化纤企业纺丝作业自动铲板机研究

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摘要：介绍了自动铲板机的工作原理和工作步骤。从设备的工作压力、工作流程、日常刀具维护三个影响因素进行调整，调整后自动铲板机能部分代替人工作业，颠覆了纺丝作业传统的人工模式，减少了人工操作造成的铲板质量差异，产生了比较可观的经济效益。另外指出了自动铲板机存在的缺点并提出了改进措施。

关键词：自动铲板机；化纤；喷丝板；效益

在目前的涤纶长丝生产中，泵板组件的喷丝板面上会聚集一些降解物与纺丝硅油结合的结晶物，在生产过程中会影响聚酯熔体通过板面，从而导致生产中断，所以生产中需人为设定周期铲板作业时间(一般为24~48h)，用铜刀片(比喷丝板面硬度低)人工清理板面结晶物。清理过程中喷硅油(一种雾化脱模剂)的量与铲板时间全凭工人的操作经验，而此工作环境一般温度较高，劳动强度大，工人离职率高，导致清理效果无法做到持续稳定，造成生产成本较高。基于此原因，公司希望引进自动铲板设备代替人工。

1设备原理

通过设置在机械臂上的偏心转盘，使得刮除器(旋转铜刀具，如图1所示)自转刮除的同时绕着偏心转盘的轴心公转，从而刮除器的刀头绕着圆形的喷丝板面板做环形刮除，达到更好的清除喷丝板面上的污物的技术目的。分步骤简述设备工作过程如图2所示。

2影响自动铲板机运行效率因素

在设备试运行过程中，不断将铲板机的运行效率与人工的铲板效率进行对比，发现以下几点问题。2.1自动铲板机的工作压力调整。试运行时的工作压力值较小，在泵板组件的喷丝板面上残留较多白色熔体，清板效果较差，后逐步调整至合适压力时清板效果明显改善。工作压力并非越大越好，压力太大会导致铜刀具刀刃变形(发生卷刃)，也有可能导致喷丝板面产生划痕。经过多次调整，确认了工作压力，如图3所示。2.2自动铲板机的运行流程调整。自动铲板机的铲板动作包括喷油时长、旋转速度与时间。在试运行时原来是模拟人工铲板步骤，先旋转后喷油再旋转，但由于自动铲板机的刀具实际效率较高，刀具磨损较大，经过反复试验后，调整为先喷油再旋转再次喷油接着旋转。经过多次试验后，确定了刀具旋转速度、刀具旋转时长、二次喷油的时长以及各动作调整时长。经过多次调整，最终确认如图4的参数。2.3自动铲板机的铜刀具周期打磨。为了保护泵板喷丝板，自动铲板机所使用的铜刀具的硬度必须低于喷丝板。刀具使用一段时间后磨损如图5所示，铲板效率降低，所以需要定期对铜刀具进行打磨，以保证其锋利程度。

3自动铲板机的日常维护保养

自动铲板机的日常维护包括：①各个传感器表面卫生定期清理；②每班要清理Z轴上的刀具及其旋转装置卫生；③旋转刀具定期打磨；④液态硅油定期添加；⑤检查各传送带、齿轮等传送设备是否运行正常；⑥各种元器件气压压力检查；⑦定期对纺位进行位置复检。

4自动铲板机的效益

4.1提升产品品质。现我公司一线操作人员流动较大，新员工的纺丝铲板操作技能需要一段时间(至少6个月)的培训才能达到老员工的水平。新员工与老员工从操作水平与原料消耗两方面对生产消耗都有很大影响。操作水平上，新员工铲板所需的时间是老员工的2倍(环吹纺丝熟练工完成一个位铲板升头作业只需6min，新进员工需要至少12min)，并且铲板质量比老员工要低20%，致使废品率上升0.1%，年消耗量约等于100t(按年产量10万t计)。原料消耗上，新员工铲板的雾化硅油消耗明显高于老员工：新员工操作时1瓶雾化硅油只能铲板2个纺位，而老员工能铲板3.8个纺位。现阶段进厂半年内的新员工常年占比超过30%，对稳定生产状况产生了很大的影响。自动铲板机的出现很好地解决了此问题，减少了人工操作不一造成的铲板质量差异，提升了产品均匀性及内在质量，降低了生产消耗。4.2节能降耗、安全环保。人工铲板时所用的硅油为雾化硅油，辛瑞SH-1(含丁烷、矽油)为450mL一瓶，一瓶可铲板3.5个纺位，一瓶硅油为35元，所以铲板一个位用的硅油成本为10元。自动铲板机铲板时用两种硅油，其中铲底板用的液态硅油为5kg/桶(1700元/桶)，一次添加一桶，可铲板479个纺位的底板，成本为3.55元/位；另外，人工修板需要少量的雾化硅油，1瓶可铲12个位，成本为2.92元/位。所以合计铲板一个位的硅油成本为6.47元。对比可知使用自动铲板机每个纺位可节省硅油3.53元，节省成本35.3%。由于目前整个化纤产业的发展趋势是多孔细旦产品，对板面的清洁程度要求越来越高，导致雾化硅油的使用量逐步增加，另外雾化硅油的采购单价也逐年上涨。以我部门为例，2018年一年，雾化硅油共花费268万元，比2017年增加21万元，约占部门年五金消耗的33%。自动铲板机主要用的是液态硅油，按节省的雾化硅油来算，效益是相当可观的。另外雾化硅油中的丁烷是易燃物，遇热源和明火有一定的燃烧爆炸危险，在铲板作业时容易产生静电引起明火。国内多家同行企业发生过着火事件，有一定的比例就是因为雾化硅油引起的。4.3节省人工。自动铲板机无法完全代替人工，因为纺丝操作包括铲底板、修板、升头、清理卫生、巡检等工作，但工作量最大、最重要的环节是铲底板，自动铲板机就是解决此问题。在自动铲板机投用前，2条生产线需要6名操作工，现只要3名操作工即可，另外对员工的操作水平要求降低很多，新进员工也可达到所需的操作要求。

5自动铲板机存在的问题及发展前景

自动铲板机在现使用阶段存在的2个问题：(1)对作业环境要求较高，现在只能解决纺丝关停计量泵时的铲板作业。另外对纺丝计量泵自转程度需要严格控制，若废丝过多会导致废丝黏附在刀具上影响铲板质量。若设备想投用在不关停计量泵的生产线上，现有设备可考虑在刀具中间加装吸丝口，或者考虑模拟人工铲板方式。(2)自动铲板机刀具打磨的标准要求较高，现在有专用打磨设备对刀具进行打磨，但精度和自动化程度仍然有提高的空间。自动铲板机从目前使用状况来看还是有比较大的发展前景，从五金成本管控及生产效率来说比全人工有着明显提高。尤其是现在整个行业都在往多孔细旦方向发展，对纺丝铲板质量有着极高的要求。另外不停泵铲板也逐渐成为趋势，不停泵的生产线对各个方面的要求都高于关泵铲板的生产线(雾化硅油消耗是2~3倍，铲板时间是2倍左右)。

若自动铲板机能解决上述问题，那能产生更高的生产效益。另外生产部门只要合理分配铲板作业时间，自动铲板机完全可以做到1台机同时管控多条生产线的铲板作业。总的来说，自动铲板机在化纤行业有着广阔的市场应用空间。

作者:叶海峰 吴维光 方千瑞 和登科 米志辉 泮金华 单位:浙江盛元化纤有限公司