加強紡紗質量綜合檢測提升紗線品質

戴俊劉必英樂峰

（江蘇悅達紡織集團有限公司）

摘牋要：本文介紹了現代棉紡生產中通過離線檢測控制紡紗水平和質量波動，運用在線檢測技術控制質量弱環，使用專家系統進行質量監控的紡紗質量控制新方法，闡述了紡紗過程中運用綜合檢測手段對提高紗線品質的作用，提出了運用信息技術是紡織生產質量管理發展的必然趨勢。

關鍵詞:離線檢測犜諳嘸觳鉅專家系統犞柿靠刂

近二十年來，紡紗質量水平突飛猛進，一方面棉花品質的改進為紗線質量水平的提升提供了條件，另一方面設備工藝技術水平和關鍵器材質量的提高為紗線質量水平的提升提供了保證。過去JC14.6tex條干不勻率低于14%可以說是業內奇跡，而目前11%已是正常水平，高水平的已做到10%以內。但是，近幾年來對紗線質量水平的評判標準發生根本變化，使用者一方面關注指標質量，另一方面更關注實物質量和指標質量的穩定性與一致性。為滿足用戶的這一要求，近年來我們探索如何發揮現代檢測設備的功能，把離線、在線、專家系統等檢測手段綜合運用到質量管理體系中，實現運用離線檢測控制紡紗水平和控制波動，運用在線技術減少質量弱環，運用專家系統進行質量監控的紡紗質量控制新方法。

1.發揮先進檢測儀器功能，優化配棉和工藝設備狀態，提高質量水平

1.1犚訦VI測試指標為依據，逐步實現分類配棉

HVI大容量纖維測試儀采用先進的模塊設計，具有長度/強度、色澤/雜質、馬克隆值、熒光性UV、棉結等多個模塊。具有快速、測試項目多、樣本量大和數據準確等特點，已被廣泛應用于棉花質量評定、棉包分類管理、優化配棉和優選紡紗工藝等領域。使用HVI可以檢測纖維長度、整齊度、短絨率、斷裂比強度、馬克隆值、成熟度系數、回潮率、色澤Rd、黃度+b、棉結、雜質等指標，并能精確計算反映纖維可紡性的紡紗一致性指數燬CI。這些指標對紡紗工藝和質量具有重要影響，一般來說，細度、長度、強度較好的原棉能紡出更細、強力更高、條干更好的紗線，同時紡紗過程中斷頭少、效率高。表一列出了環錠紡高檔機織用紗和針織用紗原棉對紡紗工藝影響的順序。

表一原棉質量對紡紗工藝的影響

1.1.1纖維長度與成紗質量關系分析

HVI表征長度的指標主要有：平均長度、上半部平均長度、長度整齊度指數、短纖指數等。纖維長度是評定質量的三個纖維特征之一，也是影響紡紗質量的重要因素之一。一般纖維長度長，纖維間接觸機會多，抱合力大，成紗強力高，條干均勻，毛羽少，產品手感、光澤好。尤其在紡細號紗時，纖維長度的影響更顯著。一般在紡制色織米通布、青年布等對條干、毛羽要求高的紗線時，應重點選配纖維長度長、整齊度好的原棉。

短絨率指標和上述纖維長度指標一樣對成紗質量有非常大的影響，短絨的增加提高了牽伸過程中纖維控制的難度從而帶來了附加不勻，增加了員工、設備、空調的負荷和耗棉成本，因此，控制原料短絨率和纖維加工過程中的長度損傷是紡紗質量控制的重要方面。紡紗過程一方面在原棉選配時要控制原料的短絨含量，另一方面應采取有效措施，減少纖維損傷，保持原棉長度，降低短絨含量。

短纖維長度HVI的界限標準細絨棉為1/2英寸即12.7mm，因為一般長度在15mm以上的纖維具有可紡性，對紗線指標會產生正面影響；長度為12—15mm左右的纖維仍有可紡性，起到使紗線飽滿的作用，對紗線強力沒有什么貢獻；長度在10mm以下的纖維一部分在紡紗過程中成為落棉和回花，一部分由于纖維在紡紗過程中不易控制而擴散，形成毛羽，經摩擦后易成棉結，短纖維還易粘附在機件上，被帶入須條后形成棉結。據統計，構成棉結的纖維長度有60%—70%是16mm以下的短纖維，因此控制短絨率一方面是控制好配棉中小于12.7mm的短纖維含量，對光潔度和強力要求高的紗線品種應控制在9.5%以內，同時要控制皮清棉的使用，剔除配棉中高短絨率的嘜頭；另一方面是加強紡紗過程中16mm以下短纖維的控制，盡量實現清鋼工序短絨的排除大于增加，降低短纖維在生產過程中產生棉結的幾率。

表征纖維長度分布的曲線圖（通過AFIS測試得到），一種是纖維長度—重量曲線圖（圖一），一種是纖維長度—數量曲線圖（圖二），從圖形可以看出：以重量計的平均長度L（w）大于以根數計的平均長度L（n），而以根數計的短絨率SFC（n）遠大于重量計的短絨率SFC（w）。這是因為長纖維的重量總是要大于相同根數短纖維的重量，因此在纖維長度—重量曲線圖（圖一）中，纖維分布總是偏向于長纖維，從而使重量法的纖維指標總是要比根數法的纖維指標看起來要“好一些”。纖維長度—數量曲線圖能更直觀的評價纖維及其加工過程的性能，因此生產實踐中控制根數計纖維長度和短絨率指標，具有更實際的工藝意義。

圖一纖維長度-重量曲線圖

圖二纖維長度-根數曲線圖

1.1.2纖維細度與成紗質量關系分析

細度是纖維*重要的三個特征之一，棉纖維的細度大體可以用HVI測試的馬克隆值，結合成熟度指數來表征，在一定范圍內，馬克隆值小，纖維細度細，成紗截面內纖維根數多，纖維間的接觸面積大，拉伸時滑脫機會少，成紗強力高。但纖維馬克隆值過小，纖維成熟度往往很差，單纖維強力降低，成紗強力也低。馬克隆值和成熟度指數對不同號數的紗影響程度不一樣，紡細號紗時，馬克隆值影響大，使用適當低馬克隆值纖維，成紗強力增加顯著；紡粗號紗時，使用適當低馬克隆值纖維，成紗強力提高較小，相反使用較高馬克隆值的棉纖維，成紗強力降低也較小，而紡細號紗時，成紗強力降低顯著。因此配棉時紡細號紗要著重選配適當低馬克隆值的原棉，以提高紗線強力和條干均勻度；紡中粗號，對染色色彩要求高的紗線，要著重考慮原棉的成熟度和適當高馬克隆值，以降低成紗棉結，提高織物染色性能。但一定范圍內，隨著馬克隆值的增大成紗質量總體上是逐步變差的，選配時必須根據產品的*終用途注意把握。

不同馬克隆值纖維制成的織物，在同樣染色配方下，產品色光深淺是不一的，因此配棉成分批次之間馬克隆值差異大，或同一配棉中各成分馬克隆值的CV值較高，其織物染色常會產生橫檔。因此，對染色色彩要求高的品種，要嚴格控制配棉批次平均馬克隆值的差異和同批配棉中馬克隆值的差異。一般要求，接批馬克隆值差異控制在0.3以內，同批中不同嘜頭的馬克隆值CV值控制在10%以內。

1.1.3纖維強度、棉結與成紗質量關系分析

纖維強度也是棉纖維*重要的三個特征之一，HVI使用斷裂比強度和斷裂伸長率表征纖維強度指標。棉纖維斷裂比強度大時，必然是纖維細度細或單纖強力高，對成紗強力有利，同時纖維不易斷裂，制成率高，有利于降低用棉量。

原棉棉結是由棉花采摘和加工時產生的，HVI測試的棉結與AFIS檢測結果具有很好的相關性。生產過程中AFIS測試的棉結數據能準確反映設備狀態，有效控制棉結清除效率。按照正常工藝設備狀態估算，細絨棉紡制棉結要求高的品種，精梳條控制的棉結一般在12粒/g以內，按照生條到精梳條棉結清除70%計，生條棉結應控制在40粒/克，同樣按照清梳聯到梳棉棉結去除率85%計，低棉結含量原棉清花線棉結增長率65%計，原棉棉結應控制在160粒/克左右。因此紡制對棉結含量要求高的米通紗時，原棉選配的重點是（1）選擇含棉結、帶纖籽屑、軟籽表皮等疵點少的原棉；（2）成熟度與軋工質量好的原棉；（3）含水適中的原棉。

1.2犜擻肁FIS，控制半制品過程質量，優化紡紗工藝

AFIS燩RO單纖維測試儀是一種**纖維測試系統，它能快速、方便、準確地測試原棉、棉條和粗紗中的纖維長度、短纖含量、棉結雜質、成熟度等指標，有效地分析評價清梳聯、精梳機、并條機、粗紗機的產品質量狀況和變化趨勢，為分析優化生產工藝提供較為科學的數據。

通過幾年的探索，AFIS已經成為我司過程質量控制的重要工具，對半制品質量標準的制訂、設備狀態的優化、維修周期的判定、調整工藝配置、監控過程質量變化，甚至成本控制等都提供了準確的依據。

1.2.1　建立周期檢測，及時消除“兇機”車臺

我們對全部前紡機臺半制品建立周期檢測計劃，制訂AFIS指標控制圖，同時通過建立質量報警閉環管理，對超限車臺、眼、錠及時開出質量報警單，責任工序和車臺包干人，在**時間內采取相應工藝措施，將超標“兇車”控制到指標范圍內，實現對半制品質量波動的有效監控。

1.2.2　定期進行過程分析，優化工藝參數

利用AFIS測試的原棉、筵棉、生條、小卷、精梳條、熟條和粗紗數據，經常分析棉結、短絨、長度、成熟度等在紡紗過程中的變化情況，包括增長率、清除效率和控制圖表等，不斷優化工藝配置，控制落棉差異、分析設備狀況、鑒定分梳元件優劣等指標。

表二　某品種前紡各工序AFIS測試主要指標變化情況

表二是某生產線品種前紡半制品AFIS測試數據以及增長率、去除率的變化情況。從成熟度指數變化情況來看，清鋼、精梳工序后，成熟度指數顯著提高，說明這幾個工序對不成熟纖維的排除達到了預期的工藝效果，生產過程中的疵點排除和氣流回收作用良好。

紅色（1）表明：梳棉機的棉結去除率低，于是我們對該生產線所有測試車臺進行排查，發現其中一排4臺車棉結偏高，原因是梳理元件狀況已接近更新周期，一方面采取適當降低出條速度并采取磨針措施，使生條棉結降低到55粒/克，一方面著手更新分梳元件。

紅色（2）表明：<16.5mm精梳短絨超過該品種控制指標，我們適當增加精梳落棉率，并調整部分精梳工藝：頂梳插入深度由0mm增加到+0.5mm；毛刷刺入深度由1.5mm增加到2.0mm,速度由1100r/min提高到1200r/min。采取措施后精梳條棉結從15粒/克減少到13粒/克,短絨率由8.4%減少到7.4%。

紅色(3)表明：開清工藝還需改進，因為開清后纖維長度變短、短絨增加，為此我們對開清后各單機后纖維長度、短絨變化情況進行AFIS跟蹤，查找過度打擊工藝點，優化調整部分開清棉工藝。表三是AFIS對清花線各單機進行專項測試的結果。

表三　某品種開清線纖維長度短絨變化情況

表中可以看出，FA009抓棉機和FA116主除雜機后的纖維長度變短較大,FA029多倉混棉機和異纖分離器后短絨增長較高,為保證開清線后纖維長度不變短,牰滔撕量零增長或負增長，我們對開清線上的這幾個單機進行了工藝合理優選，通過多次試驗，采取了一系列工藝措施。

（1）降低主要單機打手速度：FA009抓棉機打手速度由1050r/min降為950r/min、FA116主除雜機打手速度由330r/min降為260r/min、異纖分離打手速度由800r/min降為630r/min，以減少打手對纖維的損傷；

（2）提高抓棉機的運轉效率，保證在95%以上，確保充分混棉，采取的主要技術措施為：打手刀片與肋條縮進3mm，打手每次下降量減少到1mm，小車往復速度加快；

（3）落雜區塵棒隔距調大，由3mm調到5mm，增大各補風口的進風量，在不落白的前提下，盡量增加落棉；

(4)調整FA029多倉混棉機進出風口的風量，保證棉箱混棉均勻。

通過上這措施的落實到位，開清線纖維長度損傷得到有效控制，短纖含量增長率可控制在-0.1%左右。

1.3　提高UT4、UTJ4對成紗質量水平的控制，改善質量波動

USTERTESTER4可精確地測定紗線質量變異系數，常發性疵點，支數變異，毛羽指數及變異，紗線直徑、密度和圓整度情況及變異、紗線中的微塵和雜質的數量及大小等六十多種評價紗線質量的指標，并可根據不勻率曲線圖、波譜圖、變異-長度曲線圖、直方圖等多種圖表分析紗線變異的原因及發生的部位，如周期性質量變異。USTERTESTER4還具有黑板和織物模擬功能、紗線質量一覽圖功能、以及長期報表功能，通過這些功能對紗線質量進行準確的評估。運用條干儀對紗線質量水平進行評價，并通過主要質量指標的變化來調整設備狀態、對比專件器材的使用，同時運用波譜圖、不勻曲線圖分析異常錠位，查找紡紗工藝不足已經成為棉紡企業改進成紗質量的重要手段。在USTERTESTER4使用實踐中，我們還要掌握運用長期報表功能、長度變異曲線等來改善質量波動，學會運用黑板、織物模擬等進行綜合分析。

USTERTENSOJET是**個具有可以在400m/min的速度下進行強力試驗能力的設備。可以檢測紗線斷裂強力、斷裂伸長、斷裂強度、斷裂功等指標的大小與數據的變異情況。利用USTER燭ENSOJET4高速強力測試儀可以在短時間內發現偶發性離散弱環。如果紗條中細節或疵點明顯偏多、紗線強力低且不勻大、伸長偏小且不勻大，所有這些都會導致紗線在拉伸過程中，拉伸強力斷裂點離散大，離散弱環多。一般普梳環錠紡紗線中產生離散性弱環的原因是截面中過多的短纖維，從而降低了紗線的捻度，導致弱環；精梳環錠紡紗線中產生離散性弱環的原因是原料的紡紗限制造成條干不勻產生末端的細節；氣流紡紗線中產生離散性弱環的原因是紗線污染和紡紗器件的配置不良等。通過測試分析可以找出導致紗線強力離散性弱環數量大的原因，并落實有效措施提高紗線強力及其伸長率，這方面分析論述已很多，這里不再贅述。

2.運用在線檢測技術查找質量弱環，提高質量的穩定性和一致性

隨著紡織生產向自動化、智能化、現代化方向發展，傳統的離線檢測已無法適應現代高速生產的需要，離線檢驗量僅占產品總量的萬分之一左右，檢測質量水平不能準確反映實物質量水平。為了有效控制產品質量，減少偶發性波動對質量穩定性和一致性的影響，運用在線檢測技術對產品進行全面檢測，并動態監控或報警，防止質量弱環流入后道工序。應用全程全樣在線監控技術已成為現代紡織發展的趨勢，目前紡紗生產各主機廠都研制了在線檢測技術，但應用情況不一。

2.1　在線檢測的特點

2.1.1　對產品進行****的全面檢測。

2.1.2　通過檢測、調整、監控、報警等手段，把疵品或不合格品消除在生產過程中。而傳統的儀器檢測，一般只能檢測，而不能把不合格品及時清除，有一定的滯后性。

2.1.3　在線檢測還具有質量分析、質量統計、產品評估等功能。

2.1.4　在線檢測把檢測、分析和優化生產有效地結合起來，為生產和質量控制實現自動化提供了保證。

2.1.5　在線檢測在生產成本節約上有一定的優勢，省時又省力。

2.2　在線檢測的應用

目前應用比較多的在線檢測技術是清花異纖檢測、并條機在線檢測和清紗器在線檢測技術，其中清紗器在線檢測技術應用*為廣泛，一方面能夠清除紗疵，另一方面還能夠利用在線檢測的質量統計數據設定各種類型紗疵的質量報警*限，自動報警異常疵點或剔除異常紗管。其主要報警參數有：條干CV值上下限報警，常發性紗疵報警，毛羽H值上下限報警，支數偏差、錯支紗報警，周期性鏈狀紗疵報警等，報警界限設置示例見表四。通過及時檢測和清除各種質量異常紗線，可以防止突發性紗線質量變異對紗線質量的影響，保證紗線質量穩定保持在一定范圍內。

表四報警界限設置示例

紗線的質量變異會在織物上產生有害的外觀，這些疵點必須盡早被檢測來，否則這些不良品流入到后道會在布面產生橫檔疵點，使布面風滿度變差、布面風格變壞，產生疵點的“集聚效應”，會使成紗均勻度下降，產品品質惡化，造成客戶投訴，嚴重時會導致索賠。

紗線疵點有隨機性和突發性之分，一般隨機性疵點由環境、操作因素造成，突發性疵點大多呈周期性，一般由機械和專件、器材因素造成。周期性疵點對于織物的破壞程度主要取決于疵點波長的大小，一般可分為短片斷、中片斷和長片斷。短片斷周期性質量變異：表現為在織物面料幅寬范圍內，1cm到50cm長的周期性質量變異重復出現許多次，導致周期性的粗節或細節之間距離很近，在大多數情況下，會產生云斑狀的花紋；中片斷周期性質量變異：50cm到5m范圍內的周期性質量變異不容易辨別，這個范圍內的疵點在雙倍的幅寬或者針織面料一個周長內的紗線的展開長度是周期性波長的整數倍或接近波長的整數倍的時候影響特別嚴重。在類似情況下，會在機織面料中產生“橫檔”或會在針織面料中產生“條痕”；長片斷周期性質量變異：波長大于5m的周期性質量變異在機織物和針織物中能產生很明顯的橫檔，因為這種周期性疵點的波長大于機織面料的幅寬或針織面料的周長，在*終產品中這種疵點很容易識別。

周期性質量異常雖然由個別的眼、錠位產生，數量有限，但危害很大，紡紗企業必須將消除周期性質量異常工作作為質量管理工作的重要一環。一方面要運用清紗器在線功能嚴格把關，另一方面要建立異常錠位的質量追溯機制，查出成因，特別是可采用標識法與JN-GDDW-IV型管位對位系統相結合，建立掃錠工作周期。消除細紗機上的異常錠位是紡紗企業控制質量弱環的一項長期而艱巨的工作。要運用清紗器進行在線監控，將不合格的管紗挑揀出來，并確定錠號由專門維修人員到相關細紗錠位上去查找，并根據UT4檢測、分析的結果，找出造成異常的根本原因，消除異常的粗紗或機械故障，使成紗質量始終保持穩定一致。由于我們建立了掃錠工作機制，幾年來消除了大量的異常錠位，有效地預防質量問題的產生并可長期有效地減少質量問題的產生，提高了質量的一致性和穩定性，同時由于管理的改善，使得自動絡筒機的停臺機會大大減少，提高了絡筒機的生產效率。

3.運用專家系統開展質量監控與質量優化，提高整體質量管理水平

信息化技術運用到現代紡織企業管理中已被越來越多的企業所認識，專家系統通過集成化的數據采集與管理，并根據用戶需要形成多種圖表，為使用者提供了更加快捷方便的數據獲取與評判手段，一方面可實現在線質量監控，一方面記錄大量歷史數據。USTER專家系統目前由并條、細紗、實驗室和電清專家系統組成，可實現質量監控、設備狀態監控，效率監控、產量監控，實現質量優化、工藝過程追蹤分析、管理報告等，是提高質量管理手段、提高生產效率、優化成本的一種重要工具。電清專家系統主要有數據報告和工廠數據管理兩大應用功能。

3.1　數據報告的應用

3.1.1　建立數據報告定時查看制度

數據報告主要有機器報告、批號報告、分級報告、位置報告、特殊報告等八種報告和一個位置圖表，專家系統是整個紗線絡紗過程的在線監控，對所有管紗進行質量監測，提供的數據功能強大，實用性好，必須建立管理人員和操作人員定時、定期查看報告制度，并落實到生產質量管理和設備維護中，才能真正發揮數據報告的信息功能。質量員可以通過報告快速查看某批紗直至每個錠位的質量變化，及時向前道提供質量變化信息；運轉管理人員可以通過報告查看各班次生產效率、壞車、壞錠情況，掌握好車間生產調度；設備工長和維修人員可以通過報告查看異常錠位情況，及時修復。

3.1.2牻立數據報表自動報警制度

在專家系統中可以根據客戶特殊要求和公司內控質量標準,對重點指標設定界限,實時顯示及時報警，并由專家系統管理員將信息提供給相關責任人員分析解決。

3.1.3牻立長期數據分析制度

專家系統具強大的數據儲存功能，可以對長期數據進行統計分析，可以方便地根據報表、曲線對比長期質量變化情況，幫助我們及時總結優化工藝，開展質量問題追溯等。

3.2牴こ數據管理的應用

3.2.1優化NSLT清紗曲線

在實際生產過程中,在主菜單“批號”菜單下進行操作應用，將設定品種的清紗數據先上傳到專家系統主控機，建立品種的批號，通過批號的建立，進入散點圖的收集，通過收集到的散點圖，對設定品種進行自動曲線優化。運用CAY優化清紗曲線，是平衡紗線質量與絡筒效率的一項重要工作。據測算，每100km減少一個切疵，絡筒機效率將提高0.1～0.15%左右，可顯著降低噸紗能耗。CAY優化清紗曲線前后對比情況如圖三，圖四所示。

圖三不恰當的清紗，10萬米切次數為160個

圖四沿紗體而設定的清紗曲線，10萬米切疵數79個

3.2.2　接頭質量分析

利用專家系統可快速查詢不合格接頭的錠位，幫助維修人員及時處理異常錠位，防止不合格品流入到用戶手中，并提高絡筒效率，該項功能是電清專家系統*直接有效的質量控制手段.

圖五牋接頭狀況良好

圖六牋接頭狀況不良

圖五，圖六是接頭質量對比圖，圖中綠色小方塊表示接頭質量良好，紅色小方塊表示接頭質量不良，利用上述圖形，可不再需要用視覺對比來判斷接頭的好壞，所有的接頭均經過電清的檢查，可輕松分辨出不良接頭與錠位。

4.結語

將信息化技術應用到質量管理體系中是傳統質量管理向現代質量管理升級的重要途徑，也為質量管理手段現代化、系統化、科學化創造了條件，提供了保證，是紡織生產質量管理發展的必然趨勢。當前我們很多企業還處于離線檢測應用的初級階段，或是在線檢測、專家系統應用的探索階段，隨著市場對綜合質量水平要求的不斷提高，隨著質量管理不斷向縱深發展，對現代檢測手段的功能要求將會越來越多。現代離線、在線和專家系統等綜合檢測技術功能強大，需要生產企業根據企業的實際需要邊使用、邊探索、邊總結提高。　

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