良種軋花生產線的特點及棉籽控制箱的設計

■ 王澤武 李 偉

〔鄭州棉麻工程技術設計研究所，河南鄭州450004〕

良種軋花生產線的特點及棉籽控制箱的設計

■ 王澤武 李 偉

〔鄭州棉麻工程技術設計研究所，河南鄭州450004〕

棉種的優劣關系著廣大棉農的切身利益，國家對棉種的管理有著嚴格的程序和標準，近幾年，更是加大了產、學、研聯合的力度，對棉種的培育進行了深入的研究，雜交出了多個優秀棉品種。高質量的棉種是棉農增收和以棉花生產為主要支柱產業的新疆兵團經濟發展的必要條件。

育種技術不斷進步，制種的第一道工藝即獲取棉籽的工藝也應與時俱進。筆者調研的很多新建良種廠均采用了大型、高度自動化、配備400型打包機的新型軋花生產線。根據制種的行業特點，在獲取棉籽的過程中要盡量減少對棉籽的損傷。除了控制破損率外，還要使剝絨后的單粒棉籽表面均勻留有7%的殘絨。我國目前大部分使用的是硫酸脫絨工藝。一批棉籽的殘絨值越穩定，下道工序的硫酸脫絨在酸度值配比一定時，越不易出現對棉籽的灼損和脫不凈的現象，硫酸脫絨后種子整齊一致性高。

加工棉種的軋花生產線不能簡單復制加工皮棉的軋花生產線的工藝與設備。筆者舉以下具有代表性的良種企業軋花生產線的例子與普通軋花生產線進行分析對比。

1 某大型良種企業的基本配置情況

2 與普通軋花工藝的對比分析

和軋花企業不同，良種企業的主要產品是種子，而皮棉、棉短絨則是副產品。軋花企業首先要保證皮棉的質量，其次是產量；良種企業的軋花生產是要保證得到表面均勻覆蓋7%短絨和破損率低的棉籽，皮棉的質量、產量要服從棉籽的質量。

調研中發現，種子企業的軋花生產線（如圖1）雖然在設備配置、工藝布局上看似和普通軋花線無大的區別，但是經過深入了解后發現還是存在差異，主要是剝絨機的配型和工藝運用的不同。普通軋花工藝中的剝絨理念是“頭道少剝，二道多剝、三道剝光”，幾乎不考慮破籽率；而良種企業在剝絨工藝中，選配了五成新的鋸片并放松剝絨機抱合板，為了避免因鋸片太鋒利、棉卷抱合太緊以及轉速太快造成棉籽過多的破損，盡量將破損率控制在3%以下并留存7%左右的毛棉籽含絨量。

良種行業在剝絨工藝中對剝絨機的運用無疑是正確的，但對剝絨機與軋花機的聯接還需進一步研究。

2.1 普通軋花工藝的剝絨機配臺計算

2臺MY168-17軋花生產線，其剝絨機的配置設計如下。

2臺MY168-17軋花生產線加工后的皮棉正常產量3 000~4 000 kg，按籽棉衣分38%計算，籽棉正常處理量為8~10.5 t。根據經驗每生產1 t皮棉會產生1.6 t棉籽，所以2臺MY168-17軋花生產線每小時能產生4.8~6.4 t棉籽。

MR-160剝絨機頭道棉籽處理量不小于4 t/h，2臺的處理量不小于8 t/h。按照2臺即能滿足生產線要求計算：二道剝絨機的籽棉處理量0.8~1 t，按軋花生產線6.4 t最大棉籽量與二道剝絨機最小處理量相除可得8臺。三道剝絨機的籽棉處理量1~1.2 t，按軋花生產線6.4 t最大棉籽量與三道剝絨機最小處理量的關系可得需配6臺（此時已被剝去1、2道絨，實際最大棉籽量低于6.4 t）。所以2臺MY168-17軋花生產線剝絨機（共16臺）的配置為2、8、6，即頭道2臺，二道8臺，三道6臺。此種配臺方式也符合了“頭道少剝，二道多剝、三道剝光”的剝絨理念。

2.2 普通軋花剝絨機配臺工藝與良種行業的區別

良種企業的特點是軋后的棉籽只剝二道絨，而不剝三道絨以減小對種子的傷害并留有7%的短絨率。例如圖1所示良種軋花生產線工藝中剝絨機（共10臺）是4、6配車，即頭道4臺，二道6臺。

2.2.1頭道絨剝絨機配臺工藝的區別

圖1所示良種企業的生產線剝絨機是4、6配車，一道絨配備4臺，是普通軋花線一道絨產能的2倍。為了符合良種企業低破籽率的要求，一道絨配置4臺可降低每臺剝絨機的生產負荷，降低鋸片輥筒的轉速（圖2、3）。

2.2.2二道絨剝絨機配臺工藝的區別

圖1所示良種生產線的二道絨配的是6臺剝絨機，與普通軋花二道絨配8臺相比少了2臺。由于破籽率與產量、鋸片輥速度成反比（圖3），因此，圖1所示生產線二道絨配置明顯偏少。為了降低棉籽的破籽率，二道絨配置的偏少成了此工藝的瓶徑，影響軋花機的產量。

3 良種工藝目前存在的缺點

二道絨配置的偏少限制了軋花機的產量，增加了生產成本。

剝絨機與軋花機的連接存在問題：2臺MY168-17軋花生產線在生產中開箱時，棉籽產量會劇減50%。二道絨剝絨機受棉籽供應量變化大的影響（即使鋸軸電流減小，喂籽輥加快轉速也不起作用），不能加工出棉籽表面均勻一致的7%短絨，這將導致硫酸浸種時不好掌握濃度，降低了種子的品質。

4 良種廠針對以上缺點所做的改進措施

在良種工藝生產線上剝絨機配臺數量一定要多于普通軋花生產線的配置。

針對剝絨機喂料波動大的問題，目前良種廠家的應對措施主要有以下2種方式。

4.1 產量不變的情況下增加軋花機的數量

為了解決剝絨機與軋花機的銜接問題，有的良種加工廠采用了在同樣產量情況下增加軋花機數量的方法來彌補。4臺中型軋花機的產量和2臺大型軋花機的產量很接近，4臺中型軋花機用在良種生產線中有一定的優點：即2臺大型軋花機若有1臺臨時開箱，棉籽量會銳減50%，這樣對剝絨生產線影響很大，甚至需停車待料。而4臺中型軋花機有1臺臨時開箱，棉籽量減少25%，對剝絨生產線影響小一些。目前一些良種廠基于節能及降低基建、設備、人員投資的考慮，大部分選用的是類似圖1的2臺大型生產線。

4.2 軋花機的棉籽到剝絨機之間設“緩沖區”

有的良種廠為了能給剝絨機穩定喂籽，建立了棉籽“緩沖區”。一般是將剝絨機單獨放在另一處車間，軋花機產生的棉籽通過提升機和上絞龍輸送至剝絨車間堆放，達到一定儲存量后，再經過提升機和上絞龍輸送至各個頭道剝絨機，形成原料的穩定喂給，使棉籽卷穩定，得到穩定均勻含絨率的棉籽。這個辦法雖然行之有效但是也存在一定的缺點：1.生產線不連續，自動化水平低導致效率低；2.輸送棉籽時至少多經歷了一套提升機和上絞龍輸送裝置，使棉籽破損率提高；3.占地面積大，基礎投資大；4.生產成本高。

5 棉籽控制箱的設計

5.1 設計目的

為了實現連續化生產并達到降成本、保質量的目的，需要在軋花機和剝絨機之間增加棉籽的“緩沖區”。也就是需設計針對良種企業需要的“棉籽控制箱”，使其達到“蓄水池”的作用。通過穩定棉籽供給量來保證剝絨機棉籽卷的穩定，從而得到穩定的含殘絨7%的棉籽。

5.2 設計對象

針對良種企業最具有代表的2臺大型軋花機生產線進行設計。

5.3 設計思路

2臺MY168-17每小時能產生4.8~6.4 t棉籽。生產中軋花機開箱時對棉籽供應量影響最大，而軋花機開箱又是在軋花生產中經常碰到的情況。常見的在生產中軋花機開箱的情況有：1.正常待機；2.開機前、停機；3.生產中處理肋條塞花、籽棉卷停轉、處理火情、清除大的雜質、換肋條等；4.鋸片鉤拉棉籽卷負荷大、超過設定的電流值時，電氣自動保護，停止給棉并開前箱；5.皮棉清理機發生塵籠停轉、彈性給棉羅拉碰觸限位超時等情況，由電氣聯鎖控制使軋花機前箱開箱；6.集棉機堵棉，打包機打包速度跟不上或故障時，均需軋花機前箱開箱迅速轉成待機狀態；7.其它的原因，如生產線發生火情、排籽絞龍故障、軋花機后的管道堵棉等，也需軋花機在第一時間立即開箱。由以上可看出，除了第6、7兩種情況發生的頻率較低，3、4、5的情況很常見，一般處理時間10 min左右。在生產中，一般2臺同時開箱的狀況較少，所以設計思路以1臺開箱10 min，棉籽控制箱能正常供料為目標。由于毛棉籽容重300～400 kg/m3，軋花機每10 min的（圖1）最大毛棉籽產量約有1 t，因此，棉籽控制箱的容積至少需2.5 m3，能至少預先儲存1 t的棉籽。在1臺軋花機開箱時，棉籽控制箱還是輸出2臺軋花機的棉籽量，以保證穩定供給。

5.4 設計說明

由軋花機產生的棉籽經斗式提升機喂入本棉籽控制箱（如圖4所示）。本棉籽控制箱落籽出口位于剝絨機的上絞龍上（如圖5所示）。棉籽控制箱的喂籽羅拉15勻速轉動，將棉籽均勻喂給剝絨機的上絞龍，再由剝絨機的上絞龍分別喂給4臺一道剝絨機。

當棉籽在箱體內處于中限位光電5的位置時，由電氣控制喂籽羅拉15和一道剝絨機給籽羅拉開始運行，剝絨工作開始。中限位光電5到下限位光電10的箱體經計算可儲存約1 t的棉籽，在生產中單臺軋花機的開箱（棉籽量銳減50%）小于10 min時，棉籽控制箱提供給剝絨機的喂給量不會有任何影響；當軋花機長時間非正常停車時，棉籽在箱體中的位置線會隨著喂籽羅拉15的排出而下降。當棉籽下降至下限位光電10時，由電氣控制一道剝絨機的撥籽輥停轉，此時雖然鋸片輥還在轉，但是已經處在停機待料的狀態了。當軋花機重新工作，棉籽位置到中限位光電5時，一道剝絨機的撥籽輥啟動進行工作。根據設計計算，正常生產時棉籽位置線會在中限位光電5的位置上下浮動，保持動態的平衡。上限位光電4是預防棉籽過多溢出箱體時設置的安全限位，當棉籽遮蔽住上限位光電4時，軋花機開箱暫停工作，等棉籽下降至中限位光電5時再開始工作，這種情況出現的次數不多。棉籽控制箱的傳動若發生問題：如喂籽羅拉15停轉，則會使棉籽積聚導致上限位光電4起作用。本棉籽控制箱喂籽羅拉15由含變頻電機的減速機8帶動，變頻電機可根據一道剝絨機的鋸片輥總電流的變化跟蹤調節喂給量。

5.5 應用優點

設備投資少、含自動化控制設計，特別適用于生產線；在生產線中占的空間很小，也能方便地增加在老的生產線中；棉籽控制箱因結構、傳動簡單，幾乎不用人工維護。耗能少，根據計算每小時耗電僅為0.75 kW。

避免了軋花系統的波動對剝絨系統的干擾，使軋花系統不受剝絨系統的制約而能充分發揮最大效能。剝絨系統的穩定保證了下道硫酸浸種的種子質量，同時棉籽控制箱的自動化設計能降低工人勞動強度、提高生產線的效率、縮短加工工期，為企業降低成本。

本棉籽控制箱對棉籽沒有任何傷害，并且上箱體1由網孔板構成，在使用中落下的棉籽之間的氣體透過網孔板排出箱體，使箱體內的棉籽勻實，同時也排出潮氣、利于通風，保持種子干燥。

在制種工藝中，不一批的棉種若有混雜會造成親本純度降低，因此，每次換品種時必須將機內、絞龍殼內所殘留的棉籽清除干凈。相比上絞龍，棉籽控制箱則更容易進行清理。

6 結束語

綜上所述，把棉籽控制箱應用于良種軋花生產線是提高生產效率、保證棉種質量的有效方法。