FL 16型粗纱机卷绕系统的改造

侯继超 王家宾

（鲁泰纺织股份有限公司，山东淄博，255100）

我公司的FL16型粗纱机已使用多年，因粗纱机生产厂家停产，配件采购困难，配件不配套、采购替换产品时间较长等造成配件更换不及时和更换要求复杂而影响开车效率，工人劳动强度高。同时在纺制差异化纤维时更改工艺频率高，纺涤棉纤维落纱不能自动断头，粗纱排与排之间定长差距在70 m左右、细纱粗纱头多或造成细纱产出率低。原机械传动复杂、耗电多。我们借鉴新型全自动粗纱机的性能特点［1］，决定对粗纱机卷绕系统进行改造。

1 设计原理及技术创新点

1.1 电气方面

1.1.1 数字化控制系统

由PLC程序控制器、变频器、编码器等元件组成粗纱闭环控制系统，实现整个纺纱过程的数字化、智能化，同时控制更准确精准，纺制粗纱条张力统一恒定，成纱优质且稳定，维修保养方便，整机运行可靠性高。

挡车工和粗纱机交互操作界面，应用高清的彩色触摸屏，各项改车数据，如纺制粗纱工艺、卷绕成形和纺粗纱条张力等参数数字化输入，改纺调整方便，并能够实时显示粗纱机的运行状态和运行各项基本参数。

外置式大电柜，大空间，电柜内空气流动快速，冷却散热效果好，能够保证控制柜内各种电器元件正常工作，并保证运行可靠。

拥有突然停电保护装置，且可靠稳定，在场外电网或内部误操作造成突然停电的情况下能确保正常停台，并停在纺制位置，不会造成粗纱条的细节和断头。

1.1.2 智能化操作系统

该系统可实现以下多种功能。

（1）可设定粗纱总长度，达到精确停车及准确落纱。同机台粗纱落纱长度误差在1 m以内，有效提高粗纱生产的各项管理效率，有利于细纱整体更换粗纱。

（2）粗纱车定位功能。能够将120个锭翼同时停在一个合适的纺制位置，挡车工更换粗纱简便，减少粗纱头，降低白花，提高生产率。

（3）伸长率测试功能。方便用户考核伸长率指标，降低粗纱条检测时间，提高生产率。

（4）纺纱速度的分段设置。设置分小纱转速、正常工作速度、满纱速度；小纱速度可调，考虑对筒管的兼容性，防止产生“跳管”现象；满纱降速则可满足不同的品种、配棉、捻度等纺纱的需要，在保证粗纱条质量的前提下，降低断头，减少挡车工作量，同时保证产量。

（5）工艺配方存储功能。改造后的粗纱机能存储30多个品种，可以随时调用或者进行部分修改后再使用，方便改台。

（6）纺制粗纱达到定长时扯断粗纱功能。在粗纱机纺强、弱捻等新的差异化纤维时，确保纺满粗纱落纱时，锭翼与罗拉配合自动扯断纱头，并能够确保留有合适长度的尾纱，从而提高粗纱效率及挡车工的工作效率。

（7）换筒功能。在纺制不同品种需要集体换筒时使用此功能，粗纱机纺制粗纱条定长后先停车，等待挡车工换完筒后再开车。

（8）参数修改记忆功能。各项数据记录参数的修改过程和相关数据，便于各参数和质量的查询和追溯，同时便于管理粗纱工艺。

（9）节能功能。所纺品种不同清洁要求也就不同，根据要求能设置吸吹和吸棉风机启停时间，从而节约用电消耗。

（10）假捻功能。纺化纤品种时，可以实现自动拉断头，大大减轻了挡车工的工作量。

1.2 机械方面

1.2.1 铁炮粗纱机机械传动存在的主要问题

1.2.1.1 传动系统复杂

粗纱机锭翼传动、罗拉牵伸和传导棉条运动、粗纱管传动及粗纱下龙筋升降装置传动均采用机械传动方式，由电机主轴带动。

1.2.1.2 变换齿轮多

粗纱机总牵伸齿轮组:主要用于改变粗纱号数。

粗纱机后牵伸齿轮组:主要用于改变粗纱后区牵伸倍数。

粗纱机捻度变换齿轮、成对捻度齿轮:主要用于改变粗纱捻度。

粗纱机主升降齿轮、成对升降齿轮:主要用于改变粗纱机的轴向卷绕密度。

张力调整齿轮组、张力配换齿轮组:主要用于改变径向卷绕密度，并控制纺纱张力。

同时在品种工艺修改时，上面这些齿轮组需要经常更换，但我公司主要纺差异化纤维，品种工艺翻改非常频繁，有部分传动齿轮、传动轴出现了程度不同的磨损，齿轮啮合或变换不当很容易出现条干不匀等质量问题。

1.2.1.3 对设备维修人员的技术要求高

改造前机械传动式粗纱机的车头传动、机后传动结构比较复杂，对工人技术要求高，须很熟练的保全工来维保，更换拆卸的配件较多，如粗纱机上下铁炮、变速箱、齿轮箱、粗纱成形装置等。粗纱机磨损的部件如不及时更换修理，容易造成传动机械故障，出现粗纱冒纱、捻度不均匀及条干不好等纱条质量问题，造成粗纱机停台。

1.2.1.4 机械传动式粗纱机配件消耗大

机械传动式粗纱机在工作一段时间后，易造成成形支座、天平支架、上下铁炮轴承及法兰、粗纱机后传动轴、换向齿轮箱内电磁离合器、变速箱、升降传动齿轮组、铁炮传动皮带等部件出现变形或磨损现象，还会造成机物料消耗过多。经一年统计，我公司测算结果:每台机械传动式粗纱机主要机物料的消耗在1 000元左右，影响较大。

1.2.2 去除铁炮成形机构

原有的粗纱机铁炮的龙筋升降、粗纱筒管卷绕成形、粗纱锭翼工作旋转、四罗拉牵伸等主要传递需要靠机械结构原理来完成，通过改造，这些部件大都被拆掉，将四个大的传动系统同时改为用4个电机分别变频传动，通过专用的数学算法模型来进行变频PLC控制，不再需要专门的保全维护，配以人机对话操作显示屏。

1.2.3 去除差速箱及复杂的机械传动机构

原有的铁炮粗纱机的差速箱都或多或少的存在着漏油、坏轴承、换轴等机械故障，对纺织厂的生产造成了一定程度的困扰。改造后这一隐患得到了彻底解决。

1.2.4 去除各类成形、捻度、张力等工艺齿轮

原有的铁炮粗纱机的成形、捻度、张力等工艺齿轮都需要人工更换，造成了大量的人力浪费。经过改造，各项工艺数据大都通过触摸屏点击输入，简单实用，大大提高了纺织厂的生产效率和产品质量。

1.3 管理方面

实行粗纱机改造后，一二级仓库库存备件降低，保全在整车维保须做的重点工作就是润滑、清洁和更换，管理成本大为降低。

粗纱机改造后保全工的用工技能要求降低，保养人数也有一定幅度的减少，并且质量可追溯。改造后的粗纱机可实现质量追溯，对我公司的产品质量管理和品牌管理有较大的帮助。

2 改造效果

2.1 效率大幅度提升

机器简化后，故障率降低，维修效率提高；机器运转速度从原来的800 r/min～900 r/min可以提高到1 100 r/min，平均提高20%～30%；机器运行稳定后停台时间减少，挡车工平均单产提高，挡车效率提高，产量提升；人性化功能的使用使工艺参数输入方便，品种更换速度提高。

2.2 质量改善

张力稳定后，台差减小，锭差减少，成纱质量稳定，产品质量提高；百锭时断头率下降50%，改造后因张力稳定，完全消除了突然停车引起的全车断头情况；粗纱条干CV值、粗纱伸长率和粗纱重量CV等各项质量指标都有改善。粗纱条干CV值降低10.7%左右，细纱重量变异系数降低0.25个百分点左右，细纱成纱CV值降低0.2个百分点；质量检测简单化。

2.3 管理方便

（1）纺粗纱工艺各项数据数字化输入，方便统一管理；而且有工艺参数储存功能，单台可以存储30多个品种工艺，成熟品种工艺储存并统一调用，缩短了品种翻改时间。每次改车时间减少16 min。

（2）成熟品种配方储存，可以重复调用和再次修改；具有满纱加捻功能，尤其适合纺捻度较小的差异化品种，避免粗纱落纱时在车面及锭翼通道内断开，实现满纱自动落纱，减少挡车工的劳动强度。

（3）粗纱定长落纱后，可以实现粗纱集体换筒、细纱集体换纱。

（4）故障率降低，机配件消耗减少。

（5）用工减少。改造后我公司并粗维修人员由6人减为4人（4.4万锭规模），员工工资按每年5万元计算，每年可节约10万元。

（6）车速提高，产量增加。车速由原来23 m/min提高到26 m/min，台时产量可提高10 kg左右，每台车每月可增产6 t左右。

（7）粗纱运转效率提高。据统计，原来铁炮粗纱机每月的维修时间在30 h左右，每月造成的产量损失在2.1 t，改造后基本没有故障，相当于每年增加了25 t的产量。

（8）坏纱、粗纱头减少。经测算改造后每月可节约1 000元左右。

（9）外置大电柜的内部空间大，可配有轴流风扇加快空气循环，冷却效果好，充分保证电器元件运行的稳定性。

（10）具有断电保护功能，在外部电网突然出现断电或电压异常时，能够确保纺纱张力相对稳定、波动较小，避免了整台出现细节或断头现象。

（11）增加了状态查询、故障查询等功能，可对控制器、输入输出点进行查询，根据各输入点数据可对故障进行分析。

3 结语

总之，我公司通过对FL 16型粗纱机的改造，实现了自动卷绕和精确定长控制，改善了操作工和保全工的工作强度，降低了用工量，提高了生产效率，提高了质量，减少了坏纱、粗纱头，降低了能耗，节约了成本，为生产提供了有利的保证。