并条机自调匀整控制理论与实践

陈洪奎 封玉蓉 崔 洁

（1.吴忠德悦纺织科技有限公司，宁夏吴忠，751100；2.德州恒丰纺织有限公司，山东德州，253517）

对于自调匀整并条机的管理，关键在于自调匀整的管理。乌斯特自调匀整两套系统的管理和控制非常重要。一套是喂入系统的管理，就是TG 罗拉喂入纤维量的控制，或者说是TG 电压值的控制；一套是输出棉条系统的管理，即FP 导条器出条电压值的控制。通过对最终输出须条质量的检测，反馈给自调匀整系统，以保证自调匀整的匀整效果。FP 电压值控制不好，偏离标准值过大，就会影响自调匀整的匀整效果，造成须条重量出现较大的偏差。

1 问题的提出

我公司一台FA1322A 型并条机在生产JC 14.6 tex 赛络集聚针织纱的过程中，总是出现D 值报警停车，严重影响生产。为分析查找原因，对凹凸罗拉进行标车，正常情况下，在凹凸罗拉之间，标车时插入2 mm 的测量块，电压值应在-5 500 mV 左右，插入4 mm 的测量块，电压值应为0 mV 左右，插入6 mm 的测量块，电压值应在+5 500 mV 左右。因此，实时电压反应的是纤维在凹凸罗拉隔距之间的充满程度。

经检测，这台并条机的实时电压在-4 200 mV～-4 500 mV 之间，说明喂入的纤维经凹凸罗拉挤压后的厚度只有2 mm 多，调出该机台的D 值，一眼为-18%，另一眼为-22%，严重超标。正常情况下，D 值在±5%以内最好，超过±10%就有严重问题了。

由此判断，该并条机配置的凹凸罗拉比较大，而因工艺需要喂入须条的总重量偏小，不适合在该机型并条机上生产，改用D81L 型并条机后问题得到了彻底解决。

2 乌斯特自调匀整电压值和D 值解析

2.1 FP 电压值

FP 导条器电压值是棉条对导条器内壁压力通过放大器转换成的电信号，反映的是输出熟条定量和导条器的匹配关系，在导条器口径一定的情况下，出条定量越大，电压值也就越大，呈正相关。USG PRO 系统FP 电压值的范围在-2 000 mV～-6 000 mV，最佳工作值是-4 000 mV。乌斯特公司提供的FP 导条器与输出熟条定量之间的关系［1］见表1。

表1 FP 导条器与输出熟条定量的关系

因此，要根据输出熟条定量来选择导条器的号数，保证将FP 电压值控制在-2 000 mV～-6 000 mV 的范围内。

2.2 TG 电压值

TG 电压值有零点电压、名义电压和实时电压3 种。

2.2.1 零点电压

FA1322A 型并条机标准的零点电压是-11 000 mV。关于零点电压的概念，可以理解为喂入纤维量为零时的TG 电压。如果实际标定过TG 电压就不难理解。根据测量块厚度与TG 电压值关系，从TG 罗拉标车参数就可以推算出这个数值。FA1322A 型并条机的零点电压推算见图1 和表2。

同理，D81L 型并条机标准的零点电压是-15 500 mV。

图1 测量块厚度与TG 电压值关系图

表2 测量块厚度与TG 电压值的关系

USG PRO 说明书中有一个TG 传感器位置调整的示例，步骤如下：

首先，在TG 罗拉中插入基准量块4 mm，将TG 电压调至0 mV 左右，锁紧安装螺钉。实践中调整时很难达到0 mV，实际控制在±100 mV以内。

其 次，进 入USG PRO Tool 与UQA，进 入USG PRO Tool 传 感 器>T and G 菜 单。

（1）塞入2 mm 量块，闭合TG 罗拉，输入距离2 mm，显示-7 446 mV。

（2）塞入6 mm 量块，闭合TG 罗拉，输入距离6 mm，显示7 143 mV。

从说明书中提供TG 标定的实际情况可以看出，TG 零点电压实际上是量块在2 mm～6 mm之间最大限度的电压值之和，标定后的TG 零点电压实际就是自调匀整喂入部分进行质量控制的一个基准。

机台上显示的零点电压，是生产中的实际零点电压，应该使它尽可能接近标准的零点电压。如果出入过大，就应该重新标定。

2.2.2 名义电压（标定电压）

在FA1322A 型并条机显示面板上标定电压称为名义电压。TG 标定电压是D 值在零左右波动时显示的电压值，也就是说，它反映的是在一定长度内喂入须条的平均厚度。由于喂入TG 的条子根数不同，定量不同，各厂显示的TG 标定电压并不相同。每台自调匀整都有自己的标定电压。标定电压就是完成正常标定喂入条子运行一段时间后，自调匀整系统智能自动显示的电压值，表3 是同一台D81L 型并条机在喂入定量不变、也不做任何标定的条件下，连续3 天观察到的标定电压值。

根据表3 的数据，我们可以得出以下结论：

（1）标定电压值不是固定的。

（2）当喂入定量不变的条件下，标定电压是波动的。

每次开车，自调匀整仪运行一定长度后，标定电压就会进行自动标定，并以此作为自调匀整的基准，实时电压应围绕着它上下波动。

表3 连续3 天的TG 标定电压

2.2.3 实时电压

实时电压显示的是正在喂入条子时的实际电压值，它随着喂入条子纤维量的变化而波动。

2.3 D 值

D 值指牵伸变化率，它是由自调匀整实时控制的实际牵伸倍数和机械牵伸倍数的百分比值。

3 自调匀整并条机压紧厚度和电压值的关系

虽然可以通过喂入定量与TG 罗拉的匹配来保证自调匀整的效果，但在喂入定量变化较大时，究竟采用多大的TG 罗拉，还需要通过试验才能确认。如果能够建立起凹凸罗拉喂入纤维的压紧厚度和电压值关系的数学模型就方便多了。由于电压值与纤维喂入量是一种正比关系，假定喂入纤维压缩厚度的变化量与传感器弹簧压力的变化量也呈正比关系，那么就可以根据胡克定律进行计算了。根据实际情况，可以按照0.25 mm 的距离为一档来确定与电压值的对应关系。

我公司有两种自调匀整并条机，一种是FA1322A 型并条机，一种是D81L 型并条机，计算结果分别见表4 和表5。

理想的电压值是在能够满足压缩厚度在2 mm 左右，零点电压值在0 mV 左右，这时喂入的定量是最合适的，凹凸罗拉的大小和喂入的纤维定量也是匹配的，自调匀整的波动量最小，匀整效果也最好。通过表4 和表5，我们可以很容易地根据自调匀整并条机的实时电压值，查出TG罗拉喂入纤维量的实际厚度，突破了定性的笼统，可以定量地知道喂入的纤维量，或者说喂入定量大小。这样就能判定出喂入定量是否合适，从而通过改进工艺来调节标定电压，改进自调匀整的工作状态。

表4 FA1322A 型并条机喂入纤维电压值与凹凸罗拉隔距、纤维压缩厚度的关系

表5 D81L 型并条机喂入纤维电压值与凹凸罗拉隔距、纤维压缩厚度的关系

4 TG 标定电压和D 值之间的关系

D 值直接显示了牵伸倍数的变化率，而电压值间接显示了牵伸倍数的变化。

（1）必须保证D 值的波动值在±5%的范围之内，最好是使D 值在零位上下波动。D 值不能长期偏离±5%的范围，更不能出现零点漂移±10%以上的情况。D 值波动较小时，一方面说明了牵伸比较稳定，另一方面意味着自调匀整的负荷较小，有利于延长自调匀整的使用寿命。

（2）标定电压（名义电压）是一个基准值，应保证实时电压在标定电压（名义电压）上下小范围波动。实时电压值越接近标定电压（名义电压），D 值就越小；实时电压值偏离标定电压（名义电压）越大，D 值就越大。

5 问题分析及解决思路

了解乌斯特自调匀整电压值的相关概念后，对FA1322A 型并条机出现D 值报警停车问题的分析就比较有针对性了。

5.1 FA1322A 型并条机电压值的分析

问题发生后，我们调取了自调匀整的TG 信息，发现A 眼的名义电压值是-1 788 mV，实时电压是-4 508 mV，B 眼的名义电压值是-1 701 mV，实时电压是-4 174 mV，见图2。从表4 可以查出，喂入须条的凹凸罗拉距离都在2.25 mm 左右，比标准的4 mm 偏薄1.75 mm；TG 实时电压与TG 名义电压值的偏差也较大，A眼相差-4 508-（-1 788）=-2 720（mV），B 眼相差-4 174-（-1 701）=-2 473（mV），说明报警时喂入须条的厚度比自调匀整标定的喂入须条厚度偏薄了约1.75 mm，造成了D 值偏差达-20%左右，从而引起了报警停车。

图2 FA1322A 型并条机的TG 信息

5.2 D81L 型并条机电压值的分析

改用D81L 型并条机进行生产时，我们对机台用同样的方法进行了标定，2 mm 处的电压值-7 750 mV，6 mm 处的电压值应该在+7 550 mV 左右。调取自调匀整的TG 信息，左眼实时电压-4 980 mV，标定电压-4 034 mV；右眼实时电压-5 957 mV，标定电压-4 746 mV，见图3。从D81L 型并条机自调匀整的运行数据来看，相对于TG 罗拉，喂入的纤维量也偏小，但D81L 型并条机的TG 零点电压在-15 500 mV 左右，零点电压值范围比FA1322A 型并条机宽-4 500 mV 左右，且实时电压与标定电压的差值也相对较小，所以仍可以正常工作。

图3 D81L 型并条机的TG 信息

5.3 TG 电压值调整试验

5.3.1 并合数的调整

为进一步验证我们的分析，在FA1322A 型并条机上改纺JC 26.4 tex 纱（条子定量19 g/5 m），并合数由5 根改为6 根，输出定量16 g/5 m，总牵伸7.125 倍。调取UQA 数据和TG 信息，A、B眼的实际总牵伸分别为7.5 倍、7.6 倍（见图4），D值A 眼是-5.7%，B 眼是-6.7%。两眼的D 值相差不大，但D 值负偏差，且超出±5%的正常范围，因此电压值还需要进一步调整。

图4 FA1322A 型并条机的UQA 数据

从TG 信息可以看出，实时电压变成了A眼-1 555 mV，B 眼-2 178 mV（见图5）。

由此可见，在喂入条子定量不变的情况下，增加并合数，实时电压值会增大，处于负偏的D值绝对值会变小。这是因为自调匀整TG 罗拉的选配，是以插入4 mm 的测量块时电压值显示在0 mV 左右为标准的，也就是说默认的喂入须条的纤维量受压后的厚度为4 mm，当实际喂入的条子定量偏小时，凹凸罗拉间隙的充盈度不足，造成实时电压值偏小。因此增加喂入条子的定量或者增加并合数，进而增加喂入凹凸罗拉间隙处的纤维量，使之达到标定时的凹凸罗拉隔距4 mm 左右厚度的标准，或者说是纤维压缩厚度在2 mm 时，才是最理想的状态。

图5 FA1322A 型并条机的TG 信息

5.3.2 并合数+喂入定量的调整

根据并合数调整的结果，在并合数改为6 根的基础上，进一步将喂入条子的定量加大到20.5 g/5 m，喂入须条的总量由最初的95 g/5 m增加到123 g/5 m，分别在FA1322A 型和D81L型并条机上进行测试，结果见表6。

表6 TG 电压值调整试验结果

从表6 中的电压值可以看出：

（1）优化调整后，喂入定量和TG 罗拉已经基本匹配。FA1322A 型并条机的实时电压值负值已经接近为0，说明喂入条子的压缩厚度已经基本接近4 mm，这时TG 罗拉的工作状态是比较适宜的。

（2）D81L 型并条机的实时电压值在-2 000 mV 左 右，由表5 可知，喂入条子的凹凸罗拉隔距在3.5 mm 左右，纤维压缩厚度在1.5 mm 左右，也基本上是符合生产要求的。

（3）从显示的电压值来看，在同样的工艺条件下，D81L 型并条机显示的电压值与零点差异大，这说明该并条机所配的TG 罗拉要大一号，这种情况下，D81L 型并条机所配的TG 罗拉要小一档，以保证更适宜的匹配度。

（4）在实际生产中，要结合本公司条子的定量情况，精心选择TG 罗拉，或者多配几档TG 罗拉，以更好地适应不同条子定量的生产要求。

6 某公司TG 电压值的优化案例

某公司FA1322A 型并条机末道全部采用7根并合，调 取TG 信 息 和UQA 数 据，TG 名 义 电压值都稳定在200 mV 左右，实时电压在600 mV左右，实时电压和名义电压相差较小（见图6）。说明该公司喂入的纤维量恰巧在4 mm 厚度偏大一点的位置，这是很好的位置，自调匀整的波动范围很小，处于良好的工作状态。

图6 某公司FA1322A 型并条机的TG 信息

机台的实际牵伸倍数与设计牵伸倍数基本接近（见图7），D 值都会在零位上下波动。说明喂入定量与TG 罗拉的匹配度很好。

图7 某公司FA1322A 型并条机的UQA 数据

7 结语

自调匀整的TG 电压值和TG 罗拉压缩的纤维厚度间是线性关系，通过建立自调匀整并条机喂入纤维在凹凸罗拉中的压缩厚度与电压值关系的数学模型，可以直接显示喂入纤维量和TG罗拉的匹配关系，有利于技术人员根据喂入定量合理匹配TG 罗拉，从而更好地控制和管理自调匀整并条机，保证产品质量。