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国内外清梳联技术的发展
2015-03-17 15:24:37   来源:   评论:0 点击:

郭东亮,董志强 清梳联的起源,可以追溯到1924年。最初清梳联只是一种清花工序和梳棉工序进行连续化生产的构想,当时梳棉机的产量仅为
郭东亮,董志强
       清梳联的起源,可以追溯到1924年。最初清梳联只是一种清花工序和梳棉工序进行连续化生产的构想,当时梳棉机的产量仅为1.5 kg/h~3 kg/h,只有清棉机产量的1/50~1/100,一套清梳联需要配置50台、甚至100台梳棉机。在以后30的生产发展中,梳棉机单台产量迅速提高,换卷越来越频繁,再加上工业技术的快速进步,清花、梳棉工序连续化生产的需求也日益迫切。
国外清梳联技术发展特点

1.1    日本清梳联的起步发展

       最早将清花、梳棉连续化生产推向工业应用的是日本。1960年日本就将NCF简易清梳联推向工业生产,接着又陆续推出了TAS、NAS、CAS 、DAS等类型的简易清梳联。这些清梳联的特点是在利用原有清花和梳棉设备的基础上,通过连续喂棉控制装置和简易的梳棉机喂棉箱,将清花设备和梳棉设备简单的连接起来,实现连续生产。这种清梳联的喂棉系统控制采用有回花方式,梳棉机喂棉箱属于单节棉箱。该类型的清梳联虽然结构简单、改造方便,但在实际应用过程中生条定量变化很大,系统不稳定,特别是停车后再开车,生条定量的偏差非常严重。从20世纪60年代开始,日本清梳联在纱锭应用中的比重逐年上升,1970年为7.3%,到1985年末,清梳联比重已经上升到47.8%。这一时期为代表的是日本丰田株式会社清梳联设备,其流程配置为:
       OPTOMIX-2型自动抓棉机 → TV型输棉风机 → ARB型除气箱 → FD火警检测器 → MES金属消除系统 → FD型凝棉器+CF-1型中间储棉箱 → WB新双轴流开棉机 → SML-6型多仓混棉机(附:TV型风机)→ FD型凝棉器+CF-1型中间储棉箱 → SC六辊筒开棉机 → RCO型输送式开棉机 → MCF-1型除微尘机 → FD型凝棉器+CF-1型中间储棉箱+TF03型输棉风机 → DS-2型振动喂棉箱 →TM-9S型梳棉机。

1.2    瑞士立达公司清梳联的起步发展

       瑞士立达(Rieter)公司于1957年开始研究清梳联工艺,1962年将第一批Aerofeed(间歇喂棉)系统提供给瑞士的Figi和美国的Gratex纺纱厂,于1968年在国际纺机展览会首次展出。瑞士Rieter公司第一期生产的是Aerofeed-N 型喂棉箱,有回花,只能纵向喂棉,而且在一条线上只限生产一个品种;在一个系统内,梳棉机的配台数不能发生变化。我国20世纪70年代末到80年代初引进的立达清梳联都是这种类型,这一时期为代表的梳棉机是C3/1型。
       为了提高清梳联的适应性和灵活性,立达公司随后又推出了Aerofeed-F 型喂棉箱,并于1982年1月开始投放市场。新结构的清梳联较第一代有了极大的进步,清梳联系统喂棉取消了回花管,梳棉机的排列更加灵活,可以纵向喂入也可以横向喂入,每一条线上可以同时生产二个品种,流程中的梳棉机配台数在生产中可以变化。据立达公司公布, 到1984年年末, 已向世界销售了12 155台喂棉装置, 其中11 050台为Aerofeed-N型,1 105台为Aerofeed-F型。随后1986年该公司又推出一种通用型产品Aerofeed-U型,其目的是逐步替代过去的N 型与F 型,U型喂棉箱采取上下双节棉箱结构,下棉箱用二个光电管控制,用来调节下棉箱纤维的充满高度;系统供棉方面,立达第一台梳棉机喂棉箱输入侧的管道处,装有一只压差开关,控制前方(最末一台清棉机)喂棉机构的停和开,由人工设定的逐级电位计配合,使喂棉机构的产量与所配梳棉机台数相适应。立达清梳联这一时期为代表的梳棉机是C4型。在工业应用过程中,立达清梳联设备从结构和技术等方面都发生了重要转变,清梳联不再基于原有传统设备,而是研发生产出了专门应用于清梳联生产的专属设备,在1992和1994年国际纺机展览会上,立达公司推出了结构合理、功能明确的清梳联流程,其流程配置为:
       A10型自动抓包机 → B1型预清棉机 → B7/3R型多仓混棉机 → B50型高效清棉机 → A7/C或A7/L型喂棉箱 → C10型或C50型梳棉机。

1.3    德国特吕茨勒公司清梳联的起步发展

       德国特吕茨勒(Trützschler)公司清梳联的研究也是从梳棉机喂棉箱开始,该公司的Exactafeed-FBK型喂棉箱, 创始于1963 年,该棉箱采用双节结构,使用空气压缩纤维以控制筵棉密度,这一结构控制原理一直沿用至今。1965年,特吕茨勒公司在系统供棉技术上取得了突破,首先取消了回棉管结构,这是清梳联发展史上的重要转折,开启了各国清梳联从有回花结构向无回花结构发展的序幕。
       1973年,特吕茨勒公司研发了Flexafeed-FF型喂棉箱, 可以在一组梳棉机上同时加工两个品种, 还可以较方便地改变二个品种的生产规模;1975年又进一步发展了Multiflexafeed-MFF型喂棉箱,可以在同一时间内,向一组梳棉机供应1~4种不同的原料,这一时期Trützschler公司为代表的梳棉机是DK2型和DK3型。随后,研发推出了FBK519型喂棉箱与DK715梳棉机搭配,在此基础上,于1985年又研发推出了FBK533型喂棉箱,该型号喂棉箱与DK740、DK760型梳棉机成为了20世纪80年代中后期至90年代初期国际清梳联市场的经典组合,我国当时曾大量引进该类型清梳联。其清梳联流程配置为:
       BTD019型往复抓棉机 → LVSAB型凝棉器+STB型重物分离器 → AFC型双轴流开棉机 → MM6型多仓混棉机(附:TV425型进棉风机)→ CTV3型清棉机→ DX型除微尘机 → FBK533型喂棉箱  → DK740型梳棉机或DK760型梳棉机。

1.4    德国赫格特公司清梳联的起步发展

       德国赫格特(Hergeth)公司也是一家设计生产清花、梳棉及非制造布设备的大型公司,该公司于1982年与美国Hollingsworth和英国Platt-saco-lowell合作,生产非织造布清梳联设备,并同期推出了适用于加工80mm以下纤维的清梳联设备。该公司的清梳联喂棉箱采用无回花双节棉箱, 下棉箱采用振动板结构,控制储棉的均匀度,其清梳联流程的生条产量和质量明显差于同一时期的瑞士立达公司和德国特品茨勒公司,我国曾少量引进。
       在1994年纺机展上,该公司展出的清梳联流程为:
       CPT Ⅲ型自动抓包机 → FP3型重物分离器 → WR型双轴流开棉机 → MAC1000型混清棉机 → FS5储棉箱 → MCS喂棉箱 → 2000型梳棉机。
       20世纪90年代后期,该公司与青岛纺机厂签订了清梳联设备合作意向书,按提供资料,开清棉机为赫格特公司产品,可配用青岛纺机的FA172型喂棉箱和FA201B型梳棉机,随后,该公司退出了清梳联市场。

1.5    英国克罗斯罗尔公司和意大利马佐里公司的起步发展

       英国克罗斯罗尔(Crosrol)公司早期也研发生产了有回花的简易清梳联,意大利马佐里(Marzoil)公司最早采用帘子配棉,振动板和光电管控制的喂棉装置, 后来也改为类似于德国特吕茨勒的风机连续吹气压棉箱。这两家制造的清梳联设备水平一般,推广不多,早期我国也没有引进,后期引进也很少。1994年纺机展上,这两家公司都推出了比较有代表性的清梳联流程。
       英国克罗斯罗尔公司加工低含杂原棉的清梳联流程为:
       自动抓棉机 → 四仓混棉机 → 三辊筒开棉机 → HPS重杂分离器 → 四仓混棉机 → 单打手清棉机 → 强力除尘机 → 喂棉箱 → MK5型梳棉机。
       意大利马佐里公司清梳联流程:
       B12SD型自动抓棉机 → B31/1型双轴流开棉机 → B134型6仓混棉机 (附: B41/4型输棉风机)→ B35型卧式开棉机 → B35型梳针打手 → B136C型喂棉箱 → CX300型梳棉机。

2   国产清梳联的起步与发展
       我国清梳联的研究起步不晚,几乎与国外同步,但是在发展的道路上却是曲折漫长。纵观我国清梳联技术和装备的发展历程,可以大致分为以下几个阶段。

2.1    初次探索阶段

       1956年我国第二个五年发展规划中就把清梳联定为纺织工业的重点发展项目, 但由于当时工业基础极为薄弱,技术工作受到种种干扰,研究由振荡板简易棉箱组成的清梳联机械装置,几乎全由各纺织厂机修间加工制造,纺织厂的工人和技术人员自己动手进行简单拆装连接。 配套的开清棉设备没有进行相应改造, 运转中机械故障极多, 质量极不稳定, 生条重量不匀和重偏波动极大。1964年,纺织部研究院与青岛纺机合作开发了A176、A177型清梳联喂棉箱,1965年试制成功,1967年在河南省三门峡会兴棉纺厂,由郑州纺机生产的包括A005A型墙轨往复上抓式抓棉机、A006型混棉机、A035型混开机等组成的LA011型开清棉联合机组与青岛纺机生产的A177型喂棉箱、A186型梳棉机组建我国第一条国产有回花清梳联生产线。当时国内对清梳联技术的认识尚处在一个较低的水平,主机制造厂的加工母机、检测仪器的精度不高,没有可靠的质量保证体系,生产出的设备精度低、可靠性差。在开清棉设备中抓棉机排包少且上包时必须停机,也没有大容量的混棉、清棉设备,机型单调,适应性差,喂棉箱过于简单,自身稳定性差,运行过程中机械、电气及系统故障多。以上这些因素,严重地阻碍了当时清梳联技术的发展,不具备推广条件。

2.2    重新起步阶段

       20世纪80年代初,清梳联设备的开发应用作为一个重要课题被再次提出,提出有关纺机企业协同研究并开发无回花清梳联设备,这次研发的重点是梳棉机喂棉箱和匀整装置。1983年~1984年,青岛纺机试制的FA171型无回花系统清梳联喂棉箱,在京棉三厂气流纺车间试验。在无自调匀整条件下生条重量5 m不匀率,月平均值筒内不匀率达2. 90% ,好于同条件下卷喂的3. 51%。
       1985年~1988年,在上海12棉《棉纺整套新技术工业性试验》项目中,对清梳联进行工业性试验。该清梳联由青岛纺机供应FA171A型无回花系统喂棉箱和配有FT021A型自调匀整器的FA201型梳棉机,郑州纺机提供开清棉联合机,其中包括有FA002型并联式圆盘抓棉机及FA022-6型多仓混棉机。由于开清棉、梳棉相隔较远,输棉管道在30 m以上,管道棉延时长达8 s,管道压差达200 Pa,与梳棉相连接的FA107A型清棉机给棉系统工作不稳定,经常发生堵车以及清梳联喂棉箱加工粗糙,下花不畅等原因造成梳棉机生条不匀率很差。在不用自调匀整器时,生条CV值( 5 m)平均高达3%,台间生条平均定量极差达6.8 g /(5 m),这样不稳定的喂入状态是FT021A型超长片段匀整器所无能为力的。用了自调匀整以后,虽然把千米重量内不匀率下降到平均2.27%,台间平均定量极差降低到1.17 g /(5 m),但生条重不匀率的月平均值CV值仍然高达3.88%~4.86%。
       1989年~1991年,由中国宏大纺机(集团)公司牵头,郑州纺机、青岛纺机等七个单位参加的《清梳连续化工艺与设备的研究》会师在无锡马山纺机试验中心。提供的新设备有青岛纺机的FA201A型梳棉机,配FT022型混合环自调匀整器;胶南的FA202型高产梳棉机,配YZ-2 型长闭环自调匀整器,开清棉系统及与胶南梳棉机连接的清梳联喂棉箱由郑州纺机提供,清梳联流程配置如下:
       经过3个月的生产试验,梳棉机产量达到30~38 kg/h,5米生条月平均CV值为2.5%,接近当时引进设备的水平。
       与20世纪60年代相比,这一时期的国产清梳联设备在加工精度、装配质量、自动化程度及电气控制技术等方面都有了较大进步。但是清梳联设备加工仍然较为粗糙,表面粗糙度差,输棉管道、棉箱内壁、排气滤网等棉花通道漏风挂花多,机械、电气故障多,保养维修工作量大,运转效率低,产品质量稳定性差等问题没有得到根本解决,加上制造厂家的售后技术服务薄弱,国产清梳联很难进行工业化生产应用和大面积推广。国产设备在国内用户心目中的信心一时难以树立,于是不得不付出高昂的代价从国外引进。

2.3    借鉴国外先进技术,飞跃发展阶段

       相对于国外清梳联技术的日益成熟,我国的清梳联仍在起步阶段徘徊,久攻不克的清梳联发展引起了国家的高度重视,清梳联成为中国纺织总会科技进步四个“重中之重”项目之一,列入国家“八五”重点科技攻关项目,这是国产清梳联从困境中走出来,走上健康发展道路的重大转折点。
       国家对纺机制造业采取多种措施,一方面采取技贸结合,进行技术引进,同时又立足自身力量,结合国情,进行技术攻关。1988年郑州纺机在借鉴特吕兹勒技术基础上开始进行包括往复抓棉机、清梳联喂棉箱、高产梳棉机在内的整套清梳联的研发,1992年,郑州纺机攻克了FA006型往复式抓棉机、清梳联连续喂棉控制系统、ZFA176、ZFA177型清梳联喂棉箱和ZFA211型高产梳棉机等关键设备,配备2台ZFA211型梳棉机的首条独立成套长流程清梳联线在北京一棉投产应用。1993年,经国家经贸委、中国纺织总会、机械电子工业部、中国国际工程咨询公司等单位联合考察,选定郑州纺织机械厂与德国特吕茨勒公司合作生产高档清梳联设备,为期十年,在此期间,郑州纺机引进了特吕茨勒公司当时最为先进的全套图纸和技术资料,以及多种专机和检测设备,开始进行合作生产,为郑州纺机全面系统掌握清梳联技术奠定了坚实基础。在这一时期,郑州纺机提出了清梳联的概念并率先将清钢联喂棉箱更名为清梳联喂棉箱。1994年11月,第二条完全由郑州纺机一家生产的包括开清棉机、清梳联喂棉箱和高产梳棉机等15种单元机组成的清梳联生产线在山东曹县棉纺厂生产应用获得成功,梳棉机单机产量达到35kg/h,生条5米重量月平均值CV为1.8%,专家鉴定认为生产效果显著,使用性能稳定,可投入批量生产。
       山东曹县棉纺厂清梳联的流程配置为:
       FA006型往复抓棉机(附:TF27桥式吸铁)→ A045凝棉器+FA016型自动混棉机 → FA103型双轴流开棉机 → FA022型八仓混棉机(附:TF27桥式吸铁) → A045凝棉器+FA106B型豪猪开棉机 → A045凝棉器+ZFA031中间喂棉箱+FA108E型精开棉机 → A045型凝棉器+TF26高架+FT202B型风机 → ZFA177型喂棉箱+FA221型梳棉机。
       1996年,郑州纺机承担的《开清梳联合机的研制》项目通过国家“八五”重点科技攻关项目成果验收,1997年郑州纺机被列入清梳联“九五”国家级重点科技推广计划项目依托单位。同期分别荣获纺织部科技进步一等奖,国家科技进步二等奖。
       随后,郑州纺机在合作生产和消化、吸收的基础上,开发了FA028系列多仓混棉机、FA109系列三辊筒清棉机,并以此推出了以“一抓、一开、一混、一清、多梳”为模式的现代短流程清梳联设备。
       同一时期,1994年青岛纺机和金坛纺机合作在德州棉纺厂组建长流程清梳联生产线,其流程配置为:
       FA002型圆盘抓棉机 → 119A型火星探测器+MT901型金属探出器 → FC6-48-11型梳棉机风机 → 气动配棉器 → 重物分离器 → FA102型单轴流开棉机 → SFA035型混棉机 → NO.5C输棉风机 → 119A火星探测器 → FA025型6仓混棉机 → FA111鼻型打手清棉机 → FA111A型锯齿打手清棉机 → A045凝棉器+FT201型输棉风机 → FA172A型喂棉箱+FA201B型梳棉机。
       这一时期,青岛纺机也在寻求借鉴国外先进技术。20世纪90年代青岛纺机与德国赫格特签订了合作意向,以赫格特清花机组为原型生产出了FA009型往复抓棉机、FA026型混棉机和FA116型精开棉机。其中FA026型混棉机的原型机为赫格特LCB Ⅳ型,该机通过可以往复移动的纤维分离器将抓棉机抓取的棉束送入棉仓, 按排包顺序将其分散排放在棉箱内,往复运动的铺棉小车和往复抓棉机抓棉臂同步或按比例的同步运行,仓下有输棉帘子将棉层自下而上渐次输出,通过横铺直取进行交叉混棉;FA116型精开棉机的原型机是MACⅢ型,该机虽然采用三刺辊结构,但实际上它第一刺辊实为给棉罗拉, 第二刺辊为转移罗拉, 第三刺辊才是主除杂辊,虽为三刺辊,从开清工艺角度分析, 实际上只有一个清棉点。
       郑州纺机和青岛纺机在引进和吸收国外先进技术的基础上,使国产清梳联迅速脱离起步摸索阶段,开始走上国产清梳联的创新之路,为实现清梳联国产化和顶替进口做出了巨大贡献。
 

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