清梳联和自调匀整：提高纺织品质量的保证（上）.pdf

2008年9月第3期第1页浙江纺织服装职业技术学院学报清梳联的开发和应用是当代棉纺技术的重要发展，它以逐步开松的先进合理的工艺取代了“开松压紧再开松”的落后工艺，避免了退卷时粘层和换卷时接头不良等引起的梳棉喂棉不匀问题。目前，清梳联已能适应多种原料（棉、化纤、毛、羊绒、麻等）的粗、中、细号纱纺纱生产，满足普梳、精梳和转杯纺等各种纺纱工艺要求。清梳联的采用不但有利于提高劳动生产率、减轻劳动强度、缩短工艺流程，而且有利于提高生条成纱质量，减少细纱断头，提高面料质量。特别是近年来由于金属针布、高产超高产梳棉机的出现和化纤的大量应用，清梳联更是成为纺织厂现代化的重要标志。清梳联是一个系统工程，它将开清棉、梳棉、管道气流输棉、喂棉箱、连续均匀喂棉控制技术，和自调匀整技术、吸落棉吸尘滤尘系统等，形成一个完整的体系，它集机、电、仪、气、微电子、计算机技术为一体，具有极高的自动化程度。影响这个系统运行的因素很多，设备、工艺技术、操作管理等等，只要一个环节出了问题就会引起质量波动。1开清棉机组清梳联流程是在不断研究提高各单机作用功能（开松、除杂、混和、梳理）和运转稳定的基础上逐步完善的，在棉纺中逐步将开清棉流程缩短为“一抓、一开、一混、一清”。目前国内外清梳联都已趋向短流程（4-5台主机）。对比表明：随开清棉打击力和打击点增加，清棉除杂效率、杂质清除率、棉结增长率和短绒率有增长趋势，同时反映各流程由于打击型式不同，开清棉机组的除杂效率差异较大，但清梳联总的除杂效率无明显差异（96%-97.5%，n*=50-72），清棉、梳棉各机台间有互补现象。长短开清棉流程比较，见表1。清梳联和自调匀整：提高纺织品质量的保证（上）费青摘要：提出了清梳联和自调匀整技术是改善面料质量提高纺织产品档次的可靠保证的观点，并通过对开清棉机组、连续输棉喂棉系统和喂棉箱、高产梳棉机及匀整技术等清梳联系统的具体阐述和分析进行了论证。关键词：清梳联；自调匀整技术；纺织产品中图分类号：TS111.8文献标识码：B文章编号：1674-2346(2008)03-0001-09收稿日期：20080311作者简介：费青，男，中国纺织科学研究院，教授级高工，从事棉纺梳棉技术研究（北京100025）表1长短开清棉流程比较流程落棉（%）除杂效率（%）棉结（粒/克）短绒率（W）短绒率（N）原棉出口增减（%）原棉出口增减（%）原棉出口增减（%）长流程短流程2.131.9561.1453.3200285.7326398+63+41.57.818.57.9457.87+1.73-7.4127.4327.927.7926.4+1.31-5.38PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建2008年9月第3期第2页2连续输棉喂棉系统和喂棉箱2.1无回花双节棉箱和连续均匀喂棉在第一台梳棉机上棉箱输入侧的管道处，装有一只压力传感器，控制前方最后一台清棉机的喂棉。根据各台上棉箱的情况，使喂棉量等于此系统中梳棉机的总产量，输棉管道压力始终在805mm水柱上下或800Pa50Pa（20Pa），压力波动小，输棉、棉箱输出棉层波动小（FT301B和PID+模糊数字调节器）。有了良好的连续供棉控制系统，还需根据输棉管道排列形式（直线型和U型）合理调节上棉箱排气滤网宽度，才能使落下量、落下率接近一致（表2）。下棉箱采用小风机连续循环吹风，由压力传感器控制向下箱喂棉的喂棉罗拉无级调速，使下箱压力稳定，波动小，如FBK533棉箱喂棉线速度可在30%范围内变化。下棉箱压力一般可在（250-300）Pa20Pa范围变化，为梳棉机提供稳定棉层，以确保生条重量不匀率稳定。2.2输棉管道系统和输棉气流速度清梳联的输棉管道把清、梳2道工序连接成一个整体系统，它工作状况稳定与否，将直接影响生产效率和生条质量。1）由精清棉机和主除杂机输出的棉块已很小（10-1.4mg），在输送中有可能絮凝成较大棉块，在输送棉流时还应考虑到一些较重的籽棉和棉籽，开清棉机加工后各种棉块的终末速度一般不超过2m/s，而棉籽的终末速度约为9.5m/s。因此开清棉输棉风速应近于10-12m/s。2）棉束、棉块在管道中流动，有明显的沉降性质，是一种非均匀分散的混合状态，因输送密度、棉束、棉块开松度大小不匀等因素，使流动参数受到影响。棉束、棉块在管中输送时上部少，下部多，当棉束（块）下沉至管底时，与管底发生摩擦，速度降低，沿管壁滑动，甚至翻滚，然后再跃起，成为跳跃式前进，这种运动促使临界雷诺数降低，能量消耗增加，并产生分层现象。3）棉块沿水平管道开始滑动时的气流速度称起动速度，大致与终末速度相近，棉纤维的起动速度约为1-3.6m/s。出现沉积介质的流体速度称沉积速度，此时流动不稳定。使纤维或固体在水平管道中输送时悬空的流体速度称腾空速度，大于直立管道中的悬浮速度，一般腾空速度均大于自由沉降的终末速度，约为起动速度或终末速度的3倍。因此在水平管道中，要求顺利输送单个固体时的流体速度应较垂直管道中为大。为防止纤维输送管道中凝集沉积，输送速度要超过沉降速度，即10m/s。4）使纤维介质在垂直管道中悬浮输送的速度称悬浮速度，而在直立抽风管中使纤维介质悬浮在管中不动而可测得终末速度，一般末道清棉机棉块平均终末速度1m/s，棉籽的平均终末速度为9.5m/s。5）管道输送过来的纤维，通过各上棉箱排气滤网将空气排除后，纤维落入上棉箱中，各台棉箱的排气网根据其所在的位置，开启一定的尺寸，总面积略小于管道的截面积。3高产梳棉机3.1高产梳棉机的高速梳理梳棉机是利用包在刺辊、锡林、道夫、盖板上的针布对纤维进行梳理加工的，在梳理过程中，完成将纤维束分梳成单纤维，将各纤维均匀和混合，并清除尘杂疵点，上述分梳、除杂、均匀、混和作用效果的好坏，将直接影响成纱质量，而分梳成单纤维又是除杂、均匀、混和的基础。费青：清梳联和自调匀整：提高纺织品质量的保证（上）表2清梳联直线型上棉箱技术参数测定车号12345678Xn-1CV(%)滤网宽度(mm)静压(Pa)风速(m/s)落下量(kg)落下率(%)1883011.421.51013.83108209.891.40512.8688108.081.34512.3148006.991.32512.1348005.701.30111.9087904.041.28011.72107804.041.41512.954077001.34512.31/800/1.365812.5/18.71/0.06970.6376/2.339/5.1035.101PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建2008年9月第3期第3页浙江纺织服装职业技术学院学报3.1.1刺辊的高速梳理当刺辊速度和齿数增加时，分梳作用改善，当喂入量（即产量）增加时，分梳作用减弱，这种分梳作用程度可用一根纤维的平均作用齿数C1来表示，C1可称理论梳理度。nZLC1=0.06（1）P.NB式中：n剌辊速度（转/分）；Z刺辊表面的总齿数；P产量（公斤/时）；L纤维平均长度（米）；NB纤维公制支数由式（1）可见：增加刺辊锯齿密度即可提高梳理度，改善分梳效果。增加刺辊速度可以提高分梳作用、增加产量和改善质量，只有高速梳理才能实现高产优质。3.1.2锡林的高速梳理锡林盖板分梳区把纤维棉束单纤维化是极为细致彻底的分梳、除杂工作，可用一根纤维的平均作用齿数C2来表示梳理程度。noNcLrC2=Kc（2）P.NB式中：Nc锡林针布齿密；no锡林转速（转/分）；NB纤维特数；P产量（kg/h）；r转移率；L纤维长度（毫米）；Kc系数（0.3769）国外资料介绍，每根纤维的平均作用齿数C2应在3左右。为要保持梳理度，当产量增加时，必须相应提高锡林速度和采用密齿针布，由此也说明高速梳理是高产梳棉机优质高产的主要措施。根据我们的特试也表明：1）锡林速度与棉束重量百分率在棉卷中夹入30只总重为0.98克的红棉束，于正常运转条件下喂入，然后在棉网中全部拣出，未梳开红棉束重量百分率（y）：y(%)=7.881-0.0221nC+0.0295P随着锡林速度增加，棉束重量百分率显著减少，梳理度明显提高，要提高产量，必须相应提高梳理速度，同时也证明高速梳理是梳棉机高产优质的保证。2）锡林速度与自由纤维量及盖板负荷随着锡林速度增加，自由纤维显著减少，锡林负荷减轻，转移率增加（在230R/M-240R/M以上时），梳理度提高。产量增加，自由纤维增加，梳理度降低。随着锡林速度增加，1根盖板花重、41根盖板花总重及梳棉机总负荷（自由纤维+41根盖板内层）减轻，梳理能力提高。产量增加，上述各负荷增加，梳理能力降低。3.2新型针布的应用与发展3.2.1新型针布的使用效果（表3）由表3可知，许多纺织厂推广应用新型针布后效果明显。1）生条和成纱结杂大幅度降低，特别是棉结降低更为明显，许多纺纱厂的对比资料说明，生条棉结可降低25%-50%，成纱棉结可降低20%-60%左右，生条成纱杂质也有适当降低。2）棉网清晰度、生条条干均匀度和纤维伸直度得到了明显的改善。3）改善和提高了梳棉机的分梳、除杂、均匀、混合、转移、伸直等作用，因而使成纱的均匀度、CV%、粗细节也得到了改善。表3新型针布应用效果名称生条成纱棉结杂质条干CV值CV值粗节细节乌氏棉结黑板棉结黑板疵点单强不匀率改善率(%)25-505-2016-345-231-1010-336-2326-4120-6120-486-15PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建2008年9月第3期第4页3.2.2新型针布的发展现代高产梳棉机的发展，反过来又促进了新型针布的发展，不少针布公司（厂）逐步开发了他们的新针布产品，以适应新型超高产梳棉机（50-140kg/h）的要求，Graf、ECC、Holl、金井等公司的新针布产品如表4，国内不少针布厂也开发了类似的新产品，这些针布新产品以锡林、道夫、盖板针布发展最快。3.3分梳板和前后固定盖板随着高产梳棉机产量的提高，锡林速度提高到500-600r/min，但过多加快梳理速度，会增加机器振动、气流干扰、用电和机械磨耗损坏，并有可能加剧纤维损伤，故梳理速度应“高中求低”。为此都采用扩大梳理面（如C4、FA201抬高锡林中心）和加装分梳板、固定盖板、双刺辊、双锡林等措施来增加分梳，以弥补梳理速度的加速不足，确保足够的梳理度。3.3.1分梳板、前后固定盖板等附加分梳件的综合评价1）梳棉机上加装附加分梳件，以便提高梳棉机对纤维的梳理度，使梳理速度不致随着产量的提高比例上升。2）各种附加分梳措施与给棉板刺辊、锡林盖板的主分梳作用间存在交互作用，相互影响相互替代。生条、成纱质量的改善，是分梳板、固定盖板、回转盖板、锡林、刺辊等的综合结果。低产时，分梳板、表4国外主要针布公司的新产品针布公司类别针布型号国内对照型号齿深h(mm)齿密NGrafECCHoll金井CDCDCDCDP1840S0.4P2040S0.4R15350.4R20300.4N4030BM5030F4045G509555866766868641832656408345072404411072404412072456120072404198072404417072404269CC96XKFACC86XKACC73WKDDU34DH-K1840017402040017401535015402030015404030B01990503002190404504285204001740203501550202701360202701550403002080473002290373001890502502190204001740H203501550H252001760H403002290D403001990D403002210XD204001540203001550232701463403002190（0.3）(0.4)(0.3)0.42.2949949107510753773411819498608278604033263983419498606333323773001075860731341费青：清梳联和自调匀整：提高纺织品质量的保证（上）PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建2008年9月第3期第5页浙江纺织服装职业技术学院学报后固定可减轻锡林盖板的梳理负荷，而不装分梳板、后固定时，盖板也可满负荷工作以弥补没有分梳板、后固定的不足，因而最终综合实效不明显。但这种分梳作用的潜力是存在的，当产量增加或喂入条件恶化时仍能使梳理质量保持优良，因此各附加分梳件的实效与喂入负荷（产量和喂入条件）有关，而且也不是各分梳件效果的总和。现今各高产梳棉机都采用分梳板、固定盖板，生产运转中，喂入负荷（如喂入棉层的开松度）波动时，这种梳理潜力能起弥补梳理和稳定质量的“自调”作用。3）同时喂入梳棉机的纤维，经锡林、盖板间的分梳交替作用和锡林、道夫间的转移作用，仅有一部分纤维转移到道夫上形成棉网，而其余的纤维留在锡林盖板上，又和新喂入的纤维重复上述的过程，故同时喂入的纤维是在不同时间内各按一定的比率转移给道夫的。根据我们数千根示踪纤维在正常运转状态下，夹在棉卷中同时喂入后测得的转移曲线（即同一时间喂入的纤维在不同锡林转数时转移给道夫的根数百分率）可知：同时喂入的纤维在锡林第一转内转移出14%左右。而第二转为8%-9%，以后逐渐减少，一直到130转左右才转移完。这就是说，喂入的纤维和棉束，经过刺辊（包括分梳板），锡林盖板（包括前后固定盖板）分梳后，在第一转内就有14%的纤维和棉束转移给道夫进入棉网。一次梳理的强弱直接影响着棉网纤维的梳理度，只有提高梳棉机一次梳理的能力，才能极大地改善棉网、成纱质量，各附加分梳件提高了一次梳理能力，因而是积极的，这也是加装分梳板固定盖板的另一特点。根据各厂实验情况看，前固定比后固定容易见效果。3.3.2根据各厂试验，加装分梳板、前后固定盖板后生条、成纱质量的改善率，如表5。由表5可见：前固定比后固定效果明显，且前后都装固定盖板比单装前固定或后固定效果好，但并非二者的算术和。刺辊分梳板的梳理效果也十分显著。3.4采用棉网清洁器和吸风尘刀，提高除杂、排短绒能力高产梳棉机由于提高梳理速度，采用新型针布和各种附加分梳件后，梳理作用大大提高，生条棉结明显减少，但其杂质减少相对较少。采用棉网清洁器和刺辊吸风尘刀，如DK760、DK803在锡林后部装1只、前部装2只棉网清洁器，锡林底部用罩板及2个吸风除杂管代替大漏底，形成封闭式，环绕锡林有5个连续吸风的除尘管，能有效地排除尘杂、短绒，使棉网清洁，弥补了高产梳棉机在这两方面的不足。在多种现代高产梳棉机上，刺辊分梳板、锡林前后固定盖板都和吸风尘刀、棉网清洁器结合配套，由分梳件针齿分梳，破坏杂质与纤维的联结，在高速离心力、气流附面层和尘刀分离的作用下，促使杂质、短绒与纤维分离，由吸风管把杂质、短绒、飞尘一起吸走，并解决了后车肚因气流回收作用而使细小杂质、带纤维籽屑等不易清除的难题，提高了梳棉机的除杂、排短绒能力，改善了车间的环境卫生。3.5梳棉机吸尘吸落棉系统3.5.1梳棉机吸点吸尘是高产梳棉机的重要内容，随着梳棉机产量、速度的提高，梳棉机吸点也在不断增加（8-17个），机上一般有刺辊给棉部分、前后棉网清洁器、盖板部分（前、中、后，其中一个可结合吸盖板花）、盖板清洁刷辊、道夫罩、安全清洁辊、圈条器、罗拉剥棉、机前预牵伸等。机下有刺辊下吸风尘刀、大漏底表5生条成纱质量改善率（%）（生条n=7-8，成纱n=12-14）名称生条成纱总平均棉结杂质萨氏条干(%)VC（%）短绒率棉结(粒/g)疵点(粒/g)品质指标CV（%）粗节(个/Km)细节(个/Km)棉结(个/Km)分梳板后固定前固定后+前13.1514.7714.0112.671.746.371.837.7711.23/3.3310.648.040.34-3.112.96-0.2820.779.8710.578.0519.094.048.937.441.03-0.041.0单强2982.121.601.115.0313.049.3418.8925.4922.3112.1930.0336.5523.4317.3025.0433.4011.756.4511.1812.73PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建2008年9月第3期第6页吸口和道夫下吸口等，一般机上连续吸或间歇吸，视具体装置而定。3.5.2吸尘方式1）机上各吸点单独风机滤尘箱连续吸，尘箱与车肚由滤尘系统一组多台（10-20台）程序间歇吸；2）机上吸点和车肚分别由每台单机前后两滤尘箱连续吸，一组多台（10-24台）由滤尘系统程控按前后滤尘箱顺序间歇吸；3）机上吸点和车肚吸点分别由滤尘系统直接连续吸，并装有压力连续检测；4）随着梳棉机速度产量的提高，风量在3200-4000m3/h。4清梳联系统3个匀整环节4.1从清棉到梳棉采用连续喂棉控制装置如TRU公司的CF连续喂棉装置，青纺机的FT301连续喂棉控制器和郑纺机的连续喂棉控制装置，检测输棉管道内的风压（首台梳棉机配棉头前端），调整清棉机喂棉罗拉的速度（无级变速），使管道压力始终保持在80020Pa（或50Pa），实现棉流连续均匀定量喂给。4.2由下棉箱压力传感器控制棉箱喂棉罗拉无级变速喂棉以保持棉箱纤维密度均匀不变，进而保证出棉均匀，此亦为闭环自匀系统。4.3采用自调匀整器4.3.1梳棉机上采用自调匀整器1）目前国内外高产梳棉机上常用的自匀器有机后开环、机前开环、机前闭环、机前检测机后调速的长片段闭环和混合环等自匀器。清梳联生条和卷喂生条相比，其不匀结构主要问题是长片段不匀率高、平均定量偏差大。采用自匀器后，能较好的解决这2个问题。上述5种梳棉机自匀器中，国内在引进梳棉机和国产梳棉机上，机后短开环（洛菲SLT-4）、机前短开环（东夏）、长闭环和混合环（两检一控式）都有应用。2）自匀器检测点有：机后给棉罗拉处或刺辊处（MK5D、刺辊力矩传感器）测定喂入量的变化，在DK803、903、FA225A等机上采用多块（10块）弹簧检测板检测喂入棉层厚度，有了很大的进步，向测定棉层平均厚度目标前进了一大步；机前检测采用阶梯罗拉（凹凸罗拉）、喇叭口（气压式或簧片式）测定输出棉条的粗细变化。3）变速匀整点有：改变给棉罗拉速度；改变机前牵伸区牵伸罗拉的速度。4）机前机后检测的喂入棉层和输出棉条厚度（粗细）的变化，通过位移传感器转换为电信号，由微机控制机后给棉罗拉电机或机前牵伸罗拉电机变速，改变梳棉机牵伸比或机前牵伸机构牵伸比，达到棉条匀整的目的。4.3.2并条机自匀器改善棉条的均匀度(特别是重量不匀率)对提高成纱和布料的质量很重要、在并条机上采用自匀器主要是有效控制棉条的重量偏差和改善高劳动生产率、降低劳动强度。但自匀器具有一定的匀整长度,它只能对一定波长的不均匀棉条进行匀整,因而对并条自匀器有以下要求:对100m以上长度的不匀波具有良好的匀整作用；对20-100m的中长不匀波应有适当的改善：对1-20m的中短波应尽量减少破坏；不破坏1m以下的短不匀波；稳定运转，不产生“零漂”。并条机自调匀整发展到今天,中长片段或闭环的匀整方式已经基本被淘汰,短片段和超短片段将成为主流,混合环是发展的趋势。并条机变牵伸的位置一般来说有3类：即附加变牵伸区、在主牵伸区、在后牵伸区位置。短片段自调匀整一般采用后2种,FA319并条机变牵伸区在主牵伸区。由于后牵伸在现代纺纱工艺中已经成为一个重要的工艺参数,不适合在机器运转过程中变动,而主牵伸的潜力大,因此,并条机选择主牵伸区为变牵伸区,有利于条干质量稳定和改善。随着市场对成纱和布面质量要求的不断提高,用户厂对纺机设备的要求也越来越高,对并条机的要求就是加装短片段自调匀整装置。加装自调匀整装置之后,能自动且有效地检测喂入纱条不匀并能实行在线检测在线调节牵伸倍数,从而控制出条的质量。因此，并条机加装自调匀整装置对控制成纱和布料质费青：清梳联和自调匀整：提高纺织品质量的保证（上）PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建2008年9月第3期第7页浙江纺织服装职业技术学院学报量具有重要的意义,这也是并条机发展的一个必然趋势。并条机自调匀整器的组成可分为以下几种。1）开环系统：即检测在匀整牵伸区的输入处，而控制位置在匀整牵伸区的输出处。棉条先经检测而后匀整,可用以控制棉条的短片段不匀率(即能匀整较短片段不匀率),但要严格满足匀整的基本方程。若缺乏自检能力,不能修正各环节或元件变化引起的偏差,平均定量易发生漂。自匀系统中控制回路为非封闭的。2）闭环系统：即检测在匀整牵伸区的输出处，而控制位置在输入处。根据前方检测的棉条粗细，反馈改变牵伸倍数控制和匀整棉条均匀度，可用以控制棉条中、长片段不匀率，可在并条机的主牵伸区或棉条喂入端另设匀整牵伸区,由2对罗拉构成,根据棉条检测的偏差讯号通过调节环节和执行机构改变前罗拉或后罗拉的速度,以改变匀整牵伸区的牵伸倍数,使输出棉条的偏差趋于零,达到匀整棉条的目的。因此一个闭环自匀器必须具有检测、调节、执行机构和匀整牵伸区4个环节,形成一个封闭的环形系统。3）混合(复合)环系统，它是开环和闭环2个系统的结合。它将快速反应的开环与中、低速反应的闭环有机结合起来，取长补短，可用以控制输出棉条的短、中、长片段的不匀率，但结构比较复杂。复合环泛指由2个匀整环复合而成的自匀系统。自调匀整器是一个对棉条连续测量并自动补偿的机电系统。它一般是由检测系统(包括转换元件)、速度调节系统和变速执行机构3个部分组合而成。对于采用开环回路的匀整器，有时还需要添设一个延迟机构(记忆装置4.4自匀器的匀整效果4.4.