FL 16型粗紗機卷繞系統的改造

侯繼超 王家賓

（魯泰紡織股份有限公司，山東淄博，255100）

我公司的FL16型粗紗機已使用多年，因粗紗機生產廠家停產，配件采購困難，配件不配套、采購替換產品時間較長等造成配件更換不及時和更換要求復雜而影響開車效率，工人勞動強度高。同時在紡制差異化纖維時更改工藝頻率高，紡滌棉纖維落紗不能自動斷頭，粗紗排與排之間定長差距在70 m左右、細紗粗紗頭多或造成細紗產出率低。原機械傳動復雜、耗電多。我們借鑒新型全自動粗紗機的性能特點［1］，決定對粗紗機卷繞系統進行改造。

1 設計原理及技術創新點

1.1 電氣方面

1.1.1 數字化控制系統

由PLC程序控制器、變頻器、編碼器等元件組成粗紗閉環控制系統，實現整個紡紗過程的數字化、智能化，同時控制更準確精準，紡制粗紗條張力統一恒定，成紗優質且穩定，維修保養方便，整機運行可靠性高。

擋車工和粗紗機交互操作界面，應用高清的彩色觸摸屏，各項改車數據，如紡制粗紗工藝、卷繞成形和紡粗紗條張力等參數數字化輸入，改紡調整方便，并能夠實時顯示粗紗機的運行狀態和運行各項基本參數。

外置式大電柜，大空間，電柜內空氣流動快速，冷卻散熱效果好，能夠保證控制柜內各種電器元件正常工作，并保證運行可靠。

擁有突然停電保護裝置，且可靠穩定，在場外電網或內部誤操作造成突然停電的情況下能確保正常停臺，并停在紡制位置，不會造成粗紗條的細節和斷頭。

1.1.2 智能化操作系統

該系統可實現以下多種功能。

（1）可設定粗紗總長度，達到精確停車及準確落紗。同機臺粗紗落紗長度誤差在1 m以內，有效提高粗紗生產的各項管理效率，有利于細紗整體更換粗紗。

（2）粗紗車定位功能。能夠將120個錠翼同時停在一個合適的紡制位置，擋車工更換粗紗簡便，減少粗紗頭，降低白花，提高生產率。

（3）伸長率測試功能。方便用戶考核伸長率指標，降低粗紗條檢測時間，提高生產率。

（4）紡紗速度的分段設置。設置分小紗轉速、正常工作速度、滿紗速度；小紗速度可調，考慮對筒管的兼容性，防止產生“跳管”現象；滿紗降速則可滿足不同的品種、配棉、捻度等紡紗的需要，在保證粗紗條質量的前提下，降低斷頭，減少擋車工作量，同時保證產量。

（5）工藝配方存儲功能。改造后的粗紗機能存儲30多個品種，可以隨時調用或者進行部分修改后再使用，方便改臺。

（6）紡制粗紗達到定長時扯斷粗紗功能。在粗紗機紡強、弱捻等新的差異化纖維時，確保紡滿粗紗落紗時，錠翼與羅拉配合自動扯斷紗頭，并能夠確保留有合適長度的尾紗，從而提高粗紗效率及擋車工的工作效率。

（7）換筒功能。在紡制不同品種需要集體換筒時使用此功能，粗紗機紡制粗紗條定長后先停車，等待擋車工換完筒后再開車。

（8）參數修改記憶功能。各項數據記錄參數的修改過程和相關數據，便于各參數和質量的查詢和追溯，同時便于管理粗紗工藝。

（9）節能功能。所紡品種不同清潔要求也就不同，根據要求能設置吸吹和吸棉風機啟停時間，從而節約用電消耗。

（10）假捻功能。紡化纖品種時，可以實現自動拉斷頭，大大減輕了擋車工的工作量。

1.2 機械方面

1.2.1 鐵炮粗紗機機械傳動存在的主要問題

1.2.1.1 傳動系統復雜

粗紗機錠翼傳動、羅拉牽伸和傳導棉條運動、粗紗管傳動及粗紗下龍筋升降裝置傳動均采用機械傳動方式，由電機主軸帶動。

1.2.1.2 變換齒輪多

粗紗機總牽伸齒輪組:主要用于改變粗紗號數。

粗紗機后牽伸齒輪組:主要用于改變粗紗后區牽伸倍數。

粗紗機捻度變換齒輪、成對捻度齒輪:主要用于改變粗紗捻度。

粗紗機主升降齒輪、成對升降齒輪:主要用于改變粗紗機的軸向卷繞密度。

張力調整齒輪組、張力配換齒輪組:主要用于改變徑向卷繞密度，并控制紡紗張力。

同時在品種工藝修改時，上面這些齒輪組需要經常更換，但我公司主要紡差異化纖維，品種工藝翻改非常頻繁，有部分傳動齒輪、傳動軸出現了程度不同的磨損，齒輪嚙合或變換不當很容易出現條干不勻等質量問題。

1.2.1.3 對設備維修人員的技術要求高

改造前機械傳動式粗紗機的車頭傳動、機后傳動結構比較復雜，對工人技術要求高，須很熟練的保全工來維保，更換拆卸的配件較多，如粗紗機上下鐵炮、變速箱、齒輪箱、粗紗成形裝置等。粗紗機磨損的部件如不及時更換修理，容易造成傳動機械故障，出現粗紗冒紗、捻度不均勻及條干不好等紗條質量問題，造成粗紗機停臺。

1.2.1.4 機械傳動式粗紗機配件消耗大

機械傳動式粗紗機在工作一段時間后，易造成成形支座、天平支架、上下鐵炮軸承及法蘭、粗紗機后傳動軸、換向齒輪箱內電磁離合器、變速箱、升降傳動齒輪組、鐵炮傳動皮帶等部件出現變形或磨損現象，還會造成機物料消耗過多。經一年統計，我公司測算結果:每臺機械傳動式粗紗機主要機物料的消耗在1 000元左右，影響較大。

1.2.2 去除鐵炮成形機構

原有的粗紗機鐵炮的龍筋升降、粗紗筒管卷繞成形、粗紗錠翼工作旋轉、四羅拉牽伸等主要傳遞需要靠機械結構原理來完成，通過改造，這些部件大都被拆掉，將四個大的傳動系統同時改為用4個電機分別變頻傳動，通過專用的數學算法模型來進行變頻PLC控制，不再需要專門的保全維護，配以人機對話操作顯示屏。

1.2.3 去除差速箱及復雜的機械傳動機構

原有的鐵炮粗紗機的差速箱都或多或少的存在著漏油、壞軸承、換軸等機械故障，對紡織廠的生產造成了一定程度的困擾。改造后這一隱患得到了徹底解決。

1.2.4 去除各類成形、捻度、張力等工藝齒輪

原有的鐵炮粗紗機的成形、捻度、張力等工藝齒輪都需要人工更換，造成了大量的人力浪費。經過改造，各項工藝數據大都通過觸摸屏點擊輸入，簡單實用，大大提高了紡織廠的生產效率和產品質量。

1.3 管理方面

實行粗紗機改造后，一二級倉庫庫存備件降低，保全在整車維保須做的重點工作就是潤滑、清潔和更換，管理成本大為降低。

粗紗機改造后保全工的用工技能要求降低，保養人數也有一定幅度的減少，并且質量可追溯。改造后的粗紗機可實現質量追溯，對我公司的產品質量管理和品牌管理有較大的幫助。

2 改造效果

2.1 效率大幅度提升

機器簡化后，故障率降低，維修效率提高；機器運轉速度從原來的800 r/min～900 r/min可以提高到1 100 r/min，平均提高20%～30%；機器運行穩定后停臺時間減少，擋車工平均單產提高，擋車效率提高，產量提升；人性化功能的使用使工藝參數輸入方便，品種更換速度提高。

2.2 質量改善

張力穩定后，臺差減小，錠差減少，成紗質量穩定，產品質量提高；百錠時斷頭率下降50%，改造后因張力穩定，完全消除了突然停車引起的全車斷頭情況；粗紗條干CV值、粗紗伸長率和粗紗重量CV等各項質量指標都有改善。粗紗條干CV值降低10.7%左右，細紗重量變異系數降低0.25個百分點左右，細紗成紗CV值降低0.2個百分點；質量檢測簡單化。

2.3 管理方便

（1）紡粗紗工藝各項數據數字化輸入，方便統一管理；而且有工藝參數儲存功能，單臺可以存儲30多個品種工藝，成熟品種工藝儲存并統一調用，縮短了品種翻改時間。每次改車時間減少16 min。

（2）成熟品種配方儲存，可以重復調用和再次修改；具有滿紗加捻功能，尤其適合紡捻度較小的差異化品種，避免粗紗落紗時在車面及錠翼通道內斷開，實現滿紗自動落紗，減少擋車工的勞動強度。

（3）粗紗定長落紗后，可以實現粗紗集體換筒、細紗集體換紗。

（4）故障率降低，機配件消耗減少。

（5）用工減少。改造后我公司并粗維修人員由6人減為4人（4.4萬錠規模），員工工資按每年5萬元計算，每年可節約10萬元。

（6）車速提高，產量增加。車速由原來23 m/min提高到26 m/min，臺時產量可提高10 kg左右，每臺車每月可增產6 t左右。

（7）粗紗運轉效率提高。據統計，原來鐵炮粗紗機每月的維修時間在30 h左右，每月造成的產量損失在2.1 t，改造后基本沒有故障，相當于每年增加了25 t的產量。

（8）壞紗、粗紗頭減少。經測算改造后每月可節約1 000元左右。

（9）外置大電柜的內部空間大，可配有軸流風扇加快空氣循環，冷卻效果好，充分保證電器元件運行的穩定性。

（10）具有斷電保護功能，在外部電網突然出現斷電或電壓異常時，能夠確保紡紗張力相對穩定、波動較小，避免了整臺出現細節或斷頭現象。

（11）增加了狀態查詢、故障查詢等功能，可對控制器、輸入輸出點進行查詢，根據各輸入點數據可對故障進行分析。

3 結語

總之，我公司通過對FL 16型粗紗機的改造，實現了自動卷繞和精確定長控制，改善了操作工和保全工的工作強度，降低了用工量，提高了生產效率，提高了質量，減少了壞紗、粗紗頭，降低了能耗，節約了成本，為生產提供了有利的保證。