浅析电子清纱器的创新发展

刘荣清

(上海市纺织工程学会，上海 200061)

0 引言

纱线的疵点简称“纱疵”，广义的纱疵是指各种内在和外观的疵点，内在疵点主要有强度、伸度、耐磨性、弹性等物理性疵点；而外观疵点则包括棉结、杂质、条干不匀、毛羽、异色和异纤等。作者仅讨论成纱外观疵点的清除和控制问题。

电子清纱器(以下简称“电清”)主要安装在络筒机上，也有安装在并纱机上的，每锭一只，它实质上是一个在线外观疵点检测和清除纱疵的装置，是防止纱疵再发生、全面有效减少外观纱疵、提高产品质量、减少后工序断头、提高产量与效率和降低成本的有效举措。目前，约90%以上的纺纱品种都已使用电清。

1 电清的发展历程

20世纪60年代以前，纱疵检测主要依靠黑板目测对比，清除纱疵也仅有原始的清纱板清纱器；后来逐渐出现由纱线络筒张力盘延伸发展的磨盘清纱器以及移刀式、梳针式和腰鼓式清纱器，但也只能去除细纱表层的大杂质和棉结、大竹节和飞花。

20世纪80年代改革开放以后，我国纺织生产中引入了电清[1]，主要型号有瑞士的USTER UAM C型、Peyerfil PⅠ-12型、Loepfe30型，日本的seltex NC-52B型等。我国在学仿的基础上也开发了多种型号，如无锡江宁产的QS-3型、南通无线电厂的NTQ型、上海无线电厂SMD-80型及安徽5329厂QSD-Ⅱ型，特别是上海棉纺织公司为使用电清企业给予行政补贴费用的利好，推动了电清的普遍应用。目前，电清已成为自动络筒机必配器材。

第1代清纱器结构简单、功能单一，主要去除竹节、粗节和双纱。一般采用相对测量的方法[2]，用于纯棉纱产品，虽然国内产品质量明显差于国外，但也有相当效果。

乌斯特公司光电和电容清纱技术(USTER QUANTUM)电清是在线全面检测的基础，它发展了光电和电容的组合式清纱技术[3]。之后推出智能清纱技术USTER QUANTUM 3清纱器质量保证系统，构建软件平台，实现远程控制，其服务器可访问每一控制单元，实现快速诊断、保证疵点被及时发现和清除、促使质量水平和生产效率大幅提升，人工成本显著降低。目前，USTER QUANTUM 3已发展为USTER QUANTUM 5，但仅是在分级上更加细化，增加了异纤含量检测和评估，提供温湿度报告等方面作了变化。

瑞士洛菲(Loepfe)公司的ZENIT光电式电清[4]，实行全模块设计、采用IT编程的红外光方式进行清纱分级、实行全面检测、控制，其中FP系列采用静电摩擦机理，对异纤的清除特别有效，适用各种纤维。该电清也可实现中央单元控制，能管理每只清纱器。

日本KEISKI公司的三弦电清[5]是最早使用电容、光电组合检测技术的电清。“三弦”指“电容式+光电式+异纤”检测，其异纤检测头可安装于电容式、光电式的探头上。

近几年，国产电清也取得长足的进步。陕西长岭纺电公司的精锐系列多种型号电清，能适应国内外多种型号络筒机，并有适用转杯纺纱机的电清。其中，DQSS系列电清用途广泛，具有清纱、分级、切断、报警、定长、统计、联网等现代清纱器的功能，可与乌斯特公司的同类型清纱器媲美。

2 光电式和电容式电清的比较

光电式和电容式电清的定性比较[2]，见表1。

表1 两种电清的定性对比

电清类型光电式电容式纱疵信号直径外形变化纱条质量变化信号灵敏度较低较高纤维材料影响较小较大环境温湿度影响小影响较大光照尘埃有影响无影响纱条回潮率无影响有影响电耗较大较小扁平纱疵有影响无影响导电、金属纤维可检出不易检出包芯纱可检出材料有影响沾色纤维需改造检测头不易检出使用寿命较短较长

两种电清各有优势和特点，近期有融合取长补短的趋势。

电容式电清检测纱疵质量的变化时，纱条密度基本一致，其质量随截面积而变化。纱线截面呈近似圆形，即受直径平方变化，计算公式为Q=πd2B。其中：Q为纱线质量；d为纱线直径；B为纱条密度。如果纱线直径d增加2倍，则电容式的Q将增加4倍，因此电容式电清的测试灵敏度高。

乌斯特公司资料显示[6]：当纱线截面积增加1倍时，其光电直径信号仅增加42%。如图1所示。

图1 纱线电容信号和光电信号比较

为了减少光电式电清对扁平纱疵的影响，不少制造厂采用多角度反射光或二维漫射光检测或多光谱检测等方法，以减少截面测试的误差。

为了减少环境温湿度对电容式电清的影响，可根据温湿度变化，自动调整测试材料系数或自动修正补偿电容值的变化。

3 近代电清功能的创新发展

3.1扩大纱线品种的使用范围

现代电清可适用棉、毛、绢、麻等各类纤维及其混纺产品以及包芯纱、赛络纺纱、色纺纱、金属纤维、碳纤维、湿纱和抗静电纱等生产。

3.2增加去除异纤的功能

较高端的电清均有去除异纤功能，去除范围包括各种有色、无色纤维及各类植物性异纤，特别关注无色、透明、不易发现的丙纶纤维。检测清除的方法有采用360°无盲点强光扫描、紫外线、超声波、偏振光检测及纤维摩擦产生静电等方法[7-8]。据有关资料介绍，开清棉异纤清除机只能去除10%的大异纤，小的、分散体异纤清除还需依靠电清。

3.3附加纱线毛羽检测

现代电清具有毛羽检测清除功能，可检测毛羽指数等指标。

3.4强化错号检测报警功能

纱线线密度大的变异，即“错号”是需要注意的问题，必须及时发现、纠正并报警，特别要关注周期性发生的错号问题。

3.5增加捻接功能

高端电清装有纱线捻接质量检测，可保证捻接的质量。

3.6特定品种的专用清纱器

纱线品种不同，其成纱工艺、纱线形态也不同，纱疵内容也有较大的差别。目前，已针对性开发出长丝类、转杯纺和喷气涡流纺等专用电清，清除效果好、成本低。Loepfe最新电清增加了麻灰纱和色纱的鉴别和清除功能。

3.7增设电清吹气装置，检测环境优良

不少企业在电清检测区，增设吹气装置，可及时去除飞花和尘埃，以保证电清的工作正常。

4 电清与纱疵分级仪评估和发展

1960年出现第1台电清，1968年全球第1台乌斯特纱疵分级仪CLASSMAT(简称“分级仪”)问世，后者是在前者基础上研发的。前者是为了清除纱疵，后者是为了实现纱疵分级。分级仪是在离线的实验室标准环境下，按品种抽样检测纱疵，在规定运行速度下测试一定长度纱的纱疵并对其进行分级，之后按相关标准规定，评定该批纱线的品质等级，也可根据其所测的纱疵数据，为设置电清工艺参数作参考。

目前，不少分级仪与电清几乎都采用相同检测头和检测参数，两者数据一致，具有一定可比性；但测试环境有差异，也会导致结果的不同。如乌斯特电清分级仪(USTER QUANTUM 3)，测试数据较稳定，但抽样数量较少。测试结果往往不能代表大面积的真实水平，其推荐的工艺参数也会造成纱疵切除过多或过少。

由于现代电清功能不断提高，测试项目不断增多，基本已完全与分级仪一致或更多，加之电子计算机技术的迅速发展，早先1台络筒机需2～3台控制器分别控制电清的数据，目前只需1台就能控制所有锭子。互联网技术的发展可将整个车间、所有品种的电清联网管理统计分析，数据存储可达5 a～10 a，从而形成计算机“大数据”，据此来评估质量，控制纱疵的产生，制定清纱、切除及报警的界限，要比分级仪的统计更加科学、准确。在产品流通中建立供给容器，如在对粗纱、条筒、管纱等进行电子编号基础下，可进一步将产生异常纱疵的锭位找出或向前方机台追踪，及时清除产生纱疵的源头，发挥电清全过程、全面控制成纱外观疵点的作用。例如，当电清发现某一锭子连续出现粗而长的竹节疵点时，先找出细纱机管纱的锭号，继而找出粗纱机锭位、并条机眼别，经检查是该并条机罗拉隔距偏小、牵伸区纤维伸直扭结，在其集聚区和圈条部分形成“棉橄榄”所致，针对性进行工艺调整后问题迎刃而解。

5 结语

5.1电清技术已取得长足的发展，现已能全面、综合性地进行在线检测、监控、清除、分级和追踪纱疵产生原因；是实现“大数据”统计分析、远程联网控制外观纱疵的有效工具。纺纱企业必须重视并做好相应管理工作，设专职技术人员负责测试数据的采集、分析，指导消除有害纱疵，并做好电清的定期检修和保养工作。

5.2用户应根据产品需要，科学设置电清对有害纱疵的切除、报警及追踪等有关界限，严防清除不足和过度切断。如小纱疵未被切除后变成小结头，小结头的强度又低于正常纱15%～20%，易使产量降低，回丝增加。

5.3传统的质量检测手段只能反映质量而不能解决质量问题；而现代电清不仅能检测有害纱疵，切断疵点，还能找出发生纱疵的源头，真正做到预防为主，具有非凡的意义。

5.4国产电清已基本达到国际一般水平，但与国际知名品牌相比仍有差距，必须从学仿走向创新研发，制造出具有自主知识产权的新产品，以占领国内外高端市场。