棉花加工主要設備的發展

一、輸送與除塵

棉花加工廠的輸送設備分為機械輸送與氣流輸送兩大類。其中氣流輸送除輸送作用外，還具有刷棉、刷絨除塵、混合、加濕和干燥等作用。目前，氣流輸送技術已經應用到棉花加工廠內的軋花、剝絨、清理各方面，其優點主要是輸送距離遠、輸送方向容易控制，多用于遠距離的籽棉輸送以及皮棉和短絨的輸送上。而機械輸送動力消耗少、噪音小，為此多用在配棉和棉籽輸送上。

棉花加工廠的除塵就是依靠風機通風的作用，將車間內的混濁的含塵空氣吸走，經過除塵設備將灰塵和有價值纖維分別收集起來，使潔凈的空氣排入大氣的過程。雖然除塵方式很多，但布袋除塵方式因占地面積大，需專用車間廠房安裝且布袋清理及短纖維收集困難，除塵效果不易保持，存在安全隱患，已逐漸被淘汰。目前應用比較多的是沙克籠與絞龍組合的一級除塵裝置，因為這種除塵器不僅制造簡單、占地面積小、維護簡單，無需建造專用廠房，而且設計合理，使用的沙克籠除塵效果也能滿足要求，所以獲得了廣泛應用。新型組合式沙克籠除塵效果更好，代表了除塵的發展方向，在一些環境要求較高的地區的新工藝中已經采用。新工藝的除塵效果已達到相關標準，即車間內空氣含塵不大于10 mg/m3，大氣排放空氣含塵量不大于100 mg/m3。

二、電氣控制系統

解放以前，我國的棉花生產水平很低，多為分散的民間軋花，軋花機主要是皮輥軋花機，多數以人力、畜力、水力帶動。解放以后，隨著棉花生產的大幅度提高，棉花加工業也得到了迅速的發展。首先是將人力、畜力皮輥軋花機逐步改變為動力皮輥軋花機，接著又以鋸齒軋花機逐步替代了動力皮輥軋花機，剛開始多以內燃機做動力，后來隨著電力工業的發展，又用電動機逐步替代了內燃機作為軋花機的動力。

棉花加工業機械剛開始使用電動機做動力時，基本上都是用刀開關或鐵殼開關來直接控制，后來逐步發展到用按鈕和接觸器配合進行遠距離手動控制，但相互之間沒有什么聯系。多數加工廠都是將電器控制設備安裝在車間內機器附近，這樣既不便于使用，也不便于維護。同時，由于車間粉塵含量高、噪音大，因此使用不安全，電氣元件的壽命也受到影響。

現代的棉花加工電氣控制系統采用可編程控制器（PC）機、無級調速裝置和接近開關等一些現代化的控制元件，設置有許多檢測環節和互鎖保護環節，從而實現了棉花加工成套設備的安全、可靠、高效地運行，其主要控制環節如下：

（一）籽棉清理機的控制系統

籽棉清理機的控制系統設置了一些連鎖控制及自動控制環節，使籽棉清理機不僅清理效果好，而且能與后序的軋花機合理匹配，滿足整個加工過程協調、連續的工作。

（二）鋸齒軋花機的控制系統

1.自動開合箱。

軋花機開合箱自動化，從而大大減輕了工人的勞動強度。電氣控制系統的設計，又使軋花機的自動開合箱和前后工序各有關機械聯鎖起來，使軋花機的工作箱可以根據有關機械的工作情況實現自動開合。

2.物料檢測。

在軋花機進料口裝有檢測開關，用于檢測進棉口處棉花的多少。當籽棉排空后發出信號，自動打開軋花機的工作箱，以防繼續加工使軋花機工作箱內形不成棉卷，影響棉花加工質量。

3.喂料自動控制。

喂花輥還可在你設定轉速的基礎上，根據工作箱內棉卷密度的大小進行自動調節，將工作箱內棉卷密度始終控制在最佳狀態，穩定提高加工質量。

4.互鎖自鎖環節。

為保證軋花機安全可靠地工作，電氣控制系統設置了一些保護環節。當鋸軸毛刷電機不工作時，清花電機不能工作；軋花機工作箱不在工作位置，喂花輥不能工作；鋸軸電機停止工作，軋花機能自動開箱。

（三）皮棉清理機的控制系統

皮棉清理機上裝有棉層厚度檢測裝置，當給棉羅拉堵塞時，自動停止集棉電機并發出報警信號，使軋花機工作箱自動打開，從而防止設備事故發生。當皮棉清理機有故障時，軋花機鎖死不能開箱，皮棉清理機恢復正常，將旋鈕旋至工作位置，軋花機方可合箱工作，可有效避免誤操作形成的事故。

（四）液壓打包機的控制系統

打包機經歷了螺旋式打包機、絞車式打包機、液壓式打包機這樣一個發展過程。在電氣控制方面也經歷了手動控制、聯動控制、自動控制三個階段?，F代的液壓打包機采用可編程控制器對其工作全過程進行可靠有效的控制，從而大大提高了打包機的自動化程度，減輕了工人的勞動強度，提高了生產效率。

1.包重自動計算。

包重是打包過程中的關鍵問題。目前的打包機靠預壓系統上設置的電接點壓力表控制包重，通過方便地調整壓力表的設定值，來實現包重的自動計量。

2.PC機控制。

以往的液壓打包機多是手動控制，即所有電氣設備均由操作工用按鈕手動控制，有些打包采用繼電器、接觸器聯動控制方式，操作頻繁，稍有疏忽就會釀成事故。現在用可編程序控制器（PC機）對打包全過程進行自動控制。打包過程中，操作者只需在每個包的工作循環中，在打包機立柱上按兩次按鈕即可，其余工作均由PC機自動控制完成。

3.故障報警。

機器故障時，自動打開蜂鳴閃光報警裝置，既增強了機器的安全性，又方便了工人的操作。

（三）物料檢測

在籽棉清理機儲棉箱和軋花機儲棉箱各設置兩個光電開關，用于檢測儲棉箱內的籽棉高度（上限位和下限位），確保儲棉箱內有一定量的籽棉，從而保證整個軋花系統連續、可靠協調地工作。

（六）自動調風閥門

自動調風閥門具有機械互鎖功能，裝在籽棉輸送系統的風網中用來控制籽棉輸送系統的風量，從而控制籽棉的輸送和停止。

三、棉花水分控制

水分控制是棉花加工的主要環節，由于棉花回潮率的高低不僅直接影響軋花機的產量及打包機的動力消耗，而且影響整套設備的棉花加工質量，因此，現代棉花加工都增加了棉花的水分控制環節。目前加工廠常用的水分控制主要在兩方面，一是籽棉的烘干，二是皮棉的加濕。

（一）籽棉烘干

籽棉（尤其纖維）回潮率影響棉纖維的強力、剛性、摩擦系數等指標。在加工過程中，籽棉回潮率高會影響清雜效率，產生大量索絲、棉結等疵點，降低軋花效率；籽棉回潮率低，纖維易斷產生靜電，增加帶纖維籽屑，影響正常加工。研究表明，籽棉加工最適宜的回潮率是6.95%～8.7%（即含水率6.5%～8%）。目前我國采摘的棉花回潮率一般都高于8%的指標，為此，加工廠要對籽棉進行烘干處理。

籽棉烘干就是利用棉纖維的放濕特性，以干燥的熱空氣為介質，使熱空氣與籽棉接觸、混合，靠熱空氣與棉纖維之間的溫度差、濕度差、壓強差及速度差，迫使棉纖維中的吸附水分子外移，為熱空氣所吸收、帶走，達到籽棉干燥的目的。籽棉干燥工藝過程如圖1所示。

圖1 籽棉干燥工藝過程圖

籽棉烘干系統主要由供熱裝置、烘干塔及輸送裝置組成。供熱裝置分用油或天然氣加熱的燃燒器；用煤加熱的熱風爐；用電加熱的電加熱器；用熱蒸汽或有機熱載體加熱的工業鍋爐、加熱爐或換熱器等多種方式。

下面介紹一種常用的籽棉烘干系統——MGZ-B脈沖-隔板增熱式籽棉干燥機。

圖2 脈沖-隔板增熱式籽棉干燥機

該機由烘干塔、脈沖干燥器、籽棉喂料控制器、供熱系統、保溫系統、風機以及連接管道組成。充分利用物料在加速階段所具有的高傳熱、傳質效果，采用管徑交替變化的脈沖氣流，強化傳熱、傳質速度，提高熱能利用率。烘干塔內部的隔板可使籽棉均勻翻動，充分與熱空氣接觸，道外及烘干塔部分均敷有硅酸鎂保溫材料，熱效率高。據測，烘去2%的水分，每50 kg皮棉需1129.8 kJ的熱量，同比約是普通塔式烘干機熱量的26%。

（二）皮棉加濕

皮棉加濕主要是保證皮棉的回潮率在一個適宜的水平，以降低皮棉打包功耗，減少“崩包”現象的發生。皮棉加濕是利用棉纖維具有的天然親水性能，讓干燥的棉纖維與濕熱空氣接觸，使棉纖維自由吸濕，從而提高皮棉的回潮率。皮棉加濕分蒸汽加濕、高壓霧化加濕、超聲波加濕等，一般安裝在皮棉滑道或集棉管道上。無論采用何種方法加濕，均要以氣化水來完成。

皮棉加濕系統一般由加熱裝置、霧化室、加濕裝置及風機管道組成。

四、棉包信息化管理

2003年為了棉花質量檢驗體制改革項目，我國配套研制成功棉包信息化管理技術和條形碼系統。

（一）系統的開發背景

1.棉花質量檢驗體制改革的需要。

棉花質量檢驗體制改革方案中，將棉花的檢驗由過去的逐批抽樣檢驗改為逐包取樣、包包檢驗。這樣，每包棉花的棉樣都要送到檢驗機構檢驗，如果仍采用原來的刷嘜、手工記錄數據的方法，不僅在打包時記錄原始數據的工作量很大，而且棉樣送到檢驗機構后，仍需重新錄入原始數據，工作量大、單調重復，容易出錯。為了配合包包檢驗，需要采用先進的技術方法，實現原始信息的自動記錄，保證棉包和棉樣原始信息的準確、一致。

在棉花檢驗體制改革中，纖檢機構使用HVI對棉樣進行儀器化檢驗，檢驗數據通過網絡傳輸到軋花廠，如果沒有相應的管理軟件支持，則檢驗數據不能與原始數據有效融合，導致數據的管理和棉花銷售困難。

2.軋花廠信息管理的需要。

大多數軋花廠在碼單、報表處理方面，一直采用手工填寫、傳送的處理方法。一般是軋花廠設專人讀取電子稱重量，手工填寫多聯報表，對報表進行人工核對、匯總。這種處理方式存在以下缺點：

（1）多次重復抄寫、核對，工作量大，單調重復，容易出錯；

（2）占用大量人工；

（3）數據處理時間長，延誤了銷售業務；

（4）碼單、報表字跡不整齊，信息可識讀性差；

可見，這種落后的處理方式已經不適應現代化軋花廠的管理需要，需要采用先進的管理手段。

3.棉花流通體系發展的需要。

隨著我國加入WTO，傳統的棉花銷售方式即看貨交易的方式已不適應棉花流通體系發展的要求，電子商務已經滲透到棉花流通領域，棉花期貨也成為棉花貿易的一種重要方式，這就要求棉花信息網絡化，而網絡化的基礎是企業管理的信息化。

（二）系統在國家棉花質量檢驗體制改革中的作用

棉包條形碼信息管理系統是棉花質量檢驗體制改革的重要技術基礎，主要表現在：

（1）每個棉包具有全國唯一的一個標識——條形碼，有效防止了棉包出現混包、重包現象，有利于國家了解全國的棉花情況，進行科學決策。

（2）棉樣被送到纖檢機構后，只需掃描棉樣中夾帶的條形碼，初始信息即進入數據庫且不能修改，既提高了信息錄入速度，又防止了手工錄入時出現錯誤，保證了信息的準確性。用HVI對棉樣進行檢驗后，檢驗結果進入數據庫形成具有加工、檢驗信息的完整數據庫。纖檢機構將數據上傳給中心數據庫，可以為宏觀決策部門提供準確詳細的信息。

（3）棉包重量和回潮率數據直接來自電子稱和水分儀，數據準確，防止弄虛作假，提高公信度，并為宏觀調控部門提供可靠的數據依據。

（4）條形碼標簽一式四份，保證了棉包和棉樣的完全一致，真正做到了質量信息與實物相符。

（5）檢驗信息反饋給加工廠后，可以直接導入加工廠的數據庫，使加工廠具有完整的棉包信息，有利于加工廠清楚地了解加工、檢驗狀況?？梢?，該系統為棉花檢驗體制改革提供了重要的技術支持。

（三）棉包條碼信息管理系統介紹

1.系統組成及工作流程。

系統組成原理如圖3所示。

圖3 系統原理圖

系統的整個工作過程是：打包機在打包的同時，在線回潮測定裝置測出棉包回潮率，并將該數據發送給在線回潮測定裝置的接收機；取樣裝置（取樣刀）在棉包上取兩個棉樣，棉包經傳送裝置推放至電子臺秤上后，電子秤上棉包的重量數據連同先前測量好的回潮率數據一并傳送給IC卡數據采集器，數據采集器將該數據保存在IC卡和數據采集器中，同時發送打印命令給條碼打印機打印該棉包的條碼（一式四份）。打印的32位條碼記載有該棉包的加工信息，同時也是該棉包的唯一“身份證”。兩個較大的條碼標簽固定在棉包上，隨棉包通行，兩個較小的條碼標簽放在兩個棉樣中。當天加工結束后，一方面，把IC卡中的棉包加工信息通過讀卡器讀入計算機的數據庫中；另一方面，把帶有條碼標簽的棉樣送承檢機構，通過HVI設備檢驗后，檢驗結果保存在承檢機構服務器的數據庫中。加工企業通過調制解調器撥號到承檢機構服務器，將檢驗數據下載到企業端計算機數據庫中，根據條碼這一唯一的“身份證”將檢驗數據和加工數據對應在一起，這樣，用戶可以方便地對棉包進行組批、銷售、查詢等操作，實現對本企業生產、檢驗數據適時、全面的管理。

系統分為如下幾個部分：

（1）數據采集及打印條碼部分。

該部分實現自動采集包號、包重、回潮率等原始信息，自動打印條碼，信息來源準確、快速，不受人為因素干擾。

其組成及連接示意圖如圖4所示：

圖4 生產車間連接示意圖

①在線測水（棉包回潮率在線測定裝置）：其作用是在棉花打包時測量棉花的回潮率，回潮率數值自動進入條形碼，不能人為進行修改，所以數據具有準確性和公證性。

②IC卡數據采集器：與棉花加工生產線的電子秤、在線測水儀器、條碼打印機相連，主要功能是實時采集棉包重量和回潮率數據，自動記錄采集數據的時間、日期、棉包的流水包號，將數據按照編碼規則編制成條形碼并發送給打碼機，打印出條形碼。實現棉包數據的自動采集，將數據存儲到IC卡上。

③條碼打印機：與IC卡數據采集器相連，實時接收IC卡數據采集器發送的信息并打印出條碼，條形碼上記錄著棉包的所有初始信息，并作為棉包的身份證掛于棉包和棉樣上，隨棉包和棉樣同行。

④車間加工結束或卡滿后，將IC卡拿到管理計算機，通過讀卡器將數據讀入管理計算機的數據庫，用于信息管理。

2.軋花廠棉花信息管理軟件。

其主要功能包括：

（1）通過讀卡器對IC卡進行初始化，將IC卡中儲存的棉包加工數據讀入計算機的數據庫中。

（2）對加工過程中形成的棉包數據進行有效管理；按照各種條件對棉包數據進行查詢、統計并自動形成報表；自動計算工資、銷售量、交易金額等，對棉包出庫進行管理；對棉花交易進行管理；根據檢驗結果挑包組批，根據每包回潮率、含雜率計算公定重量等。

3.檢驗信息下載軟件。

其主要功能是：

（1）在纖檢機構對棉樣進行檢驗后，檢驗結果進入纖檢機構的數據庫，在數據發布后，加工廠可以通過撥號上網的方式到纖檢機構查看檢驗結果并下載數據。將下載的數據導入軋花廠棉花信息管理軟件，加工廠便擁有了棉包的全部信息，棉花可以上市交易。

（2）檢驗證書的打?。簷z驗證書可以在下載軟件中打印，也可以在軋花廠棉花信息管理軟件中組批后直接打印。在此打印的檢驗證書具有權威性。

（四）系統的優勢

棉包信息管理系統與檢驗機構密切配合，系統的數據庫與檢驗機構數據庫緊密融合，同時考慮了企業內部管理及銷售方式，解決了目前檢驗及管理中存在的問題。與現行數據處理方式相比，該系統具有如下優勢：

1.在棉包稱重、測量水分后立即打印出條形碼，條碼一式四份，分放于棉包和棉樣上，保證了檢驗用的棉樣與棉包的一一對應。

2.條形碼中的數據直接來自電子稱和水分儀，數據準確清晰，消除了人為因素造成的差錯。

3.在打印條形碼的同時，數據自動記入IC卡，進入計算機管理系統，避免了人工抄寫、核對等工作，節省了人力、物力。

4.數據受人工干預少，公正性好。

5.管理軟件功能強大，數據準確。管理軟件根據加工廠的特點精心設計，集管理、監督、查詢、銷售與檢驗機構進行數據傳輸于一體，既滿足了檢驗體制改革的要求，又實現了企業內部的信息化管理和未來電子商務的要求。

6.多種數據安全措施。數據可以根據要求進行備份、導出、導入；在特殊情況下可以手工將棉包數據填入數據庫，保證數據安全，做到萬無一失。

7.操作簡單、界面友好。IC卡采集器采用大屏幕LCD多行漢字顯示，每步操作均有提示，含義明確，操作簡單。軟件操作系統具有明確的功能菜單，只要點擊鼠標就能完成常用的操作，對于操作人員來說學習壓力很小。

8.通信功能強大易用。通過點擊鼠標可以到檢驗機構查看本廠棉花的檢驗情況，并且可以直接下載本廠檢驗數據。對于棉麻公司統管的加工廠，可以通過網絡將數據上報給公司，數據及時、準確。

可見，棉包信息管理系統對棉包的統一編碼，為棉花流通實現信息化管理、大力發展現代物流創造了重要條件。

在我國棉花信息化發展下，棉包條碼信息管理系統已經實現了棉包信息的自動采集、傳輸和管理，但目前條碼的用途還主要是在檢驗機構檢驗時掃描錄入條碼信息以及掛在棉包上作為棉包標識，條碼的作用遠遠沒有發揮出來。如在棉包出廠時可以通過掃描條碼將出廠的棉包信息記錄下來、自動形成報表，將相應棉包的檢驗結果隨棉包發給用戶；在倉儲庫可以使用條碼進行入庫、出庫、庫存管理；在紡織廠也可以使用條碼找到相應的公檢信息進行紡織配棉，從而避免重復檢驗，縮短庫存時間。條碼用途的延伸也將是棉花信息化的重要發展方向之一。

雖然棉包信息系統目前已經在加工廠信息管理、棉花檢驗信息管理方面顯示出了明顯的優勢，但是在棉花流通、使用等方面還沒有發揮作用。隨著條碼應用范圍的擴大，大型網絡系統的建立，棉包信息的應用范圍也將擴展到倉儲、交易、物流、紡織等環節，實現根據買方的需求對棉花分選組批；發展網上交易，降低物流成本。棉包信息的網絡化建設將是棉花信息化的重要發展方向?！?/p>