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學霸｜清梳聯艱難國產化之路，從久攻不克到自主創新
發布時間：2015-03-18
國外清梳聯技術發展歷程
清梳聯的起源，可以追溯到1924年。最初清梳聯只是一種將清花工序和梳棉工序進行連續化生產的構想，當時梳棉機的產量僅為1.5kg/h～3kg/h，只有清棉機產量的1/50～1/100，一套清梳聯需要配置50臺、甚至100臺梳棉機。在以后的生產發展中，梳棉機單臺產量迅速提高，換卷越來越頻繁，再加上工業技術的快速進步，清花、梳棉工序連續化生產的需求也日益迫切。
最早將清花、梳棉連續化生產推向工業應用的是日本。1960年，日本就將NCF簡易清梳聯推向工業生產，接著又陸續推出了TAS、NAS、CAS、DAS等類型的簡易清梳聯。這些清梳聯的特點是在利用原有清花和梳棉設備的基礎上，通過連續喂棉控制裝置和簡易的梳棉機喂棉箱，將清花設備和梳棉設備簡單的連接起來，實現連續生產。
這種清梳聯的喂棉系統控制采用有回花方式，梳棉機喂棉箱屬于單節棉箱。該類型的清梳聯雖然結構簡單、改造方便，但在實際應用過程中生條定量變化很大，系統不穩定，特別是停車后再開車，生條定量的偏差非常嚴重。
從20世紀60年代開始，日本清梳聯在紗錠應用中的比重逐年上升，1970年為7.3%，到1985年末，清梳聯比重已經上升到47.8%。這一時期為代表的是日本豐田株式會社清梳聯設備，其流程配置為：
瑞士立達（Rieter）公司于1957年開始研究清梳聯工藝，1962年將第一批Aerofeed（間歇喂棉）系統提供給瑞士的Figi和美國的Gratex紡紗廠，于1968年在國際紡機展覽會首次展出。
瑞士Rieter公司第一期生產的是Aerofeed-N型喂棉箱，有回花，只能縱向喂棉，而且在一條線上只限生產一個品種；在一個系統內，梳棉機的配臺數不能發生變化。我國20世紀70年代末到80年代初引進的立達清梳聯都是這種類型，這一時期為代表的梳棉機是C3/1型。
為了提高清梳聯的適應性和靈活性，立達公司隨后又推出了Aerofeed-F 型喂棉箱，并于1982年1月開始投放市場。隨后1986年該公司又推出一種通用型產品Aerofeed-U型。立達清梳聯這一時期為代表的梳棉機是C4型。
在工業應用過程中，立達清梳聯設備從結構和技術等方面都發生了重要轉變，清梳聯不再基于原有傳統設備，而是研發生產出了專門應用于清梳聯生產的專屬設備，在1992和1994年國際紡機展覽會上，立達公司推出了結構合理、功能明確的清梳聯流程，其流程配置為：
德國特呂茨勒（Trützschler）公司清梳聯的研究也是從梳棉機喂棉箱開始，該公司的Exactafeed-FBK型喂棉箱，創始于1963年，該棉箱采用雙節結構，使用空氣壓縮纖維以控制筵棉密度，這一結構控制原理一直沿用至今。
1965年，特呂茨勒公司在系統供棉技術上取得了突破，首先取消了回棉管結構，這是清梳聯發展史上的重要轉折，開啟了各國清梳聯從有回花結構向無回花結構發展的序幕。
1973年，特呂茨勒公司研發了Flexafeed-FF型喂棉箱，可以在一組梳棉機上同時加工兩個品種，還可以較方便地改變二個品種的生產規模；1975年又進一步發展了Multiflexafeed-MFF型喂棉箱。
隨后，研發推出了FBK519型喂棉箱與DK715梳棉機搭配，在此基礎上，于1985年又研發推出了FBK533型喂棉箱，該型號喂棉箱與DK740、DK760型梳棉機成為了20世紀80年代中后期至90年代初期國際清梳聯市場的經典組合，我國當時曾大量引進該類型清梳聯，其清梳聯流程配置為：
德國赫格特（Hergeth）公司也是一家設計生產清花、梳棉及非制造布設備的大型公司，該公司于1982年與美國Hollingsworth和英國Platt-saco-lowell合作，生產非織造布清梳聯設備，并同期推出了適用于加工80mm以下纖維的清梳聯設備。
該公司的清梳聯喂棉箱采用無回花雙節棉箱, 下棉箱采用振動板結構，控制儲棉的均勻度，其清梳聯流程的生條產量和質量明顯差于同一時期的瑞士立達公司和德國特品茨勒公司，我國曾少量引進。
在1994年紡機展上，該公司展出的清梳聯流程為：
20世紀90年代后期，該公司與青島紡機廠簽訂了清梳聯設備合作意向書，按提供資料，開清棉機為赫格特公司產品，可配用青島紡機的FA172型喂棉箱和FA201B型梳棉機，隨后，該公司退出了清梳聯市場。
英國克羅斯羅爾（Crosrol）公司早期也研發生產了有回花的簡易清梳聯，意大利馬佐里（Marzoil）公司最早采用簾子配棉，振動板和光電管控制的喂棉裝置，后來也改為類似于德國特呂茨勒的風機連續吹氣壓棉箱。這兩家制造的清梳聯設備水平一般，推廣不多，早期我國也沒有引進，后期引進也很少。1994年紡機展上，這兩家公司都推出了比較有代表性的清梳聯流程。
克羅斯羅爾公司加工低含雜原棉的清梳聯流程為：
意大利馬佐里公司清梳聯流程：
國產清梳聯的起步與發展
我國清梳聯的研究起步不晚，幾乎與國外同步，但是在發展的道路上卻是曲折漫長。縱觀我國清梳聯技術和裝備的發展歷程，可以大致分為以下幾個階段：
1956年，我國第二個五年發展規劃中就把清梳聯定為紡織工業的重點發展項目，但由于當時工業基礎極為薄弱，技術工作受到種種干擾，研究由振蕩板簡易棉箱組成的清梳聯機械裝置，幾乎全由各紡織廠機修間加工制造，紡織廠的工人和技術人員自己動手進行簡單拆裝連接。配套的開清棉設備沒有進行相應改造，運轉中機械故障極多，質量極不穩定，生條重量不勻和重偏波動極大。
1964年，紡織部研究院與青島紡機合作開發了A176、A177型清梳聯喂棉箱，1965年試制成功，1967年在河南省三門峽會興棉紡廠，由鄭州紡機生產的包括A005A型墻軌往復上抓式抓棉機、A006型混棉機、A035型混開機等組成的LA011型開清棉聯合機組，與青島紡機生產的A177型喂棉箱、A186型梳棉機組建我國第一條國產有回花清梳聯生產線。
當時國內對清梳聯技術的認識尚處在一個較低的水平，主機制造廠的加工母機、檢測儀器的精度不高，沒有可靠的質量保證體系，生產出的設備精度低、可靠性差。在開清棉設備中抓棉機排包少且上包時必須停機，也沒有大容量的混棉、清棉設備，機型單調，適應性差，喂棉箱過于簡單，自身穩定性差，運行過程中機械、電氣及系統故障多。
以上這些因素，嚴重地阻礙了當時清梳聯技術的發展，不具備推廣條件。
20世紀80年代初，清梳聯設備的開發應用作為一個重要課題被再次提出，提出有關紡機企業協同研究并開發無回花清梳聯設備，這次研發的重點是梳棉機喂棉箱和勻整裝置。
1983年～1984年，青島紡機試制的FA171型無回花系統清梳聯喂棉箱，在京棉三廠氣流紡車間試驗。在無自調勻整條件下生條重量5 m不勻率，月平均值筒內不勻率達2.90% ，好于同條件下卷喂的3.51%。
1985年～1988年，在上海12棉《棉紡整套新技術工業性試驗》項目中，對清梳聯進行工業性試驗。該清梳聯由青島紡機供應FA171A型無回花系統喂棉箱和配有FT021A型自調勻整器的FA201型梳棉機，鄭州紡機提供開清棉聯合機，其中包括有FA002型并聯式圓盤抓棉機及FA022-6型多倉混棉機。由于開清棉、梳棉相隔較遠，輸棉管道在30m以上，管道棉延時長達8s，管道壓差達200Pa，與梳棉相連接的FA107A型清棉機給棉系統工作不穩定，經常發生堵車以及清梳聯喂棉箱加工粗糙、下花不暢等原因造成梳棉機生條不勻率很差。在不用自調勻整器時，生條CV值(5m)平均高達3%，臺間生條平均定量極差達6.8g/（5m），這樣不穩定的喂入狀態是FT021A型超長片段勻整器所無能為力的。
用了自調勻整以后，雖然把千米重量內不勻率下降到平均2.27%，臺間平均定量極差降低到1.17g/（5m），但生條重不勻率的月平均值CV值仍然高達3.88%～4.86%。
1989年～1991年，由中國宏大紡機(集團)公司牽頭，鄭州紡機、青島紡機等七個單位參加的《清梳連續化工藝與設備的研究》會師在無錫馬山紡機試驗中心。提供的新設備有青島紡機的FA201A型梳棉機，配FT022型混合環自調勻整器；膠南的FA202型高產梳棉機，配YZ-2 型長閉環自調勻整器，開清棉系統及與膠南梳棉機連接的清梳聯喂棉箱由鄭州紡機提供，清梳聯流程配置如下：
經過3個月的生產試驗，梳棉機產量達到30～38kg/h，5m生條月平均CV值為2.5%，接近當時引進設備的水平。
與20世紀60年代相比，這一時期的國產清梳聯設備在加工精度、裝配質量、自動化程度及電氣控制技術等方面都有了較大進步。但是清梳聯設備加工仍然較為粗糙，表面粗糙度差，輸棉管道、棉箱內壁、排氣濾網等棉花通道漏風掛花多，機械、電氣故障多，保養維修工作量大，運轉效率低，產品質量穩定性差等問題沒有得到根本解決，加上制造廠家的售后技術服務薄弱，國產清梳聯很難進行工業化生產應用和大面積推廣。國產設備在國內用戶心目中的信心一時難以樹立，于是不得不付出高昂的代價從國外引進。
相對于國外清梳聯技術的日益成熟，我國的清梳聯仍在起步階段徘徊，“久攻不克”的清梳聯發展引起了國家的高度重視，清梳聯成為中國紡織總會科技進步四個“重中之重”項目之一，列入國家“八五”重點科技攻關項目，這是國產清梳聯從困境中走出來，走上健康發展道路的重大轉折點。
國家對紡機制造業采取多種措施，一方面采取技貿結合，進行技術引進，同時又立足自身力量，結合國情，進行技術攻關。1988年鄭州紡機在借鑒特呂茲勒技術基礎上開始進行包括往復抓棉機、清梳聯喂棉箱、高產梳棉機在內的整套清梳聯的研發。
1992年，鄭州紡機攻克了FA006型往復式抓棉機、清梳聯連續喂棉控制系統、ZFA176、ZFA177型清梳聯喂棉箱和ZFA211型高產梳棉機等關鍵設備，配備2臺ZFA211型梳棉機的首條獨立成套長流程清梳聯線在北京一棉投產應用。
1993年，經國家經貿委、中國紡織總會、機械電子工業部、中國國際工程咨詢公司等單位聯合考察，選定鄭州紡織機械廠與德國特呂茨勒公司合作生產高檔清梳聯設備，為期十年，在此期間，鄭州紡機引進了特呂茨勒公司當時最為先進的全套圖紙和技術資料，以及多種專機和檢測設備，開始進行合作生產，為鄭州紡機全面系統掌握清梳聯技術奠定了堅實基礎。在這一時期，鄭州紡機提出了清梳聯的概念并率先將“清鋼聯喂棉箱”更名為“清梳聯喂棉箱”。
1994年11月，第二條完全由鄭州紡機一家生產的包括開清棉機、清梳聯喂棉箱和高產梳棉機等15種單元機組成的清梳聯生產線在山東曹縣棉紡廠生產應用獲得成功，梳棉機單機產量達到35kg/h，生條5m重量月平均值CV為1.8%，專家鑒定認為生產效果顯著，使用性能穩定，可投入批量生產。
山東曹縣棉紡廠清梳聯的流程配置為：
1996年，鄭州紡機承擔的《開清梳聯合機的研制》項目通過國家“八五”重點科技攻關項目成果驗收；1997年，鄭州紡機被列入清梳聯“九五”國家級重點科技推廣計劃項目依托單位，同期分別榮獲紡織部科技進步一等獎、國家科技進步二等獎。
隨后，鄭州紡機在合作生產和消化、吸收的基礎上，開發了FA028系列多倉混棉機、FA109系列三輥筒清棉機，并以此推出了以“一抓、一開、一混、一清、多梳”為模式的現代短流程清梳聯設備。
同一時期，1994年青島紡機和金壇紡機合作在德州棉紡廠組建長流程清梳聯生產線，其流程配置為：
這一時期，青島紡機也在尋求借鑒國外先進技術。20世紀90年代青島紡機與德國赫格特簽訂了合作意向，以赫格特清花機組為原型生產出了FA009型往復抓棉機、FA026型混棉機和FA116型精開棉機。
其中，FA026型混棉機的原型機為赫格特LCB Ⅳ型，該機通過可以往復移動的纖維分離器將抓棉機抓取的棉束送入棉倉，按排包順序將其分散排放在棉箱內，往復運動的鋪棉小車和往復抓棉機抓棉臂同步或按比例的同步運行，倉下有輸棉簾子將棉層自下而上漸次輸出，通過橫鋪直取進行交叉混棉；
FA116型精開棉機的原型機是MACⅢ型，該機雖然采用三刺輥結構，但實際上它第一刺輥實為給棉羅拉，第二刺輥為轉移羅拉，第三刺輥才是主除雜輥，雖為三刺輥，從開清工藝角度分析, 實際上只有一個清棉點。
鄭州紡機和青島紡機在引進和吸收國外先進技術的基礎上，使國產清梳聯迅速脫離起步摸索階段，開始走上國產清梳聯的創新之路，為實現清梳聯國產化和頂替進口做出了巨大貢獻。
圖為：鄭州紡機清梳聯喂棉箱 轉自-紡織器材在線 |
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