涤纶短丝装置卷绕绕辊原因分析

吴 亚 军

(中国石化股份有限公司天津分公司化工部，天津 300271)



涤纶短丝装置卷绕绕辊原因分析

吴 亚 军

(中国石化股份有限公司天津分公司化工部，天津 300271)

介绍了涤纶短纤维纺丝生产工艺流程，从原料、设备、工艺、操作等方面分析了涤纶短纤维生产过程中卷绕绕辊的影响因素，并提出了解决措施。结果表明：聚酯熔体的特性黏数和端羧基含量、纺丝组件的组装质量、上油棒的上机质量、丝道的运行状态、纺丝温度、侧吹风条件及上油效果是导致卷绕绕辊的主要因素；减少聚酯熔体的质量波动，加强纺丝组件和上油棒的质量管理，优化纺丝工艺条件，减少环境因素的影响，可有效地减少卷绕绕辊。

聚对苯二甲酸乙二酯纤维 短丝装置 纺丝 卷绕 绕辊

中国石化股份公司天津分公司化工部涤纶短丝装置主要工艺技术和设备由德国Neumag公司提供。该装置于2000年8月投产，目前主要生产高强、高模棉型1.56 dtex×38 mm涤纶短纤维和1.33 dtex×38 mm涤纶短纤维。

卷绕绕辊是涤纶短丝装置常见的生产异常情况。卷绕发生绕辊会产生大量无油丝、有油丝等废料，同时消耗大量压缩空气，对装置物耗、能耗有着重要影响，不但大幅增加操作工的工作量，还造成原丝可纺性差，使其在后加工时生产难以进行，进一步增加装置物耗、能耗。 根据天津分公司化工部统计，2016年1～4月涤纶短丝装置产生的无油、有油丝量与2015年同期相比，呈增加态势，在短丝装置废丝量中所占比例也呈增加趋势，尤其是4月份有显著增加。卷绕每发生一次绕辊，所消耗的压缩空气约增加装置能耗59.46 MJ。减少卷绕绕辊次数是降低涤纶短丝装置物料和能源消耗的重点。作者针对现有生产装置工况，从工艺和设备等方面分析了生产中卷绕绕辊的原因，并提出了解决措施。

1 涤纶短纤维纺丝工艺简介

涤纶短纤维生产包括纺丝和后加工两部分，其中纺丝部分生产出中间产品即涤纶原丝，再经拉伸、紧张热定型、卷曲、切断等工序进行后加工处理，最终产品是棉型涤纶短纤维(短丝)，用于棉纺厂与棉花混纺生产涤棉织物。

涤纶短纤维纺丝工艺流程：聚酯熔体输送至增压泵，依次经冷却器、熔体分配管线、静态混合器、纺丝箱体、纺丝甬道(侧吹风系统、上油棒系统)、卷绕、牵引装置、喂入装置、落桶。

2 卷绕绕辊原因分析

2.1 聚酯熔体质量

表征熔体质量的主要指标是其特性黏数和端羧基含量。从生产实践来看，聚酯熔体质量对于纺丝过程和后加工过程能否顺利进行起着决定性作用。

为保持纺丝稳定，聚酯熔体特性黏数波动越小越好。当聚酯熔体特性黏数偏低时，纺丝工况出现明显波动，毛丝和浆块增多；而熔体特性黏数过高，也会造成丝条成形时出现断丝现象，断头过多就会造成绕辊。统计数据显示，聚酯熔体的特性黏数从2016年4月11日开始，波动幅度明显增大，直到23日回调，并趋于稳定。这一波动情况与卷绕绕辊次数增加的时间段基本吻合。而2015年同期，该指标波动比较小。

端羧基指标水平直接反映了聚酯熔体质量的均匀性，端羧基指标高，说明其相对分子质量分布变宽，小分子含量增多，导致原丝内在质量不匀，可纺性变差，容易造成绕辊。2016年4月15日开始聚酯熔体端羧基含量突然增加，基本上超出该指标上限值(22.0 mol/t)，直到4月21日回落到正常值；同一时期，纺丝工况恶化，受低聚物增多影响，喷丝板板面清洁度下降，非定期修板平均次数达到20块/班·次，而且反复修板的情况比较普遍；而2015年同期，该指标波动很小，且均处于合格范围之内。

2.2 设备方面

纺丝组件由上盖板、分配板、喷丝板以及过滤网等多个部件组成，是纺丝部分的关键设备，是影响原丝质量的主要因素。

若组件质量欠佳，导致其机后出丝状况不佳。若喷丝板清洗不彻底，喷丝板板面残留白色升华物，孔内和孔壁有杂质及异物，影响出丝效果，易产生弱丝、歪丝等异常丝。组件组装作业不标准，导致组件存在受力不匀的情况，也会影响组件出丝情况。组件上机前预热效果不好，将造成组件上机后出丝不匀。

短丝装置的原丝从喷丝板挤出后，经过侧吹风冷却，利用上油棒对丝条进行两面上油。上油棒的上机质量如唇口不符合要求，上、下唇间隙不符，喷涂层掉瓷，有毛刺等，都影响上油效果，容易产生毛丝、断丝，引发绕辊。

在卷绕面板上，丝束经过的V型导辊、转向辊、调幅等丝道上有划痕、毛刺，乃至出现抖动，易产生毛丝、断丝，进而引发绕辊。

纺丝长期运行中，卷绕丝束走向可能发生变化，丝道位置偏离中心位置，转向辊和调幅装置转动不灵活或不紧固，若不及时调整，将造成卷绕丝束薄厚不匀、张力不一致，或与其他非导丝件摩擦过度，导致绕辊。

2.3 纺丝工艺条件

纺丝温度的高低影响熔体黏度及熔体的流变性能，温度高易产生浆块，温度低则产生毛丝，两者均容易造成绕辊。

纺丝利用侧吹风对从喷丝板挤出的丝条进行冷却固化成形，若侧吹风横网、立网等过滤网过脏，不但造成单个纺丝位的侧吹风出风速度不均匀，各个纺丝位之间的风速也会存在差异，使得丝束冷却不均匀，导致卷绕丝的内在质量不均匀，断裂强度差异增大，产生弱丝、飘丝，造成绕辊。

油剂系统内腐败物多，上油棒不通畅，出油不均匀，影响原丝上油质量，会引起毛丝、断头，使可纺性变差，严重时会出现脱油，引发卷绕绕辊。油剂组分出现变化，油剂调配出现异常，浓度不符合工艺要求，油剂的乳化状态异常，也会导致丝束上油不足，引起卷绕绕辊。

2.4 其他因素

修板是纺丝部分的主要操作。修板质量欠佳，影响喷丝板的出丝效果，导致原丝不匀率升高，容易产生断头、浆块等，从而造成卷绕绕辊。此外，短丝装置运转为倒班制，班组与班组，人与人之间都存在操作手法的差异。接班班组接班后，对上油棒液位、侧吹风风速等进行调整，当调整幅度过大时，便容易引发卷绕绕辊。

在倒班制运行模式中，交班前，由于操作人员长时间盯岗，精神压力较大，对影响运转的因素存在一定程度地疏忽，容易引发绕辊。而接班班组，若不能很快掌握生产运行情况并及时进行相应调整，将增大卷绕绕辊的几率。

纺丝及卷绕生产现场温度波动较大，会对丝束成形造成影响，不匀率提高，断头增加，也容易引发卷绕绕辊。

3 卷绕绕辊的解决措施

3.1 质量控制

通过纺丝工序采集的无油丝样本送检，做好聚酯熔体质量的跟踪，发现异常波动时，及时与聚酯装置联系协调解决，避免出现特性黏数、端羧基含量等关键质量指标超标的情况。同时，对聚酯装置以及上游的PTA装置重大操作和生产负荷调整期间的质量进行重点关注，根据纺丝现场的状况采取优化纺丝温度、缩短修板周期、调整生产负荷等应对措施，加强纺丝及卷绕现场监控，生产出现异常时，适当提高巡检频次，发现问题及时采取打吸丝、修板等措施，降低绕辊发生的几率。在纺丝工况发生较大波动，毛丝、浆块突然增多，生产难以控制时，可申请纺丝暂停2～4个纺丝位，缓解生产波动。

3.2 设备方面

3.2.1 组件

做好组件上、下机过程控制管理，减少漏浆、飘丝、歪丝等现象，减少修板次数，提高原丝质量：

(1)加强备件质量的检查。加强对组件喷丝板、过滤网、垫片及过滤砂的质量检查，对不合格件进行报修或者报废。加强组件组装螺栓的目视化管理，避免因使用的螺栓磨损不一致造成组件各部位受力不匀而导致漏浆。

(2)提高喷丝板清洗效果。采用三甘醇清洗法，通过跟踪检查、反馈对比，摸索出三甘醇清洗使用最佳次数，由4次改为3次；优化喷丝板超声波清洗工艺，将超声波清洗时间由45 min延长到1 h。加强对清洗后喷丝板的检验，发现不合格的退回重新清洗。

(3)加强组件组装管理。定期对组件组装力矩进行检查，发现不符合要求的及时淘汰。在组件组装过程中，严格过滤砂的定量控制，不可随意配置，使分配板两边的过滤砂质量相同，减少组件漏浆、歪丝现象。短丝装置的纺丝组件使用3种过滤网，从上到下依次是单片网、四层网和前置网，多层网的放置应将目前目数大的面朝上的方式改为目数小的面朝上，这样可以实现多次过滤熔体内小分子和杂质。

(4)加强组件预热管理。组件在上机前需进行预热，而组件预热炉在长期使用后会出现温升不一致的情况。定期对组件预热炉空炉时的炉内温度进行检测，若炉温不符合要求，及时联系电仪维修。同时加强组件上机初期的温度检测，定期对机上组件测温，确保组件机上温度符合要求，并满足一定的均匀性，保持出丝效果的稳定。

3.2.2 上油棒

对下机的上油棒表面涂层及变形程度进行检查，不符合上机要求的报修；下机油棒清洗组装后，对唇口、间隙和平整度进行检查确认后方可上机；新上油棒到货或送修的上油棒返回时，要进行检查验收，对喷涂质量较差，不符合要求的予以退回。

3.2.3 丝道

有掐位、停泵操作时，检查导辊、转向辊等导丝件的表面及转动情况，发现问题，及时更换和调整。同时对丝道整体运行状态进行检查，发现问题及时整改。

3.2.4 设备运行

发生绕辊后，利用闪光测速仪对喂入轮表面涂层和啮合间隙均匀性进行确认，发现异常，联系设备部门进行调整，严重时予以更换。

3.3 纺丝工艺条件优化

3.3.1 纺丝温度

(1)纺丝温度与环境温度的匹配。进行工艺试验，摸索出纺丝温度与环境温度变化之间的匹配关系，从而根据季节温度变化对纺丝及冷却温度进行优化，提供最佳纺丝工艺条件。

(2)熔体质量及负荷变化，及时调整纺丝工艺。根据熔体质量指标、生产负荷及交接点熔体温度变化，及时对纺丝温度及熔体输送温度进行调整。熔体黏度降低时，适当下调纺丝温度。反之，适当上调纺丝温度。

(3)定期排气。利用红外线测温工具对组件喷丝板板面温度进行检查，根据其中规律，定期组织对纺丝箱体热媒系统进行排气作业，提高纺丝温度稳定性。

3.3.2 侧吹风

(1)加强备件检查。将待上机的立网外观检查作为更换前立网的必要流程，表面有油污、有浆块、破损、变形的不得上机。将待维修的立网按照损坏程度和部位分开摆放，并做好标识，维修返回时也应进行验收，不合格的不签收。

(2)加强侧吹风检测。严格执行多点测风的侧吹风工艺，各点风速差异控制在0.2m/s之内，及时更换出风不匀的立网，确保侧吹风风速符合工艺要求。

3.3.3 上油

(1)加强巡检。加强上油棒、上油轮出油状况的检查，发现出油不足及时调整。

(2)稳定上油工艺。在油棒出油状况良好时，操作人员不得随意调整液位，避免丝束上油大起大落而造成丝束运行不稳定。

(3)保持油剂系统通畅。及时对油剂系统过滤器和过滤网进行清理。根据油剂系统腐败物的滋生情况和现场上油状况，对油剂系统进行切换清洗。由于油剂系统整体切换，对作业期间和之后的一段时期纺丝上油的稳定性存在影响。如果油剂系统不存在液位大规模波动的情况，便不进行切换清洗作业，而只对单个纺丝位的油剂供给回流系统分别进行清理，从而保持整体出油效果。

(4)加强油剂采样管理。除了按规定送检当班调配油剂，还应定期对现场油剂用点采样送检，发现异常及时处理。

3.4 其他

(1)作业标准化。推行标准化作业，减少重复修板，提高操作质量，减少尾丝的产生。

(2)平稳交接班。做好交接班管理，使交接班前后平稳过渡，轮流上岗的同时加强巡回检查，发现异常及时处理。

(3)协同作业。纺丝操作人员进行作业时，与卷绕岗位做好协同，牵引装置处应时刻保持有人盯岗，以便发现异常及时处理，基本可以避免因导丝件缠辊而引起的绕辊。

(4)改善作业环境。加强环境空调温度监控，保持生产现场温度和风速的相对稳定。

4 结论

a. 通过分析影响卷绕绕辊的设备因素可知，加强组件的使用过程管理、上油棒的质量管理、丝道检查，可以提高纺丝运行稳定性，减少卷绕绕辊。

b. 加强与上游装置的沟通，强化现场巡检，发现生产异常波动，及时采取应对措施，可以减少卷绕绕辊。

c. 通过对纺丝温度、侧吹风和上油情况等工艺条件的优化，原丝可纺性提高，纺丝生产更加顺利。减少环境因素的影响，对于避免卷绕绕辊也有一定作用。

Analysis of reasons for winding roll lapping of polyester staple fiber plant

Wu Yajun

(ChemicalEngineeringDivision,SINOPECTianjinCompany,Tianjin300271)

The production process of polyester staple fiber was introduced. The influential factors causing winding roll lapping were analyzed from the aspects of raw material, equipments, production process and operation. And the solution was put forward. The results showed that the principal factors causing winding roll lapping comprised the intrinsic viscosity and terminal carboxyl group content of polyester melt, assembly quality of spin pack, oiling rod performance, yarn path situation, spinning temperature, cross air conditions and oiling effect; and the winding roll lapping phenomenon could be efficiently depressed by reducing the fluctuation of polyester melt quality, strengthening the quality management of spin pack and oiling rod, optimizing spinning process conditions and weakening the environmental impact.

polyethylene terephthalate fiber; staple fiber plant; spinning; winding; roll lapping

2016- 05-14； 修改稿收到日期：2016- 09-28。

吴亚军(1980—)，男，工程师，主要从事涤纶短丝工艺管理工作。E-mail：dayewyj2000@aliyun.com。

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1001- 0041(2016)06- 0070- 04