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细纱机实现高速高产的探讨 (上)
作者:188金宝搏网站

  在中国纱线网讨论细纱机高速时不少网友提出细纱断头高是阻碍进一步高速的障碍,即矛盾焦点集中在千锭时断头上。由于断头涉及挡车工看台数;由于断头增加回丝、绒辊花及空锭率;由于断头增加耗电,生产效率降低从而牵连生产成本;由于断头影响细纱工序乃至纺纱整体系统的效能得不到提高,单位劳动生产率水平及利润水平受此抑制。所以,要抓住断头这个主要矛盾。

  细纱机的技术快速发展及其各类新型号为我国纺纱历史上近十年最多的时期,用井喷式发展形容不为过,但从客户反馈的意见却不少,总体感觉是高速未必高效;高质未必高产;具体讲:一是按纺机厂提供的产品说明书可以开18000~20000RPM,如你线RPM,按目前操作工看台数根本来不及接断头,生产效率大打折扣;二是纺纯棉常规精梳纱32支、40支以上很难突破18000RPM,即便是近两年推出的高性能细纱机,甚至用进口细纱机青泽360也如此,由于随着纺纱速度不断提高,因断头增加的飞花破坏了纺纱气圈造成断头发生在弱环部分。三是不少飞花是在巡回吹吸及清洁管底卷绕部分时产生(据立达在G33环锭细纱机上1000个锭子中每一小时约有125米长的纱向外散失),这部分会撕裂纱管上的纱,并向车间里散射微小的短绒,容易造成细纱断头和增加纱疵。正如一位网友所说,高质量只能牺牲速度来达到,支数越高越明显。此话说对一半,做任何事都有前提,鱼和熊掌不可兼得,关键看平衡点的掌握及最终总收益。

  对细纱机来讲,如果单纯衡量高速的技术特征就是锭子速度,同等工艺参数条件下,锭子速度越高产量越高。但作为企业追求高速目的是什么?说穿了为了效益,为了生存。高速是要讲效率,如果条件不具备,硬要开高速,造成断头高,回丝多,生产效率大打折扣有何实际意义。所以,按照目前国内纺纱不同品种主体锭速绝大多数在16000RPM左右适合现阶段拥有技术及管理资源。进入21世纪后,国际纺机展览陆续推出锭速达20000~25000RPM的高速高产细纱机,但在现阶段我国绝大多数厂家没有享受到该技术红利,也是我国下阶段需进一步攻坚克难。

  首先,以棉纺企业生产同一支数纱看,比如J40支纱断裂强度多数在14.5 CN/tex~15.5 CN/tex,断裂强力为214CN相当于USTER 2007公报75%~95%水平,由于不断追求降低原棉成本,配棉技术等级从过去国企1~2级下降至现在3~4级,而且多数厂没有正规检测原棉的仪器,凭所谓经验配棉。如果J40支达到USTER公报50%~25%水平,断裂强度在17.3 CN/tex~19.1CN/tex,断裂强力为256CN~281CN,即便紧密纺设备只能做到下限指标,更不要说普通环锭纺,没有强力做保证何来实现高速!安庆华茂、山东乐陵华乐纺织有限公司的50支以上高支纱断裂强度均在22 CN/tex左右,用棉量仅1.35,这就是与他们整体水平差距问题。其次,很多企业不懂得好马配好鞍,为了压低细纱机价格,高档细纱机配的器材及部件却为中档,甚至劣质器材,或者使用一两年后在维修更换时将原有高配置改为低配置,所谓物廉价美,整体功能达不到有效发挥,只能望“高”兴叹。最后是因为减少用工,把细纱机牵伸、卷绕附件保养项目一减再减,把标准和规范都随意抛弃,必然开车小毛小病不断,开高速加速成大毛病、大故障。

  不管新型纺纱技术如何发展,百年历史环锭纺纱技术仍然成为纺织消费主流用纱。纺织同仁都清楚记得我国细纱机纺纱经历半个世纪,从“1”字头系列,锭速12000 RPM左右,牵伸倍数最高20倍左右,至70年代中后期14000 RPM左右,牵伸倍数最高30倍左右,到80年代初“A”系列,可以达到16000 RPM~17000 RPM,牵伸倍数最高50倍左右,该锭速延至80年代中期“FA”系列出现,直至90年代性能优良的FA506型、FA507型细纱机大量普及应用约30年没有明显提升,但对纱线品质有显著提高,这是得益于纺织器材迅速发展,如新型进口弹簧、板簧摇架及气动摇架、软弹性无处理胶辊、新型碳纤上肖及曲面下肖、高精度无机械波罗拉、高品质轴承、高速锭子、精密轴承钢领等。本世纪初高效工艺技术兴起推动了细纱机牵伸倍数的提高。从50倍到80倍,甚至120倍左右,锭速可以稳定开到18000 RPM,再到20000 RPM的提高,使纺纱技术开始接近国外水平。但国内真正在纱厂实际锭速均未超过17000 RPM,所谓高速停留在样机或实验室,没有把产品转化为期待的商品,仅耳闻山东某企业用100%长绒棉纺纱锭速开至19000 RPM。如果静下来仔细想一下细纱机锭速50年仅提高了8000转/分,平均每年只提高了160转/分左右这是何故?难道不引起我们的深思!

  国际细纱机生产巨头均推出锭速达到22000RPM~25000RPM,最高演示速度为35000RPM,从国内实际使用情况看,却鲜有超过20000RPM,反倒18000RPM成为无形障碍,哪怕每提高1000转/分都难,这其中因素较为复杂,与其他新型纺纱如转杯纺、涡流纺、喷气纺的单锭高速无法比拟。笔者认为环锭纺速度难以大幅提高的原因有三方面因素:

  一是不像上述新型纺纱将所有参与牵伸、加捻的功能部件浓缩在纺纱器内,不受干扰。环锭纺不同型号细纱机纺纱部件配置变换太多,比如上肖、上圈和中铁辊组合件的前冲量配置不当,会引发谐振及机械波,如要配上压力棒工艺更难一致。何况纱厂每揩一次车的变动或操作工随意更换牵伸中任何部件都可能改变纺纱性能,加上更换品种(包括各类纤维)涉及粗纱定量与捻度参数等不同工艺难以均做到最佳;

  二是环锭纺必须通过气圈在钢领与钢丝圈组合器件高速回转卷绕,这种卷绕不是在密封环境下,气圈克服空气阻力巨大,且为无用功,据国外测定有一半能耗在钢领与钢丝圈之间产生热量浪费掉。可以说,这是环锭细纱机提速艰难的主要障碍。即使锭速20000 RPM,张力徒增产生的毛羽和纱疵让人棘手。因为过高速度出现运行中偏离钢丝圈,使边缘分散的部分纤维被卷入钢领、钢丝圈的缝隙中,并挤压在钢领轨道上而产生纤维状润滑膜,从而改变摩擦条件,加剧钢丝圈的磨损。如果42mm钢领线mm钢领线米/分,而演示锭子速度使钢丝圈线米/分。超出国内钢丝圈及钢领制造水平。速度越高张力波动峰值越大,必然对成纱过程片段不匀及粗细不匀要求极高;

  三是由于速度越高卷装越小的矛盾制约受到所纺支数成本的限制,不像新型纺纱直接纺制成筒纱。当然,锭速提高伴随着制造工艺、新材料、电子器件、结构设计等问题制约了高速。即便单锭传动可以突破锭速的问题,但超高速后钢丝圈的线速度的实际应用始终落后锭子速度的提高,且高速后操作接头,气圈张力突变控制,留头率,常规环锭纱毛羽的控制(而紧密纺高能耗、机构复杂、环境要求高始终是业内人士的心结)都必须有较为可行的技术措施来保证。如果没有结构上、新技术、新材料突破细纱实际生产锭速即使维持20000RPM还有相当长的路要走。

  当代细纱机高速都与集体落纱、包括完成牵伸、卷绕的所有机械动作智能化、自动化联系起来;即有采用数字化设计、数字化控制和数字化生产如PLC,电子牵伸、电子升降、电子卷绕等;有对每个机械动作的检测装置;有高精度设计及加工;有高性能、高可靠性纺纱器材、部件如高速锭子、高速钢领钢丝圈;有“蛛网”纱厂监控系统。高速伴随着技术进步,劳动生产率的提高,化解了两大矛盾,即突破了纺纱工艺中细纱卷装和速度的矛盾,由中速大卷装向高速小卷装发展,锭盘直径由24mm减至16.5mm~18.5mm;突破了细纱机身加长和罗拉牵伸不同步的矛盾,从400多锭增加至青泽环锭细纱机长车351型1680锭不出现罗拉扭震。因而大幅度提高了细纱机的锭速,提高了劳动生产率。

  代表当今纺机国际先进水平的细纱牵伸型式有四种:分别为德国TEXparts的SKF型弹簧式牵伸、SueSSen的HP板簧式牵伸、INA公司的INA-V气压式牵伸以及瑞士Rieter公司的R2P气压式牵伸.从使用最广的SKF牵伸PK系列摇架(国产SDDA2132PLE、YJ2、YJ3系列摇架)至独立气囊直压式牵伸PK3025摇架(国产QY155、QYJ20、QNJ2-155独立气囊直压式摇架)以及DA2122 V型牵伸摇架(国产QYJ142G、SDD2132PK、QYJV-145系列)。新型摇架适应重加压、大牵伸,小前区隔距、小浮游区、小胶圈钳口,大粗纱捻系数,线支以上高档次纱。工艺上Rieter公司的R2P牵伸更加适合针织纱“两大两小”工艺质量要求,后牵伸从早期1.34~1.45,至第三代PK2000系列和第四代气压摇架加压PK3000系列后牵伸缩小至1.24~1.12倍。从SKF牵伸后牵伸区演变可看,只有气动加压最为稳定,寿命长,更适合各种不同纤维纺纱。无论何种牵伸形式,都要有合理的工艺与之相适应,才能更好发挥作用。

  笔者查阅了上世纪九十年代前曾经在苏纶纺织厂工作时的工艺表,如果仅仅看细纱锭子速度就有一种颇为纠结的感觉,即20年前锭子速度实开的速度与目前多数厂速度并没有显著变化,一些做法仍然值得借鉴。为了让大家知道来龙去脉,有必要将相关数据列出,以供参考。

  启示1 改制前的老字辈国企内部管理相对私企较为严格,就拿笔者原百年苏纶厂,尽管细纱机不少是解放前的国外老设备,经过对机面机械传动及牵伸部分改造,产质量与生产效率并不逊色。记得无锡一棉十多年前曾经去日本一家棉纺企业居然用七十年代的设备纺制高品质的纱可谓异曲同工。而目前不少私企连传统管理丢失,更不要说现代化管理,纺纱高速仅是个梦。

  启示2 国企内部管理还是比较细,但用人多,不计成本,仅清花至细纱万锭用工达到200人左右,保全维修人员万锭最多达到20人。例如设备维修,大小平车周期保证,所有部件包括牵伸部分、卷绕部分全部按部颁标准及保全保养维修白皮书执行,记得当时专件维修人员三万锭规模用工比现在十几万锭还要多不少,连细纱摇架结合大平全部拿下来由专人检修。由于维修细跟得上,不难理解锭子速度能够开到接近设计速度。

  启示3 从表1可以看出除精梳纱60支、80支锭速较低,单产也低,其余锭速并不算低,即使道勃生(罗拉、摇架改造)纺制人造棉虽然锭速不算高,因为捻系数不高,实际单产不比现在一些厂低。纺制涤棉的锭速18000RPM(实测17500RPM左右),说明DFG2只要半年一次维修校正,能够长期维持生产。化纤产品实际单产水平超过40kg,即使十几年后今天一般企业在FA系列细纱机上做不到。涤棉纱产量高的其中一个因素是用了锥面钢领,线tex线米/秒,即使十几年后今天基本没有明显提高。钢丝圈由于有两个接触点,大大提高抗楔性能,不易产生张力突变,断头减少20%~40%,运载平稳,产量高,同等条件卷装增加3mm左右,千锭时单产超过40公斤,鉴于当时钢丝圈材质问题寿命较短,上车运转时间较一般钢丝圈稍短,且普通钢领寿命较短,操作有所不同。

  启示4尽管看上去现在新型细纱机实际开车速度与老机似乎相差无几,但技术经济指标发生巨大变化。最主要万锭用工从200人减少至一般50~60人,好的25~30人,细纱千锭时断头从过去25~30根至新型细纱机可以做到10~15根,劳动生产率一下提高4~5倍以上。像单位用电、用工、用棉、用料、管理费同步下降。产品质量从USTER 75%~50%水平提高至25%~5%水平。所以,仅看锭速不能正确诠释其技术进步的内涵。

  由于国际整体潮流人工成本大幅提高,发展高度机电一体化,实现无人、少人的生产模式成为一种趋势,要做到这一点,设备必须无故障运行,自动化、连续化生产。国际大工业潮流:组织精细化,设计模块化,制造数控化,质量ISO化,采购国际化,数据网络化,维修保养简单化,操作使用傻瓜化等。拥有整套生产流程,工艺诀窍,确保产品唯一和高效;讲究管理精细化、科学化、程序化、规范化、制度化。将国外先进技术消化吸收,从仿制到自我设计,直至创新,研制低能耗、单产水平高、性能可靠、质量上乘的新一代机电一体化,自动化程度高的设备。

  钢领型号及钢领、钢丝圈表面特性决定了系统能否高效率的关键,配置得当不仅帮助提高钢领、钢丝圈之间润滑膜的附着力,还有改善摩擦区运行性能,降低钢丝圈的磨损。经检测的纱线断头原因分析表中一半以上原因可能是钢领、钢丝圈配置不当造成,不少厂很少花功夫去优选。其实有个很好间接办法来判断钢丝圈与钢领是否用得合理。即采用测试毛羽变化大小,尤其小纱毛羽变化来判定,毛羽可以看出钢领、导纱钩、锭子是否中心位置准确;毛羽可以判断钢丝圈重量及张力选择是否合理;毛羽可以了解钢丝圈型号选择是否合理;毛羽可以知道钢领、钢丝圈是否衰退;毛羽高与细纱断头基本相关等等,所以钢丝圈选择很重要,应根据钢领类型,纱的种类,钢领尺寸,金属属性,钢丝圈重心,表面涂层等确保润滑膜集聚和最佳成纱质量。目前,用得最多的钢领有三种:

  高速钢领PG1(边宽3.2)适纺32号以下中号纱,线米/秒;常配矩形钢丝圈如6903、6802、9803、FO等,瓦楞型如FU、W261、772等及薄弓型如RSS、BU等钢丝圈。

  高速钢领PG1/2(边宽2.6)适纺20号以下细和特细号纱,线米/秒;常配低重心椭圆形OSS,或矩形CO,薄弓型RSS钢丝圈。

  普通钢领PG2(边宽4)适纺32号以下中号纱,线米/秒。常配G、GO、O型钢丝圈

  超高速合金钢钢领适纺紧密纺及高速环锭纺。线米/分。美国Cater S-2000AL钢丝圈速度达46米/秒.精工合金钢钢领与之配套合金钢丝圈如猫牌BS钢丝圈几乎无走熟期,使用周期较普通钢丝圈延长1~3倍。同类进口钢丝圈有Bracker C1ELudr,KANAI OS ,均为高品质钢丝圈,钢丝圈差异极小,稳定气圈,减小锭差,成纱毛羽、棉结少。

  钢丝圈在运用中以下可作参考:6903、9803型钢丝圈与PG1钢领配套,品种翻改时便于中、细号纱可不调换。矩形截面适合纺棉;薄弓型、瓦楞型适合纺化纤及其混纺纱防止纤维损伤和形成棉粒;狭长瓦楞形截面适纺棉及化纤混纺,它与钢领接触面积大;中矩形截面适纺包芯纱,耐磨性好,最好配电镀或复合钢领;短矩形截面适用锥面钢领纺粘胶涤纶;圆形截面适纺高支纱和特高支纱。

  现阶段,笔者认为多数短车及部分长车,包括近几年新型细纱机锭子速度纯棉在16500左右,化纤涤棉增加1000转/分属于中上水平。不宜盲目追求18000RPM以上。即使进口细纱机也要根据品种,原料条件,管理水平而定。

  2)捻系数是比较不同纱支捻度大小的尺度,捻系数大小涉及纱线捻缩率大小,影响细纱实际速度和产能。从技术角度讲,不同纱支有不同的捻系数临界范围,如某厂30支纱捻系数在360~430;但32支却在330~370时强力较好。做机织纱应了解后道厂家是何种机型,车速是多少,因为织机车速高一般对强力要求也高。比如,有梭织机一般车速在200RPM以下,捻系数取360~380;箭杆织机车速在300~450RPM,捻系数取370~390;喷气织机车速一般在600~1000RPM,捻系数取380~410。在同等车速下,门幅宽的织机对强力要求更高些(3米以上),可取捻系数上限。有时高速织机因开口小,可能造成纱线间毛羽粘连,未必是强力问题,强力差异往往导致织机效率下降。精梳针织纱捻系数必须按客户要求,总体偏小掌握,否则影响布面风格。如欧洲针织品加工商提出捻系数为 290~350(一般330),由于做出口多为针织大圆机,最低断裂强度14CN/tex。总之,捻度大小兼顾客户要求至效率最大化。(未完待续)


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