浆纱工序中伸长与张力的控制及其在新型多单元传动浆纱机上的应用

                                 众所周知，在浆纱生产过程中，各工艺区段的纱线伸长与张力控制参数是整个生产过程中的重要指标。随着计算机技术在浆纱设备上的推广应用，浆纱上浆率、伸长率、回潮率以及温度、压力等重要参数均实现了在线监控。现结合我公司AS-GA369型新型多单元传动浆纱机在伸长和张力控制方面的应用对比作简单粗浅的分析。
　　1 浆纱伸长与张力的控制
　　浆纱工艺和生产要求在整个上浆过程中各工艺区段的伸长和张力是不同的，大体分为五大部分，即退卷张力，喂入伸长，湿区伸长，干区张力或伸长，卷绕张力。它们的控制方式各有不同，但共性是各部分均有一台驱动电机，即织轴电机，拖引辊电机，烘筒电机，上浆辊电机，引纱辊电机，控制各电机的输出以达到控制各段伸长和张力的目的，下面从卷绕张力和其余各段伸长与张力分别作分析。
　　1．1 各段伸长与张力的控制
　　1．1．1 以伸长控制电机速度
　　原理为根据各段的伸长闭环控制各段电机的转速，伸长率：(V1一V2：)／V2×100％，总的伸长(D1，D2)为浆槽引纱辊与车头拖引辊相比较。操作时在屏幕上设定各段伸长的百分数，机器启动和运转均按设定的参数进行，从而达到控制全机浆纱伸长的目的。但在实际生产中，发现由于种种原因，机器在低速(0．5 m／min)和高速(80 m／min)运行时纱线的松紧不一致，机器在低速时纱线张力小，在高速时纱线张力大，因而在设定低伸长状况下造成低速运行时纱线松而无法运行，如果把伸长加大，保证低速运行正常，则会造成高速时张力和伸长过大，不能满足工艺要求。针对实际状况，为了防止上述情况的发生又能满足工艺要求，在软件上进行修改，在低速、中速、正常运行速度分三段加上不同的伸长系数，以保证机器在不同速度下均能正常运行，低速中速段乘以大于1的系数，高速段乘以1，由于中低速为不正常速度，一般为处理故障时使用，因而在生产中，实际伸长率为设定的伸长率，故能满足工艺的要求。
　　1．1．2 以张力控制电机速度
　　由于浆纱的张力与伸长率成正比例关系，是控制伸长率的主要因素，张力又直接影响到浆纱过程的正常运行，是主要的工艺条件，所以合理地调节张力能有效地控制伸长，因而采用张力和速度的合理配合，就更能保证浆纱过程的顺利进行。根据各段的伸长所需的张力闭环控制各段电机的输出，操作时在屏幕上设定各段的伸长率即各段的张力。此功能是靠先进的同步技术，无需张力辊检测，依靠电机的特殊功能完成，满足设备在低速或高速时保证相同的张力，达到伸长的一致。该控制的优点是，浆纱在各段的张力均不随速度变化，从而保证各段伸长在不同速度下伸长的一致。
　　1．2 卷绕张力的控制
　　在浆纱工艺中，卷绕张力的大小、均匀与否直接影响织机的效率。传统的卷绕方式如：无级变速器，磁粉+无级变速器，电气反馈+无级变速器等，在实际的使用过程中，由于硬件的关系，故障率较高，造成设备运行稳定性差。随着电气技术的不断提高，尤其是交流变频、同步伺服等技术在卷绕功能中的标准化和通用化，目前由计算机控制的浆纱机均采用分单元同步卷绕方式。浆纱机自从采用了这种方式后，更能适应各种织机的生产性能，其调节方便，故障率低，深受用户好评。
　　1．2．1 有张力辊控制的卷绕方式
　　其原理为，首先设定织轴的初始卷径，在张力气缸通入一定的压缩空气，形成张力系统，机器在任意速度下运转时(速度设定)，随着织轴直径的增大，偏转电位器偏离平衡点，输出速度变量，通过计算机的计算，使变频器控制的电机以新的转速运转，同时偏转电位器复位至平衡点，卷绕电机装有旋转编码器，这样就可以做到对卷绕电机速度跟踪，使卷绕电机有较硬的调速特性，达到恒张力卷绕。同时，电机的转速与卷绕速度相比较，计算出当时的卷绕直径，卷绕张力的大小由张力辊气缸内气压的大小决定。由于张力辊自身的重量，以及装配时各连接件的阻力，如果要形成张力系统使张力辊回转灵活，必须使张力气缸内通入一定的气压，如果气压为0．15 MPa一0．2MPa，这样张力系统的张力有可能达到2000N左右。对于卷绕张力低于2000N的织物品种，就不适于使用该系统的卷绕方式，因而在设计该系统时，要达到形成张力系统时，张力气缸内的初始压力越低越好，或者初始压力形成的张力与张力辊的阻力相平衡，这样就能保证各种张力织物的卷绕。
　　1．2．2 无张力辊控制的卷绕方式
　　其原理为，首先设定卷绕张力大小，然后按动张力按钮使织轴单独运转，当纱线紧到所设定的卷绕张力后织轴自动停转，张力系统建立，然后开车(速度设定)，随着织轴直径的不断增大，织轴电机在相同车速下输出恒定的功率及递减的转速，达到卷绕张力恒定，车速升高或降低时，织轴电机输出功率成比例增大或减小，仍能保证恒张力卷绕。此处选用的织轴电机和控制系统为专用卷绕系统，可对输出转矩进行反馈，以保持卷绕张力始终保持初始设定值。该系统卷绕张力的大小完全依靠设定来控制织轴电机输出的功率大小。这种控制方式不受最小张力的限制，能适应卷绕张力比较小的情况，结构比较简单，是浆纱织轴卷绕的最佳方案。
　　2 伸长与张力控制理论在浆纱机上的应用
　　以上控制理论的提出为浆纱伸长和张力的控制提供了良好的实现方式，我公司生产的AS-GA369型多单元传动浆纱机遵循这一控制理念，织轴卷绕工艺区段采用力矩控制方式，其他工艺区段以伸长控制电机速度，很好地解决了浆纱工序中对经纱各工艺区段的伸长与张力的控制。可实现对各工艺区段伸长率、张力随机设定和控制。
　　2．1 多单元同步伺服传动系统
　　该机型采用了西门子(SIEMENS)公司最新的MC伺服驱动器+数控主轴伺服电机和西门子专用卷绕软件。织轴采用一台IPH7型主轴伺服电机，拖引辊、烘筒、上浆辊、引纱辊各采用一台IFT6型同步伺服电机。
　　卷绕成形是浆纱生产中的一道重要工序，采用了IPH7型主轴伺服电机后不仅能达到恒张力卷绕，同时还能实现变张力卷绕，做到织物卷绕内紧外松，由于在卷绕过程中无张力辊调整，因而卷绕张力调节范围广，适应小张力卷绕。
采用多单元同步调速系统，设备的机构大为简化，由于伺服电机和减速机均为西门子产品，设备的可靠性大为提高，设备的运转更加平稳。采用了高精度的同步伺服系统后，各伸长区的调节灵敏度高，精确度高，调整方便。由于伺服系统的特殊功能，保证了机器在低速和高速状态下，伸长一致、调整范围广。
　　2．2 计算机监控系统
　　ASGA369型多单元传动浆纱机采用了西门子公司提供的计算机集中监控系统，通过数据总线把可编程序控制器与计算机及伺服系统结合在一起，组成了高精度的控制系统，数据通讯快捷，抗干扰能力强，控制实现性好，各种工艺参数均可预先设定，对于影响浆纱质量和未达到设定的各项工艺参数，实行计算机自动在线检测，并调整至最佳状态。
　　计算机中可存贮上百种的经过实践验证和优选的上浆工艺。今后生产同类品种时，只需调出即可获得同等的质量标准，使用极为方便，极大程度地防止了人为因素对上浆工艺控制的随意性。
　　浆纱的伸长率直接关系到浆纱减伸率，反映经纱的弹性情况，对经纱的织造性能至关重要，是浆纱的主要参数之一，应该严格控制。影响伸长率的因素较多，只有正确分析、研究各区段伸长与张力的关系才能有效的控制调整，以保证上浆工艺的要求。