陆展华
荣盛石化股份有限公司
摘要：涤纶长丝是合成纤维中的一个重要品种。我国的涤纶长丝工业起步较晚，我国的涤纶长丝企业与国外先进企业相比还存在不少差距，如单套装置的产品种类单一，生产的自动化、智能化水平还有待提高。劳动力成本提高和沿海地区的用工短缺也是制约我国涤纶长丝企业进一步壮大的原因之一。所以研究自动铲板机在涤纶纺丝车间的实践及应用具有非常重要的现实意义。
关键词：自动铲板机；化纤企业；纺丝作业；应用
1长丝生产中人工铲板的缺点
在涤纶长丝的生产中，为了确保纤维的可纺性和质量稳定，会对纺丝组件进行定期清板(又称铲板)，主要目的是清除喷丝板板面上聚合物因高温分解(降解)产生的单体和清板时喷洒脱模剂(即硅油)产生的结焦物。此前，全球纺丝行业内都是采用人工铲板的方式进行这项作业，铲板质量得不到保证，纺丝断头不稳定，影响实际生产效率。人工铲板具体缺点有以下几个方面：
1.1铲板技术层面
铲板虽看似简单，实则操作稍加不当，便会引起纺丝断头，如铲板时力度过大容易损坏板面，同时铲刀磨损较快，而力度过小，则不容易清洁板面上的结焦物，两者均会引起纺丝断头。再者，人工铲板为往复运动，靠不停地变换角度铲净板面，但受刀片及动作限制，操作正面会存在死角。同时铲板角度及动作标准不好把握和统一，使板面得不到彻底的清洁，残留的单体或结焦物白点在下一个铲板周期前便会掉落，引起纺丝断头。此外，人工铲板硅油用量及喷射均匀性受个人主观意识影响不可能标准化，硅油喷得过多，板面容易结焦，过少，起不到脱膜效果，计量难以控制。
1.2人员层面
人工铲板工作环境温度很高，铲板喷的硅油带有刺激性，因此，员工流动性很大。培养一个合格的新员工周期长达几个月，而一条生产线的正常运行所需的纺丝员工数量又较多，这就造成生产线上时常处于缺员状态，从而容易产生产品降等、优等率下降、产品质量下降和产量减少，严重影响了经济效益。其次，铲板的质量随员工工作状态波动较大，铲板技术的熟练度、责任心的强弱、铲刀的打磨好坏等均会对生产质量产生较严重的影响，且人工铲板用时较长，配件与辅料消耗较大，组件也容易变冷而出小丝引起纺丝断头，这对整个生产线的产品品质都会产生较为严重的影响。
1.3现场管理层面
人工铲板工作强度大、工作环境差、人员流动大，造成基层管理人员的管理难度较大，较难形成稳定的工作队伍，产品质量也会随之有波动。另外，现场铲刀、硅油瓶、废丝摆放整理较难，现场5S管理工作较难实施，容易引起产品质量下降，影响企业形象。
2自动铲板机设备原理及运行
通过设置在机械臂上的偏心转盘，使得刮除器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。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。首先，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。其次，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。最后，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，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自动铲板机的效益
3.1提升产品品质
目前，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。
3.2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。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。
3.3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。
4自动铲板机的发展要求
4.1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。
4.2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。
5结语
涤纶纺丝车间人工铲板存在诸多缺点，限制了企业的进一步发展。利用引进自动铲板机来实现自动化、智能化生产是解决该现状的一条出路。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。
参考文献
[1]数字孪生在化纤长丝前纺丝车间的应用探讨[J].叶磊,徐慧,施耀飞,王勇,邱野.制造业自动化.2021(02)
[2]化纤长丝自动化生产与智能物流系统的应用研究[J].郑祥盘.化学工程与装备.2017(12)