紡紗工程中在線檢測技術(shù)應(yīng)用分析(上)

　　在紡織產(chǎn)品質(zhì)量檢測過程中，對織物的布面檢測基本采用全數(shù)檢驗方法；而對棉紗線的質(zhì)量檢驗，由于大部分檢驗是采用破壞性試驗，因而只能采用隨機抽樣檢驗。紡紗工程和織造工程相比，其生產(chǎn)單元（即紡紗紗錠）較多，隨機抽樣檢驗時，很有可能某些有質(zhì)量缺陷的紗錠很長時間都采集不到樣品進行檢測，且以子樣水平代表總體水平的棉紗平均質(zhì)量，并不能完全決定布面質(zhì)量，往往在總體水平不差的一批棉紗中，個別卷裝的次品會影響到整個布面質(zhì)量和實用質(zhì)量。隨著紡織技術(shù)的不斷進步，特別是電子信息技術(shù)及計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，在線檢測技術(shù)在紡紗工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。加速在線檢測技術(shù)的發(fā)展，推進在線檢測技術(shù)的應(yīng)用，對加強紡紗生產(chǎn)的過程質(zhì)量控制，改進和完善傳統(tǒng)紗線質(zhì)量檢測方法的不足，提高紡織品質(zhì)量水平，實現(xiàn)紡紗生產(chǎn)現(xiàn)代化和推進紡織技術(shù)進步有著重要意義。
　　在線檢測是指在生產(chǎn)過程中直接對被檢測產(chǎn)品的特性進行檢測的方法。在紡紗工程的很多工序都較早的使用了在線檢測和自動調(diào)節(jié)、自動檢測技術(shù)。清棉工序的自動檢測棉包高度，自動檢測和控制棉箱存儲量；梳棉工序的自調(diào)勻整系統(tǒng)和在線檢測棉結(jié)、雜質(zhì)功能；并條工序的自調(diào)勻整系統(tǒng)；粗紗機紡紗張力在線監(jiān)控系統(tǒng)；細紗工序的斷頭自動檢測和絡(luò)筒工序的電子清紗功能等等，都成功地應(yīng)用了在線檢測技術(shù)。在紡紗生產(chǎn)流程中并條工序是控制棉條質(zhì)量的最后一道工序，絡(luò)筒則是去除疵點，控制成紗質(zhì)量的最后一道工序，應(yīng)用較為廣泛、使用效果較為明顯的應(yīng)當是并條機的在線檢測技術(shù)和絡(luò)筒機的在線檢測技術(shù)。本文以較為典型的Vouk SH802E、Unimax并條機和 Savio Orion絡(luò)筒機為例，對并條工序和絡(luò)筒工序的在線檢測技術(shù)的應(yīng)用和實際效果作一些探討。

2 典型在線檢測技術(shù)在紡紗關(guān)鍵工序的應(yīng)用

2．1 并條工序在線檢測技術(shù)的應(yīng)用
　　SH802-E及Unimax并條機在線檢測技術(shù)包括自調(diào)勻整系統(tǒng)、質(zhì)量檢測與控制系統(tǒng)及機械報警系統(tǒng)。

2.1.1 并條機自調(diào)勻整系統(tǒng)
　　SH802-E及Unimax型并條機上的USC、USG自調(diào)勻整系統(tǒng)的作用原理,是用一對凹凸羅拉對喂入并條機的棉條進行連續(xù)采樣,檢測其喂入量的變化，將凹凸羅拉位移量的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)換成電壓信號，經(jīng)計算機處理后，控制伺服電機改變牽伸系統(tǒng)的主牽伸區(qū)牽伸倍數(shù)，使輸出棉條達到勻整的目的。和傳統(tǒng)的無自調(diào)勻整并條機相比，在并條輸出條質(zhì)量控制上，自調(diào)勻整并條機有以下幾方面優(yōu)點：

（1）牽伸區(qū)牽伸倍數(shù)的變化與喂入量變化在時間上同步
　　傳統(tǒng)的并條紡出重量控制方法是在并條機生產(chǎn)過程中每班定時采樣，將檢測重量與設(shè)計重量對照，當離線檢測的重量超過設(shè)計重量一定范圍時，人工調(diào)節(jié)牽伸齒輪，改變牽伸倍數(shù)，使紡出的重量與設(shè)計重量相符（或者相近），過分重或過分輕的棉條則作為不合格品回用。當喂入棉條因前道原因（如配棉變化，落棉工藝改變等）呈系統(tǒng)性變化時，這種方法能夠調(diào)節(jié)輸出條重量，使成紗號數(shù)達到一致。但在調(diào)節(jié)過程中，有明顯的滯后性。當喂入條因偶發(fā)性因素（如棉卷破洞，瀉棉網(wǎng)，吸白，缺條等等）而呈無規(guī)律變化時，定時采樣則很難發(fā)現(xiàn)其變化情況，即使偶然發(fā)現(xiàn)這種變化，也有可能以偏概全，輕易調(diào)整并條機的牽伸倍數(shù)，從而產(chǎn)生更嚴重的系統(tǒng)不勻。USC、USG型開環(huán)式自調(diào)勻整系統(tǒng)，通過設(shè)定死區(qū)長度來調(diào)整牽伸倍數(shù)的變化延時，達到牽伸改變與喂入量變化同步，有效地避免了傳統(tǒng)調(diào)節(jié)方法中的調(diào)節(jié)滯后和對無規(guī)律變化的消極控制。

（2） 牽伸區(qū)牽伸倍數(shù)的變化與喂入量變化在變化量上同步
　　傳統(tǒng)的并條紡出重量控制方法中，通常規(guī)定當輸出條偏離標準重量±1%以上時調(diào)整并條機一只冠牙，偏離標準重量±2%以上時作回棉條處理。即使這種人為的規(guī)定是合理的，若排除粗紗，細紗牽伸過程中的干擾因素，熟條重量差異±1%時，成紗重量也會有±1%的差異。在并條機牽伸機構(gòu)中，調(diào)整一只冠牙，只能改變牽伸倍數(shù)的1%左右，如果要作微量調(diào)整，要么增加冠牙齒數(shù)，要么增加牽伸對牙的數(shù)量，這在機械設(shè)計中是困難的。在離線檢測中將實測重量與標準重量對比時，標準重量是干燥重量或是一定回潮率下的濕重，而實測重量則是生產(chǎn)環(huán)境實際回潮率下的濕重，實際回潮在重量檢測時是未知的，必須經(jīng)過較長時間烘干后才能計算出實際回潮，因此按照實測重量調(diào)節(jié)并條重量時，總是默認檢測時的回潮率與上一次檢測時的回潮率是一致的，因而是不嚴謹?shù)摹Ｔ谧哉{(diào)勻整并條機中，當實際喂入量G與理論喂入Go是有差值△G時，實際總牽伸倍數(shù)Q1與理論牽伸倍數(shù)Qo遵守以下勻整方程式
Q1=Qo＊（1+△G/Go）
　　該公式在理論上表明：只要并條機上實際喂入量G與理論喂入量Go有差異△G時，總會有實際牽伸倍數(shù)Q1與之相對應(yīng)的，且變化規(guī)律是連續(xù)直線。實際應(yīng)用中，通過調(diào)整自調(diào)勻整儀的放大倍數(shù)，修正牽伸倍數(shù)對喂入量變化的響應(yīng)程度，使牽伸倍數(shù)相對變化是與喂入量相對變化量相一致。此外USC、USG型自調(diào)勻整儀的檢測機構(gòu)是機械電器結(jié)合式，有效地清除了傳統(tǒng)重量調(diào)節(jié)方法中的回潮率影響。

2.1.2 并條機的質(zhì)量檢測系統(tǒng)和質(zhì)量控制系統(tǒng)
　　SH802-E及Unimax型并條機在前羅拉之后，輸出緊壓羅拉（階梯羅拉）之前設(shè)置有質(zhì)量檢測系統(tǒng)，通過高精度的棉條壓力傳感器（FP喇叭頭），精密測試輸出棉條的體積變化，通過計算機處理，將棉條質(zhì)量檢測的結(jié)果顯示在計算機屏幕上。雖然質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)不參與自調(diào)勻整系統(tǒng)的工作，但質(zhì)量監(jiān)測的結(jié)果能夠提供信息，使用戶及時掌握質(zhì)量狀況，指導(dǎo)調(diào)節(jié)自調(diào)勻整系統(tǒng)的工作狀態(tài)。其在線檢測的輸出內(nèi)容：

（1） A%-CV%值：表示當前的棉條重量偏差A(yù)%，棉條1米，3米，10米，100米切割片段的重量CV%值和條干CV%值。
（2） 瞬時棉條重量變化情況：用動畫形式表示棉條即時3米重量變化情況。
（3） 棉條重量偏差曲線圖：表示1米、3米及前1小時內(nèi)每分鐘，前一天內(nèi)每小時，前一月中每天的棉條重量偏差變化規(guī)律。
（4） 棉條條干CV%值直方圖：表示前一小時內(nèi)每分鐘，前一天中每小時，前一月中每天條干CV%值的平均值變化情況。
（5） 瞬時牽伸倍數(shù)變化情況：用動畫形式表示即時總牽伸倍數(shù)的變化情況。
（6） 牽伸倍數(shù)：表示即時的總牽伸倍數(shù)，后區(qū)牽伸倍數(shù)數(shù)值。
　　同時系統(tǒng)還設(shè)定了兩類在線質(zhì)量控制方法：一種是當棉條質(zhì)量特性值超過一定數(shù)值時，機器報警；另一種是當棉條質(zhì)量特性值超過一定數(shù)值時，機器自動停車。主要設(shè)定內(nèi)容為：

（1） A%：長片段重量偏差質(zhì)量報警和停車設(shè)定。
（2） A%-S：短片段重量偏差質(zhì)量報警和停車設(shè)定。
（3） CV%：條干CV%值質(zhì)量報警和停車設(shè)定。
（4） CVL：長片段重量CV%值質(zhì)量報警和停車設(shè)定。
（5） 棉條檢測最低速度：表示達到這個速度時，在線檢測系統(tǒng)開始檢測，此值一般為正常生產(chǎn)速度的75%-95%。
（6） 棉條控制的最低速度：表示達到這個速度時，勻整系統(tǒng)才開始對棉條進行控制，此速度的設(shè)定絕對不能大于正常生產(chǎn)時的棉條喂入速度。

2..1.3 并條機在線檢測系統(tǒng)的應(yīng)用和管理要求
　　在線檢測系統(tǒng)在現(xiàn)代并條機中具有重要的作用。但是在實際應(yīng)用必須加以合理的設(shè)定和調(diào)整，才能使其作用發(fā)揮的更好，保證熟條質(zhì)量的優(yōu)良。這些調(diào)整主要包括自調(diào)勻整儀的參數(shù)調(diào)整，報警系統(tǒng)的調(diào)整等。
（1）品種調(diào)整時死區(qū)長度、放大倍數(shù)、機械牽伸倍數(shù)的調(diào)整
　　USC、USG型自調(diào)勻整儀中，死區(qū)長度和放大倍數(shù)是兩個重要的工藝參數(shù)；死區(qū)長度決定了勻整機構(gòu)對喂入棉條波動量的響應(yīng)延遲時間；放大倍數(shù)決定了勻整機構(gòu)對喂入量的響應(yīng)程度。前者取決于機械上檢測點的位置、纖維平均長度和離散程度以及系統(tǒng)的慣性；后者取決于原料性能、密集程度及蓬松性等。當日常品種翻改和生產(chǎn)原料改變時，原料的平均長度、離散程度、密集程度、蓬松性等都發(fā)生了改變。因此死區(qū)長度及放大倍數(shù)都必須作相應(yīng)調(diào)整。
　　機械牽伸倍數(shù)的調(diào)整要根據(jù)喂入棉條號數(shù)與輸出棉條的號數(shù)要求，計算出重量牽伸倍數(shù)，按照設(shè)備說明書提供的牽伸表選擇牽伸齒輪。在自調(diào)勻整儀關(guān)閉的情況下，離線檢測輸出條重量，再微調(diào)牽伸齒輪，使輸出條紡出重量達到設(shè)計要求。

（2） 棉條檢測最低速度和棉條控制最低速度的設(shè)定。
　　棉條檢測最低速度，是指并條機在線質(zhì)量檢測系統(tǒng)檢測輸出條時所需的最低速度，當機器生產(chǎn)速度低于這個速度時，質(zhì)量檢測系統(tǒng)將不檢測輸出條的質(zhì)量。它的常用選擇范圍為正常生產(chǎn)速度的75%～95%，常常偏小掌握。日常生產(chǎn)過程中，當并條機生產(chǎn)速度因某種原因需要做調(diào)整，尤其是降低生產(chǎn)速度時必須相應(yīng)調(diào)整該設(shè)定值，否則有可能造成質(zhì)量檢測系統(tǒng)不工作。棉條控制最低速度是指自調(diào)勻整系統(tǒng)工作時，所需的喂入棉條最低速度。當喂入棉條速度低于此設(shè)定值時，自調(diào)勻整儀不工作。原則上以不超過正常生產(chǎn)時的棉條喂入速度為上限，日常生產(chǎn)中建議將此值設(shè)定為棉條檢測最低速度除以機械牽伸倍數(shù)所得的數(shù)值。同樣道理，當生產(chǎn)速度作調(diào)整時，必須重新設(shè)定該速度，否則可能會導(dǎo)致自調(diào)勻整系統(tǒng)不工作。
　　并條機在生產(chǎn)過程中，總會有從停車到開車和換筒后重新開車的過程，在這個過程中，并條機的輸出速度和喂入速度也會有從零點逐步增加到正常速度的過程，因此每桶輸出棉條中都存在一處以上的這樣的棉條，在開車時是未經(jīng)過自調(diào)勻整和未經(jīng)過質(zhì)量檢測的，這段棉條的長度視生產(chǎn)速度和限定速度設(shè)定而不同，通常在100米到150米左右。這段棉條既無質(zhì)量記錄，也是影響后道質(zhì)量的隱患。使用中通常用兩種方法進行控制：一是定期每周一次調(diào)整并條機機械牽伸配置，使機械牽伸與實際重量牽伸倍數(shù)盡量接近，減少在開車時由于自調(diào)勻整系統(tǒng)未工作而產(chǎn)生棉條重量偏差；二是在粗紗換棉條時，每一桶桶底棉條拉去兩層作回條，以減少對后道影響。

（3） 在線檢測質(zhì)量數(shù)據(jù)的修正和應(yīng)用
　　SH802E和Unimax并條機在線質(zhì)量檢測是通過棉條壓力傳感器來實現(xiàn)的。在棉條條干CV%值的測量原理上不同于電容式條干儀，在棉條重量偏差反映上不同于天平直接稱量。因此在線檢測的質(zhì)量數(shù)據(jù)和離線檢測的質(zhì)量數(shù)據(jù)是存在差異的。
　　SH802E、Unimax型并條機在線檢測的棉條條干CV%值通常低于離線檢測的條干CV%值。通過多次讀取在線檢測的條干CV%值與同時離線檢測條干CV%值，用回歸分析法總能計算出兩者的關(guān)系，這樣就可通過在線檢測的條干CV%值間接反映棉條實際條干水平。利用在線檢測的條干CV%值，橫向可以反映并條機臺與臺之間差異，眼與眼之間差異；縱向可用于對比班與班之間差異以及隨著時間變化情況、條干水平的變化趨勢，找出規(guī)律、采取措施，對質(zhì)量加以控制。
　　在線檢測顯示的輸出棉條重量偏差A(yù)%也是通過棉條壓力傳感器檢測，經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換，由計算機處理并顯示出來。由于工作環(huán)境多種因素影響，往往會導(dǎo)致質(zhì)量檢測系統(tǒng)工作點的偏移，使在線檢測顯示的棉條重量偏差和離線檢測的棉條的實際重量偏差存在差異，當這種差異過大時，會造成對質(zhì)量控制的失真和機器頻繁報警或停車。所以在實際生產(chǎn)中必須定期對輸出棉條重量進行修正，對監(jiān)測器工作點進行調(diào)整。這種調(diào)整的目的一方面是將輸出條的重量調(diào)整到標準狀態(tài)，另一方面是當輸出條重量與標準重量相等時，自動地將在線檢測所顯示的重量偏差調(diào)整為零。