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染整企业数字化转型的基础构建(二) ——平幅联合传动的张力控制②

放大字体  缩小字体 发布日期:2021-11-10  作者:陈立秋  浏览次数:38
核心提示:陈立秋,中国纺织工程学会染整专业委员会特聘首席专家,获得中国染整行业终身荣誉奖。现从事染整工程的创新工作。
3   张力控制系统
张力控制的关键问题是张力信号的准确检测。常用的直接检测张力的元件有应变片、压电陶瓷元件和各种形式的张力辊。织物张力变化导致张力辊的位移,经传感器变换成电信号输出,并取出一部分作为反馈量与张力给定相比较,然后通过张力调节器对张力偏差进行调节,从而获得恒张力控制。
3.1 染整加工过程的退卷进布、收卷落布,卷染工艺过程的交替开卷、收卷,皆需实施卷绕传动的控制,大体上可分为以下几类。
传统收卷采用表面传动,驱动辊通过摩擦力驱动卷筒的表面进行收卷。由于驱动辊的半径不变,因此线速度与电动机的转速成固定关系。但是摩擦力的大小与卷筒的重量有关,且非常量,将影响打滑程度,所以,布卷线速度不可能完全不变,且张力不易控制,使冷轧堆收卷时,碱氧工艺液易挤压流失。因此,收卷应采用中心传动。
3.2 收卷机构的张力控制
图(3)卷绕系统中,卷简直径为D;织物张力为F;M1单元织物的线速度为V1;收卷单元M2运行的线速度为V2。显而易见,当V2<V1,织物松弛;若V2>V1,织物则张紧。根据胡克定律,织物内的张力F可由式表示。
按胡克定律公式所示,织物作为张力调节对象时,是一个积分过程。图4。是其信号传递函数。显然,在稳定运行中,不论V1或V2有任何波动,都将引起织物张力波动。
 
3.3 闭环式恒应力分布的卷绕控制系统
闭环式恒应力分布的卷绕控制系统组成如图5所示。
图5中TE是张力传感器直接测量织物在线张力,TC控制器馈入转速信号NS、线速度信号PG进行卷绕半径计算,得出布卷恒线速度的控制转速;TE反馈信号控制恒定张力,两者运算后给出变频器VVVF主令信号,使电动机运行转速符合预设定的工艺线速度和恒张力。
图5所示的控制系统具有较高的控制精度。
卷绕系统是一个典型的非线性时变系统。严格来说,不管是扰动补偿控制,还是张力闭环控制,都不能获得满意的控制效果。因为闭环控制中,调节器的控制参数是根据系统的本身参数来设计的,但在卷绕过程中,系统本身的参数常常发生很大的变化,而调节器参数却不能随之变化,从而导致系统性能变坏。为此,研究智能化模糊控制恒张力系统极为重要。
3.4 多导布辊无附加张力的同步传动
染整过程水洗工步较多,对其工艺在线张力管控降低更有利于一些对张力敏觉的织物的平幅连续加工,例如针织物一般要求幅宽1m,经向张力≤3kg,而弹力针织品幅宽1m要求经向张力≤1kg就更严格了,针织物,线圈织物为了确保不变形,经向牵曳张力越小越好。针织物连续平幅染整加工中,传统采用大网辊“Ω”包角,单元间无空气道运行,那么摆式松紧架就不合适了,一般采用经一张力辊给张力传感器发出单元间的速差变化经变送反馈给控制器,控制单元间的等速运行。前面谈及摆式松紧架在升降速过程起着动态过程缓冲作用,而张力传感机构无缓冲功能,而同步齿形带啮合传动则可有效防止过渡过程加速度不一所形成的短暂“失步”。
自主知识产权的专利技术(专利号:ZL2014 2 05 18419.8)在创新驱动助力下,提供一种无附加张力的平洗槽,该专利技术解决了各种被动导布辊、网辊、滚筒的摩擦阻力矩所导致的织物牵曳附加张力。图6示意无附加张力水洗槽导布辊同步运行控制。
图6中两辊轧车(1)在水洗联合机中起着牵曳织布进给和脱水提高水洗传质的浓度梯度,高效水洗;在两辊轧车(1)与平洗槽单元(2)间插入摆式松紧架(3),经速差传感变送器(4),反馈导布辊同步运行线速度差信号,控制器(5)运算后指令导布辊集体传达的交流变频电机(6)相应变化转速,经减速器(7),驱动G1导布辊(平洗槽进布液下第一根导布辊),令其线速度与两辊轧车(1)出布线速度相符。平洗槽中下排导布辊及上排导布辊皆通过同步齿形带啮合处于同一线速度(图中“C”是啮合组件),平洗槽出布,经摆式松紧架(3)与后续两辊轧车(1)进布,松紧架(3)控制两者线速度协调运行。图6控制示意V1=V2=V3=V4。
平洗槽进布在松紧架(3)设定的5kg张力下,确保织物无皱平复稳定进给,由于平洗槽中所有的导布辊都运行在V2线速度下,织物以V2线速度通过无速差,就无需克服牵曳导布辊而增加张力,因此,织物以V3=V2线速度出平洗槽时,织物承受着设定的初始张力(5Kg),而因V4=V3,故两辊轧车对织物牵曳张力仍为摆式松紧架所设定的初始张力,以此类推,平洗联合机所组成的单元再多,而织物在工艺车速精确控制下,所有导布辊不会提供附加张力。
该专利技术可用在透风架,烘焙机多导布辊附加张力的同步齿形带啮合传动,对单元内存在动态加速不一的构件,皆可通过同步齿形带的啮合,限止瞬时“失步”出现动态速差的附加张力。
染整联合机或单机的传动,诸多的附加张力影响到染整制品的精细加工,染整电力传动符合染整工艺条件要求,传动过程的张力控制是基础性的保证。
 
 
 
 
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