生絲生產(chǎn)過程中纖度變化的不確定性分析及防范措施

2014-10-16 02:54:52韋敏劉華平

江蘇絲綢 2014年4期

韋敏劉華平

（1江蘇蘇豪國際集團絲線實業(yè)有限公司江蘇南京 210012 2鑫緣繭絲綢集團股份有限公司江蘇海安226600）

目前，我國制絲企業(yè)生產(chǎn)生絲已經(jīng)普遍采用國產(chǎn)化的自動繅絲機(見圖1、圖2)。自動繅絲機與傳統(tǒng)的“立繅機”相比，主要體現(xiàn)在“自動”上，即它通過自動索理緒機完成索緒(將煮熟繭和落緒繭放在高溫水中，用索緒帚將緒絲從繭層表面引出緒絲)和理緒(經(jīng)索緒得到的有緒繭，繭層表面為一束雜亂的緒絲，將已索到緒絲的繭層表面的雜亂緒絲除去，加工成一繭一絲的正緒繭過程，見圖3)；纖度控制機構(gòu)，該機構(gòu)包括短杠桿型纖度感知器（含纖度調(diào)節(jié)機構(gòu)）、探索添緒機構(gòu)和移動式雙爪給繭機，用于控制繅制的生絲纖度規(guī)格、纖度偏差和生絲勻度等質(zhì)量指標(biāo)，見圖4。給繭添緒裝置(該裝置主要由給繭機組成，當(dāng)給繭機運行到全機兩端索理緒機的自動加繭部時，按自動探量機構(gòu)發(fā)出的加繭信號，由自動加繭機構(gòu)按需將正緒繭加入給繭盒10中（見圖4)。

1 自動繅絲機的組成及工作原理簡介

1.1 縱向組成及工作原理簡介

該機的縱向組成如圖1所示。

圖1 自動繅絲機的縱向組成示意圖1、電動機及主傳動箱；2、自動探量機構(gòu)；3、自動加繭機構(gòu)；4、絲辮及大彧；5、兩棱體移絲器；6、撈針；7、偏心盤精理機構(gòu)；8、鋸齒片粗理機構(gòu)；9、索緒機構(gòu)；10、新繭補充裝置；11、落緒繭輸送裝置；12、圓柵型分離機；13、給繭機；14、自動繅絲部；15、摩擦板；16、無級變速箱；17、絡(luò)交機構(gòu)；18、落繭捕集器；19、無緒繭移送斗；20、有緒繭移送斗

全機兩端各設(shè)置一臺索理緒機和分離機，主要由2～12、19、20等組成；全機中部為機身，主要由自動繅絲部14、給繭機13、落繭捕集器18及分設(shè)于機身兩端的電動機及主傳動箱1、小電機16、絡(luò)交機構(gòu)17等組成。自動繅絲部14由若干臺繅絲機（標(biāo)準(zhǔn)型為20臺400緒）分兩側(cè)對稱布置排列而成。

煮熟繭由輸送裝置輸入新繭補充裝置10中，通過新繭補充加繭斗送入索緒部，由索緒機構(gòu)9進行索緒。索緒后的有緒繭和無緒繭由有緒繭移送斗20移入理緒部，并將緒絲交給鋸齒片粗理機構(gòu)8進行粗理，由粗理形成一根絲辮穿過偏心盤機構(gòu)7和撈針6后，被絲辮牽引到兩棱體移絲器5處完成理緒和移絲，并形成精理絲辮，在粗理和精理絲辮的牽引下，正緒繭到自動加繭機構(gòu)3處，按自動探量機構(gòu)2發(fā)來的給繭機13內(nèi)繭量多少的信號，對給繭機13實施不加繭、少加繭或多加繭的控制操作。理緒后，由水流將無緒繭與正緒繭分離，進入無緒繭移送斗19中，被送入索緒部進行再索緒。給繭機13沿繅絲部14循環(huán)運行，按各緒添緒信號要求執(zhí)行給繭操作。繅絲部14中的落緒繭和蛹襯由落繭捕集器18捕集排出，落到圓柵型分離機12上進行分離，其中落緒繭通過落緒繭輸送裝置11送回索緒部，由索緒機構(gòu)9進行再索緒，而蛹襯落入蛹襯槽內(nèi)。

1.2 橫向組成及工作原理簡介

圖2 自動繅絲機橫向機構(gòu)配置示意圖1、水管；2、-落緒繭捕集器；3、防沉板；4、給繭機傳動主軸；5、接緒翼傳動主軸；6、中墻板；7、探索傳動主軸；8、探索添緒機構(gòu)；9、小彧傳動主軸；10、上墻板；11、停彧機構(gòu) 12、烘絲管；13、小彧；14、纖度集體調(diào)節(jié)機構(gòu)；15、絡(luò)交環(huán)；16、絲故障切斷防止機構(gòu)；17、纖度感知器；18、絲鞘；19、瓷眼和絲故障檢測機構(gòu)；20、添緒桿；21、接緒翼；22、給繭機中途給水裝置；23、給繭機；24、給繭機傳動開關(guān)；25、給繭機傳動鏈條；26、滴水防止裝置；27、繅絲槽；28、滴水排出管；29、基礎(chǔ)墩；30、下墻板

在圖1的自動繅絲部14中，沿縱向兩側(cè)對稱布置著400個緒頭（標(biāo)準(zhǔn)型），每一緒完成相同的工藝任務(wù)，配置著相同的工作機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)組成如橫向機構(gòu)配置圖2所示。每一緒的工作機構(gòu)組成主要有：

（1）生絲纖度控制機構(gòu)。它由纖度感知器17、探索添緒機構(gòu)8（含20）、給繭機23和纖度集體調(diào)節(jié)機構(gòu)14組成。用于控制繅絲過程中生絲質(zhì)量。

（2）生絲卷繞機構(gòu)。它由小彧13和傳動絡(luò)交環(huán)15的絡(luò)交機構(gòu)（圖1中17）組成。用于卷繞生絲并成形。

（3）絲故障切斷防止和停彧機構(gòu)。它由瓷眼和絲故障檢測機構(gòu)19、絲故障切斷防止機構(gòu)16和停彧機構(gòu)11組成。用于吊糙或張力異常時防止切斷停。

其它如基礎(chǔ)墩29，機架30、6、10，各主傳動軸4、5、7、9，落繭捕集器2，防沉板3，烘絲管12，給繭機中途給水裝置22，滴水防止裝置26等為每緒共享。

這樣，在每一緒中，將若干粒正緒繭并合成一根生絲絲條，絲條穿過接緒翼21的孔眼及瓷眼19的孔眼，捻成絲鞘18，通過纖度感知器17和絲故障切斷防止機構(gòu)16上的鼓輪及絡(luò)交環(huán)15后，卷繞在小13上，繅成生絲。

1.3 自動索理緒機簡介

圖3 自動繅絲機索理緒機機構(gòu)配置示意圖

自動索緒機是完成從繭表面索出緒絲這一工藝的機器，該機傳動系統(tǒng)中主傳動采用全封閉齒輪箱傳動，結(jié)構(gòu)緊湊，易損件少；在降低繅折的前提下，索緒機趨向大型化，供繭量能滿足繅粗條紋和高速繅絲需要。

自動理緒機是將有緒繭理清緒絲，尋得正緒繭的機構(gòu)。自動理緒機是在降低繅折的同時已經(jīng)趨向大型化，它由全不銹鋼的大型理緒鍋、理緒系統(tǒng)、水流鑒別系統(tǒng)、自動加繭系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)組成，形成高度連續(xù)化自動化的理緒系統(tǒng)。它不僅適應(yīng)好原料，而且適應(yīng)差原料，供給能力大，能滿足繅粗條紋和高速繅絲的供繭需要。

1.4 生絲纖度控制機構(gòu)簡介

圖4 生絲纖度控制機構(gòu)示意圖

該機構(gòu)包括短杠桿型纖度感知器（含纖度調(diào)節(jié)機構(gòu)）、探索添緒機構(gòu)和移動式雙爪給繭機，用于控制繅制的生絲纖度規(guī)格、纖度偏差和生絲勻度等質(zhì)量指標(biāo)。

該機構(gòu)主要由短杠桿纖度感知器6，纖度集體調(diào)節(jié)杠桿9、纖度集體調(diào)節(jié)鏈條10、探索添緒機構(gòu)1、2、8、11~23及給繭機25等組成。其中纖度感知器、纖度集體調(diào)節(jié)機構(gòu)和探索添緒機構(gòu)每緒設(shè)置一套，給繭機共128只，每只與各緒的探索添緒機構(gòu)同步配合，沿繅絲槽24各緒循環(huán)運行。

纖度感知器6用于檢測生絲纖度，其結(jié)構(gòu)如圖3中短杠桿纖度感知器6C向放大圖所示，主要由兩塊玻璃隔距片26、隔距墊片27、指示板28及扇形調(diào)節(jié)重錘29等通過心軸30固裝而成。其中隔距片26的結(jié)構(gòu)形狀如圖5短杠桿纖度感知器6放大圖所示，A為隔距片工作面，用于間歇檢測生絲纖度，B為直通凹槽，用于防止絲膠污物積聚在工作面A上。

纖度集體調(diào)節(jié)杠桿9尾端懸掛著調(diào)節(jié)鏈條10，頭端作用于調(diào)節(jié)棒7上，給予纖度感知器6一個附加力矩，用于工藝條件變化時，通過改變調(diào)節(jié)鏈條10的長度來集體校正各纖度感知器的細限纖度給定值，以達到正確感知的目的。

探索添緒機構(gòu)1、2、8、11~23用于探索短杠桿纖度感知器6的感知信號，并傳動添緒桿22下降發(fā)出添緒信號。

圖5 自動繅絲機的給繭機示意圖1—撈繭爪；2—正緒繭；3—撈繭導(dǎo)軌；4—感受桿；5—撈繭控制桿；6—撈繭軸；7—驅(qū)動爪；8—后導(dǎo)輪；9—推送板；10—給繭盒；11—后振動板；12—前振動板；13—撈繭口左掃板；14—緒絲卷繞桿；15—攔繭桿；16—撈繭口右擋板

給繭機為移動式雙爪給繭，主要由給繭盒10，振動機構(gòu)11、12，緒絲卷繞機構(gòu)14、15，撈繭控制機構(gòu)4、5及圖7中的雙爪撈繭機構(gòu)等組成。

在一組自動繅絲機中，每隔400.05mm配置一只給繭機，共128只，由傳動鏈條上的驅(qū)動板推動圖5所示的驅(qū)動爪7，使各給繭機沿繅絲部循環(huán)運行。給繭機運行到全機兩端索理緒機的自動加繭部時，按自動探量機構(gòu)發(fā)出的加繭信號，由自動加繭機構(gòu)按需將正緒繭加入給繭盒10中。在給繭機沿繅絲部各緒運行過程中，當(dāng)緒下落細時，由該緒的添緒桿下降發(fā)出添緒信號（參見圖4），給繭機的感受桿4接觸添緒桿就轉(zhuǎn)過一個角度，推開撈繭控制桿5，使撈繭軸6傳動撈繭爪1將正緒繭2從給繭盒10中沿撈繭導(dǎo)軌3拋出，落入繅絲槽的緒下繭中，完成給繭，然后由添緒桿回復(fù)添緒。添緒桿與感受桿每接觸一次，撈繭爪完成撈繭動作一次，當(dāng)一只撈繭爪撈繭添緒時，則另一只撈繭爪處于備繭狀態(tài)，故能做到緒緒添繭。當(dāng)探索周期為2.37秒時，理論添緒能力達506次/臺·分。

2 條件設(shè)定

繭絲長=1000米；單絲纖度=2.01旦；單絲最細纖度=1.5旦，單絲最粗纖度=2.5旦，設(shè)計纖度=20.00旦。

絲絞重量=20克，絲絞總長度=20克×9000÷20.00D=9000米。廠絲解舒率=65%，平均粒數(shù)=20.00÷2.1=9.5粒

3 纖度變化分析

3.1 一定長度內(nèi)的理論落緒次數(shù)分析

20克廠絲中理論落緒次數(shù)=絲絞總長度×平均粒數(shù)÷繭絲長÷解舒率=9000米×9.5?！?000米/?！?.35(解舒率)=115次(其中85.5次為一粒繭做到完全自然落緒，另29.5次為生產(chǎn)9000米總長度廠絲的過程中意外斷掉而落緒的次數(shù))。平均每78米長度會有一次落緒，也意味著平均每78米長度會有一次纖度的較大變化。

3.2 一定長度內(nèi)纖度變化范圍分析

當(dāng)設(shè)計纖度為20旦，此時感知器的理論細限纖度約為18旦，添一粒厚皮如果是2.5旦，則為20.5旦，如果添上去的一粒繭為薄皮繭(薄皮繭纖度較細)，則絲條的纖度為略低于20.5旦。因此在正常情況下纖度是一直在18旦～21旦之間波動的(纖度感知裝置、添緒裝置處于完好狀態(tài)的情況)。

一定長度內(nèi)的絲條，其纖度一直是處于變化狀態(tài)的。即使在生產(chǎn)過程中的某一時段沒有落緒，其纖度也是變化的，這是由繭絲纖度的特性所決定的。一條蠶從開始吐絲到結(jié)束，它所吐出絲的纖度是變化的(見圖6)。

圖6 2013年春繭新品單絲纖度每百米分布圖

一般來說在剛開始的100～300米內(nèi)是由細至粗，在其后的長度內(nèi)是逐步地由粗變細，在這過程中最粗與最細的纖度相差會達一倍甚至更多，這種纖度差異，稱之為粒內(nèi)纖度偏差。另外，繭與繭之間的纖度也存在差異，這種纖度差異，稱之為粒間纖度偏差。這就像有的人胖，有的人瘦；有的人雖瘦但結(jié)實，有的人雖胖但是虛胖。早期的繅絲機(立繅機)，確定廠絲的纖度僅靠做準(zhǔn)一定粒數(shù)的繭來控制廠絲纖度，假如該批繭測試出的平均繭絲纖度為2.3，如果要生產(chǎn)20/22旦的規(guī)格，那就要求工人每根廠絲用9粒繭生產(chǎn)，至于在這9粒繭中間的纖度變化就全憑工人的技術(shù)來掌握了。而如果遇到尷尬的繭絲纖度，如繭絲纖度為2.5旦，那就非常麻煩，須采取許多另外的技術(shù)措施來解決。

3.3 纖度自動控制的相對可靠性分析

為了更好地控制廠絲纖度的均勻性，目前制絲企業(yè)基本都已采用自動繅絲機。自動繅絲機對纖度的控制由過去靠機械與人工配合（肉眼點數(shù)），改為由繅絲機上的纖度感知器來自動完成。在感知纖度的同時，再由機械自動完成添緒動作。盡管對纖度的控制由半自動改變成了自動，但這種對纖度的控制并不是絕對準(zhǔn)確，只能說是相對均勻，更主要的貢獻是體現(xiàn)在提高了勞動生產(chǎn)效率。這種“相對性”主要是由以下五個因素所決定的：

（1）蠶繭在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的自然落緒及異常落緒所導(dǎo)致的絲條纖度變化分析

如前述所示，在一般情況下，生產(chǎn)20/22旦規(guī)格的生絲，平均每間隔70～90米就會產(chǎn)生一次由于落緒而出現(xiàn)的纖度較大變化，這種落緒分自然落緒及異常落緒二種。自然落緒即一粒繭從頭做到完(通常情況下不會做到真正結(jié)束，而是當(dāng)繭絲變得很細時出現(xiàn)的自然斷裂)；異常落緒即一粒繭在生產(chǎn)過程中的中間某一段，由于繭絲纖維里出現(xiàn)的脆弱點或由于緒下多粒繭子異常纏繞所產(chǎn)生的落緒。這二種落緒在生產(chǎn)過程中均屬正常范圍。(見圖7、8)

（2）纖度感知器只能感知細限纖度，不能預(yù)防粗限纖度分析

繅絲過程中每粒繭子在離解時繭絲會越做越細(一是每粒繭自然變細，二是途中的落緒)及設(shè)備的制造成本，目前的感知器只能在絲條偏細的情況下發(fā)出添緒信號，并帶動添緒機構(gòu)自動完成添緒動作。在實際生產(chǎn)添緒過程中，當(dāng)給繭機發(fā)生誤操作(多添)時，但感知器不會發(fā)出信號而任憑機器繼續(xù)生產(chǎn)。這一現(xiàn)象如果擋車工不能及時發(fā)現(xiàn)，就會產(chǎn)生一段偏粗的絲條，直到出現(xiàn)下一次落緒，絲條的纖度才會趨于正常。(見圖9)

（3）自動添緒會短時間掩蓋纖度的嚴重缺陷分析

在繅絲生產(chǎn)過程中，緒下正在繅制的蠶繭有時會出現(xiàn)連續(xù)甚至同時落緒的情況，在這種情況下，雖然感知器一般都能及時感知到纖度偏細并發(fā)出要求添緒的信號，但由于給繭機每次只能添一粒繭，且第二次添緒有一個時間差，一般為4秒，在這4秒時間里，就會產(chǎn)生2米多的偏細絲條。過了這4秒，當(dāng)下一只給繭機趕到并按接收到的信號完成再一次添緒動作后，此時該緒的絲條才會變成正常，感知器也恢復(fù)了正常。而繅絲工由于一般要看60緒，這種情況下一般不易發(fā)現(xiàn)，更不可能糾錯。因此這種纖度的嚴重缺陷現(xiàn)象就被掩蓋了。(見圖10)

（4）感知信號轉(zhuǎn)化過程中出現(xiàn)的差異分析

纖度感知器對絲條粗細的感知并不是真正地測量其直徑，它的感知原理是感知絲條對感知器上的二塊玻璃片之間所產(chǎn)生的移動摩擦力的變化來判斷纖度的粗細變化，由于在這過程中有一個數(shù)值轉(zhuǎn)換的因素，因此如繅絲機內(nèi)的水溫、車間內(nèi)的相對濕度、繅絲機的轉(zhuǎn)速等因素均會對感知器產(chǎn)生影響，從而使其發(fā)出的信號與真正的纖度粗細值有差異。例如：在同一車間內(nèi)的二組不同繅絲機，假定其它因素均一致，但一組繅絲槽內(nèi)的水溫為32℃，另一組為25℃，在這種情況下，在高水溫的繅絲機上生產(chǎn)出的絲條會偏粗，而在低水溫的繅絲機上生產(chǎn)出的絲條會偏細。

（5）絲條在纖度細限值出現(xiàn)前所出現(xiàn)的纖度變化分析

絲條在生產(chǎn)過程中哪怕不落緒也會出現(xiàn)一個逐步變細的過程(也有可能在一小段距離內(nèi)由于緒下新繭較多，其纖度會變粗)，隨著纖度的不斷變細，感知器雖然已經(jīng)感知出纖度出現(xiàn)了變化，但由于未達到細限值，添緒裝置并不會實施添緒動作，這一段絲條的纖度就會低于中心值。(見圖11)

4 避免同一緒內(nèi)絲條纖度出現(xiàn)較大波動時的防范措施

絲條在生產(chǎn)過程中其纖度出現(xiàn)波動是不可避免的，是絕對的。但縮小其波動范圍是可能的。這種改變往往就能體現(xiàn)出繅絲廠技術(shù)管理水平的高低。一般可以從以下幾方面入手：

（1）控制好單產(chǎn)水平

前文提到，一粒繭的絲長是有限的，一般在1000米左右，而且由于種種原因，在繅制過程中，在這1000米中間還會出現(xiàn)異常落緒。因此在生產(chǎn)20/22旦規(guī)格時，一般卷取70～100米就會出現(xiàn)一次落緒而要求添緒機構(gòu)自動添緒。但添緒機構(gòu)不是固定添緒，而是移動添緒，給繭機在移動過程中有一個滯后過程。如果由于卷取速度太快而導(dǎo)致要求添緒的信號發(fā)出太頻，添緒機構(gòu)就會來不及添緒，這時絲條就會出現(xiàn)低于細限纖度的異常情況。因此控制好絲條的卷取速度，即單產(chǎn)水平，就能較好的保證絲條纖度的穩(wěn)定性。