第十三章 浆纱机机电一体化.ppt

第 十三 章,浆 纱 机 机 电 一 体 化,,1.了解浆纱机的工艺流程和新型浆纱机的机电一体化特性2.了解浆纱机控制系统要求3.掌握经纱张力分布规律和经轴退绕张力的控制方法4.掌握浆纱压浆力自动控制的方法和原理5. 掌握浆纱温度自动控制原理6.了解浆槽液面高度自动控制的方法7.掌握浆纱上浆率和回潮率控制的方法和原理本章内容,,第一节 浆纱机概述一、浆纱机的分类及工艺流程二、新型浆纱机的机电一体化特征 第二节 浆纱机控制系统一、新型浆纱机控制系统的特征 二、浆纱机多单元传动及计算机控制 三、浆纱过程的自动控制——思考题,一、浆纱机的分类及工艺流程,第一节 浆纱机概述,浆纱机的种类很多按原纱品种分，有短纤纱、长丝和色纱用的三种浆纱机，也有长丝、短纤纱共用的浆纱机；按烘燥方式分，有烘筒式、热风式和热风-烘筒并用式（也称联合式)三种；按浆槽数的多少分，有单浆槽、双浆槽和多浆槽三种形式的浆纱机；按上浆方式分，有轴经浆纱机、整浆联合机、染浆联合机、单轴浆纱机、分条整浆联合机等现在工厂常用的浆纱机一般为双浆槽轴经浆纱机德国祖克（SUCKER）浆纱机双桨槽上浆工艺流程如图，由张力调节装置控制各经轴退绕张力，在引纱辊的牵引下，经纱从经轴上退绕下来，经导辊引导将各经轴退绕的经纱并合。

并和后的经纱再分成两层分别进入第一和第二浆槽进行上浆，经纱由张力调节辊调节片纱张力，由浸浆辊将经纱压入浆液中经纱吸收一定数量的浆液，再由上浆辊和压浆辊对浆纱进行挤压，使浆纱形成一定程度的浸透，同时挤掉多余的浆液，保持一定的经纱上浆率由上浆装置输出的经纱首先分层，经烘筒进行预烘，待浆纱表面浆膜初步形成后再并合进行集中烘燥烘燥后的浆纱由测湿辊测定其出机回潮率，通过上蜡辊进行上蜡后，经干分绞棒被分离成单根状态，经伸缩筘、拖引辊、张力调节辊，最后卷绕到织轴上1－经轴 2－经轴架 3－张力调节辊 4－引纱辊 5－浸浆辊 6－上浆辊 7－压浆辊 8－烘筒 9－测湿辊 10－上蜡装置 11－干分绞棒 12－伸缩筘 13－拖引辊 14－张力调节辊 15－织轴 16－浆槽 17－预备浆箱,德国祖克（SUCKER）浆纱机双浆槽上浆工艺流程,,,,,,,,二、新型浆纱机的机电一体化特征,1.多单元独立驱动现代浆纱机通过计算机技术、变频调速技术与浆纱工艺的结合已形成多单元(7单元、8单元等)单独传动系统，所有单元的电机传动速度及开停车都通过计算机控制2.经纱张力分段自动控制采用多单元独立驱动，各部分均设有张力传感器，可通过计算机设定并控制各段经纱张力，可使经轴至引纱辊、引纱辊至上浆辊及上浆辊至烘房以及两个浆槽之间的经纱张力保持一致。

3.经轴退绕采用可独立控制的气动加压各经轴受到计算机控制下的气动加压控制，可进行张力调节，使轴与轴之间的经纱在整经机定长的基础上做到退绕张力一致，消除轴与轴之间的片纱张力不匀4.全面的质量监控新型浆纱机上的计算机系统对工艺参数如液面高度、浆液温度、烘房温度、压浆力、回潮率、伸长率、上浆率等进行监控，并对速度、产量、生产轴数、匹数等进行统计、贮存、记忆及荧屏显示记录等5.先进的计算机控制系统采用先进的工业控制计算机、可编程控制器、伺服变频器等先进的控制器，可形成对浆纱速度、烘房温度、回潮率、伸长率、上浆率等工艺参数的闭环控制，大大提高了浆纱质量和浆纱机的效率6.远程监控与故障诊断先行浆纱机普遍带有网络系统，可实现对浆纱机的远程工艺传输、监控与故障诊断7.智能化通过工艺数据库和浆纱专家系统优选从经轴架到织轴全部浆纱过程中的最佳工艺，机上张力、伸长、温度、速度、上浆率、压浆力等工艺参数均可根据品种及用户要求更改，再经计算机计算后优选出从经轴架到织轴全部过程的各项工艺参数一、新型浆纱机控制系统的特征,浆纱是准备工序的关键，浆纱工程的好坏对织造效率及产品质量有十分显著的影响随着无梭织机的问世，织机速度有很大提高，为保障织机高效、高质量的运行，对织造选用的经纬纱质量要求也很高。

高质量的经纬纱必须具有强力高、强力不匀低、表面光滑耐磨、毛羽少、抗拉伸、抗摩擦的性质，这些高标准的要求推动了浆纱机的技术进步在计算机技术、变频调速技术、传感技术、液压技术、气动加压技术与浆纱工艺技术的结合下，现代化的浆纱机已形成机、电、仪、气、液及先进工艺技术一体化的高科技装备，其中高压上浆、预加湿技术、多单元传动技术、分段张力自动控制技术、上浆率与回潮率自动控制技术的应用，使现代化浆纱机的性能大大提高第二节 浆纱机控制系统,新型浆纱机控制系统主要有以下几个特征 1.采用多单元独立驱动伺服控制传统的一单元、二单元浆纱机由于控制精度和自动化程度低，已逐渐被机、电、仪一体化和控制自动化的多单元转动浆纱机所取代2.采用分段闭环张力控制技术由于采用多单元传动，各单元之间采用张力传感器检测经纱张力，通过计算机控制各单元传动速度，以精确控制各单元之间的经纱张力3.全面的质量监控现代浆纱机要求能够对液面高度、浆液温度、烘房温度、压轴压力、回潮率、伸长率、上浆率等进行监控，并要求控制精度高、响应速度快4.具有网络控制功能，便于车间管理和监控5.具有远程诊断和监控，便于快捷地服务于用户二、浆纱机多单元传动及计算机控制,（一）新型浆纱机的多单元传动,新型浆纱机传动系统中取消了传统的边轴传动及调节各区张力的无级变速器，由传统的边轴传动改为几个电动机分别传动，分别在织轴卷绕、拖引辊、烘筒、上浆辊、引纱辊等处各采用变频电机单独传动，每个单元有速度反馈系统，它们在计算机控制系统的程序控制下，运用同步控制技术，实现浆纱机的多电机精确同步传动，保证浆纱机各区域中纱线运行稳定、适度的张力和伸长。

G142C单浆槽浆纱机,第十三章浆纱机机电一体化,GA338型7单元浆纱机传动图,经轴退绕由纱片拖动，属消极传动浆槽Ⅰ和浆槽Ⅱ一样，引纱辊由电动机（图中未画出）通过减速箱和链轮、链条传动，主上浆辊也是由电动机通过减速箱和链轮、链条传动预上浆辊则是由主上浆辊头端的同步皮带传动引纱辊与上浆辊之间可以通过电动机变频调速，改变速比来调节纱片喂入张力主烘筒由电动机通过减速箱、圆锥齿轮和链轮、链条传动预烘烘筒则是由同一根短边轴，同样的圆锥齿轮以及链条和无齿链轮传动拖引辊由电动机通过减速箱、防逆转的单向离合器和链轮、链条传动织轴是由电动机通过齿轮箱传动织轴箱座内的链轮、链条传动以上各区共有7个电动机分单元传动GA338型浆纱机,GA338型7单元浆纱机传动(如上页图),津田驹HS40型浆纱机传动图,1-织轴 2-拖引辊 3-压纱辊 4-上蜡装置 5-第一上浆辊 6-第二上浆辊 7-烘筒 8、9、10、11、12、13-电动机 14-张力调节辊 15-引纱辊,2.新型浆纱机的多单元传动,经轴退绕由纱片拖动，属消极传动引纱辊由电动机通过链轮、链条传动第一上浆辊、第二上浆辊共同由电动机经链轮A、B、C、链条传动。

两上浆辊直径虽然不同，但链轮齿数配合使其辊面线速度完全—致引纱辊与上浆辊之间通过电动机变频调速，改变传动速比，调整纱片喂入浆槽的张力两个预烘区一样，由电动机通过有齿链轮、链条传动预烘烘筒，并有气动式圆盘制动器制动前预烘区的传动电动机又通过链轮、链条传动后烘区（即主烘区）无齿链轮拖引辊由电动机通过减速器、防逆转的单向离合器以及链轮、链条传动织轴由卷绕电动机、链轮及齿轮传动湿分绞棒则由上浆辊通过齿轮和链轮传动以上各区共有8个电动机分单元传动另外还有变速电动机传动上蜡装置津田驹HS40型浆纱机传动 (如上页图),津田驹HS40浆纱机,（二）新型浆纱机控制系统,浆纱机计算机集中控制系统采用PLC进行整机的运行状况与工艺参数的监控，配合高性能变频器，实现对浆纱机的车速、回潮、烘房温度等要素的控制触摸屏可以对工艺参数进行显示和设定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，实行计算机自动检测，并调整至最佳状态计算机中可存储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，极大程度地防止人为因素对上浆工艺控制的随意性GA308型浆纱机（如图）采用多个变频电动机传动，其主要特点是：车头卷绕、拖引辊、烘房、上浆辊、引纱辊(双浆槽)共七个单元采用七台变频电动机单独传动，各单元之间由计算机和PLC可编程控制器控制同步，并在计算机上可以对各工艺参数进行设定、显示、修改和存储，并具有故障自我诊断和远程监控功能全机实现烘燥温度、浆液温度、伸长率、回潮率、退卷张力以及织轴卷绕张力的自动控制M1-卷绕电动机 M2-拖引电动机 M3-烘筒电动机 M4-前上浆电动机 M5-前引纱电动机 M6-后上浆电动机 M7-后引纱电动机 G1-G7为变频器,GA308型浆纱机计算机控制,GA308型丢弃了传统浆纱机各工艺参数分散控制的方式，采用了计算机→控制器→驱动器三级控制形式，如下图采用Profibus通讯协议实现数据交换、实施监测与控制系统第一级为驱动控制级采用伺服型变频器，速度闭环控制，使各单元的变频电动机驱动响应快、精度高、稳定性好，实现各段张力及伸长的工艺要求第二级为系统控制级，采用可编程控制器完成对浆纱机的开、闭环控制，模拟、中段、通讯处理，智能计算，以及大量的各类开关、接触器、比例阀、电磁阀、行程开关、接近开关、温度传感器、变频器等元件的自动控制。

确保系统数据通讯速率高，控制性好，抗干扰能力强第三级由工业计算机作为管理级，用以监控浆纱机的生产过程，对整机工艺参数、标准值和故障信息进行显示或调整人机界面友好，图形画面丰富，参数设定及修改容易，操作简单，便于数据的管理及生产过程的管理新型祖克浆纱机同样采用了七台变频电机传动全机，其变频器属于高动态性并带有速度反馈的矢量控制通用变频器其中车头一台变频器控制织轴卷绕；车头另一台变频器控制拖引辊传动；烘房有一台变频器控制烘筒传动；一个浆槽有两台变频器；一台变频器控制上浆辊传动，另一台变频器控制引纱辊传动，双浆槽共有四台变频器，因此全机共有七只变频调速电机传动，也称七单元传动祖克浆纱机多单元传动控制,（三）远程监控技术,为了满足各类不同用户的需求，GA308型设计开发了先进的计算机远程控制和远程诊断技术通过线连接网络，在异地远程监测浆纱机的各工艺参数，并可诊断其故障原因，指导用户及时处理故障远程诊断技术是现代自动控制与信息技术相结合的一种新型实用技术，它具有简单、实用、易于实现和可操作性强的特点该项技术的应用，将浆纱机各工艺参数纳入ERP管理系统，提高了整个纺织行业的管理水平三、浆纱过程的自动控制,浆纱过程的自动控制包括：工艺参数及质量指标的自动控制和调浆系统的自动控制。

这些指标对上浆的质量具有重要的影响工艺参数及质量指标的自动控制包括：浆纱机上经纱张力的自动控制；压浆辊压力的自动控制；浆液温度的自动控制；烘筒及热风温度的自动控制；浆液液面高度的自动控制；浆纱回潮率的自动控制；上浆率的自动控制一）浆纱张力与伸长的自动控制,1.浆纱的张力分布,浆纱工艺和生产要求在整个上浆过程中各工艺区段的张力和伸长是不同的，根据浆纱机的工艺特点，经纱张力一般分五区或六区，以经纱张力分五区为例，主要分为经轴至引纱辊、引纱辊至上浆辊、上浆辊至烘房、烘房至拖引辊及拖引辊到织轴五大区段它们的控制方式各有不同，其中经轴退绕张力自控采用的是恒张力退绕自控装置；喂入张力自控、湿区张力自控、干区张力自控全部由计算机根据各区段的伸长率自动完成；卷绕张力是根据张力辊的摆动角度，由电位器向计算机输入信号，控制卷绕变频系统的速度，使卷绕张力满足设定的张力值，达到空轴至满轴时卷绕张力的恒定各区段张力控制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，控制各电机的输出即可达到控制各段伸长和张力的目的。