检测技术在棉纺生产中的应用

叶 霖

（盐城市产品质量监督检验所，江苏 盐城 224056）

0 引言

好的产品品质取决于先进的检测手段和严格的质量管控体系。近年来，我国纺织品出口贸易得到较好发展，但在纺织品检测和生产过程中仍存在一些问题，如：纺织品检测机构的权威性不足；纺织品检测仪器设备的开发能力不强，测试数据的准确性、稳定性与欧美等国家有差距，且精准度无法满足当前纺纱市场快速发展的需求；与国外技术沟通较少，检测设备与国际标准有差异；检测信息化程度较低，无法实现数据共享；检测机构运营模式和服务功能相对简单，标准化工作还有待提高。

随着人们生活质量的提升和对健康保护等方面的要求越来越高，纺织检测技术的标准要求随之更高，促使纺织检测技术机构及相关技术人员不断对检测技术进行创新和完善，以适应发展趋势和要求，从而提高经济效益，促进行业技术进步。

1 检测技术分类

由于客户对纱线质量要求越来越高，要赢得客户尤其是高端客户的长期定单，纺织企业就必须有一套能够实现内部质量稳定，确保生产正常的措施、规范及生产检测技术，确保纱线质量，从而保证生产和质量控制的稳定［1］，以增强纺织企业适应市场的能力。

目前，常见检测技术分类及优缺点见表1。

表1 检测技术的分类及优缺点

表1的检测技术分类是人为划分的，实际检测中与质量控制紧密相关的是在线检测与离线检测技术，且在线检测技术又是全数、无损、全流程仪器类的检测，因此不能仅从某方面进行分类和评判。下文笔者主要对比使用频次高、有积累的在线检测与离线检测技术，评述其功能。

2 检测技术在质量控制中的作用

2．1 在线检测和离线检测的定义

在线检测是指在生产流水线或生产机台上安装特定传感器，对在线生产的产品或工艺进行自动、动态检测；同时，应用检测信息可帮助技术人员对产品质量或工艺进行自动控制、调整、监控或报警，需要时也可对测试数据进行分析、绘制统计图表，并进行信息存储等［2］。反之，取样到仪器上进行检测即为离线检测。

棉纺生产的在线检测与传统离线抽样检测相比，可实现全检和质量自动控制，同时可避免人工检测存在的问题。

2．2 在线检测与离线检测性能对比

2．2．1 在线与离线检测的特点

在线检测的最大优点在于能对所有的产品进行全面检测，并能结合设备及时进行控制与调整［3］；而棉纺产品质量的离线检测，目前还有较多的检测项目需要人工手感目测，抽样数量偏少、代表性不足，测试数据误差较大、一致性较差，且测试速度低、时间长、效率低，无法准确、及时、有效地进行产品质量控制。

2．2．2 应用范围

目前，在线检测在棉纺领域应用范围较小，主要用于组合单元较少、输出速度不高的机台，如：清棉工序的异纤分离装置，棉包高度的自动检测功能，棉箱存储量的自动检测和控制；梳棉工序的自调匀整系统和在线检测棉结、杂质功能；并条工序的自调匀整系统；粗纱工序的纺纱张力在线监控系统；细纱工序的断头自动检测系统和络筒工序的电子清纱功能等。对于组合单元较多的机台，由于每个单元配置设备费用高、技术管理复杂等原因，逐锭在线检测产品质量较困难、且成本高，因此，推行在线检测的速度较慢，但近年来粗纱和细纱领域的在线检测技术已有所突破。

2．2．3 检测分析手段

在线检测与离线检测有多种分析形式，主要有表格、不匀曲线图、波谱图和散点图等，各种图表的功能不一。

a） 表格是数据统计的主要方式，包含了大量的数据信息，可为了解生产质量提供很大帮助。

b） 离线检测中的长期数据报表可以查看质量变化趋势，有助于优化工艺、制定质量警示和控制图。而在线数据的储存量小，几乎无法形成长期报表，纺机制造企业一直在努力解决这一问题，目前已有所突破，如乌斯特公司的络筒在线专家系统已可弥补在线检测的这一不足。

c） 在线检测一般以时间、长度为统计单位，而离线检测以管、锭为检测单位；在线检测的测试量大，表现某一阶段的质量统计情况，而离线检测的单个测试量较小，数据的代表性、重现性不强。

d） 由于离线检测发展时间较长、分析手段相对较多，且各种分析功能强大，能根据分析排除不合格品。如细纱机械波问题，离线检测中的分析手段较多，运用也多；而在线检测在这方面还有待发展，这是由于在线检测在棉纺中的应用及问题排查是断续的，无法充分发挥其效能。

2．2．4 环境条件差异

由于在线检测传感器的灵敏度高、精度高，故环境条件对测试结果的影响较大，因而在线检测目前无法完全取代离线检测；作为产品质量评估、鉴定、鉴别、仲裁和认证等要求较高的测试项目，还必须按规定使用离线检测。此外，在线检测一般随设备线安装，而离线检测仪器一般放置在试验室，处于恒温恒湿的环境条件下，有效保证了测试环境的稳定，确保离线检测数据的准确性。

2．2．5 用工及投入

随着电子技术和计算机技术的发展，在线检测与控制技术日趋成熟，加快了纺织在线检测技术的发展，避免了依据实验室测试结果控制质量的滞后性。如：梳棉及并条的自调匀整装置，能实时控制并对匀整数据进行调整，达到控制质量目的。但是，在线检测投入大，不适宜锭数多、流程长的生产设备。目前，在线检测仅限于纱线和半制品的形状（包括直径、厚度、截面积等）、色泽、棉结、杂质、异纤、纱疵、线密度和毛羽等外观疵点的检测，短期内还无法在棉纺生产上普及。而离线检测虽是当前纺纱企业的主要检测手段，但由于存在用工多、测试速度慢、数据代表性不强等问题，因此已无法满足快速生产的需要。

综上所述，在线检测是今后检测技术的发展方向，用好和推进在线检测技术的发展是纺纱企业的首要任务之一。

3 使用案例

A 厂月生产纱线为620t，其中短粗节问题纱为5．5t，集中在CJ 29．2tex K，CJ 27．8tex，CJ 22．4tex K，CJ 20．8tex K，CJ 19．4tex和BCJ 14．6tex品种。在所有反映的质量问题中，短粗节问题占42．6%，列问题之首，若该问题得到解决则可大幅提高成纱的整体质量水平。这里所指的短粗节是指长度不大于8cm、直径不大于＋400%的小纱疵，与条干仪的粗节指标不同，尤其是高档针织纱对这类纱疵的要求较高。为了满足后道客户的需求，络筒在线检测的短粗节数量极限设定见表2。

表2 络筒在线检测的短粗节极限数量设定 单位：个／（100km）

由表2可知，纯棉品种后道织物对短粗节（S）的敏感性约为30个／（100km），超过则会有风险。故精梳纯棉的短粗节（S）极限值设为30个／（100km），普梳则设为35 个／（100km）。电清参数优化前的清纱曲线，如图1所示。

图1 电清曲线

图1 中黑粗线是电清参数优化前的清纱曲线，穿过B2，C2 区域散点密集区，虽对减少粗节有帮助，但频繁动作使漏切率大幅上升，易导致更大纱疵漏切，且影响络筒机效率，建议在前道工序解决。因此，以BCJ 14．6tex K 品种为例，利用检测技术控制纱线质量。

优化前短粗节（S）为37．3个／（100km），优化后为33．0个／（100km），优化前后的短粗节（S）均大于30个／（100km），样布试织后发现布面仍有明显短粗节。因此，仅通过优化电清曲线在络筒工序降低短粗节得不偿失，应对前道细纱工序进行研究。

短粗节是无法避免的，但是络筒监控数据短粗节（S）大于35个／（100km）时客户才有反映。对纺该品种的细纱机逐台进行在线跟踪后发现，所有机台短粗节（S）均高，且试织布面均存在问题。因此，判断该问题应为更前道工序产生。为了进一步验证，笔者又将纺制同品种且短粗节（S）正常的B 厂粗纱在A 厂细纱机上进行试纺，试纺结果短粗节（S）平均约为20个／（100km）。由此可见，问题主因在前纺工序。

前纺半制品涉及到清梳、条卷、精梳、并条和粗纱5道工序，为进一步确认是哪道或哪几道工序存在问题，对粗纱、并条、精梳、条卷到清梳不同车台进行全面的正交排查，结果见表3和表4。

表3 细纱、粗纱和并条正交排查对比

表4 并条和精梳正交排查对比

从表3和表4可以看出，短粗节（S）偏大的方案均与A 厂并条有关，而与精梳机及精梳条无关。针对并条机进行排查与验证后发现，主因是并条机的车速太快，胶辊维护不到位，且由于原料纤维整齐度变化，并条隔距设置偏大所致，调整后在线检测短粗节（S）恢复正常。

4 检测技术发展方向预测

4．1 精度高，容量大，测试速度快

随着棉纺行业的技术进步，传统的离线检测已无法满足当前高速新型设备的需要。在传统仪器的基础上减少试验用工，增大试验容量，提高试验速度，是先进检测技术取胜的法宝。离线检测技术应努力向精度高、容量大、测试速度快、自动化程度高和功能齐全的方向发展。

目前，乌斯特公司研发的USTER4型高速强力仪试验速度高达3 万次／h，HVI900 型、HVI900A型大容量棉花品质测试系统等能在极短的时间内完成对大批棉包棉样的分析和评等评级，使繁杂的棉花采购和日常配棉管理工作变得简单易行。

4．2 智能化，网络化，低成本

虽然目前在线检测应用范围有限，但其依然是今后检测技术发展的方向。网络技术不仅提高了检测单机的自动化水平，扩展了测试内容，而且通过对多台设备联机，可对相关指标进行同步分析，从而全面判定纺织品的质量及指标，为控制产品质量提供更有价值的信息［4］。如棉条专家系统通过采集和分析安装在并条机、梳棉机和精梳机上的棉条自调匀整、棉条报警器及棉条监测系统3种在线检测手段来监测前纺的生产过程，对可能造成周期性疵点的原因及产量、速度、效率以及停机情况提供长期报告和趋势分析，还可充分利用计算机的功能，自动输出数据，无需手工报表，大幅节省统计时间和工作量。

总之，在线检测技术正向简便、快速、智能、网络、测试费用低等方向发展。

5 结语

离线检测与在线检测技术均有其优点和不足。未来，棉纺织品质量检测的发展方向应该是基于离线检测和在线检测两者优点基础上的计算机网络检测系统，即能随时获得质量实时数据，全面了解生产状况，实时调整工艺参数、排除不合格品，能长期分析测试结果，优化上机工艺，并指导车间生产。计算机网络检测系统是一种集数据检测、采集、分析于一体的新型质量管理网络系统。