原文刊自：2021年11月
第49卷（总第601期）
介绍了浆纱机的发展现状和技术创新。以2020中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会上展出的浆纱机为例，介绍和对比了浆纱机上浆装置、经轴退绕装置和烘燥装置的技术创新。指出：小浆槽结构搭配喷淋方式，提高了操作安全性和上浆质量；经轴纱线主动退绕装置反应精度高，可有效减少经纱伸长。认为：浆纱机在浆槽设计和电控系统优化等方面取得了突破性进步，未来应朝着进一步节能降耗和智能化控制方向发展。浆纱机; 上浆装置; 浆槽; 烘筒; 退绕装置; 电控系统; 烘燥装置; 节能降耗国内外新型浆纱机发展水平不断提高，出现了突破性的进展。在原纱和浆液条件一定的情况下，浆纱机及其上浆工艺是改善经纱可织性的决定性要素。浆纱机从结构上讲，由多个单元组成，其中最重要的组成部分有上浆装置、经轴退绕装置、烘燥装置等，其结构设计、制造、安装、使用等方面的先进性、质量稳定性、工艺设计的科学合理性，决定了浆纱质量的优劣。2020中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会上参展的浆纱机生产企业共有5家。本研究以德国卡尔迈耶控股公司（以下简称卡尔迈耶）和江阴祥盛纺印机械制造有限公司（以下简称江阴祥盛）展出的浆纱机为例，对浆纱机的退绕装置、上浆装置和烘燥装置进行介绍和对比分析。
1 卡尔迈耶PROSIZE型浆纱机
卡尔迈耶PROSIZE型浆纱机分为VSB型单浆槽浆纱机与HSB型双浆槽浆纱机。通过在标准型ISOSIZE型浆纱机基础上对导纱系统和浆槽设计等方面进行改进，卡尔迈耶PROSIZE型浆纱机理论速度最高可达200 m/min。
1.1 上浆装置
卡尔迈耶PROSIZE型浆纱机浆槽示意图如图1所示。由图1可知，浆槽中不含浸没辊，上浆区域配备高射流、喷淋管技术，4只表面包覆有橡胶的浆辊形成3次上浆效果。另外，PROSIZE型浆纱机的浆槽具有高效浆液循环系统，采用两次浆液过滤，能大幅度减少浆斑和过度上浆时的浆皮问题。采用“两喷一压”式上浆方式实现纱线上浆。
图1 PROSIZE型浆纱机浆槽示意图
1-第1托浆辊；2-经纱；3-喷淋头a；4-压浆辊；5-上浆辊；6-浆液；7-浆槽；8-第2托浆辊；9-喷淋头b
1.2 经轴退绕装置
采用气动控制经轴退绕。相较于链条式退绕方式，气动控制经轴退绕方式的控制反馈速度快，反应精度高，可有效减少经纱伸长。卡尔迈耶PROSIZE型浆纱机双层经轴架示意图如图2所示。
图2 PROSIZE型浆纱机双层经轴架示意图
1-牙嵌式制动器；2-梁式支架；3-制动链；4-反向滚轮；5-架台
1.3 烘燥装置
VSB型单浆槽浆纱机与HSB型双浆槽浆纱机的烘房均采用顶置式结构，烘燥装置示意图如图3所示。
（a） VSB型单浆槽浆纱机烘房
（b） HSB型双浆槽浆纱机烘房
图3 PROSIZE型浆纱机烘燥装置示意图
由图3可知，VSB型单浆槽浆纱机共10只烘筒，浆纱由4只烘筒分为两组预烘，然后经过6只并合烘筒烘燥。HSB型双浆槽浆纱机共有12只烘筒，每个浆槽的浆纱由8只烘筒分为4组预烘，然后经过4只并合烘筒烘燥。PROSIZE型浆纱机烘燥装置采用单驱动电机系统控制各个烘筒的转速，实现最小纱线拉伸；采用完全自调算法控制纱线运动，在整个烘燥阶段纱线得到有效牵引，保证了纱线张力在烘筒之间均匀分布，避免产生摩擦。
2 江阴祥盛浆纱机
江阴祥盛专注于多单元浆纱机的生产制造，最新产品有“一上两压三辊式”和“一上三压四辊式”浆纱机。江阴祥盛摒弃了传统的浸没上浆方式，并持续改进提高经轴退绕、烘燥装置和驱动系统，机器实际速度最高可达150 m/min。
2.1 上浆装置
2.1.1 无浸没三辊自带浆式
江阴祥盛无浸没三辊自带浆式浆纱机的浆槽结构示意图如图4所示。
图4 浆槽结构示意图
1-经纱；2-导纱辊；3-上浆辊；4-压浆辊；5-预压辊；6-浆槽
在无浸没三辊自带浆式浆纱机中浆槽取消了浸没辊，纱片在浆槽里完全包裹在上浆辊上运行，没有自由纱段，纱线在上浆过程中不会产生位移并绞，大大减少了干区分绞时因纱线并绞造成断纱的几率。纱片在浆槽中由一只上浆辊全程带动运行，可以稳定地控制浆槽部分的纱片张力，有效减少纱线绕上浆辊、压浆辊的现象，提高浆纱质量及效率。小浆槽结构（浆槽辊面幅宽2 000 mm时主浆槽容积150 L，辅助浆槽容积90 L），浆液循环更新快，黏度变化小，结合专利设计的汽水分离装置，使浆液的含固量稳定并节约用浆成本。通过特殊设计，抬高了上浆辊位置，取消了上浆辊的轴头密封，有效降低了浆槽上浆传动电机的运行能耗20%，适应高速运行及减少维护。
2.1.2 无浸没四辊喷淋式
江阴祥盛新型无浸没四辊喷淋式浆纱机保持着三辊式浆槽纱线无伸长、不错位、无分绞断头和撞筘齿少的特点，其上浆装置具有两种出纱方案，一种为垂直出纱，另一种为水平出纱，垂直出纱四辊式上浆结构示意图如图5所示，水平出纱四辊式上浆装置示意图如图6所示。
图5 垂直出纱四辊式上浆结构示意图
1-第1预压辊；2-喷淋头；3-经纱；4-上浆辊；5-高压压浆辊；6-浆液；7-浆槽；8-第2预压辊
图6 水平出纱四辊式上浆装置示意图
1-经纱；2-预压辊；3-喷淋头；4-高压压浆辊；5-压浆辊；6-上浆辊；7-浆液；8-浆槽
由图5可知，垂直出纱四辊式浆纱机的浆槽中不含浸没辊，并配备一个喷淋头，与两个带液辊形成四辊三压上浆效果，第一道预压采用喷浆挤压，第二道预压采用带浆挤压，第三道采用带浆高压。前两道双预压功能可在浆纱机高速运行时大大提高纱线的渗透能力。浆槽小，操作方便，纱线运行中均为主动传送，无被动拉伸，所以对纱线的拉伸损伤最小，纱线绕辊的几率降低；在浆槽内纱线运行无位移现象，减少分绞断头几率。浆槽容积减小，不含浸没辊，且上浆辊轴头在浆液液面上，无需轴端密封，延长了上浆辊轴承使用寿命，适应高速运转、节能。
与垂直出纱方案相似的是，水平出纱方案的浆槽同样可以对经纱形成四辊三压的上浆效果，这是目前所有浆纱机中经纱与浆液接触时间最长、渗透被覆最为充分的，因此十分有利于疏水性纤维纱、集聚纺纱等难上浆品种的浆纱。
2.2 经轴退绕装置
江阴祥盛浆纱机采用与经轴一一对应的制动电机控制各经轴转速，利用独立的牵引辊作为主动辊牵引各经轴上的纱线，并配备张力传感器对各经轴合并后的经纱片纱进行张力检测，保证牵引辊的初始线速度与经轴纱卷的初始退绕线速度一致。江阴祥盛浆纱机经轴装置示意图如图7所示。
图7 江阴祥盛浆纱机经轴退绕装置示意图
1
-距离传感器；2-经纱；3-经轴；4-制动电机；5-经轴架；6-经纱片纱；7-主电机；8-压辊；9-牵引辊；10-牵引架
2.3 烘燥装置
江阴祥盛浆纱机的烘房采用顶置式结构，共有24只烘筒。每个浆槽的浆纱由16只烘筒分为4组预烘，然后经过8只并合烘筒烘燥，浆纱穿行路线如图8所示。
图8 浆纱机烘房浆纱穿行路线图
由图8可知，在上浆过程中经纱出浆槽后经过两次分纱，使得经纱排列密度减少到原来的1/4，有效地消除了烘房中纱线的黏连问题，可保证浆膜的完整性。
3 国内外新型浆纱机比较
3.1 上浆装置创新
PROSIZE型浆纱机与江阴祥盛浆纱机的浆槽中均取消了浸没辊，纱线被浆辊完全包覆，在湿区始终得到浆辊的引导与握持。江阴祥盛浆纱机的结构设计可使纱线在浆槽中无位移、低损伤，同时纱线在浆槽中断纱缠绕浆辊的几率降低70%~80%，大大提高了浆纱机的运行效率，也有利于提高织机效率。
江阴祥盛浆纱机在浆槽结构设计方面取得了显著进步，浆槽采用小浴比设计，浆槽工作内容积与国内其他浆纱机相比减少50%左右，减少了浆液浪费，降低了加热浆液蒸汽消耗10%。同比能提供更高的压浆力（最大50 kN），结合浆槽结构的创新能大大提高浆纱的上浆渗透率，在保证织机效率的前提下可降低上浆率1个百分点~2个百分点，良好的渗透效果可大大减少干区分绞时的落物，改善浆纱车间的工作环境，减少纱线分绞时的阻力，提高织机效率。在高压上浆工艺下有效降低浆槽压出带液量，可减少烘房蒸汽耗量15%。
3.2 电控系统优化
电控系统是保证浆纱机张力稳定、运行可靠的关键。江阴祥盛浆纱机在完善多单元变频浆纱机的基础上，开发出了全伺服高精度、运动控制系统。江阴祥盛全伺服浆纱机具有的优势如下。
（1）高动态响应、高精度控制效果，结合优秀的浆槽设计，确保浆纱机的运行速度同步提高20%~30%，目前正常运行状态下速度最高可达150 m/min。
（2）高精度的系统结合自主开发的智能型控制程序，可最大限度保证浆纱质量。
（3）通过自主开发的PLC智能程序控制系统，将浆纱机传动电机驱动器的直流母线并联公用，取消电柜内的制动电阻，降低电柜内的发热，节约整机电能消耗25%。
4 结语
从2020中国国际纺织机械展览会暨ITMA亚洲展览会展出的浆纱机来看，浆纱机已实现高速上浆技术的产业化应用，国外浆纱机理论速度最高可达200 m/min，国内浆纱机速度最高也已经达到150 m/min，并且机台高速运行稳定性得以提高，尤其是高速运行下经纱的张力与伸长控制。国内外浆纱机在浆槽设计、退绕方式和烘燥装置等方面均取得了突破性进展。国内的江阴祥盛浆纱机更是在浆槽结构设计方面进步显著，使得纱线在浆槽中无被动拉伸，结合高动态的运动控制，纱线张力稳定，减少浆槽断纱，同时小型化的浆槽设计，减少了浆料、蒸汽、电力消耗，浆液利用率高。此外，江阴祥盛浆纱机驱动系统采用全伺服电机控制，各传动单元的速度能够高动态响应、高精度控制，从而使得浆纱湿伸长和张力波动得到控制，提高了纱线的可织性。未来浆纱机应朝着进一步节能降耗和智能化控制方向发展。
资料来源：《棉纺织技术》
