【技术】棉纺厂自动化智能化的改造实践

目前我国劳动力成本不断上升，人口红利减弱，而棉纺行业劳动强度大、生产环境相对较差、生产工艺流程长、三班制生产模式等因素陷入了用工荒的境地。目前棉纺行业的用工现状是：年龄结构老化、较低文化层次、招不进、留不住、企业大量缺员，因此进行自动化、智能化升级改造，降低工人的劳动强度、改善车间生产环境成为棉纺企业的必由之路。

一、自动化智能化改造的思路

1.1 结合企业的品种结构和产品特色

棉纺自动化智能化设备比较适合生产大批量、规模化品种，但在小批量、多品种、差别化的生产模式中有一定的局限性。因此如果企业的纱支很细（比如平均纱号达到7.3Tex以上）、用工较少原料料较好、前纺定量较轻、运行速度较低、粗纱和细纱落纱次数较少时，工人的劳动强度相对较低，在这种情况下对就没有必要对前纺设备进行高速度、大卷装改造，对细纱机进行自动化智能化改造意义也不大，因为要考虑投入与产出比。

1.2 结合新建（改建、扩建）项目一次性规划到位

目前国内生产成本高，劳动用工紧张，国内部分企业到东南亚、非洲和新疆投资建厂。一个新规划的工厂不能是低水平重复建设，即使延长投资时间也要选择自动化智能化设备，以确保企业的竞争力和高效率运转。如果由于客观原因暂时不考虑自动化智能化设备，在设备排列、管道布局时也应考虑今后升级改造的需求。

1.3 老厂改造要结合车间现状和今后企业搬迁同步规划

老厂受车间柱距、跨度及设备布局的制约，自动化智能化改造的实施难度较大，如果改造需统筹规划，既要满足现有的生产要求，又要考虑今后企业搬迁时设备的排列和布局。

1.4 短细纱机集体落纱改造

细纱短车集体落纱改造有利于适应了小批量、多品种的生产模式，节省用工、提高产量。细纱短车集体落纱改造的费用相对较高，如果条件允许应优先考虑淘汰细纱短车、购买自动落纱细纱长车。

1.5 量力而行

改造的最终目的是提升企业的运行质量、提高企业的经济效益，因此不能脱离企业的实际承受能力，应防止造成企业过高的运营成本。如果企业的资金状况不是很好，可以进行渐进式改造。

1.6 不能代替管理

配置了自动化管能化设备，不代表企业的产量、质量、消耗、劳动生产率就能大幅度提升，先进的设备更需要精细化的管理。

二、自动化智能化改造的实践

2.1 异纤分检机的使用

2004年之前，我公司约有200人专门负责挑拣原棉中的异纤，每人每天挑拣一包重量为220公斤的原棉，异纤拣出率受挑拣人员责任心的影响很大。自2004年起，我公司投入了500多万元，先后购买了特吕茨勒、北京经纬、洛阳方智、USTER优析的异纤分检机，全部取消了挑拣异纤的员工，节约了劳动力成本，异纤清除效率也提高到80％以上。

2.2 自动换筒清梳联改造

清梳联设备具有自动化、智能化、连续化、信息化的特点，通过控制系统管道压力保证了筵棉的均匀性，通过自调匀整装置对筵棉厚度、棉条重量进行实时在线检测和调整，并实时进行数据传输和故障诊断，大幅提高了清梳工序的产置、增加了看台面、减轻了工人的劳动强度、节约了用工、改善了车间的生产环境。

2.3自调匀整、大卷装、自动换筒并条机

2004起我公司陆续淘汰了FA系列并条机，购买了特吕茨勒TD03、立达RSB-D401、宝花FA320、天门TMFD81S等自调匀整、大卷装、自动换筒并条机，并条机速度达到500m/min。熟条条干水平控制在2.0%以内，挡车工看台扩大25%、挡车工劳动强度大幅度降低。

2.4 粗细联

传统的粗纱机传动机构复杂、维修繁琐、质量控制难度较大，挡车工落纱劳动强度大、看台少、落纱时间长、生产效率低、运输车辆占用多、要配置专门的人员上粗纱、收空粗纱管等。2015年起我公司淘汰了原有的FA458粗纱机，改造为JWF1458全自动智能化粗纱机与郎维LR60/AX细纱机进行粗细联改造。改造后粗纱挡车工看台面扩大了—倍，毎万锭减少上粗纱和收粗纱管工0.5人/班，JWF1458粗纱机取消了传统粗纱机的锥轮变速机构、成型机构和差动机构等，采用四个变频电机传动，只保留牵伸变换齿轮，其余齿轮全部取消，用触摸屏输入相关工艺参数。运用DSP技术、伺服和变频调速技术组成控制系统。配置了CCD粗纱张力自动控制系统，实现了整个纺纱过程中的张力自动调节，有效防止了开、关机细节的产生。DSP系统数据库中可以储存不同品种成熟的纺纱工艺，全数字化的控制系统可保证将最佳调整数据重复调用，工艺调整和更换品种方便快捷。实开锭翼速度可以达到1350r/mim。粗细联输送系统将落下的粗纱自动输送到纱库，如果细纱机发出换纱请求信号，纱库内的粗纱可自动送到细纱机台，并将用完的空管送回空管库供粗纱落纱时使用，带有粗纱或空管的输送链条进入纱库后，控制系统将记录进入纱库的先后顺序，当粗纱机需要空管或细纱机需要粗纱时，控制系统将按照先进先出的原则有序将带有粗纱或空管的输送链条出库。通过对输送链条数据的读取准确地将每台粗纱机生产的品种输送到相应的细纱机台，并将细纱机上的空管准确地送回相应的粗纱机，采用射频识别技术对粗纱和空管的品种进行监控，实现品种的识别和管理功能。系统会将未用完的有纱尾的空管输送到尾纱消除机进行清除，确保送到粗纱机台的粗纱管是空管。粗纱机和粗细联输送系统的人机界面基于Windows CE平台。画面直观、操作简便。可实时监控粗、细纱供需情况，自动存储故障及停车记录，实现了自动化智能化的生产运行、统计分析和操作管理。

2.5自动落纱细络联改造

2014~2015年，我们将37台1008锭/台的LR60/AX细纱机与萨维奥POLAR/I-DLS络筒机进行了细络联改造，配备了电子调制防叠系统、弹性打结动作巡环系统和智能张力控制系统、细纱锭位识别系统，采用了节能型吸风系统。改造后可节约细纱摆管工4人/班、拉纱工2人/班、络筒理管工3人/班，络筒挡车工13人/班，总计每班节约22人，四班三转共节约用工88人。同时细纱管数量减少了一半，全部取消了落纱及运输细纱管的车辆，避免了错混支质量事故，提髙了产量。

2019年3月我们对8台1200锭/台的青泽Zinscr360细纱与赐来福Autoconer X6络筒机进行了细络联改造。取消了CTS管纱转换站，配备了红外线纱管检测器、管纱云物流系统。产量可提高3%。大吸嘴采用凹凸面设计，加装了下橡胶挡皮，提高了—次性找头率，落纱小车安装了辅助找头装置。自动落纱小车和云物流系统实现空管和缺纱纡共享。变换品种后无需人工操作机器自动生头，提高了生产效率，减少了挡车工的工作量。

2.6 短细纱机集体落纱改造

2018年我们对2万锭细纱短车进行了集体落纱改造，采用PLC、变频器、伺服系统、触捵屏等控制系统，确保了落纱可靠，操作方便。并将光杆锭子更换为高速铝杆锭子，锭速提高10%左右，减少落纱工6人/班（32英支涤棉混纺纱）。

2.7皮辊全自动磨床的使用

2010年我们购买了贝克公司的全自动皮辊磨床，全自动磨床磨皮箱速度是人工磨床的7-8倍左右，磨砺质量较人工磨床精度大幅提髙，全自动皮辊磨床还具备紫外线光照功能，可以设置6个不同的磨削菜单，显示屏可以显示故障倍息，排除故障时可以进入点动模式，可以实现远程维修，还可以在无人监控的情况下工作。

2.8落棉集中收集自动打包系统

清梳联机组的每套除尘机组都需要一个落物收集车，结合落棉情况及时更换车辆并将落棉进行打包，为了节约用工，我们对滤尘机组的落棉收集系统进行了改进，通过管道系统将各滤尘机组的落棉直接输送到自动打包机中进行打包。

2.9下一步准备改造的项目

我公司在一台JWF1562细纱机上试用了凯悦电子公司的单锭断头检测装置，一台青泽ZinserRing71细纱机上试用Pinter公司的单锭断头及粗纱停喂装置。目前正在调研筒纱自动输送系统、筒纱自动包装系统、空调自动调节控制系统、数字化生产信息管理系统等。我们的最终目标是实现“早班有人、中班少人、夜班无人”的自动化智能化纺纱生产。

三、改造中存在问题及改进

我公司近年来在推广使用粗细联、细络联、细纱短车集体落纱改造的过程中，也发现了一些问题，现探讨如下：

3.1 粗细联

（1）因为动作频繁，空管、满管交换装置的故障相对较多，主要是位置出现偏移造成换管不正常。

（2）由于粗纱机锭翼速度达到1350r/min，在运行中锭翼尼龙套易损坏，锭翼压掌易折断并飞出，存在安全隐患；盆齿牙润滑要及时、到位，齿轮啮合要准确，否则会造成盆齿牙损坏，维修盆齿牙比较费时费力。

（3）JWFA9562A粗细联输送系统的接近开关没有防护装置，做清洁或其他原因易造成接近开关损坏而影响输送系统。

（4）粗纱管的设计尺寸存在上孔径直径偏大、吊锭需插入的深度偏长，吊锭撑爪打开后有时卡不到位造成粗纱从吊锭上掉下来，安全隐患较大，粗纱管需重新设计、确保安全性。高速旋转的锭翼部位没有设计安装安全防护拉门，如果锭翼压掌在运行中损坏飞出可能会造成人身伤害。

3.2 细络联

（1）细纱机与络筒机各配备了一台巡回吹吸风机，最好两种设备可以共用一个巡回吹吸风系统，这样既节能又降低了设备价格。设计的巡回吹吸风机吹嘴结合细纱机和络筒机的实际需要吹的位置，分别将吹细纱机和络筒机的吹嘴故定在不同的吹风管道上，当风机运行到细纱机时，打开细纱机吹嘴，关闭络筒机吹嘴、当运行到络筒机时打开络筒机吹嘴，关闭细纱机吹嘴，由于巡回吹吸风机清沽长度加长，为了确保清洁次数和清洁效果，须加快风机的运行速度。

（2）朗维细纱机更换不同直径的钢领时需要对设备进行大量改造，并要更换不同尺寸的细纱管，不适应小批量多品种的要求，应进行改进。

（3）朗维细纱机摇架掀起和压下都比较困难、手柄易脱落，必须大角度掀起来。绒辊搁置的方式对操作非常不便，如果遇到罗拉、皮辊缠绕必须拿掉绒辊，而且绒辊根本没有地方可以放置，造成挡车工手忙脚乱，影响看台面和档车工操。

（4）朗维细纱机从前罗拉至钢领板最低位置的距离应尽可能缩短，以达到降低细纱断头的目的。

（5）细络联的络筒机纸管架位置太高，虽然可以放置5只纸，但由于挡车工身高原因一般只能够放置3只，而且放置、拿取时比较吃力，建议按照方便1.6m左右身高的工人操作来适当降低纸管架的高度。

（6）青泽Zinser360细纱机对纱支和品种的适应性较强，机台结构简单、操作维护方便，但由于使用龙带拽动锭子，龙带损坏后维修不便，停机时间长，需用工时将多，关键问题是龙带的使用寿命较短，我们试用了国内外多个企业生产的龙带，基本上使用寿命都在8个月左右，龙帝断裂前表皮脱落严重，并落在锭子与锭刹之间，造成锭速降低而产生弱捻纱，青泽Zinser360进行细络联改造后，电气主开关下方电柜门不好打开，需重新设计，以方便电气维修和检查。

（7）Autoconer X6可以与青泽Zioser360细纱机直接连接，但络筒机与细纱机过桥处易出现卡管现象，造成细纱机无托盘、无纱管故障，一旦空纱管输送不畅，会造成络筒机上空 托盘，纱管反复循环而影响正常生产。Autoconer X6还存在小吸嘴回丝多，输送带清洁毛刷拆卸困难、 安装不便、易损坏等问题；由于机身较低，输送带导轮缠绕回丝后清洁不方便，找头器剪刀处易积尘，影响剪刀剪切；机器没有配备空管自动补充装置，筒纱输送带侧板末端为避让输送带导轮，侧板上有10cm的党板凸出到输送带上面，这样的设计有时会造成输送带运行时筒纱被卡住，筒纱表面会被磨损；辅助找头系统可能会出现将筒纱表面吹乱造成筒子内乱纱影响后道断头（需长期使用后看后道客户的反馈情况)，有的罩壳开孔处未配置透明防护罩防尘等。

（8）细络联的细纱机与络筒机之间加装的过桥高度一般在600mm左右，挡车工巡回时要不断地登高下低，容易疲劳，也存在安全隐患。细纱机与络筒机之间纱管、纱穗输送部分的高度应考虑降低到地面以下，留出巡回通道。这样就不需要安装过桥了，不但方便了挡车工操作，也可以减轻挡车工疲劳程度。

3.3关于短细纱机集体落纱改造

（1）改造后能耗增加较多。以T/C65/35 18.4tex品种为例，420锭细纱机同品种锭速提高到17500r/m以后，吨纱细纱电耗增加91度。480锭细纱机电耗增加了240度。

（2）更换为高速铝杆锭子后速度可以提高，但会因为电流大而造成报警停机。同时主电机温度上升10-15度左右，一方面电机易损坏，另一方面环境温度大幅度升高后，原有的空调系统可能会不匹配。

（3）与自动落纱细纱机长车相比，落纱留头率有一定差距。更换品种后调整落纱断头需要的时间较长。要根据不同品种制定锭脚回丝的清洁周期，否则对落纱留头影响较大。

（4）生产品种有局限性。特别是生产粗支纯涤品种时，有的锭子割刀割不断纱，造成落纱时断头较多。因为纱支粗，一旦提高机台速度，变频器就会出现超电流报警。建议配套的锭子割刀不要使用圆盘型割刀，研发使用V型割刀，并提高割刀的使用寿命。

（5）落纱臂展开后占用的空间较大，造成运输车辆不能进入车弄。如果不是生产赛络纺的细纱机台，最好将备用纱架改为自动式游动纱架，方便上粗纱和挡车工拿取粗纱。

（6）挡车工巡回时需要时刻注意理管机下管、走管、卡管等故障，一旦处理不及时就会造成落纱时管纱未走完、空管未到位，机器停下来等待落纱而影响产量。同时管纱输送到等纱车时易堆积、掉落，需人工及时处理。建议设计成管纱输送带左右两侧分别下纱。

（7）更换车尾主轴、电机时需拆除集落部分的相关部位。设计上应考虑方便维修。改造后车肚中增加了较多的配件、轨道等，机台挂花、积花较难清理。

（8）集体落纱使用的细纱管与光杆锭子使用的细纱管颜色要有明显的区别，如果混入光杆锭子用的细纱管，会造成落纱臂、锭子损坏。细纱接头拔管时要使用锭刹，否则会造成纱管内侧磨损，进而造成纱管上下窜动或落纱时细纱管拔不下来。

（9）改造厂家要确保配套外购件的质量，如：锭子、锭刹、抓管帽等。

（10）建议集体落纱设计成改造不需更换细纱机墙板的形式，这样改造时就不需要将机器全部拆散重新安装了，不但可以减少改造时的停台时间，还可以节约近万元/台的成本。

（11）安全方面需注意：粗纱车不能进入车弄，避免损坏集落零部件、影响落纱；在落纱过程中禁止将手或身体伸入人字臂下方，防止发生人身伤害；落纱臂上应设计紧急拉绳开关，一旦出现问题，可以在机台任意部位紧急停车。

（12）操作上要注意：要及时清理锭脚回丝；做托盘轨道清洁时要防止托盘位置移动；要及时清洁光电开关，减少故障发生；接头时必须使用刹锭器，锭子停转后才能拔下纱管，以减少锭子和纱管损坏。

四、结语

棉纺自动化智能化改造是棉纺企业发展的必由之路，我公司通过自动化智能化的改造，实现了连续化、自动化、智能化和信息化的生产模式，提高了产量、质量，降低了消耗，达到了减员增效的目的，增加了企业效益和市场竞争力。改造后的设备在实际使用中仍然存在一些问题，需要纺机生产企业与使用企业加强合作，共同解决存在的不足。

作者：王昌宏 高邮市经纬纺织有限公司

编辑：中国纱线网新媒体团队

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