檢測技術(shù)在棉紡生產(chǎn)中的應(yīng)用

葉 霖

（鹽城市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所，江蘇 鹽城 224056）

0 引言

好的產(chǎn)品品質(zhì)取決于先進(jìn)的檢測手段和嚴(yán)格的質(zhì)量管控體系。近年來，我國紡織品出口貿(mào)易得到較好發(fā)展，但在紡織品檢測和生產(chǎn)過程中仍存在一些問題，如：紡織品檢測機(jī)構(gòu)的權(quán)威性不足；紡織品檢測儀器設(shè)備的開發(fā)能力不強(qiáng)，測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性與歐美等國家有差距，且精準(zhǔn)度無法滿足當(dāng)前紡紗市場快速發(fā)展的需求；與國外技術(shù)溝通較少，檢測設(shè)備與國際標(biāo)準(zhǔn)有差異；檢測信息化程度較低，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；檢測機(jī)構(gòu)運(yùn)營模式和服務(wù)功能相對簡單，標(biāo)準(zhǔn)化工作還有待提高。

隨著人們生活質(zhì)量的提升和對健康保護(hù)等方面的要求越來越高，紡織檢測技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)要求隨之更高，促使紡織檢測技術(shù)機(jī)構(gòu)及相關(guān)技術(shù)人員不斷對檢測技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和完善，以適應(yīng)發(fā)展趨勢和要求，從而提高經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。

1 檢測技術(shù)分類

由于客戶對紗線質(zhì)量要求越來越高，要贏得客戶尤其是高端客戶的長期定單，紡織企業(yè)就必須有一套能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部質(zhì)量穩(wěn)定，確保生產(chǎn)正常的措施、規(guī)范及生產(chǎn)檢測技術(shù)，確保紗線質(zhì)量，從而保證生產(chǎn)和質(zhì)量控制的穩(wěn)定［1］，以增強(qiáng)紡織企業(yè)適應(yīng)市場的能力。

目前，常見檢測技術(shù)分類及優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

表1 檢測技術(shù)的分類及優(yōu)缺點(diǎn)

表1的檢測技術(shù)分類是人為劃分的，實(shí)際檢測中與質(zhì)量控制緊密相關(guān)的是在線檢測與離線檢測技術(shù)，且在線檢測技術(shù)又是全數(shù)、無損、全流程儀器類的檢測，因此不能僅從某方面進(jìn)行分類和評判。下文筆者主要對比使用頻次高、有積累的在線檢測與離線檢測技術(shù)，評述其功能。

2 檢測技術(shù)在質(zhì)量控制中的作用

2．1 在線檢測和離線檢測的定義

在線檢測是指在生產(chǎn)流水線或生產(chǎn)機(jī)臺上安裝特定傳感器，對在線生產(chǎn)的產(chǎn)品或工藝進(jìn)行自動、動態(tài)檢測；同時(shí)，應(yīng)用檢測信息可幫助技術(shù)人員對產(chǎn)品質(zhì)量或工藝進(jìn)行自動控制、調(diào)整、監(jiān)控或報(bào)警，需要時(shí)也可對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、繪制統(tǒng)計(jì)圖表，并進(jìn)行信息存儲等［2］。反之，取樣到儀器上進(jìn)行檢測即為離線檢測。

棉紡生產(chǎn)的在線檢測與傳統(tǒng)離線抽樣檢測相比，可實(shí)現(xiàn)全檢和質(zhì)量自動控制，同時(shí)可避免人工檢測存在的問題。

2．2 在線檢測與離線檢測性能對比

2．2．1 在線與離線檢測的特點(diǎn)

在線檢測的最大優(yōu)點(diǎn)在于能對所有的產(chǎn)品進(jìn)行全面檢測，并能結(jié)合設(shè)備及時(shí)進(jìn)行控制與調(diào)整［3］；而棉紡產(chǎn)品質(zhì)量的離線檢測，目前還有較多的檢測項(xiàng)目需要人工手感目測，抽樣數(shù)量偏少、代表性不足，測試數(shù)據(jù)誤差較大、一致性較差，且測試速度低、時(shí)間長、效率低，無法準(zhǔn)確、及時(shí)、有效地進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量控制。

2．2．2 應(yīng)用范圍

目前，在線檢測在棉紡領(lǐng)域應(yīng)用范圍較小，主要用于組合單元較少、輸出速度不高的機(jī)臺，如：清棉工序的異纖分離裝置，棉包高度的自動檢測功能，棉箱存儲量的自動檢測和控制；梳棉工序的自調(diào)勻整系統(tǒng)和在線檢測棉結(jié)、雜質(zhì)功能；并條工序的自調(diào)勻整系統(tǒng)；粗紗工序的紡紗張力在線監(jiān)控系統(tǒng)；細(xì)紗工序的斷頭自動檢測系統(tǒng)和絡(luò)筒工序的電子清紗功能等。對于組合單元較多的機(jī)臺，由于每個(gè)單元配置設(shè)備費(fèi)用高、技術(shù)管理復(fù)雜等原因，逐錠在線檢測產(chǎn)品質(zhì)量較困難、且成本高，因此，推行在線檢測的速度較慢，但近年來粗紗和細(xì)紗領(lǐng)域的在線檢測技術(shù)已有所突破。

2．2．3 檢測分析手段

在線檢測與離線檢測有多種分析形式，主要有表格、不勻曲線圖、波譜圖和散點(diǎn)圖等，各種圖表的功能不一。

a） 表格是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的主要方式，包含了大量的數(shù)據(jù)信息，可為了解生產(chǎn)質(zhì)量提供很大幫助。

b） 離線檢測中的長期數(shù)據(jù)報(bào)表可以查看質(zhì)量變化趨勢，有助于優(yōu)化工藝、制定質(zhì)量警示和控制圖。而在線數(shù)據(jù)的儲存量小，幾乎無法形成長期報(bào)表，紡機(jī)制造企業(yè)一直在努力解決這一問題，目前已有所突破，如烏斯特公司的絡(luò)筒在線專家系統(tǒng)已可彌補(bǔ)在線檢測的這一不足。

c） 在線檢測一般以時(shí)間、長度為統(tǒng)計(jì)單位，而離線檢測以管、錠為檢測單位；在線檢測的測試量大，表現(xiàn)某一階段的質(zhì)量統(tǒng)計(jì)情況，而離線檢測的單個(gè)測試量較小，數(shù)據(jù)的代表性、重現(xiàn)性不強(qiáng)。

d） 由于離線檢測發(fā)展時(shí)間較長、分析手段相對較多，且各種分析功能強(qiáng)大，能根據(jù)分析排除不合格品。如細(xì)紗機(jī)械波問題，離線檢測中的分析手段較多，運(yùn)用也多；而在線檢測在這方面還有待發(fā)展，這是由于在線檢測在棉紡中的應(yīng)用及問題排查是斷續(xù)的，無法充分發(fā)揮其效能。

2．2．4 環(huán)境條件差異

由于在線檢測傳感器的靈敏度高、精度高，故環(huán)境條件對測試結(jié)果的影響較大，因而在線檢測目前無法完全取代離線檢測；作為產(chǎn)品質(zhì)量評估、鑒定、鑒別、仲裁和認(rèn)證等要求較高的測試項(xiàng)目，還必須按規(guī)定使用離線檢測。此外，在線檢測一般隨設(shè)備線安裝，而離線檢測儀器一般放置在試驗(yàn)室，處于恒溫恒濕的環(huán)境條件下，有效保證了測試環(huán)境的穩(wěn)定，確保離線檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2．2．5 用工及投入

隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在線檢測與控制技術(shù)日趨成熟，加快了紡織在線檢測技術(shù)的發(fā)展，避免了依據(jù)實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果控制質(zhì)量的滯后性。如：梳棉及并條的自調(diào)勻整裝置，能實(shí)時(shí)控制并對勻整數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到控制質(zhì)量目的。但是，在線檢測投入大，不適宜錠數(shù)多、流程長的生產(chǎn)設(shè)備。目前，在線檢測僅限于紗線和半制品的形狀（包括直徑、厚度、截面積等）、色澤、棉結(jié)、雜質(zhì)、異纖、紗疵、線密度和毛羽等外觀疵點(diǎn)的檢測，短期內(nèi)還無法在棉紡生產(chǎn)上普及。而離線檢測雖是當(dāng)前紡紗企業(yè)的主要檢測手段，但由于存在用工多、測試速度慢、數(shù)據(jù)代表性不強(qiáng)等問題，因此已無法滿足快速生產(chǎn)的需要。

綜上所述，在線檢測是今后檢測技術(shù)的發(fā)展方向，用好和推進(jìn)在線檢測技術(shù)的發(fā)展是紡紗企業(yè)的首要任務(wù)之一。

3 使用案例

A 廠月生產(chǎn)紗線為620t，其中短粗節(jié)問題紗為5．5t，集中在CJ 29．2tex K，CJ 27．8tex，CJ 22．4tex K，CJ 20．8tex K，CJ 19．4tex和BCJ 14．6tex品種。在所有反映的質(zhì)量問題中，短粗節(jié)問題占42．6%，列問題之首，若該問題得到解決則可大幅提高成紗的整體質(zhì)量水平。這里所指的短粗節(jié)是指長度不大于8cm、直徑不大于＋400%的小紗疵，與條干儀的粗節(jié)指標(biāo)不同，尤其是高檔針織紗對這類紗疵的要求較高。為了滿足后道客戶的需求，絡(luò)筒在線檢測的短粗節(jié)數(shù)量極限設(shè)定見表2。

表2 絡(luò)筒在線檢測的短粗節(jié)極限數(shù)量設(shè)定 單位：個(gè)／（100km）

由表2可知，純棉品種后道織物對短粗節(jié)（S）的敏感性約為30個(gè)／（100km），超過則會有風(fēng)險(xiǎn)。故精梳純棉的短粗節(jié)（S）極限值設(shè)為30個(gè)／（100km），普梳則設(shè)為35 個(gè)／（100km）。電清參數(shù)優(yōu)化前的清紗曲線，如圖1所示。

圖1 電清曲線

圖1 中黑粗線是電清參數(shù)優(yōu)化前的清紗曲線，穿過B2，C2 區(qū)域散點(diǎn)密集區(qū)，雖對減少粗節(jié)有幫助，但頻繁動作使漏切率大幅上升，易導(dǎo)致更大紗疵漏切，且影響絡(luò)筒機(jī)效率，建議在前道工序解決。因此，以BCJ 14．6tex K 品種為例，利用檢測技術(shù)控制紗線質(zhì)量。

優(yōu)化前短粗節(jié)（S）為37．3個(gè)／（100km），優(yōu)化后為33．0個(gè)／（100km），優(yōu)化前后的短粗節(jié)（S）均大于30個(gè)／（100km），樣布試織后發(fā)現(xiàn)布面仍有明顯短粗節(jié)。因此，僅通過優(yōu)化電清曲線在絡(luò)筒工序降低短粗節(jié)得不償失，應(yīng)對前道細(xì)紗工序進(jìn)行研究。

短粗節(jié)是無法避免的，但是絡(luò)筒監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)短粗節(jié)（S）大于35個(gè)／（100km）時(shí)客戶才有反映。對紡該品種的細(xì)紗機(jī)逐臺進(jìn)行在線跟蹤后發(fā)現(xiàn)，所有機(jī)臺短粗節(jié)（S）均高，且試織布面均存在問題。因此，判斷該問題應(yīng)為更前道工序產(chǎn)生。為了進(jìn)一步驗(yàn)證，筆者又將紡制同品種且短粗節(jié)（S）正常的B 廠粗紗在A 廠細(xì)紗機(jī)上進(jìn)行試紡，試紡結(jié)果短粗節(jié)（S）平均約為20個(gè)／（100km）。由此可見，問題主因在前紡工序。

前紡半制品涉及到清梳、條卷、精梳、并條和粗紗5道工序，為進(jìn)一步確認(rèn)是哪道或哪幾道工序存在問題，對粗紗、并條、精梳、條卷到清梳不同車臺進(jìn)行全面的正交排查，結(jié)果見表3和表4。

表3 細(xì)紗、粗紗和并條正交排查對比

表4 并條和精梳正交排查對比

從表3和表4可以看出，短粗節(jié)（S）偏大的方案均與A 廠并條有關(guān)，而與精梳機(jī)及精梳條無關(guān)。針對并條機(jī)進(jìn)行排查與驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，主因是并條機(jī)的車速太快，膠輥維護(hù)不到位，且由于原料纖維整齊度變化，并條隔距設(shè)置偏大所致，調(diào)整后在線檢測短粗節(jié)（S）恢復(fù)正常。

4 檢測技術(shù)發(fā)展方向預(yù)測

4．1 精度高，容量大，測試速度快

隨著棉紡行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，傳統(tǒng)的離線檢測已無法滿足當(dāng)前高速新型設(shè)備的需要。在傳統(tǒng)儀器的基礎(chǔ)上減少試驗(yàn)用工，增大試驗(yàn)容量，提高試驗(yàn)速度，是先進(jìn)檢測技術(shù)取勝的法寶。離線檢測技術(shù)應(yīng)努力向精度高、容量大、測試速度快、自動化程度高和功能齊全的方向發(fā)展。

目前，烏斯特公司研發(fā)的USTER4型高速強(qiáng)力儀試驗(yàn)速度高達(dá)3 萬次／h，HVI900 型、HVI900A型大容量棉花品質(zhì)測試系統(tǒng)等能在極短的時(shí)間內(nèi)完成對大批棉包棉樣的分析和評等評級，使繁雜的棉花采購和日常配棉管理工作變得簡單易行。

4．2 智能化，網(wǎng)絡(luò)化，低成本

雖然目前在線檢測應(yīng)用范圍有限，但其依然是今后檢測技術(shù)發(fā)展的方向。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不僅提高了檢測單機(jī)的自動化水平，擴(kuò)展了測試內(nèi)容，而且通過對多臺設(shè)備聯(lián)機(jī)，可對相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行同步分析，從而全面判定紡織品的質(zhì)量及指標(biāo)，為控制產(chǎn)品質(zhì)量提供更有價(jià)值的信息［4］。如棉條專家系統(tǒng)通過采集和分析安裝在并條機(jī)、梳棉機(jī)和精梳機(jī)上的棉條自調(diào)勻整、棉條報(bào)警器及棉條監(jiān)測系統(tǒng)3種在線檢測手段來監(jiān)測前紡的生產(chǎn)過程，對可能造成周期性疵點(diǎn)的原因及產(chǎn)量、速度、效率以及停機(jī)情況提供長期報(bào)告和趨勢分析，還可充分利用計(jì)算機(jī)的功能，自動輸出數(shù)據(jù)，無需手工報(bào)表，大幅節(jié)省統(tǒng)計(jì)時(shí)間和工作量。

總之，在線檢測技術(shù)正向簡便、快速、智能、網(wǎng)絡(luò)、測試費(fèi)用低等方向發(fā)展。

5 結(jié)語

離線檢測與在線檢測技術(shù)均有其優(yōu)點(diǎn)和不足。未來，棉紡織品質(zhì)量檢測的發(fā)展方向應(yīng)該是基于離線檢測和在線檢測兩者優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)檢測系統(tǒng)，即能隨時(shí)獲得質(zhì)量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，全面了解生產(chǎn)狀況，實(shí)時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)、排除不合格品，能長期分析測試結(jié)果，優(yōu)化上機(jī)工藝，并指導(dǎo)車間生產(chǎn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)檢測系統(tǒng)是一種集數(shù)據(jù)檢測、采集、分析于一體的新型質(zhì)量管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。