滌綸短絲裝置卷繞繞輥原因分析

吳 亞 軍

(中國石化股份有限公司天津分公司化工部，天津 300271)

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滌綸短絲裝置卷繞繞輥原因分析

吳 亞 軍

(中國石化股份有限公司天津分公司化工部，天津 300271)

介紹了滌綸短纖維紡絲生產(chǎn)工藝流程，從原料、設(shè)備、工藝、操作等方面分析了滌綸短纖維生產(chǎn)過程中卷繞繞輥的影響因素，并提出了解決措施。結(jié)果表明：聚酯熔體的特性黏數(shù)和端羧基含量、紡絲組件的組裝質(zhì)量、上油棒的上機(jī)質(zhì)量、絲道的運(yùn)行狀態(tài)、紡絲溫度、側(cè)吹風(fēng)條件及上油效果是導(dǎo)致卷繞繞輥的主要因素；減少聚酯熔體的質(zhì)量波動，加強(qiáng)紡絲組件和上油棒的質(zhì)量管理，優(yōu)化紡絲工藝條件，減少環(huán)境因素的影響，可有效地減少卷繞繞輥。

聚對苯二甲酸乙二酯纖維 短絲裝置 紡絲 卷繞 繞輥

中國石化股份公司天津分公司化工部滌綸短絲裝置主要工藝技術(shù)和設(shè)備由德國Neumag公司提供。該裝置于2000年8月投產(chǎn)，目前主要生產(chǎn)高強(qiáng)、高模棉型1.56 dtex×38 mm滌綸短纖維和1.33 dtex×38 mm滌綸短纖維。

卷繞繞輥是滌綸短絲裝置常見的生產(chǎn)異常情況。卷繞發(fā)生繞輥會產(chǎn)生大量無油絲、有油絲等廢料，同時(shí)消耗大量壓縮空氣，對裝置物耗、能耗有著重要影響，不但大幅增加操作工的工作量，還造成原絲可紡性差，使其在后加工時(shí)生產(chǎn)難以進(jìn)行，進(jìn)一步增加裝置物耗、能耗。 根據(jù)天津分公司化工部統(tǒng)計(jì)，2016年1～4月滌綸短絲裝置產(chǎn)生的無油、有油絲量與2015年同期相比，呈增加態(tài)勢，在短絲裝置廢絲量中所占比例也呈增加趨勢，尤其是4月份有顯著增加。卷繞每發(fā)生一次繞輥，所消耗的壓縮空氣約增加裝置能耗59.46 MJ。減少卷繞繞輥次數(shù)是降低滌綸短絲裝置物料和能源消耗的重點(diǎn)。作者針對現(xiàn)有生產(chǎn)裝置工況，從工藝和設(shè)備等方面分析了生產(chǎn)中卷繞繞輥的原因，并提出了解決措施。

1 滌綸短纖維紡絲工藝簡介

滌綸短纖維生產(chǎn)包括紡絲和后加工兩部分，其中紡絲部分生產(chǎn)出中間產(chǎn)品即滌綸原絲，再經(jīng)拉伸、緊張熱定型、卷曲、切斷等工序進(jìn)行后加工處理，最終產(chǎn)品是棉型滌綸短纖維(短絲)，用于棉紡廠與棉花混紡生產(chǎn)滌棉織物。

滌綸短纖維紡絲工藝流程：聚酯熔體輸送至增壓泵，依次經(jīng)冷卻器、熔體分配管線、靜態(tài)混合器、紡絲箱體、紡絲甬道(側(cè)吹風(fēng)系統(tǒng)、上油棒系統(tǒng))、卷繞、牽引裝置、喂入裝置、落桶。

2 卷繞繞輥原因分析

2.1 聚酯熔體質(zhì)量

表征熔體質(zhì)量的主要指標(biāo)是其特性黏數(shù)和端羧基含量。從生產(chǎn)實(shí)踐來看，聚酯熔體質(zhì)量對于紡絲過程和后加工過程能否順利進(jìn)行起著決定性作用。

為保持紡絲穩(wěn)定，聚酯熔體特性黏數(shù)波動越小越好。當(dāng)聚酯熔體特性黏數(shù)偏低時(shí)，紡絲工況出現(xiàn)明顯波動，毛絲和漿塊增多；而熔體特性黏數(shù)過高，也會造成絲條成形時(shí)出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，斷頭過多就會造成繞輥。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，聚酯熔體的特性黏數(shù)從2016年4月11日開始，波動幅度明顯增大，直到23日回調(diào)，并趨于穩(wěn)定。這一波動情況與卷繞繞輥次數(shù)增加的時(shí)間段基本吻合。而2015年同期，該指標(biāo)波動比較小。

端羧基指標(biāo)水平直接反映了聚酯熔體質(zhì)量的均勻性，端羧基指標(biāo)高，說明其相對分子質(zhì)量分布變寬，小分子含量增多，導(dǎo)致原絲內(nèi)在質(zhì)量不勻，可紡性變差，容易造成繞輥。2016年4月15日開始聚酯熔體端羧基含量突然增加，基本上超出該指標(biāo)上限值(22.0 mol/t)，直到4月21日回落到正常值；同一時(shí)期，紡絲工況惡化，受低聚物增多影響，噴絲板板面清潔度下降，非定期修板平均次數(shù)達(dá)到20塊/班·次，而且反復(fù)修板的情況比較普遍；而2015年同期，該指標(biāo)波動很小，且均處于合格范圍之內(nèi)。

2.2 設(shè)備方面

紡絲組件由上蓋板、分配板、噴絲板以及過濾網(wǎng)等多個(gè)部件組成，是紡絲部分的關(guān)鍵設(shè)備，是影響原絲質(zhì)量的主要因素。

若組件質(zhì)量欠佳，導(dǎo)致其機(jī)后出絲狀況不佳。若噴絲板清洗不徹底，噴絲板板面殘留白色升華物，孔內(nèi)和孔壁有雜質(zhì)及異物，影響出絲效果，易產(chǎn)生弱絲、歪絲等異常絲。組件組裝作業(yè)不標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致組件存在受力不勻的情況，也會影響組件出絲情況。組件上機(jī)前預(yù)熱效果不好，將造成組件上機(jī)后出絲不勻。

短絲裝置的原絲從噴絲板擠出后，經(jīng)過側(cè)吹風(fēng)冷卻，利用上油棒對絲條進(jìn)行兩面上油。上油棒的上機(jī)質(zhì)量如唇口不符合要求，上、下唇間隙不符，噴涂層掉瓷，有毛刺等，都影響上油效果，容易產(chǎn)生毛絲、斷絲，引發(fā)繞輥。

在卷繞面板上，絲束經(jīng)過的V型導(dǎo)輥、轉(zhuǎn)向輥、調(diào)幅等絲道上有劃痕、毛刺，乃至出現(xiàn)抖動，易產(chǎn)生毛絲、斷絲，進(jìn)而引發(fā)繞輥。

紡絲長期運(yùn)行中，卷繞絲束走向可能發(fā)生變化，絲道位置偏離中心位置，轉(zhuǎn)向輥和調(diào)幅裝置轉(zhuǎn)動不靈活或不緊固，若不及時(shí)調(diào)整，將造成卷繞絲束薄厚不勻、張力不一致，或與其他非導(dǎo)絲件摩擦過度，導(dǎo)致繞輥。

2.3 紡絲工藝條件

紡絲溫度的高低影響熔體黏度及熔體的流變性能，溫度高易產(chǎn)生漿塊，溫度低則產(chǎn)生毛絲，兩者均容易造成繞輥。

紡絲利用側(cè)吹風(fēng)對從噴絲板擠出的絲條進(jìn)行冷卻固化成形，若側(cè)吹風(fēng)橫網(wǎng)、立網(wǎng)等過濾網(wǎng)過臟，不但造成單個(gè)紡絲位的側(cè)吹風(fēng)出風(fēng)速度不均勻，各個(gè)紡絲位之間的風(fēng)速也會存在差異，使得絲束冷卻不均勻，導(dǎo)致卷繞絲的內(nèi)在質(zhì)量不均勻，斷裂強(qiáng)度差異增大，產(chǎn)生弱絲、飄絲，造成繞輥。

油劑系統(tǒng)內(nèi)腐敗物多，上油棒不通暢，出油不均勻，影響原絲上油質(zhì)量，會引起毛絲、斷頭，使可紡性變差，嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)脫油，引發(fā)卷繞繞輥。油劑組分出現(xiàn)變化，油劑調(diào)配出現(xiàn)異常，濃度不符合工藝要求，油劑的乳化狀態(tài)異常，也會導(dǎo)致絲束上油不足，引起卷繞繞輥。

2.4 其他因素

修板是紡絲部分的主要操作。修板質(zhì)量欠佳，影響噴絲板的出絲效果，導(dǎo)致原絲不勻率升高，容易產(chǎn)生斷頭、漿塊等，從而造成卷繞繞輥。此外，短絲裝置運(yùn)轉(zhuǎn)為倒班制，班組與班組，人與人之間都存在操作手法的差異。接班班組接班后，對上油棒液位、側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速等進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)調(diào)整幅度過大時(shí)，便容易引發(fā)卷繞繞輥。

在倒班制運(yùn)行模式中，交班前，由于操作人員長時(shí)間盯崗，精神壓力較大，對影響運(yùn)轉(zhuǎn)的因素存在一定程度地疏忽，容易引發(fā)繞輥。而接班班組，若不能很快掌握生產(chǎn)運(yùn)行情況并及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，將增大卷繞繞輥的幾率。

紡絲及卷繞生產(chǎn)現(xiàn)場溫度波動較大，會對絲束成形造成影響，不勻率提高，斷頭增加，也容易引發(fā)卷繞繞輥。

3 卷繞繞輥的解決措施

3.1 質(zhì)量控制

通過紡絲工序采集的無油絲樣本送檢，做好聚酯熔體質(zhì)量的跟蹤，發(fā)現(xiàn)異常波動時(shí)，及時(shí)與聚酯裝置聯(lián)系協(xié)調(diào)解決，避免出現(xiàn)特性黏數(shù)、端羧基含量等關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)超標(biāo)的情況。同時(shí)，對聚酯裝置以及上游的PTA裝置重大操作和生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)整期間的質(zhì)量進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注，根據(jù)紡絲現(xiàn)場的狀況采取優(yōu)化紡絲溫度、縮短修板周期、調(diào)整生產(chǎn)負(fù)荷等應(yīng)對措施，加強(qiáng)紡絲及卷繞現(xiàn)場監(jiān)控，生產(chǎn)出現(xiàn)異常時(shí)，適當(dāng)提高巡檢頻次，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取打吸絲、修板等措施，降低繞輥發(fā)生的幾率。在紡絲工況發(fā)生較大波動，毛絲、漿塊突然增多，生產(chǎn)難以控制時(shí)，可申請紡絲暫停2～4個(gè)紡絲位，緩解生產(chǎn)波動。

3.2 設(shè)備方面

3.2.1 組件

做好組件上、下機(jī)過程控制管理，減少漏漿、飄絲、歪絲等現(xiàn)象，減少修板次數(shù)，提高原絲質(zhì)量：

(1)加強(qiáng)備件質(zhì)量的檢查。加強(qiáng)對組件噴絲板、過濾網(wǎng)、墊片及過濾砂的質(zhì)量檢查，對不合格件進(jìn)行報(bào)修或者報(bào)廢。加強(qiáng)組件組裝螺栓的目視化管理，避免因使用的螺栓磨損不一致造成組件各部位受力不勻而導(dǎo)致漏漿。

(2)提高噴絲板清洗效果。采用三甘醇清洗法，通過跟蹤檢查、反饋對比，摸索出三甘醇清洗使用最佳次數(shù)，由4次改為3次；優(yōu)化噴絲板超聲波清洗工藝，將超聲波清洗時(shí)間由45 min延長到1 h。加強(qiáng)對清洗后噴絲板的檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不合格的退回重新清洗。

(3)加強(qiáng)組件組裝管理。定期對組件組裝力矩進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)不符合要求的及時(shí)淘汰。在組件組裝過程中，嚴(yán)格過濾砂的定量控制，不可隨意配置，使分配板兩邊的過濾砂質(zhì)量相同，減少組件漏漿、歪絲現(xiàn)象。短絲裝置的紡絲組件使用3種過濾網(wǎng)，從上到下依次是單片網(wǎng)、四層網(wǎng)和前置網(wǎng)，多層網(wǎng)的放置應(yīng)將目前目數(shù)大的面朝上的方式改為目數(shù)小的面朝上，這樣可以實(shí)現(xiàn)多次過濾熔體內(nèi)小分子和雜質(zhì)。

(4)加強(qiáng)組件預(yù)熱管理。組件在上機(jī)前需進(jìn)行預(yù)熱，而組件預(yù)熱爐在長期使用后會出現(xiàn)溫升不一致的情況。定期對組件預(yù)熱爐空爐時(shí)的爐內(nèi)溫度進(jìn)行檢測，若爐溫不符合要求，及時(shí)聯(lián)系電儀維修。同時(shí)加強(qiáng)組件上機(jī)初期的溫度檢測，定期對機(jī)上組件測溫，確保組件機(jī)上溫度符合要求，并滿足一定的均勻性，保持出絲效果的穩(wěn)定。

3.2.2 上油棒

對下機(jī)的上油棒表面涂層及變形程度進(jìn)行檢查，不符合上機(jī)要求的報(bào)修；下機(jī)油棒清洗組裝后，對唇口、間隙和平整度進(jìn)行檢查確認(rèn)后方可上機(jī)；新上油棒到貨或送修的上油棒返回時(shí)，要進(jìn)行檢查驗(yàn)收，對噴涂質(zhì)量較差，不符合要求的予以退回。

3.2.3 絲道

有掐位、停泵操作時(shí)，檢查導(dǎo)輥、轉(zhuǎn)向輥等導(dǎo)絲件的表面及轉(zhuǎn)動情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)更換和調(diào)整。同時(shí)對絲道整體運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改。

3.2.4 設(shè)備運(yùn)行

發(fā)生繞輥后，利用閃光測速儀對喂入輪表面涂層和嚙合間隙均勻性進(jìn)行確認(rèn)，發(fā)現(xiàn)異常，聯(lián)系設(shè)備部門進(jìn)行調(diào)整，嚴(yán)重時(shí)予以更換。

3.3 紡絲工藝條件優(yōu)化

3.3.1 紡絲溫度

(1)紡絲溫度與環(huán)境溫度的匹配。進(jìn)行工藝試驗(yàn)，摸索出紡絲溫度與環(huán)境溫度變化之間的匹配關(guān)系，從而根據(jù)季節(jié)溫度變化對紡絲及冷卻溫度進(jìn)行優(yōu)化，提供最佳紡絲工藝條件。

(2)熔體質(zhì)量及負(fù)荷變化，及時(shí)調(diào)整紡絲工藝。根據(jù)熔體質(zhì)量指標(biāo)、生產(chǎn)負(fù)荷及交接點(diǎn)熔體溫度變化，及時(shí)對紡絲溫度及熔體輸送溫度進(jìn)行調(diào)整。熔體黏度降低時(shí)，適當(dāng)下調(diào)紡絲溫度。反之，適當(dāng)上調(diào)紡絲溫度。

(3)定期排氣。利用紅外線測溫工具對組件噴絲板板面溫度進(jìn)行檢查，根據(jù)其中規(guī)律，定期組織對紡絲箱體熱媒系統(tǒng)進(jìn)行排氣作業(yè)，提高紡絲溫度穩(wěn)定性。

3.3.2 側(cè)吹風(fēng)

(1)加強(qiáng)備件檢查。將待上機(jī)的立網(wǎng)外觀檢查作為更換前立網(wǎng)的必要流程，表面有油污、有漿塊、破損、變形的不得上機(jī)。將待維修的立網(wǎng)按照損壞程度和部位分開擺放，并做好標(biāo)識，維修返回時(shí)也應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)收，不合格的不簽收。

(2)加強(qiáng)側(cè)吹風(fēng)檢測。嚴(yán)格執(zhí)行多點(diǎn)測風(fēng)的側(cè)吹風(fēng)工藝，各點(diǎn)風(fēng)速差異控制在0.2m/s之內(nèi)，及時(shí)更換出風(fēng)不勻的立網(wǎng)，確保側(cè)吹風(fēng)風(fēng)速符合工藝要求。

3.3.3 上油

(1)加強(qiáng)巡檢。加強(qiáng)上油棒、上油輪出油狀況的檢查，發(fā)現(xiàn)出油不足及時(shí)調(diào)整。

(2)穩(wěn)定上油工藝。在油棒出油狀況良好時(shí)，操作人員不得隨意調(diào)整液位，避免絲束上油大起大落而造成絲束運(yùn)行不穩(wěn)定。

(3)保持油劑系統(tǒng)通暢。及時(shí)對油劑系統(tǒng)過濾器和過濾網(wǎng)進(jìn)行清理。根據(jù)油劑系統(tǒng)腐敗物的滋生情況和現(xiàn)場上油狀況，對油劑系統(tǒng)進(jìn)行切換清洗。由于油劑系統(tǒng)整體切換，對作業(yè)期間和之后的一段時(shí)期紡絲上油的穩(wěn)定性存在影響。如果油劑系統(tǒng)不存在液位大規(guī)模波動的情況，便不進(jìn)行切換清洗作業(yè)，而只對單個(gè)紡絲位的油劑供給回流系統(tǒng)分別進(jìn)行清理，從而保持整體出油效果。

(4)加強(qiáng)油劑采樣管理。除了按規(guī)定送檢當(dāng)班調(diào)配油劑，還應(yīng)定期對現(xiàn)場油劑用點(diǎn)采樣送檢，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

3.4 其他

(1)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化。推行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，減少重復(fù)修板，提高操作質(zhì)量，減少尾絲的產(chǎn)生。

(2)平穩(wěn)交接班。做好交接班管理，使交接班前后平穩(wěn)過渡，輪流上崗的同時(shí)加強(qiáng)巡回檢查，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

(3)協(xié)同作業(yè)。紡絲操作人員進(jìn)行作業(yè)時(shí)，與卷繞崗位做好協(xié)同，牽引裝置處應(yīng)時(shí)刻保持有人盯崗，以便發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理，基本可以避免因?qū)Ыz件纏輥而引起的繞輥。

(4)改善作業(yè)環(huán)境。加強(qiáng)環(huán)境空調(diào)溫度監(jiān)控，保持生產(chǎn)現(xiàn)場溫度和風(fēng)速的相對穩(wěn)定。

4 結(jié)論

a. 通過分析影響卷繞繞輥的設(shè)備因素可知，加強(qiáng)組件的使用過程管理、上油棒的質(zhì)量管理、絲道檢查，可以提高紡絲運(yùn)行穩(wěn)定性，減少卷繞繞輥。

b. 加強(qiáng)與上游裝置的溝通，強(qiáng)化現(xiàn)場巡檢，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)異常波動，及時(shí)采取應(yīng)對措施，可以減少卷繞繞輥。

c. 通過對紡絲溫度、側(cè)吹風(fēng)和上油情況等工藝條件的優(yōu)化，原絲可紡性提高，紡絲生產(chǎn)更加順利。減少環(huán)境因素的影響，對于避免卷繞繞輥也有一定作用。

Analysis of reasons for winding roll lapping of polyester staple fiber plant

Wu Yajun

(ChemicalEngineeringDivision,SINOPECTianjinCompany,Tianjin300271)

The production process of polyester staple fiber was introduced. The influential factors causing winding roll lapping were analyzed from the aspects of raw material, equipments, production process and operation. And the solution was put forward. The results showed that the principal factors causing winding roll lapping comprised the intrinsic viscosity and terminal carboxyl group content of polyester melt, assembly quality of spin pack, oiling rod performance, yarn path situation, spinning temperature, cross air conditions and oiling effect; and the winding roll lapping phenomenon could be efficiently depressed by reducing the fluctuation of polyester melt quality, strengthening the quality management of spin pack and oiling rod, optimizing spinning process conditions and weakening the environmental impact.

polyethylene terephthalate fiber; staple fiber plant; spinning; winding; roll lapping

2016- 05-14； 修改稿收到日期：2016- 09-28。

吳亞軍(1980—)，男，工程師，主要從事滌綸短絲工藝管理工作。E-mail：dayewyj2000@aliyun.com。

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1001- 0041(2016)06- 0070- 04