自调匀整并条机在线检测波谱图的分析与启示

王学元，王赞林

(1.中国纱线网，杭州 311203；2.湖北金垦纺织有限公司，武汉 430000)

0 引言

笔者在对JWF1312型自调匀整并条机的在线检测质量指标进行日常检查中发现，生产纯涤纶品种时，USTER USG匀整系统的在线检测波谱图不正常[1]，条干CV值高达4.0%，见图1。

图1 自调匀整在线检测波谱图

为进一步确认该台并条机存在的问题，采用长岭YG136型条干均匀度测试分析仪对条子测试分析，测试速度为25 m/min，测试时间为2.5 min，条干CV值的测试结果为5.04%。问题条子离线检测波谱图见图2。

图2 问题条子离线检测波谱图

1 在线与离线波谱图的对比分析

对比条子在线与离线检测波谱图，可以看出两张波谱图的形态既有相同点，又有不同点。

1.1 相同点

a) 各根“烟囱”所处的相对位置是一一对应的，见图3。

图3 两张波谱图机械波位置对照

图4 在线波谱图主波与谐波的关系

图5 离线波谱图主波与谐波的关系

1.2 不同点

a) 从各根“烟囱”的形态来看，在线检测波谱图上的“烟囱”为单柱波，而离线检测波谱图上的“烟囱”为双柱波。

b) 从各根“烟囱”的波幅与基波的比例关系来看，在线检测波谱图上各根“烟囱”的波幅相对于基波的比例远大于离线检测波谱图上的比例关系。

c) 在线检测波谱图上各根“烟囱”频道的中心位置，相对于离线检测波谱图上各根“烟囱”频道的中心位置略短。

2 原因分析与确认

根据在线与离线检测波谱图的形态，主波中心位置约在1.9 m处，伴有偶次谐波和奇次谐波，因此可以判定故障形态为非正弦、非对称周期性疵点。根据3次谐波比主波波幅略高的情况，可以判定该周期性疵点为具有正负向波动的脉冲波；而各“烟囱”顶点的包络线曲率较小，因此可知周期性疵点的粗节、细节在长度和幅度上不对称，这一点从离线检测DR曲线图上也明显可见，见图6。从图6可见，DR曲线图不以零轴对称，细节幅度大而长度短，粗节幅度小而长。

根据上述波谱形态和波长分析，可以排除牵伸系统罗拉、胶辊圆跳动，齿轮全跳动，轴节不同轴等问题，故障类型是由于与须条运行速度相关的转动部件圆跳动、顿挫或表面损伤、粘附杂物等原因所致，故障位置在后罗拉相关部位及须条喂入系统。

图6 问题条子离线检测的DR曲线

根据JWF1312型并条机的传动图(见图7)和上机工艺参数(6根并合，总牵伸倍数为6.32，后张力牵伸倍数为1.004 3)计算发现，直径为90 mm的凹凸罗拉检测机构问题产生的机械波波长与波谱图上主波的波长相近。JWF1312型并条机各部位故障产生的机械波波长见表1。

为此，笔者重点对须条喂入系统和凹凸罗拉检测机构进行了仔细检查，发现凹凸罗拉清洁条的条匙簧损坏导致弹性不足，造成清洁条对凹罗拉的凹槽内部清洁不良、粘附棉片，而且棉片的厚度不均匀，导致凸罗拉不断产生位移信号，从而使牵伸倍数出现周期性波动，产生了周期性机械波[3]。

图7 JWF1312型并条机传动示意

表1 JWF1312型并条机各部位故障产生的机械波波长

修复凹凸罗拉清洁条弹簧、清洁凹罗拉凹槽内粘附的棉片后，在线检测条干CV值降低为1.90%，离线检测条干CV值降低为2.48%，波谱图均恢复正常，表明查找到的问题原因是准确的。

3 启示

对比条子在线与离线检测波谱图，可以得到以下启示。

a) 在线检测为全数检测，对产品质量无破坏性，不影响生产效率和产品制成率，而且可以随时观察产品质量的波动情况，能及时发现质量隐患，是较好的质量监控技术工具。

b) 当设备出现问题时，不论是在线或离线检测，波谱图都会表现出不正常的形态。

c) 在线检测的波谱图，其检测点在FP传感器和导棉器构成的监控部件处[4]，未经过圈条器、无圈条效应的干扰，因此图形相对比较简洁、清爽，在进行波图谱分析时，准确性、可靠性更高。

d) 由于离线检测时测试的条子要经过圈条器，受到圈条张力牵伸和测试过程中的意外伸长，因此离线波谱图上机械波的波长相比在线波谱图上机械波的波长稍长。

e) 离线波谱图形态的所有规律在在线波谱图上同样适用，如基波和谐波的关系、不同类型的周期性机械波基波和谐波顶部包络线的形态特征等。

f) 自调匀整并条机在线波谱图波长的计算，可以忽略“自调匀整”的干扰，直接按照普通并条机机械波的计算方法进行。

g) 如果怀疑机械波的产生与自调匀整有关，可以通过打开、关闭自调匀整的方法进行验证，区分是匀整系统出现问题还是其他部位出现问题；因为关闭自调匀整后，伺服电机不再转动，凹凸罗拉检测到的位移信号不再对牵伸倍数起作用，凹凸罗拉部位的机械问题对在线波谱图不起作用，因此如果问题是在凹凸罗拉部位，关闭自调匀整后的在线波谱图形态特征会为正常形态；反之，如果问题是在其他部位，关闭自调匀整后的在线波谱图形态特征就不会发生变化，此时就可以确认故障与自调匀整无关。需要注意的是，如果是伺服差动机构内部的齿轮等出现了问题，关闭自调匀整后伺服电机不再转动，伺服差动机构的输出速度也可能会发生变化，即牵伸倍数发生了变化，此时机械波的波长可能会产生飘移，但由于此时故障部件仍会对输出速度的稳定性产生影响，因此在线波谱图的形态特征也不会变为正常形态。

h) 虽然与离线检测波谱图相比，在线检测波谱图具有图形简洁、波长可靠性高的优点，但离线检测可以提供更多的技术信息，如不匀曲线图、DR曲线图、长度—变异曲线图等，可以辅助判断机械波的具体特征和产生原因。因此，在线检测无法完全取代离线检测。

4 结语

4.1在线与离线检测波谱图在提高产品质量方面各有优势，而如何充分利用在线检测系统来监控产品质量，将质量问题消灭在萌芽状态，需要纺织企业技术人员的认真研究和总结。很多企业在使用自调匀整系统时，只是追求5 m质量不匀率的稳定性，认为只要5 m质量不匀率稳定了，就表明自调匀整系统的效果发挥好了，这种观念是极其片面的。实际上，在线检测波谱图可以显示出很多的质量信息，其波谱图不正常就会对成纱条干和粗细节带来很大的影响。

4.2根据波谱图形态分析，判定JWF1312型自调匀整并条机故障形态为非正弦、非对称、周期性疵点，是因与须条运行速度相关的转动部件圆跳动、顿挫或表面损伤、粘附杂物等所致，故障位置为后罗拉相关部位及须条喂入系统。经检查发现，凹凸罗拉清洁条的条匙簧损坏导致弹性不足是周期性机械波产生的原因，当修复凹凸罗拉清洁条弹簧、清洁凹罗拉凹槽内粘附的棉片后，波谱图正常。

4.3在线检测为全数检测，对产品质量无破坏性、不影响生产效率和产品制成率，而且可以随时观察产品质量的波动情况，能及时发现质量隐患，是较好的质量监控技术工具。在线检测波谱图虽具有图形简洁、波长可靠性高的优点，但离线检测可以提供更多的技术信息，如不匀曲线图、DR曲线图、长度—变异曲线图等，可辅助判断机械波的具体特征和产生原因。因此，在线检测无法完全取代离线检测。