán)錠紗相比,集聚紗3 mm 毛羽減少約70%左右,單紗強(qiáng)力提高10%以上,飛花減少約85%,還可降低后工序的整經(jīng)斷頭,使織物的品質(zhì)高且穿著舒適。集聚紡技術(shù)的出現(xiàn)使環(huán)錠紗的質(zhì)量有了質(zhì)的飛躍。經(jīng)過近20 年不斷發(fā)展,集聚紡技術(shù)已很成熟。
傳統(tǒng)環(huán)錠紡生產(chǎn)線勞動強(qiáng)度大、用工較多、自動化程度低,使企業(yè)普遍感到用工緊張。采用配置集體落紗的細(xì)紗長車,可實(shí)現(xiàn)從裝管、走管、落紗、開車等全自動操作,落紗時間一般在4 min 左右,插拔管率可達(dá)到100%,留頭率在97%以上,可減輕員工的勞動強(qiáng)度,緩解當(dāng)前用工緊張的現(xiàn)象。集聚紡在實(shí)踐中也在不斷完善和發(fā)展,集聚紡技術(shù)與賽絡(luò)紡技術(shù)相結(jié)合的賽絡(luò)集聚紡,采用雙粗紗喂入,將兩根平行并保持一定間距的粗紗經(jīng)雙孔喇叭口喂入牽伸區(qū),經(jīng)前羅拉輸出,形成一個三角區(qū)交匯在一起,再加捻卷繞到紗管上,其成紗毛羽更少,外觀更光潔,強(qiáng)力明顯提高,手感柔軟,耐磨性好。集聚紡技術(shù)不僅能生產(chǎn)純棉精梳紗,還能生產(chǎn)莫代爾、萊賽爾、粘膠等化學(xué)纖維混紡紗。
企業(yè)根據(jù)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的設(shè)備狀況和產(chǎn)品質(zhì)量要求,可分別采取不同的集聚紡裝置對細(xì)紗機(jī)進(jìn)行改造。還有一些紡紗技術(shù)在細(xì)紗機(jī)上已經(jīng)應(yīng)用,如細(xì)紗斷頭檢測技術(shù)、細(xì)紗集體自動落紗技術(shù)、細(xì)紗機(jī)電錠驅(qū)動技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等,使細(xì)紗機(jī)的整體自動化程度在逐步提升。這些技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)志著環(huán)錠細(xì)紗機(jī)技術(shù)又有了新的突破,又進(jìn)一步提高了紡紗質(zhì)量。
現(xiàn)在細(xì)紗機(jī)自動接頭技術(shù)還不成熟,由于接頭操作程序過多,真正實(shí)現(xiàn)自動接頭還有一些困難,還需人工接頭。因此,企業(yè)用工緊張的現(xiàn)象還不能得到有效緩解,技能人員還有很大的缺口,自動化、智能化技術(shù)在紡紗領(lǐng)域中還需要快速發(fā)展。我國紡紗規(guī)模較大,紡紗行業(yè)技術(shù)更新的速度相對緩慢。對紡紗領(lǐng)域來說,行業(yè)應(yīng)該重視技術(shù)研發(fā),加大創(chuàng)新投入[2],充分運(yùn)用新材料新工藝,突破一系列環(huán)錠紡紗生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的瓶頸,在紡紗領(lǐng)域中不斷地創(chuàng)新,開發(fā)更加高效、多錠的環(huán)錠細(xì)紗機(jī),不斷地推動紡紗自動化、連續(xù)化、信息化的應(yīng)用發(fā)展。
從近幾年中國國際紡織機(jī)械展覽會暨ITMA亞洲展覽會上展示的全球紡織機(jī)械來看,自動化、智能化、信息化、新功能等是紡織機(jī)械的新亮點(diǎn),也是細(xì)紗機(jī)的發(fā)展趨勢。
紡紗生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)的在線檢測、自動控制等信息化管理技術(shù)和系統(tǒng)的應(yīng)用,使細(xì)紗機(jī)自動化程度進(jìn)一步提高,在線監(jiān)測技術(shù)的運(yùn)用也是細(xì)紗機(jī)創(chuàng)新發(fā)展的一個方向[3]。通過對細(xì)紗機(jī)單錠進(jìn)行智能檢測,可實(shí)現(xiàn)對弱捻、斷頭率、空錠、機(jī)臺效率等的監(jiān)控,對于紡紗質(zhì)量出現(xiàn)的問題,通過分析可追溯到某一個紗錠上,便于對異?,F(xiàn)象查找原因并進(jìn)行整改,從而加強(qiáng)質(zhì)量控制。
在第十八屆上海國際紡織工業(yè)展覽會上,德國青澤公司生產(chǎn)的Zinser 72 型環(huán)錠細(xì)紗機(jī),設(shè)計錠速達(dá)25 000 r/min,實(shí)際生產(chǎn)速度可達(dá)到20 000 r∕min 以上,紡紗錠數(shù)達(dá)2 016 錠,已經(jīng)超過配置2 000 錠的記錄,是目前國內(nèi)外安裝錠數(shù)最多、最長的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)。有資料統(tǒng)計:國外的新型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)錠速比國內(nèi)常規(guī)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)錠速提高3 000 r/min 左右,生產(chǎn)效率提高15%左右,使細(xì)紗機(jī)的錠速和效率都得到了提升[4]。隨著國產(chǎn)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,錠速也在逐步提高,如WF1589 型細(xì)紗機(jī)、JWF1597 型高速智能細(xì)紗機(jī),錠速均可達(dá)20 000 r∕min 以上,且配置一體化的四羅拉集聚紡系統(tǒng)、諧波治理及電能檢測、捻度精確控制、紡紗工藝系統(tǒng)、單錠檢測與粗紗停喂智能聯(lián)網(wǎng)等功能,可根據(jù)紡紗品種調(diào)試、修改保存工藝參數(shù),來打造“自動化智能化紡紗工廠”。超長錠數(shù)的集體自動落紗細(xì)紗機(jī)自動化程度高,不僅提高了紡紗的生產(chǎn)效率,還減少了用工,利于緩解當(dāng)前用工緊張的現(xiàn)狀。
對于棉纖維品種,通過配棉和工藝的不斷創(chuàng)新,現(xiàn)在紡紗號紗已達(dá)到2.9 tex 以下,使產(chǎn)品趨向于特細(xì)號化發(fā)展。但隨著新型纖維的出現(xiàn),差別化纖維、再生纖維等混紡紗在改善穿著舒適性、外觀以及其他用途等方面有一定的優(yōu)勢,通過工藝優(yōu)化以及選配合適的專件器材,使環(huán)錠細(xì)紗機(jī)在適應(yīng)原料、紗線號數(shù)范圍等方面更加廣泛,并提升了產(chǎn)品檔次和質(zhì)量。
采用自動化生產(chǎn)檢測系統(tǒng)可進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率,每個錠位上的紗線斷頭監(jiān)視器會監(jiān)視鋼絲圈的運(yùn)行情況,能及時發(fā)現(xiàn)斷頭、弱捻、異常錠等情況,并通過光電信號顯示其斷頭的錠位數(shù),使值車工能直接找到該斷頭的錠位,減少了值車工無效的巡回勞動;當(dāng)收到細(xì)紗斷頭檢測信號后,會自動停止粗紗的喂入,直到值車工重置粗紗停喂裝置,接上細(xì)紗斷頭。該裝置可減少回花、消除纏繞現(xiàn)象,在提高制成率的同時,又大大降低了原料消耗??傊?,逐錠監(jiān)控技術(shù)使值車工可根據(jù)顯示的錠位數(shù)及時處理斷頭,一方面減輕了值車工的巡回工作量,另一方面有利于值車工更好地做清潔、防疵捉疵、換粗紗等。
由于細(xì)紗斷頭后采用人工接頭,降低千錠時斷頭是減少細(xì)紗工序用工的主要方式。細(xì)紗機(jī)斷頭現(xiàn)在存在兩個問題:一是管紗斷頭后,而粗紗繼續(xù)喂入,值車工如果處理不及時,容易造成纏繞膠輥、膠圈、羅拉、網(wǎng)格圈等牽伸部件,造成紡紗器材的損壞;二是細(xì)紗斷頭后,需要值車工不停地巡回并進(jìn)行接頭,造成細(xì)紗工序用工多。因此,環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的發(fā)展需要解決上述兩個問題。第一個問題目前可采用傳感器、光電系統(tǒng)等來防止細(xì)紗斷頭后粗紗的繼續(xù)喂入,一方面減少了對牽伸部件的纏繞和損壞,減少了吹吸風(fēng)巡回時的斷頭;另一方面也可減少回花的產(chǎn)生,節(jié)約用棉成本。而對于人工巡回接頭造成用工較多的問題,原理上可通過自動接頭機(jī)械手來實(shí)現(xiàn)自動接頭,但自動接頭需要連貫且精細(xì)的動作進(jìn)行配合,很難真正實(shí)現(xiàn)。在展覽會上,已有紡機(jī)制造企業(yè)推出細(xì)紗機(jī)自動接頭樣機(jī),模仿人工接頭動作實(shí)現(xiàn)自動接頭。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新,期待細(xì)紗機(jī)實(shí)現(xiàn)如自動絡(luò)筒機(jī)一般的自動接頭,使整個紡紗過程保持連續(xù)性,減少人工接觸紗線的機(jī)會,極大地提高生產(chǎn)效率和勞動生產(chǎn)率,進(jìn)而穩(wěn)定紡紗質(zhì)量。
采用細(xì)紗長車及細(xì)絡(luò)聯(lián)是紡紗自動化、連續(xù)化的具體表現(xiàn)。細(xì)絡(luò)聯(lián)是將細(xì)紗機(jī)自動落紗裝置落下的管紗自動運(yùn)輸?shù)阶詣咏j(luò)筒機(jī)進(jìn)行絡(luò)紗,并將空管再輸送到細(xì)紗機(jī)上供細(xì)紗機(jī)使用,細(xì)絡(luò)聯(lián)連續(xù)化生產(chǎn),提高了勞動生產(chǎn)效率。K45 型細(xì)紗機(jī)有1 632 錠,Z351 型細(xì)紗機(jī)有1 680 錠,這些細(xì)紗長車都配有全自動落紗、自動裝管、自動送紗管、自動開車等功能。由于環(huán)錠細(xì)紗機(jī)向多錠化發(fā)展,細(xì)紗長車可與自動絡(luò)筒機(jī)進(jìn)行連接,從細(xì)紗落紗到筒子卷繞成形連續(xù)完成,中間省略了人工裝紗、送紗管等環(huán)節(jié),使勞動用工進(jìn)一步減少[5]。細(xì)絡(luò)聯(lián)中的細(xì)紗機(jī)和絡(luò)筒機(jī)錠數(shù)的配置要考慮生產(chǎn)的品種,防止出現(xiàn)前后工序不銜接的現(xiàn)象。集體自動落紗用工少,落紗斷頭率又比人工落紗少,可提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。如JWF1597 型細(xì)紗長車,錠數(shù)最多可達(dá)1 824 錠,配電子牽伸、集體自動落紗、單錠檢測與粗紗停喂、智能聯(lián)網(wǎng)等功能,自動化、智能化程度較高,代表了國產(chǎn)細(xì)紗機(jī)的前沿水平。
降低紡紗斷頭,除設(shè)備有良好的性能外,選擇優(yōu)質(zhì)的紡紗器材也很重要,如膠輥、膠圈、鋼領(lǐng)、鋼絲圈、錠子、搖架、羅拉、網(wǎng)格圈等,它們是紡紗的關(guān)鍵,直接影響到紡紗的斷頭和質(zhì)量。只有降低了紡紗斷頭,才能實(shí)現(xiàn)高速紡紗,提高紡紗產(chǎn)量。如Zinser 72 型環(huán)錠細(xì)紗機(jī)帶有鋼絲圈磨合程序,根據(jù)鋼領(lǐng)的更換時間設(shè)定錠速,使鋼領(lǐng)與鋼絲圈的磨合效果達(dá)到相對最佳,最大限度地減少斷頭。各類新型紡紗器材的研制與開發(fā),推動了環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的技術(shù)進(jìn)步,使紡紗質(zhì)量、產(chǎn)量得到了全面的提升。
近幾年,我國已有部分棉紡企業(yè)建立起了數(shù)字智能化工廠和車間,在推進(jìn)智能化方面有了一定的經(jīng)驗。在《紡織機(jī)械行業(yè)“十三五”發(fā)展指導(dǎo)性意見》中指出:“十三五”期間,在提高設(shè)備制造質(zhì)量及可靠性水平的基礎(chǔ)上,提高設(shè)備的連續(xù)化和智能化水平是紡紗機(jī)械發(fā)展的大趨勢,進(jìn)一步減少萬錠用工,使紡紗生產(chǎn)更加高速、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效和節(jié)能,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的連續(xù)化和生產(chǎn)管理的智能化,提高設(shè)備的利用效率等,它為紡織機(jī)械的發(fā)展明確了方向和目標(biāo),使細(xì)紗機(jī)以后的研發(fā)有了自己的準(zhǔn)則和方向[6]。紡織機(jī)械制造企業(yè)要第一時間掌握最前沿的生產(chǎn)技術(shù),加快技術(shù)更新的步伐,不斷變革,使環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的發(fā)展不斷滿足國內(nèi)市場的需求,并逐步得到國際市場的認(rèn)可。
縱觀細(xì)紗機(jī)近幾十年的發(fā)展,環(huán)錠紡紗技術(shù)較為成熟。目前集聚紡紗在不斷的發(fā)展、增多,帶集體自動落紗的細(xì)紗長車已成為紡紗的主流;細(xì)絡(luò)聯(lián)技術(shù)在不斷的發(fā)展和完善,細(xì)紗機(jī)的自動接頭技術(shù)也在不斷的改進(jìn),未來將會變成現(xiàn)實(shí)。細(xì)紗機(jī)不斷地向自動化、高速化、連續(xù)化、智能化等方向發(fā)展。萬錠用工水平將進(jìn)一步減少,智能化車間、無人車間有可能變成現(xiàn)實(shí)。