對清梳聯自調勻整重不勻的認識

 討論了棉紡清梳聯自調勻整所涉及的重不勻問題,分析了棉條不勻的組成,指出重不勻不僅要控制內不勻,而且要控制外不勻。對勻整片段及控制器的形式也進行了討論，認為混合控制器是較好的控制方式，實踐也證明了這一點。最后對自調勻速的作用及如何發揮自調勻整器的作用提出一些看法。自調勻整器是棉紡清梳聯保證棉條重偏和重不勻質量的重要裝置。經過近三十多年和幾代人的努力，我國擁有自主知識產權的自調勻整技術終于開發成功，并配置在國產清梳聯系統上運行。由于自調勻整技術的本身涉及棉紡工藝理論、微電子技術、控制理論等學科的交叉，許多不同的認識和看法存在不足為奇，但一些片面的看法應通過理論的分析與實踐的檢驗予以澄清。本文就目前在清梳聯自調勻整所涉及的一些問題提出自己的看法和認識。1棉條不勻的組成與分析1．1試驗與問題在同一清梳聯系統中進行不勻率試驗，得到兩組不同的數據，每次試驗為8臺車每次取樣5個，每個試樣取5m棉條，分別稱重，計算其內不勻如表1所示。從內不勻看，第一組試驗數據中內不勻大大優于第二組，但是計算兩組總不勻時發現，第一組的總不勻H2.45％，大于第二組的總不勻H1．51％。由此提出了問題：為什么內不勻較好的第一組數據總不勻比內不勻較差的第二組還差?1．2棉條的不勻與組成根據棉紡工藝理論：總不勻2=外不勻2+內不勻2。如采用方差分析則有：S=S組內+S組間，總的偏差由內、外偏差共同構成。分別計算兩組的試驗數據，則第一組：S總=14.0887，S組內=2.0785，S組間=5×2.402=12.01；第二組：S總=5.7094，．S組內=3.0396，S組間=5×0.522=2.61。這樣，在第一組試驗中總平均=20．54，CV=2.93％，外不勻即組問的不勻為CV=2.85％。在第二組試驗中總平均=20.78，CV=1.84％，外不勻即組問的不勻為CV=1.31％。由此可知，外不勻也是總不勻的重要組成部分，如果要降低總不勻，單純降低內不勻是達不到目的的。為了有效地控制不勻率，除了要控制每臺車的內不勻外，還必須控制臺間的差距，使清梳聯機組的各梳棉機所生產的棉條重量都在同一水平上波動，從而達到降低總不勻的目的。1．3自調勻整器的任務根據以上的分析，為控制棉條不勻，自調勻整系統的任務應是：控制每臺單機的不勻，即減小S組內；控制臺間的差異，控制外不勻，即減小S組.從整體上看，自調勻整控制系統的主要形式有開環控制和閉環控制。開環系統對于棉條不勻的主要擾動具有較好的調節作用。勻整片段較短，在檢測精度高的條件下，可明顯降低棉條不勻。開環系統沒有輸出棉條的檢測，其穩態偏差的性能較差，無法自動校正因各種環節變化和外界干擾引起的偏差，輸出有時產生漂移而使棉條出現重偏。特別是目前都采用的給棉羅拉位移檢測形式，位移與重量的非線性不可避免會產生偏差，從而造成棉條定量的變動，同時也影響總不勻的控制。閉環系統的反饋可自動修正各種因素波動所造成的定量偏差，使棉條的均值保證穩定，從而降低總不勻。為了取長補短，采用開環+閉環的混合環方式是一種較好的解決方案。其中重點是建立合適的數學模型，使兩環合理地協調作用，不產生任何干擾。實踐證明，通過合理的控制模型，達到了充分發揮兩環的作用，既可有效地抑制短片段的波動，又可控制棉條重量，滿足了棉紡生產的需要。這就是目前在FT025型清梳聯自調勻整器實施的控制系統，該系統已于2001年6月通過中國紡機器材工業協會所組織的鑒定。目前在國內外已有上千臺安裝并投入正常使用。2對自調勻整作用的認識2．1對自調勻整的再認識清梳聯自調勻整應當起到兩個作用：控制不勻率和控制重偏。在這里應當著重強調控制重偏的意義。在清梳聯中，控制重偏有兩個方面體現其重要性：首先它控制了臺間不勻，從而降低總不勻；在實際生產中它還控制了班間、日間、月間不勻，從而保持生產整體的穩定性。在棉紡生產中重偏的意義是不言而喻的。為保持穩定的生產，控制定量，不僅是質量的要求，在經濟效益上也是十分重要的。在實際使用中，對自調勻整系統，特別是多機臺使用的系統，重偏的控制是一個技術難點，也是衡量該系統先進性的重要指標。2．2自調勻整的作用不是無限的在清梳聯系統中，自調勻整作為控制不勻率的重要手段，承擔較大的責任。但是，造成棉條不勻的因素是很多的，如清梳聯系統中的棉箱、管道、開清工序機臺狀況，抓棉機的工作效率，甚至于車間的溫濕度等都可能影響棉條不勻率。限于我們對對象的認識不足，無法定量地了解這些因素的影響程度。采用開環系統，抑制主要的影響因素——筵棉的波動，采用閉環系統補償其余的未知因素的干擾，但這些也只是一定程度的改善，而且還要有足夠的時間使系統得到響應。因此，自調勻整能夠對付任何影響、任何狀態，使棉條正常的想法是不切合實際的。2．3自調勻整是整個系統的子系統按照系統論的觀點，應當把整個清梳聯工序，甚至整個紡紗過程作為大系統，把自調勻整作為大系統的子系統來考慮。系統論告訴我們，只有在充分發揮大系統正常的情況下，子系統才能更好地發揮作用。而各個子系統都充分發揮作用，才能保證大系統正常工作。只有在大系統各個子系統都正常如各機臺狀態正常的情況下，自調勻整才能充分發揮作用。同時為控制不勻這一重要指標，還可以考慮進一步將棉箱控制、清棉供棉控制納入自調勻整系統，達到控制不勻的目的，擴大子系統。當然，這些也得兼顧其他質量指標如棉結、雜質等。計算機技術的飛躍發展，為我們提供了強大的手段，相信在不久的將來，具有我國自主知識產權的自調勻整技術將趕上和超過世界先進水平。3結束語(1)根據棉紡工藝理論，棉條的不勻是由組內不勻和組問不勻組成的，單純控制內不勻達不到控制不勻的目的。(2)自調勻整系統應在各個片段長度上最大限度地抑制不勻，為此采用混合環系統是較好的解決方案。(3)應當強調自調勻整系統對棉條重偏的控制作用，它不僅影響不勻率控制，也是棉紡穩定生產的重要手段。(4)自調勻整作為紡紗過程大系統中的子系統，只有在大系統工作正常時才能充分發揮作用。自調勻整系統的作用是有限的，只能是對現有不勻程度的改善。