侯繼超 王家賓

（魯泰紡織股份有限公司，山東淄博，255100）

我公司的FL16型粗紗機已使用多年，因粗紗機生產(chǎn)廠家停產(chǎn)，配件采購困難，配件不配套、采購替換產(chǎn)品時間較長等造成配件更換不及時和更換要求復(fù)雜而影響開車效率，工人勞動強度高。同時在紡制差異化纖維時更改工藝頻率高，紡滌棉纖維落紗不能自動斷頭，粗紗排與排之間定長差距在70 m左右、細紗粗紗頭多或造成細紗產(chǎn)出率低。原機械傳動復(fù)雜、耗電多。我們借鑒新型全自動粗紗機的性能特點［1］，決定對粗紗機卷繞系統(tǒng)進行改造。

1 設(shè)計原理及技術(shù)創(chuàng)新點

1.1 電氣方面

1.1.1 數(shù)字化控制系統(tǒng)

由PLC程序控制器、變頻器、編碼器等元件組成粗紗閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)整個紡紗過程的數(shù)字化、智能化，同時控制更準確精準，紡制粗紗條張力統(tǒng)一恒定，成紗優(yōu)質(zhì)且穩(wěn)定，維修保養(yǎng)方便，整機運行可靠性高。

擋車工和粗紗機交互操作界面，應(yīng)用高清的彩色觸摸屏，各項改車數(shù)據(jù)，如紡制粗紗工藝、卷繞成形和紡粗紗條張力等參數(shù)數(shù)字化輸入，改紡調(diào)整方便，并能夠?qū)崟r顯示粗紗機的運行狀態(tài)和運行各項基本參數(shù)。

外置式大電柜，大空間，電柜內(nèi)空氣流動快速，冷卻散熱效果好，能夠保證控制柜內(nèi)各種電器元件正常工作，并保證運行可靠。

擁有突然停電保護裝置，且可靠穩(wěn)定，在場外電網(wǎng)或內(nèi)部誤操作造成突然停電的情況下能確保正常停臺，并停在紡制位置，不會造成粗紗條的細節(jié)和斷頭。

1.1.2 智能化操作系統(tǒng)

該系統(tǒng)可實現(xiàn)以下多種功能。

（1）可設(shè)定粗紗總長度，達到精確停車及準確落紗。同機臺粗紗落紗長度誤差在1 m以內(nèi)，有效提高粗紗生產(chǎn)的各項管理效率，有利于細紗整體更換粗紗。

（2）粗紗車定位功能。能夠?qū)?20個錠翼同時停在一個合適的紡制位置，擋車工更換粗紗簡便，減少粗紗頭，降低白花，提高生產(chǎn)率。

（3）伸長率測試功能。方便用戶考核伸長率指標，降低粗紗條檢測時間，提高生產(chǎn)率。

（4）紡紗速度的分段設(shè)置。設(shè)置分小紗轉(zhuǎn)速、正常工作速度、滿紗速度；小紗速度可調(diào)，考慮對筒管的兼容性，防止產(chǎn)生“跳管”現(xiàn)象；滿紗降速則可滿足不同的品種、配棉、捻度等紡紗的需要，在保證粗紗條質(zhì)量的前提下，降低斷頭，減少擋車工作量，同時保證產(chǎn)量。

（5）工藝配方存儲功能。改造后的粗紗機能存儲30多個品種，可以隨時調(diào)用或者進行部分修改后再使用，方便改臺。

（6）紡制粗紗達到定長時扯斷粗紗功能。在粗紗機紡強、弱捻等新的差異化纖維時，確保紡滿粗紗落紗時，錠翼與羅拉配合自動扯斷紗頭，并能夠確保留有合適長度的尾紗，從而提高粗紗效率及擋車工的工作效率。

（7）換筒功能。在紡制不同品種需要集體換筒時使用此功能，粗紗機紡制粗紗條定長后先停車，等待擋車工換完筒后再開車。

（8）參數(shù)修改記憶功能。各項數(shù)據(jù)記錄參數(shù)的修改過程和相關(guān)數(shù)據(jù)，便于各參數(shù)和質(zhì)量的查詢和追溯，同時便于管理粗紗工藝。

（9）節(jié)能功能。所紡品種不同清潔要求也就不同，根據(jù)要求能設(shè)置吸吹和吸棉風機啟停時間，從而節(jié)約用電消耗。

（10）假捻功能。紡化纖品種時，可以實現(xiàn)自動拉斷頭，大大減輕了擋車工的工作量。

1.2 機械方面

1.2.1 鐵炮粗紗機機械傳動存在的主要問題

1.2.1.1 傳動系統(tǒng)復(fù)雜

粗紗機錠翼傳動、羅拉牽伸和傳導(dǎo)棉條運動、粗紗管傳動及粗紗下龍筋升降裝置傳動均采用機械傳動方式，由電機主軸帶動。

1.2.1.2 變換齒輪多

粗紗機總牽伸齒輪組:主要用于改變粗紗號數(shù)。

粗紗機后牽伸齒輪組:主要用于改變粗紗后區(qū)牽伸倍數(shù)。

粗紗機捻度變換齒輪、成對捻度齒輪:主要用于改變粗紗捻度。

粗紗機主升降齒輪、成對升降齒輪:主要用于改變粗紗機的軸向卷繞密度。

張力調(diào)整齒輪組、張力配換齒輪組:主要用于改變徑向卷繞密度，并控制紡紗張力。

同時在品種工藝修改時，上面這些齒輪組需要經(jīng)常更換，但我公司主要紡差異化纖維，品種工藝翻改非常頻繁，有部分傳動齒輪、傳動軸出現(xiàn)了程度不同的磨損，齒輪嚙合或變換不當很容易出現(xiàn)條干不勻等質(zhì)量問題。

1.2.1.3 對設(shè)備維修人員的技術(shù)要求高

改造前機械傳動式粗紗機的車頭傳動、機后傳動結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對工人技術(shù)要求高，須很熟練的保全工來維保，更換拆卸的配件較多，如粗紗機上下鐵炮、變速箱、齒輪箱、粗紗成形裝置等。粗紗機磨損的部件如不及時更換修理，容易造成傳動機械故障，出現(xiàn)粗紗冒紗、捻度不均勻及條干不好等紗條質(zhì)量問題，造成粗紗機停臺。

1.2.1.4 機械傳動式粗紗機配件消耗大

機械傳動式粗紗機在工作一段時間后，易造成成形支座、天平支架、上下鐵炮軸承及法蘭、粗紗機后傳動軸、換向齒輪箱內(nèi)電磁離合器、變速箱、升降傳動齒輪組、鐵炮傳動皮帶等部件出現(xiàn)變形或磨損現(xiàn)象，還會造成機物料消耗過多。經(jīng)一年統(tǒng)計，我公司測算結(jié)果:每臺機械傳動式粗紗機主要機物料的消耗在1 000元左右，影響較大。

1.2.2 去除鐵炮成形機構(gòu)

原有的粗紗機鐵炮的龍筋升降、粗紗筒管卷繞成形、粗紗錠翼工作旋轉(zhuǎn)、四羅拉牽伸等主要傳遞需要靠機械結(jié)構(gòu)原理來完成，通過改造，這些部件大都被拆掉，將四個大的傳動系統(tǒng)同時改為用4個電機分別變頻傳動，通過專用的數(shù)學算法模型來進行變頻PLC控制，不再需要專門的保全維護，配以人機對話操作顯示屏。

1.2.3 去除差速箱及復(fù)雜的機械傳動機構(gòu)

原有的鐵炮粗紗機的差速箱都或多或少的存在著漏油、壞軸承、換軸等機械故障，對紡織廠的生產(chǎn)造成了一定程度的困擾。改造后這一隱患得到了徹底解決。

1.2.4 去除各類成形、捻度、張力等工藝齒輪

原有的鐵炮粗紗機的成形、捻度、張力等工藝齒輪都需要人工更換，造成了大量的人力浪費。經(jīng)過改造，各項工藝數(shù)據(jù)大都通過觸摸屏點擊輸入，簡單實用，大大提高了紡織廠的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

1.3 管理方面

實行粗紗機改造后，一二級倉庫庫存?zhèn)浼档?，保全在整車維保須做的重點工作就是潤滑、清潔和更換，管理成本大為降低。

粗紗機改造后保全工的用工技能要求降低，保養(yǎng)人數(shù)也有一定幅度的減少，并且質(zhì)量可追溯。改造后的粗紗機可實現(xiàn)質(zhì)量追溯，對我公司的產(chǎn)品質(zhì)量管理和品牌管理有較大的幫助。

2 改造效果

2.1 效率大幅度提升

機器簡化后，故障率降低，維修效率提高；機器運轉(zhuǎn)速度從原來的800 r/min～900 r/min可以提高到1 100 r/min，平均提高20%～30%；機器運行穩(wěn)定后停臺時間減少，擋車工平均單產(chǎn)提高，擋車效率提高，產(chǎn)量提升；人性化功能的使用使工藝參數(shù)輸入方便，品種更換速度提高。

2.2 質(zhì)量改善

張力穩(wěn)定后，臺差減小，錠差減少，成紗質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量提高；百錠時斷頭率下降50%，改造后因張力穩(wěn)定，完全消除了突然停車引起的全車斷頭情況；粗紗條干CV值、粗紗伸長率和粗紗重量CV等各項質(zhì)量指標都有改善。粗紗條干CV值降低10.7%左右，細紗重量變異系數(shù)降低0.25個百分點左右，細紗成紗CV值降低0.2個百分點；質(zhì)量檢測簡單化。

2.3 管理方便

（1）紡粗紗工藝各項數(shù)據(jù)數(shù)字化輸入，方便統(tǒng)一管理；而且有工藝參數(shù)儲存功能，單臺可以存儲30多個品種工藝，成熟品種工藝儲存并統(tǒng)一調(diào)用，縮短了品種翻改時間。每次改車時間減少16 min。

（2）成熟品種配方儲存，可以重復(fù)調(diào)用和再次修改；具有滿紗加捻功能，尤其適合紡捻度較小的差異化品種，避免粗紗落紗時在車面及錠翼通道內(nèi)斷開，實現(xiàn)滿紗自動落紗，減少擋車工的勞動強度。

（3）粗紗定長落紗后，可以實現(xiàn)粗紗集體換筒、細紗集體換紗。

（4）故障率降低，機配件消耗減少。

（5）用工減少。改造后我公司并粗維修人員由6人減為4人（4.4萬錠規(guī)模），員工工資按每年5萬元計算，每年可節(jié)約10萬元。

（6）車速提高，產(chǎn)量增加。車速由原來23 m/min提高到26 m/min，臺時產(chǎn)量可提高10 kg左右，每臺車每月可增產(chǎn)6 t左右。

（7）粗紗運轉(zhuǎn)效率提高。據(jù)統(tǒng)計，原來鐵炮粗紗機每月的維修時間在30 h左右，每月造成的產(chǎn)量損失在2.1 t，改造后基本沒有故障，相當于每年增加了25 t的產(chǎn)量。

（8）壞紗、粗紗頭減少。經(jīng)測算改造后每月可節(jié)約1 000元左右。

（9）外置大電柜的內(nèi)部空間大，可配有軸流風扇加快空氣循環(huán)，冷卻效果好，充分保證電器元件運行的穩(wěn)定性。

（10）具有斷電保護功能，在外部電網(wǎng)突然出現(xiàn)斷電或電壓異常時，能夠確保紡紗張力相對穩(wěn)定、波動較小，避免了整臺出現(xiàn)細節(jié)或斷頭現(xiàn)象。

（11）增加了狀態(tài)查詢、故障查詢等功能，可對控制器、輸入輸出點進行查詢，根據(jù)各輸入點數(shù)據(jù)可對故障進行分析。

3 結(jié)語

總之，我公司通過對FL 16型粗紗機的改造，實現(xiàn)了自動卷繞和精確定長控制，改善了操作工和保全工的工作強度，降低了用工量，提高了生產(chǎn)效率，提高了質(zhì)量，減少了壞紗、粗紗頭，降低了能耗，節(jié)約了成本，為生產(chǎn)提供了有利的保證。