纺织技术 | 锭子对纺纱生产过程的影响（下）

（紧接上期）

四、锭速和细纱产量、能耗的辩证关系

4.1 锭速与细纱产量的关系

对于相同的纺纱品种，锭速与细纱产量成正比例关系。

4.2 锭速与细纱能耗的关系

4.2.1 与锭速成线性关系（正比）的能耗构成

细纱机能耗构成中，与锭速成线性关系（正比）的能耗包括：

（1）细纱机各传动件、器材之间的机械摩擦阻力消耗的能量。

（2）纱线被加捻和卷绕消耗的能量（这部分能量转换为纱线产生捻度后的弹性势能）。

（3）锭子上下轴承消耗的能量。

4.2.1 与锭速成非线性关系的能耗构成

根据流体动力学理论计算，细纱机能耗构成中，与锭速成非线性关系的能耗包括：

（1）卷装表面受空气摩擦消耗的能量与锭速的三次方成正比、与卷装（管纱）直径的四次方成正比（其中与卷装表面线速度成三次方关系、与卷装表面积成正比）。

（2）纱线气圈受空气阻力消耗的能量与锭速的四次方成正比。

（3）锭子内部润滑油对锭杆的液体摩擦消耗的能量与锭子转速平方成正比。

（4）滚盘受到空气阻力与滚盘转速的三次方成正比。

4.3 细纱提速后的经济效益分析

（1）纺纱能耗是按吨纱计算的，因此上述能耗中，与纺纱锭速成线性关系（正比）的能耗不增加吨纱能耗。

（2）在细纱机能耗中，锭子带动卷装实现对纱线进行加捻和卷绕过程中遇到空气阻力、润滑油阻力消耗的无用功，按吨纱能耗计算，这部分能耗大致与锭速的平方成正比、与管纱的直径四次方成正比。锭速增大，吨纱能耗增加。

4.3.1 纱线卷装能耗

根据已经掌握的资料（以纺40支纱线为例），环锭纺纱总能耗中，60%左右的电能消耗在细纱工序。因此分析细纱提速后的整体能耗变化和对经济效益的影响有非常重要的意义。细纱工序锭子纺纱卷捻过程能耗占细纱机功耗的70%左右，其中，70%左右为卷装遇到空气阻力消耗的无用功，纱线获得捻度并绕在卷装上的能耗是有用功占比30%左右。

以40支纯棉纱为例，钢领直径为42mm，锭子为D4203C-20.5，细纱工序能耗为N度/吨。如果采取措施把纺纱锭速提高20%，细纱机锭速提高以后的经济效益分析如下：

（1）细纱机提速20%后，与锭速成正比的能耗和与纱线形态变化需要的能耗不增加吨纱能耗，因此：

A、消耗在非卷捻部分的吨纱能耗，与细纱机提速无关，仍然占全部吨纱能耗的30%，即30%×N。

B、纱线获得捻度并绕在卷装上的能耗是有用功，这部分能耗与锭速是成正比的线性关系，占卷绕部分吨纱能耗的30%，锭速提高20%以后，仍然占全部能耗的70%×30%，即70%×30%×N。

C、卷装遇到空气阻力消耗是无用功，这部分能耗与锭速成非线性的关系，占卷绕部分吨纱能耗的70%，锭速提高20%以后，这部分能耗的综合增幅按与锭子转速的平方成正比计算，则为（1+20%）2=144%，即这部分无用功的吨纱能耗占全部能耗的70%×70%×144%，即70%×70%×144%×N。

所以：细纱机提速20%后，细纱工序的综合吨纱能耗为：

30%×N+70%×30%×N+70%×70%×144%×N=

（30%+70%×30%+70%×70%×144%）×N=1.216N度/吨。

而纱线增产部分的细纱工序能耗则为：

（1.2吨×1.216N度/吨-1N度/吨）/（1.2吨-1吨）=2.296N度/吨。

因此，细纱机提速20%后，总体吨纱能耗增加幅度为21.6%。

实际上，没有任何一家企业能够在不改变配置的情况下简单地实现细纱机提速，当前使用的锭速肯定是当前条件下适合纺纱的最高锭速，因此应该分析提速采取的技术措施后，多方面引起的能耗变化情况。

（2）制定细纱工序提速20%方案时，为了降低对钢领钢丝圈的线速度、降低断头率、降低能耗，如果将钢领直径由42mm改为38mm，将管纱直径由38mm减少到34mm，采用小钢领，卷装直径减小，一方面降低了卷装表面线速度，另一方面减少了卷装的表面积，钢丝圈与钢领摩擦能耗也大为降低。

在这种情况下，细纱机提速20%后，上述A、B两部分的能耗不变，仍然为30%×N和70%×30%×N。而C部分的能耗由于卷装直径减小，会大幅度降低，由于这部分能耗与卷装（管纱）直径的四次方成正比，即将管纱直径由38mm减少到34mm后，C部分的吨纱能耗变为：70%×70%×144%×（34/38）4×N=0.452N，所以细纱工序的吨纱能耗为：

30%×N+70%×30%×N+0.452N=0.962N度/吨。

即提速20%同时钢领直径减小后，吨纱能耗减少了0.038N度/吨。可见，通过采取适当的技术措施，是可以实现在不增加吨纱能耗的情况下提高细纱机锭速的目标的。

（3）在制定细纱工序提速方案时，必须注重每一个细节的优化，以确保整个提速过程的顺利实现。为了降低能耗和提高生产效率，必须采用高速平底锭子。这种锭子采用了独特的结构设计，内部能耗较低，能够将吨纱能耗有效降低8%左右。同时，还需要将锭盘直径从22mm（或20.5mm）减少到20.5mm（或19mm/18.5mm），以降低滚盘等传动系统的能耗，可以使细纱机传动系统能耗再降低2%左右。

（4）细纱机提速后，虽然会增加一些人工和机物消耗等方面的费用，但增加的这些费用与细纱产量的增加幅度大致相同，因此不会增加吨纱成本。

（5）在制定细纱工序提速20%的方案时，需要考虑到钢领直径减少后断头率的变化。通过精确的工艺设计和优化，可以确保断头率不会明显增加，但卷装的纱线容量会因此减少。为此，可以采用集体落纱的方式来提高生产效率，减少人工成本。

（6）如果在集体落纱细纱机上加装气圈环，细纱能耗和断头率还会进一步降低，从而使提速效果更加显著。同时，加装气圈环还有助于减少毛羽，提高纱线质量，从而全面提升细纱工序的生产效率和产品质量。

4.3.2 综合结论

综合以上分析得出以下结论：

（1）细纱工序不改变卷绕系统机件单纯提速20%，细纱工序吨纱能耗增加21.6%，增产部分的能耗增加1.3倍。吨纱成本因此而增加，但是远远低于细纱产量带来的整体效益的增加。没有哪家纺织厂愿意将正常的纺纱锭速人为地降低，说明提高纺纱效率对效益的影响是第一位的。

（2）细纱机提速采用小钢领，采取“高速小卷装”的工艺配置，使加捻和卷绕过程卷装高速旋转遇到的空气阻力造成的电能消耗大大减少，甚至可以实现节能。

（3）传统尖底锭子的结构弱点会给提速造成困难，细纱提速时必然采用的平底节能锭子，节能率可达8%左右，可以抵消单纯提速所增加的电能消耗，与（2）并列实施，完全可以达到提速后吨纱节能的目的。

（4）高速纺纱使生产效率明显提高，提高了土地资源、物质资源和人力资源的利用效率，显著提高了经济效益。

（5）对于新增纺纱建设项目，采用“高速小卷装”工艺配置、采用集体落纱细纱机和提高专件配置技术水平，能够从根本上提高纺纱项目的产品质量水平和项目盈利水平。

（6）对于原有的细纱机，通过提高专件器材配置技术水平，使用小直径钢领、进行集体落纱改造，纺纱锭速可以得到大幅度的提升，经济效益可以得到改善，同时要求提高各环节精细化管理水平。

印度纺纱锭速一般为19000～20000r/min,巴基斯坦纺纱锭速一般为20000～21000r/min,这些国家选择高速纺纱，根本的原因不是因为这些国家的电费比较低，而是走出了“高速小卷装+集体落纱”的高速纺纱之路，使其纺织业国际竞争力较强。我国纺纱工业起步早，但装备整体技术水平落后，管理水平跟不上，装备投入不足，给细纱整体提速造成困难，同时对纺纱提速的认识不到位，片面地强调简单地提速造成能耗增加、质量下降，出现了认识上的偏差，致使我国纺纱业也长期处于中低速水平而泰然处之，造成生产效率低、纺纱总成本高、经济效益差，被迫走规模扩张之路，根本的原因是缺乏系统地考虑并解决锭速、效率、能耗、质量、效益之间的关系。面对我国纺纱锭速平均比国际通行的锭速低10%～20%的状况，提高纺纱效率是我国纺纱业迫切需要解决的课题，走“高速小卷装”是科学的纺纱之路。

对于纺任何不同品种的纺纱，都有利益最大化的合理锭速。以纺纯棉为例，国际上通行的可行的工艺锭速见表1。

表1 国际常见工艺锭速表

五、锭子对成纱质量的影响

5.1 锭子的转速差异大造成纱线捻度不匀率增加

（1）一般在锭带张力大小相同时，新锭子锭速差异为0.5%左右（要求在同一锭带的一组锭子相互比较的办法进行考察），对纱线捻度差异影响比例不到20%。锭子使用到中后期，锭子之间差异变大，纱线捻度不匀率会增大。

（2）不同锭盘直径规格混用，会造成锭速的极大差异；锭带张力差异大、锭盘周边积花、锭盘锥部尾纱多、铝杆支持器脱落也会造成锭速降低，依靠加强日常管理解决。应用闪光测速仪定期逐机台对锭子进行照射，发现锭速异常时予以排除影响因素或予以剔除。

（3）锭盘带轮磨损程度不一致、在使用锭盘严重磨损的旧锭子的机台上中间装入新锭子、新旧锭带和不同摩擦系数的锭带混用，也会增加锭速差异。

（4）纺低支纱线选用的锭盘直径过小，由于纱线张力大，造成锭带打滑率高，如果设定的锭速过高，必然会引起细纱捻不匀率增大。

（5）变频调速细纱机设置的升降速梯度过大，也会增加纱线捻度不匀率。

5.2 锭子的运转状态不良对纱线质量的影响

（1）锭子轴向窜动会造成卷装成形不良，产生毛羽纱、络筒退绕困难、容易产生络筒脱圈现象。

（2）锭子制造不良、锭子承载能力与卷装大小不匹配、锭子磨损、纱管没有安装到位、纱管天眼胶木套松动，都会造成纺纱过程纺纱跳管现象。

（3）锭子跳管造成弱捻纱、条干变差。

（4）锭钩作用失效，造成落纱时锭带滑脱，产生弱捻纱。

（5）锭脚漏油或飞油，造成油污纱。

（6）锭子抗振能力差或锭杆变形大，造成大纱摆头，影响成纱质量。

六、结语

在纺纱过程中，锭子的运行状态是影响成纱质量和生产效率的关键因素之一。保证锭子良好的运行状态，不仅可以提高生产效率，降低生产成本，还可以提高成纱的质量和企业的市场竞争力。因此，纺纱企业应该重视锭子的选配和使用管理，以提高产品的质量水平和生产效率，提升企业的核心竞争力。

来源： 锭子手册编写组
编辑： 中国纱线网，转载请注明出处

想要获取更多纺织资讯和最新行情，关注公众号「纱线网newyarn」，回复「行情」，及时获取最新纺织行情；回复「加群」，邀请您加入500个纺织群；回复「招聘」，查看最新岗位信息。

长按扫码关注中国纱线网官方唯一公众号纱线网newyarn

关注纺织热点，解读行业政策，发布企业动态。