在总结以往清梳联尤其是“七五”联合攻关清梳联教训的基础上,从20世纪90年代初,青岛纺机厂、金坛纺机厂、德州棉纺织厂、山东省纺织工程学会联合攻关的国产第一条清梳联生产线,在德州棉纺织厂投人生产后,继而郑州纺机厂生产的清梳联在山东曹县棉纺织厂也投入生产。从此中国制造的清梳联合机陆续在全国各纺织厂生产使用。经过10年来的努力,在中国本土上已有青纺机、郑纺机、金坛纺机、明正纺机、王田纺机、东台纺机、上海一纺机等纺机厂独自生产各自型号的清梳联,10年来各棉纺织厂投产使用的清梳联(包括引进的400条生产线)估计全国超过1100多条生产线(约1700万锭),生产纯棉精梳、普梳(粗、中、细号)、混纺、化纤纯纺、转杯纺(精梳、普梳)及非棉纤维产品。2000年以来,每年有120条(估计)清梳联生产线投人生产,目前还有增加的趋势。
清梳联是棉纺技术发展的必然,是国际上公认的成熟技术。清梳联是采用现代化技术、微电子信息技术改造传统棉纺工业的重要成果,是在单机机电仪气等一体化基础上的多元联合机。在传动上采用变频技术、传感技术与PLC及工控机技术,并实现多机台集群控制,在线监测,使信息技术融于纺织与纺织工艺,使棉纺清梳两个工序形成自动化、高速化、连续化、机电仪一体化、智能化的清梳联生产线。实现高产优质、提高劳动生产率、节约原料、用工及占地面积,是当前棉纺织行业技术改造的重点之一。
1 国产清梳联的技术水平
国产清梳联工艺技术及其纺纱质量已达到国际同类设备的先进水平。
1.1 国产清梳联的生条质量
国产清梳联生条质量已达到国际同类设备所纺出的生条水平。在正常原料条件下(配棉可偏下线掌握差O.5级),经优化工艺、优选配置器材元件可以达到的质量水平为:
(1)生条内不匀率<1.0%;
(2)生条外不匀率<1.5%,外不匀率2.5%的合格率98%以上,3%的合格率100%;
(3)生条5 m重量偏差±2.5%合格率大于98%,并条换齿轮次数可减少1/2次~1/次;
(4)生条条干CV<3.5%,无波;
(5)开清棉棉结增长率<80%(AFIS仪检验);
(6)梳棉棉结去除率>85%(AFIS仪检验);
(7)开清棉短绒增长率+1%~-1%(FⅢ测试,16 mm以下,筵棉对原棉);
(8)清梳联短绒总增长率<6%(FⅢ测试,16mm以下,生条对原棉);
(9)清梳联总除杂效率>96%。
化纤同样能达到上述指标,与进口设备生条质量无明显差异。
1.2清梳联故障率
(1)开清棉系统故障率每条线每班小于0.02次;
(2)梳棉故障率<0.02次/台•班;
(3)梳棉机断头率<0.3根/台•班。
1.3 清梳联梳棉工艺质量优于传统棉卷工艺
(1)衡水远大集团采用青纺机清梳联纺纯,与传统棉卷梳棉工艺相比,不论半成品及成品质量指标,清梳联均优于传统工艺,与原引进立达清梳联相比无明显差异。青岛四棉用青纺机清梳联纺缝纫线也与衡水远大集团效果相同,出口日本获得客户好评。
(2)德州棉纺厂纺CJ 14.6 tex纱、CJ 18.2tex纱采用青纺机清梳联,经工艺试验研究解决了生条棉结与短绒的矛盾,使梳棉生条短绒(AFIS仪测试,16 mm以下)从22%降至15%.5 m内不匀u值达到0.9%,外不匀达到1.4%,远远优于传统工艺纺纱质量标准。CJ 18.2 tex纱单强CV7.79%,、条干CV12.8%、细节1个/km、粗节12个/km、毛羽H值4.11,好于传统工艺。无锡纺织试验中心纺CJ 14.6 tex纱:短绒增长率,开清+2%降到+0.36%、生条5.10%降到3.81%;棉结增减率,开清由增加65%降到46%,生条由减少77.6%增加到减少85.9%;成纱千米细节减少20.4%,棉结减少24%。同样CJ 14.6tex纱也取得较好水平,达到乌斯特公报25%的水平。无锡展新纺织有限公司采用郑纺机清梳联加工CJ 14.5 tex纱、CJ 18.2 tex纱,成纱质量均达到乌斯特公报25%水平。
(3)目前清梳联在纺纯棉(精梳、普梳),中号、细号及化纤纯纺环锭纱方面均已取得较好水平。在纺粗号、专纺、中号、细号转杯纱方面也具有相当质量水平与经济效益。
国内棉纺知名厂家在技术改造中已普遍选用清梳联.如安徽华茂、无锡一棉、无锡二棉、石家庄二、三、四棉,在新建厂中山东魏桥、张家港华纺等也普遍采用清梳联。并且国产清梳联已批量销售到国外,如墨西哥、利比亚等。
1.4清梳联技术创新
清梳联设备在推广中不断完善与创新,使其性能得到较大提高。
1.4.1 完成开清棉工程中的短流程
实现主机四部~五部,即抓棉机、开棉机(单轴流)、混棉机(多仓混棉机)、清棉机(主除杂机:青纺机二刺辊、郑纺机三刺辊或其中1~2针辊)、强力除尘器(纺粗号转杯纱必备,其余品种可选用),实现短流程,与国际知名厂家工艺流程配置水平相当。
l-4.2 完善开清棉机组的规格系列
(1)为减小打击强度,解决开松度、除杂效率与棉结短绒的矛盾,从而解决对纤维的损伤以及减少棉结索丝的增加,纺机厂已着手完善开清棉,同时向宽幅发展,实现规格、尺寸系列化。例如:青纺机已将抓棉机的臂长由1.7 m加长到2.3 m,可同时抓取5包棉花,3.2 m可抓取6~7包棉花。打手速度可降低,瞬时抓取包数多,混和效果好,又可使棉束重量更小,抓棉机这些改进措施为轻抓、抓小、抓匀、抓全创造了条件,是后续开、混、清、梳的基础,更有利于轴流的除杂及降低打手速度。
(2)将单轴流设备幅宽增至1.6 m,实现原棉在机内经5.75圈的打击与除杂,增加除杂效率,尽最大可能除去大杂、硬杂。
(3)一机二线的实现(即一台抓棉机、一台轴流开棉机,然后分开两条线),也就是轴流开棉机实现对不同原棉采用不同处理的方法。郑纺机双轴流设备在加长的同时又改为垂直方向喂入与输出。
(4)多仓混棉机已从1.2 m工作宽度增至1.6 m,加大了棉仓容量,提高了多仓混棉运行中棉仓内散棉密度的稳定。
(5)主除杂机幅宽已由1.2 m加大到1.65m,在相同产量与效率下可进一步降低对纤维的打击强度,减少纤维损伤与棉结索丝的形成。
1.4.3 完善高产梳棉机
(1)装有带吸风装置与除杂刀的棉网清洁器,盖板倒转、给棉罗拉顺时喂给、刺辊自锁齿条、改间歇吸为多点集中连续吸,增加梳棉单机风量,提高机件加工精度与装配精度,使梳棉机产量稳定在40 kg/台•h~50 kg/台•h。并且郑纺机与青纺机均都开发出更高产量水平的梳棉机,如郑纺机生产的FA225B型梳棉机、青纺机生产的FA232型梳棉机。
(2)以锡林针布为核心的针布优选与合理配套(七配套)
郑纺机、青纺机均选用进口针布,并促使国内针布生产厂家研制成功适合高产梳棉机的针布。
经过几年的探索,青纺机FA203型梳棉机纺纯棉细号纱推荐使用的七种针布规格见表1。
采用前角大、齿高矮、齿深浅、齿密大的112030×0.5的锡林针布与高密度新型盖板组合的一对分梳副,采用前角大、弯背齿形、转移率高的N4030(B)×0.9道夫针布及上述各种针布相配套,取得分梳好、棉结少的良好效果。但因锡林针布高度降低、齿浅与工作角的减小,握持纤维的能力有所增强,在减少棉结的同时短绒有所增加,应考虑配置合理的梳理强度进而减小锡林与刺辊的速度,以兼顾棉结与短绒。

1.4.4梳棉机与喂棉箱一体化
梳棉机与喂棉箱实现一体化,喂棉箱分上、下棉箱,上棉箱储棉量受控于下棉箱的给棉罗拉(速度可调),并顺向喂给,柔性握持。
为了减小对纤维的损伤,郑纺机设计的开松打手角钉短而粗密,呈螺旋状排列;青纺机改FA178型棉箱为FA179B型棉箱,整体增大箱体容积、并将开松打手角钉滚筒直径加大至266mm,同时增加针排数。棉箱循环风机出口设计有利于喂棉罗拉对握持纤维的转移,避免喂棉罗拉产生返花,并且优化工艺配置,实现向下棉箱喂给的纤维如“雪花飘”状。
1.4.5简化传动机构
整个流程采用多个变频电机、PLC或工控机控制,简化传动机构。特别是锡林采用变频装置,可根据不同纤维性能与喂入梳棉机筵棉结构及最终产品用途、质量要求,实现不同原料采用不同梳理场强度的要求,为解决结杂与短绒的矛盾创造了条件。
1.5清梳联控制系统的完善与创新
清梳联能否投人生产使用一个重要质量指标是生条5m重量偏差及其重量不匀率,它们与成纱重量不匀率呈正相关。国产清梳联以前长时间未能在生产上应用,关键就是生条重量飘逸,机台之间差异大,重量不匀率指标差,难以达到成纱重量不匀率的基本要求。影响生条重量波动的因素很多,流程中各部压力变化、原料物理性能变化(细度),温湿度的波动,自调匀整装置的稳定性,传感器灵敏度、制造精度,试验人员调控方法等。但设备是基础,国产清梳联在控制系统方面不断进行完善与创新,采用了以下三个方面的控制方法。
1.5.1 从开清棉到梳棉机实现连续均匀喂棉
根据输棉管道压力变化来控制开清棉最后一台喂棉罗拉,变频无级调速喂棉,提高管道系统的工作效率。减小管道压力波动和断续喂棉造成的对上棉箱的冲击,稳定上棉箱的压力对提高喂棉箱内棉层均匀喂给和整个系统的稳定性起到了积极作用,达到连续、精密、均匀喂给的目的。
郑纺机在连续均匀喂给装置中采用了两个自由度的PID+模糊数字调节器进行控制,使供棉量能够适应梳棉机不同开台数,确保管道内压力始终维持在设定压力±20 Pa的范围内,保证各机台上棉箱压力均匀,波动在设定范围内。
青纺机在连续均匀喂给装置中采用FT301B系统,将喂棉箱输棉管道内压力变化信息和梳棉机各机台瞬时道夫传动电机频率变化信息汇总转换为电信号,并与设定值比较,使开清棉的给棉量跟踪变化,实现无级变化喂给,从而使清梳喂给系统保持喂人与生产的精密平衡,并保证梳棉上棉箱管道设定压力在±20 Pa的范围。即实现连续均匀喂棉,保证上棉箱瞬时密度的稳定。
1.5.2梳棉喂棉箱上下棉箱采用无级连续均匀喂给
郑纺机FA117A型喂棉箱,青纺机FA179B型喂棉箱,均采用上下棉箱结构,下棉箱采用风机通过静压扩散循环吹气,使下棉箱整个机幅压力均匀。装有进口传感器,根据下棉箱压力控制上棉箱给棉罗拉变频电机,实现连续喂棉,保证下棉箱压力稳定在设定值范围内,实现喂人梳棉机的棉层均匀稳定。
1.5.3采用自调匀整
(1)青纺机清梳联采用进口SLT系列自调匀整,通过检测棉层厚度和棉条粗度,计算机控制给棉罗拉转速实现长、短片段匀整。
(2)郑纺机清梳联采用FT系列混合环自调匀整,通过检测喂入棉层厚度和棉条二者综合厚度,计算机进行控制,可使长、中、短片段不匀得到改善。
清梳联控制系统的三个环节,前两个是基础,只有实现连续均匀喂棉,才能保证输棉管道内棉流与气流的相对稳定,才能使上棉箱对下棉箱的喂入量稳定,棉箱瞬时密度稳定.从而才能更好地发挥自调匀整的作用,保证生条重量不匀率与生条重量偏差,减少并条重量调整更换变换齿轮的次数。
通过几年来的实践与不断创新,国产清梳联设备得到不断完善,清梳联控制系统的技术水平以及生条重不匀、重量偏差指标已达到同类产品的国际水平。目前生条5 m重量偏差能够达到设计标准±2.5%合格率100%、重不匀率1.5%,绝对优于传统棉卷梳棉生条重不匀3.5%~4.5%的水平。
1.6改间歇吸为连续吸
连续吸系统、滤尘设备的应用是清梳联系统不可缺少的重要设备,国内已开发大风量板式滤尘、蜂窝式滤尘及近年来创新开发的圆桶套环式滤尘(俗称鼓式),其结构简单、压差小、过滤效率高、维修方便、运行稳定可靠,对清梳联单机性能发挥及系统的正常运行起到积极的作用,同时提高了产品质量,改善了生产环境。
1.7采用智能检测技术
选用异性纤维检除仪代替人工检除异性纤维,可以智能检测和自动排除异性纤维,除已采用瑞士制造外,国内生产异性纤维检除仪也已在清梳联上试用。其初步效果为:形状差异较大的、深色的纤维都可检除,但透明、浅色的异性纤维检除效果差。
1.8 系统中各种保护装置趋于完善
气压控制保护、金属排除保护、火警排除保护、急刹车保护、紧急按钮保护、状态监测保护装置等日趋完善与可靠。
1.9管理、维修逐步完善
摸索出清梳联设备维修工作及其管理,生产运转方式,清洁工作及其管理,质量保证体系与质量控制以及温湿度、滤尘的运行标准及其管理等一系列经验和措施。