清梳聯主要工藝和質量問題探討（一）
出現次數出現幾率（P1/P）/%
1 6 P1=N1 P1=720 5.2 2 5 P2=5A56 P2＝3600 26.1 3 4 P3=16A46 P3＝5760 41.7 4 3 P4=27A36 P4＝3240 23.6 5 2 P5=16A26 P5＝280 3.5 6 1 P6=A16 P6＝6 0.04 P=P1+P2+P3+P4+P5+P6=13806 注：排列公式=M（N-M）AMN；其中 N為混和單元數；M為參加排列單元數，如5個成分出現M為5。 通過以上計算，可看出： （1）通過多倉混棉機后，原棉混和情況有了很大改善，瞬時輸出單一混棉成分的機率很少，僅0.04%，克服了原來抓棉機瞬時單點抓取造成單一成分喂入的缺點； （2）“不同時喂入同時輸出”型多倉混棉機輸出的混和原棉，其組成成份也是不穩定的，6種混棉成分同時出現的機率不大，4種混棉成分獲得混和的機率最大。 “同時喂入，不同時輸出”型由于輸出平簾上各層原棉已似三明治疊合，所以角釘簾在抓棉時能全部抓到各層原棉，因此B7/3型瞬時輸出的混和原棉其組成成分是比較穩定的。 1.2.4 多倉混棉機的混和實質是并合 不論何種型式，在倉內不發生混和作用，只有延時錯位后，順序迭加在水平簾或送入混棉通道內時，各倉的纖維才相互產生并合作用。所以多倉混棉機的混和實質是并合，混和效果和倉數有關。 上述分析基本是一致的，混棉單元小，混棉效果就好；“同時喂入，不同時輸出”的混和效果比“不同時喂入，同時輸出”的缺成分率要低等。上述分析都說明混棉效果和抓棉機混棉單元包數、瞬時混合數、抓棉輥抓取深度、混棉機倉數等有關，這為我們提供了改進的方向。 1.3 提高開清棉系統混棉效果的措施 1.3.1 加大混棉機倉位數，提高混和效果 上海紡研院曾對多倉混棉機不同倉位數的混和效果做過多次試驗表2所示。 表2 多倉混棉機不同倉位數的混和效果試驗 倉位數第一次（1974年6月）第二次（1981年） 混合不勻率H/% 增值混合不勻率CV/% 增值 10 5.17 100 6.94 100 7 7.8 151 12.0 172 4 9.8 190 15.35 221.2 注：（1）滌/粘65/35 品種；（2）以溶介法測生條中滌綸含量，計算混合不勻率。 從2表顯示，混合不勻率和混合倉數成反比，隨著混合倉數的增加，生條混合不勻率顯著下降，即倉位多，容量多，并合棉層多，混和效果也好。 1.3.2 多倉串聯，增加混合次數，提高混合效果 為提高混棉效果，也可采取二臺多倉串聯排列，如4×4或4×6倉組合，以增加混合次數，使混棉更趨均勻。但4×4組合，由于4倉儲棉量一般為200 kg，因此穩定生產和蓄水池作用較差，同時增加一臺多倉，棉結有可能增加10%~20%，因此近幾年使用較少。 1.3.3 提高入倉原棉的混合質量 就是使過去喂入棉倉時的單一成分（即大單元，按成分集中排包方法）變為經過初步混和的接近配棉混合比的復合成份，這就要從源頭——抓棉機開始，通過設備、管理、工藝系統改進，使混棉基本實現按配棉成分進行混和，主要措施是： （1）往復抓棉機采用寬幅抓臂，雙抓棉輥，增加了抓棉包數，提高瞬時混和效果。抓棉機抓臂由1700 mm加寬到2300 mm，橫向可排國產包五包，結合雙抓棉輥，抓取棉包數最多時可達10包，基本接近全成分混棉，提高了瞬時混和效果。 （2）改進排包方法，采用小單元混棉，按配棉成分組合排包，減小混棉單元量，提高混和效果。①“小單元混棉”即把一個混棉大單元分成若干個小單元，縮短了混棉不勻周期，提高了混合比；②按配棉成分組合排包，即在一個混棉單元內，根據配棉成分交叉排列，使每次抓棉都能抓到主要成份，可以穩定混和質量；③在工藝上“快抓、淺抓”。在保證供應，提高往復抓棉機效率前提下，做到小棉束抓取?？熳ヒ彩菫榱丝s短混棉不勻周期，使喂入多倉混棉機的每一個全成分棉量降低，提高混合比，增加多倉并合混和的機率。 1.4 采用幅寬抓臂，小單元混棉，按成分組合科學排包后混棉效果 為進一步說明上述措施效果，進行模擬分析如下。 1.4.1 混棉條件 條件：往復抓棉機長23 m，排包有效長度20 m～21 m，抓臂寬2300 mm，雙抓輥；多倉混棉機6倉，1200 mm寬；國產包；混棉成分：A 25%，B 20%，C 20%，D 10%，E 10%，F 10%，G 5%；小單元混棉包數為20包，排包如圖所示。抓棉臂往復速度12 m/min，下降深度1.5 m，效率93%，產量500 kg/h（8.33 kg/min）；棉倉內棉絮密度25 kg/m3。 A A A A B B B B C C C C D E D E A F G F v 排包長度4×800=3200 mm 圖1 排包圖 測算情況如下。 (1)抓取一個完全成分時間： 小單元排包長度（m）/往復速度(m/min) = 3.2/12/ ＝0.267 min (2)一個完全成分的棉量: u＝S×產量(kg/min) ＝0.267×8.33 ＝2.224 kg (3)混合比: ρ＝Q/U=308/2.224=138.5 (4)缺成分率: Y ＝（1-〔Kn-b〕/N）×100 ＝（1-（5×6）/20）×100 ＝-50% (負數表示不缺成分) (5)一個完全成分的棉量占棉倉的體積: V ＝u/棉倉內棉絮密度×106 ＝2.224/25 =88 960 cm3 (6)一個完全成分的棉量占棉倉的高度: h ＝V/混棉機寬度×棉倉寬度×106 ＝88 960/（120×50） ＝14.83 cm (FA028型) h =V/混棉機寬度×棉倉寬度×棉倉數 =88 960/（120×50×6） ＝2.47 cm (FA029型) 1.4.2 混棉情況分析 雙抓棉輥提高和改善了瞬時混合效果。由于兩抓棉輥中心距為400 mm，故當前抓棉輥進入兩包交接處，即開始抓取二排棉包，共10包，后抓棉輥進入交接處，抓取一排棉包，時間為各一半。結合上述排包情況，其中全成分為25%，6個成分為25%，5個成分為37.5%，4個成分為12.5%，不論是4個還是6個成分，其中都含有A、B、C、D或E共占75%的主成分，雖然其成分比例不完全符合配棉要求，但足以保持配棉成分的穩定，在經多倉混棉機并合、混和，基本能保證配棉的均勻性和穩定性。 從上述測算，采用“小單元混棉，按成分組合排包、寬幅、雙抓輥、快抓、淺抓”的排包抓棉工藝，以上案為例，抓取一個完全成分時間僅0.267 min，合16 S，一個完全成分的棉量為2.224 kg，折合棉卷為5.3 m，一個完全成分的棉量喂入FA028型多倉混棉機的高度14.83 cm，在FA029型多倉混棉機的高度為2.47cm,并且其中7個配棉成分中含有5個成分及以上的棉絮占87.5%，這樣的棉絮結構，即主要成分占80%以上的僅247 cm薄薄一層的棉層在經6倉并合混和，其混和效果明顯要好于原來排包方法，基本上解決了自動抓棉機混棉不均的難題,并且任何形式的多倉混棉機輸出的棉層都是混和均勻和穩定的。 1.5 提高清梳聯開清棉流程的混棉效果 提高清梳聯開清棉流程的混棉效果，必須從設備、管理、工藝各方面綜合治理。實踐證明，自動抓棉機采用寬幅抓臂、雙抓棉輥，管理上小單元混棉，按成分組合科學排包和快抓工藝后基本上克服了清梳聯開清棉流程混棉不勻的缺陷。 2 棉結與短絨 棉結與短絨是清梳聯的主要質量指標，它在整個流程中的變化規律如表3所示。 表3 清梳各機臺出口棉結與短絨AFIS試驗情況 機型原棉 FA006 FA103 FA-028-8 FA106B FA031 FA108E FA177A FA221B 棉結/粒·g-1 191 198 252 255 269 286 321 312 60 單機變化/% 3.66 27.27 1.19 5.49 6.32 12.24 -2.80 -80.77 累計變化/% 3.66 31.94 33.51 40.84 49.74 68.06 63.35 -68.59 短絨率W/% 8.22 7.38 8.25 8.06 8.03 8.26 8.39 8.53 7.71 單機變化/% -10.22 11.79 -2.30 -3.37 2.86 1.57 1.67 -9.41 累計變化/% -10.22 0.36 -1.95 -2.31 0.49 2.07 3.77 -6.20 注：短絨長度為≤12.7 mm。 上述演變規律，反映棉結與短絨既相似又矛盾。所謂相似，即在開清棉過程中，棉結短絨都是增長的趨勢，并都隨流程長、短，開松強度強弱而增減；在梳棉，棉結經梳理后大幅去除，而短絨AFIS試驗12.7mm以下有所下降，但YⅢ型手工常規檢測16 mm以下的一般均有所增加，所以棉結與短絨又是一對矛盾。因此在工藝上，開清棉要抑制增長（棉結短絨）梳棉則要強化除結，兼顧短絨。 2.1 開清棉抑制棉結、短絨增長的有關工藝參數 抑制棉結、短絨的增長，首先必須保證清棉除雜效率的前提下進行。主要工藝措施如下。 2.1.1 開清棉流程要短，機幅要寬 筵棉含結雜、短絨多少，除了和原棉質量密切相關外（特別棉結），更主要是取決于開清工序流程機臺的配置、打手形式及相關工藝參數。表3顯示，棉結在開清工序是逐臺增加的，經梳棉后大幅降低，短絨在開清工序可以做到不增加或稍有增加，因此現代清梳聯開清部分都采用“一抓、一開、一混、一清”的短流程配置。某廠在表3工藝流程中，對FA108E型機做停、開常規試驗，說明停開FA108E型機后對開清棉部分棉結、短絨增長明顯降低，如表4所示。開清棉的棉結增長率由66.35%降到達9.62%，短絨增長率由1.08%降到0.16%，并提高了梳棉機清除棉結和短絨的效果，減少短絨增長，清除棉結率由84.79%提高到85.87%，短絨增長由3.8%降2.9%，使清梳短絨總增長率僅3.06%。生條棉結、短絨減少也反映在成紗質量的提高。 表4 FA108E型機開停常規試驗（年平均值） 項目棉結/粒·g-1 短絨（＜16mm）/% 成紗質量 原棉筵棉生條原棉筵棉生條條干/% 細節/個·km-1 粗節/個·km-1 棉結/個·km-1 紗疵/個·10萬m-1 毛羽/根·10m-1 開FA108E 211 351 53.7 13.63 14.71 18.5 13.5 8.17 37.8 61.75 6.58 148.1 停FA108E 208 332 46.9 13.37 13.53 16.4 13.4 6.5 40.2 46.9 3.1 92.3 變化量 -19 -6.8 -1.18 -3.45 -0.12 -1.67 +2.4 -14.85 -2.58 -55.8 所以開清棉流程設備的配置，既要改變過去多機臺漸進開松的概念，也不是單純機臺數量的減少，而是工藝流程的縮短。開清棉短流程是保護纖維不受、少受損傷，減少短絨、棉結增長的主要措施。 近年來，開清棉設備基本上已寬幅化。寬幅后，在產量不變的條件下，可以薄喂輕打，保護纖維；可以增加抓取棉包數，提高瞬時混和；多倉混棉增容近1/3，有利于提高瞬時混合均勻和調節供應穩定生產的作用。在提高開松度的同時，單軸流除雜效率由15％～20%提高到25％～30%。所以寬幅對改善提高短流程后開清棉工藝質量極為有利，并且緩和了“開松度、除雜效率和棉結、短絨增長率”的一組矛盾。因此開清棉設備寬幅化，不僅是為了提高產量，而是更好地貫徹開清棉的工藝原則和提高產品質量。 2.1.2 開清柔和、轉移適度，抑止棉結、短絨增長 柔和是指開清棉機臺各種打手速度在保證工藝和質量的前提下盡可能低速運轉。如單軸流打手速度從過去700 r/min～800 r/min，現已降到500 r/min ～600 r/min，青機FA106型機主除雜輥速度從1800 r/min降到目前的500 r/min左右；鄭機FA109型機三刺輥第三輥速度從3428 r/min降到2056 r/min（如表5所示），都對抑止短絨和棉結的增長起到較好的作用，但除雜效率有所下降。 最近鄭紡機已將相鄰兩刺輥的線速比由1.7倍降到1.4倍,第三刺輥速度還可下降。 需要指出的是，打手速度不是越低越好。有文獻報道，以青島清梳聯為例對FA105A型單軸流開棉機不同打手速度對棉結、短絨的變化進行測試，如表6所示。 表6顯示，當FA105A型機打手速度降到458 r/min、401 r/min時，棉結、短絨都比520 r/min有增加，說明棉結、短絨在開清棉機上的增加或變化，不僅和開松強度有關，同時還有轉移的問題，因此速度過低，轉移不暢也一樣會增加短絨、棉結，FA116型機的試驗也有類似情況。 表5 清棉機（FA109型機）不同打手速度除雜、短絨、棉結的關系 項目參數 速度第一輥筒/r·min-1 1191 1071 953 834 715 第二輥筒/r·min-1 2104 1894 1603 1473 1262 第三輥筒/r·min-1 3428 3085 2742 2399 2056 除雜效率入口含雜率/% 1.38 1.2 1.23 1.13 1.13 出口含雜率/% 0.82 0.83 0.87 0.92 1.06 理論除雜效率/% 40.58 24.51 29.27 18.58 20.30 短絨 （≤16mm）入口短絨率/% 8.55 9.07 9.06 9.29 8.14 出口短絨率/% 9.36 9.84 9.82 9.95 8.32 短絨變化率/% +0.81 +0.77 +0.76 +0.66 +0.18 棉結入口棉結/粒·g-1 613 590 652 666 704 出口棉結/粒·g-1 723 666 752 730 771 棉結棉化率/% +18.14 +12.88 +11.20 +9.77 +9.52 表6 FA105A型機打手速度與棉結、短絨（AFIS試驗）關系 打手速度/r·min-1 檢測位置棉結短絨 棉結/粒·g-1 增長率/% 短絨率/% 短絨增長率/% 401 入口 299 58.5 15.1 +41.1 出口 474 21.3 458 入口 297 32.70 16.6 +8.4 出口 394 18 520 入口 245 31.80 14 0 出口 323 14 610 入口 361 -12.5 15.8 -6.3 出口 316 14.8 660 入口 324 -7.1 18 -23.9 出口 301 13.7 700 入口 278 -21.2[ 15 -7.3 出口 219 13.9 750 入口 337 3.0 14.3 -3.5 出口 347 13.8 800 入口 出口 346 359 3.7 15 14.9 -0.6 開清棉流程中，打手速度還應注意以下幾個方面。一是往復抓棉機抓棉輥速度，有工廠試驗，抓棉輥速度自1565 r/min下降1340 r/min后短絨率由20.9%下降為9.72%,下降1.18個百分點。根據目前抓棉機的生產情況，抓棉輥速度可控制在1000 r/min ～1200 r/min，寬幅抓臂可設定在1000 r/min左右。 另一處不被人注意的地方是喂棉箱開松輥速度，棉流經喂棉箱開松輥打擊后，棉結約增加10%左右，某廠通過試驗，速度由1050 r/min降到600 r/min，棉結增長率由12.1%降低到1.5%，雜質變化率由-9.8%降低到-2.4%,短絨率變化由1.7%降低為0.8%，除對雜質稍有影響外，對減少棉結和短絨都有利，因此喂棉箱速度也不宜過高。 柔和開清也指開清工藝中開松與除雜的配置。 開清短流程后，僅有兩臺開松、除雜設備，既要充分發揮軸流開棉機除大雜的作用，做到早落少碎，又要發揮精開棉機除中小雜的功能，使棉束更小，為梳棉機梳理創造條件。其中軸流開棉機對棉流進行自由開松、打擊，對纖維損傷少，而精開棉機是流程中唯一的握持打擊點，既是產生棉結和短絨的部位，又是排除短絨的部位，因此要注意預開松除大雜和精細開棉除中小雜的合理配置。目前基本有兩種工藝形式，一種是加強前部預開松及除大雜的能力，而減輕精開棉機開松除雜負擔，如立達、青機、金壇采用單軸流除雜效率高，為精開棉機打手降低速度創造條件。另一種以加強后部精開棉機開松、除雜功能為主，如特呂茨勒、鄭機的流程，雖然三刺輥開棉機速度已有所下降，但仍居高不下，對增加短絨棉結存在影響，為之在后部增加強力除微塵機以排除短絨，控制筵棉短絨率。 2.1.3 清梳除雜合理分工，控制棉結、短絨在開清棉流程中增長 由于清梳除雜有互補性，因此要克服片面追求開松度和除雜效率的影響，以控制棉結、短絨在開清流程中過高增長。 合理分工是指清梳除雜合理分工。對除雜要系統考慮，該在清棉去除的別留給梳棉，該在梳棉排除的別留給清棉，也就是開松、除雜上清梳要合理負擔，達到最佳效果。 清梳除雜合理分工，實質上就是清梳之間除雜分配，具體到清棉除雜效率掌握多少為宜，總結各地經驗可概括為： （1）控制清梳聯中筵棉含雜率在1%以內時可以保證成紗達到國家標準，也就是不要由于追求筵棉含雜過低而損傷纖維，多出短絨。 （2）要控制棉結、短絨增長率，一般情況下筵棉比原棉的棉結增長率在80%以下，最高不大于100%（AFIS儀檢測）；短絨（16 mm以下FⅢ儀器檢測）增長率不超過1%，力求做到不增長或負增長。 （3）當棉結或短絨增長率超過以上指標，并且筵棉含雜率處在較低水平時，可適當降低除雜效率；如含雜已處于1%左右時，就要調整開清工藝。 |
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