拉幅定形机的自动测控.docx

拉幅定形机的自动测控陈立秋( 常州纺织机械厂, 江苏常州 213161)摘要:综述了拉幅定形机最新测控系统中的居中导布、低给液、微波测湿、光电整纬、排气湿度、定形时间、纬密测量、落布回潮率及米克重应用及机理。关键词:定形; 自动测量; 控制; 节能中图分类号: TS195.333文献标识码: B文章编号: 1005- 9350( 2007) 06- 0043- 05拉幅定形机是染整后整理加工中应用计算机综合控制系统的典型设备之一。图1就是最新型定 形测控系统Optrpac VMC- 10。目前, 热定形机的总体性能进行了提升更新。有如下几个方面: ( 1) 多种形式的进出布装置; ( 2)高效节能的热风烘房; ( 3)无油润滑的新颖布铗链条及针、布铗自动转换; ( 4) 热定形机的工艺过程测控系统。567 8 9 1012 341玛诺全幅螺旋扩幅辊 2EVAC新型真空吸水系统 3玛诺高湿度测量及控制HMF4玛诺欧特玛自动纬纱调整器RFMC( 光电整纬器) 5玛诺废气湿度及测量控制AML 6玛诺定形时间控制器VMT7玛诺纬密检测装置PMC 8玛诺湿度测量及控制RMS 9威可喷盘式均匀给湿机RFT 10玛诺米克重测量FMI图1新型定形机测控系统中装置; 根据不同组织结构的织物设置有多种剥边装置; 设有红 外探 边 装 置 ( 请 详 见 染 整 技 术 2006, 6 P4445) 。全幅螺旋扩幅装置的应用织物工艺过程中展幅居中导布、托运织物的网 帘纠偏、定形拉幅的探边上铗、印花的贴布边缘定位 以及收卷的齐边等工步, 皆需要实施导布自动控制。 热定形机的进布架装有螺旋扩幅红外自动对1真空吸水系统的应用与低给液节能2EVAC新型真空吸水系统,作为一种积极的方式被用来控制织物的带液量, 部分取代传统的被动式轧辊。被浸湿的织物中存在结合水和游离水, 新型真 空吸水系统通过真空泵使吸水管内外形成负压, 在收稿日期: 2007- 01- 17作者简介: 陈立 秋 ( 1940- ) , 男 , 高 级 工 程 师 , 中 国 纺 织 工 程 学会染整专业委员会机电学组副组长, 长期从事染整机电装 备研发和设计工作讲 座Vol.29 No.6Jun.2007染整技术44织物通过吸水口时, 游离水被吸除。此系统在用于疏水性化纤及其混纺织物的湿整理中效果尤为显 著。在定形中去除游离水、溶液或杂物, 可减少污 染; 去除浮于织物表面的化学溶液, 使化学药剂能 深入织物内部, 减少化学废料, 减轻环保压力; 降低 带液量, 节省能源, 减少生产成本。真空脱水机由水环式真空泵、狭缝式吸口、分 离器、薄膜泵、控制器四个主要部件构成。当织物通 过吸口时, 吸入的残液通过分离器除去杂物, 再经 薄膜泵送回浸渍槽, 循环回用。织物中合成纤维的含量较高和纤维素纤维的含量较低时, 真空脱水将更有效。便如对于纯聚酰胺织 物真空抽吸脱水, 可将液体抽至残余水分约20 %, 若 采用轧水机械脱水, 残余水分则为40 %; 在纯棉织物( 2) 照相凹板给浆辊, 在树脂整理中, 用10 %20 %的轧余率, 就可将工艺液涂附在布上, 每天运 行20 h, 布速100 m /min, 布重120 g /m2, 该低给液每 天节省工艺液8640 kg, 蒸汽21 t, 煤气300 kg。( 3) 刀辊给液轧车, 给液率降至30 %, 可节省化 学品助剂50 %, 且能耗减半。( 4) SPT喷雾给液机可用于功能性后整理的单 面给液和双面给液, 单面给液的带液量可控在15 %20 %, 双面给液可控在30 %60 %,由于带液量少, 后续烘干可节省能耗25 %40 % , 节省化学助剂25 %, 且改善了整理的质量。( 5) 表1是泡沫后整理与浸轧液方式节约天燃 气的效果比较。表1泡沫整理与浸轧整理节能效果比较吸足水的情况下,用高性能轧水装置实施机械挤压施加工艺柔软整理 缩率整理 免烫整理脱水, 残余水达50 %左右, 而用真空抽吸脱水只能达 施加方式 浸轧液 泡沫 浸轧液 泡沫 浸轧液 泡沫到70 %左右。实践表明,棉纤维与化纤混纺织物以 工艺车速/( mmin- 1)车速提高率/%节约天燃气率/%5576.482.1975292.378.01004210539.08650/50为界, 棉纤维超过50 %采用机械挤压脱水, 聚酰胺纤维超过50 %采用真空抽吸脱水技术为好。染整工艺中, 品质、环保及成本的兼顾难度很 高。WEKORFT瑞士威可喷盘式均匀低给湿 机, 给湿范围040 %无级调节, 特殊喷盘具有特定 开口角度( 72 左右) , 以5000 r/min 高速旋转, 产生泡沫整理与传统整理相比节电60 % 、节水65%, 是一种潜力大的低给液工艺。( 6) 热风烘燥低给液及合理排湿的节能: 减少 织物上的非结合水, 确实有利于烘燥节能, 下面试 举一 例: 织物重200 g/m2, 幅 宽1600 mm, 织 物 烘 燥 前带液率68 %, 以100 、40 m/min工艺车速烘干至巨大的离心力,使水滴以3070 m的微粒状态均匀分布, 喷射于织物上。用于定形机入口处, 可降低带液量, 提高烘干 定形效率, 节省能源; 安装在定形机出布处, 均匀给 湿, 可快速令织物回潮, 消除静电, 手感丰满; 若在 定形机出口, 均匀喷洒柔软机等不需高温反应的化 学品, 则可降低在烘箱内挥发污染, 并节省能源。在采用机械挤压脱水或减压抽吸气流脱水方 法, 将织物上浸渍后的带液量降低, 减少后续的烘 燥脱水耗能, 应属被动式节能措施, 而采用均匀低 给液工艺可使带液率降低至10 %, 有限施加低给液 装置还有如下几种:( 1) 输液带给液是利用干织物和输液带一同进 入轧辊获得低给液的方法。该低给液用于棉织物和 T /C织物的树脂整理, 由于树脂几乎全渗入纤维中, 纤维之间无树脂液, 使树脂有效发挥作用, 整理效 果与传统轧吸法一样时, 树脂耗用量约为常法1 /2, 热风拉幅工艺输液带低给液节约能耗13 %, 每年可 节约煤50 t。8 %落布, 每年开工6000 h,由计算可证明节能效果: 将排气湿度从10 %提高到20 %, 蒸发每kg水可以少补充新鲜空气( 20 ) 6.75 m3, 可节省728 730J的热能, 由38 %带液率每小时的蒸发负荷230.4 kg 水, 扣除因排气湿度提高而造成蒸发效率下降10 % 的因素, 则可求出全年的节能数: 230.460000.9728 730=905 082.6 MJ。折合蒸汽330 t, 加上由带液量从68 %降低到30 %节省蒸汽845 t,则全年节省蒸汽1175 t, 使耗能降到常规工艺的30 %。排气湿度测控装置可采用美湿卡YHA- 101A。织物在线高湿度测量及控制高湿度测量和控制( Aqualot HMF型) 通用于无 接触式测定湿度, 含水量允许在20300 g/m2。可测3定含水织物吸收微波的能量;显示与设定值的偏差; 可校准绝对湿度, 误差仅为1 g/m2。微波传感器第 29 卷第 6 期2007 年 6 月陈立秋: 拉幅定形机的自动测控45可固定左、中、右安装, 亦可横向往复扫描移动, PID电子控制, 具有速度储存、反向脉冲延长及停机阻 塞脉冲等功能。微波传感器通常由微波发射器 ( 即微波振荡 器) 、微波天线及微波检测器三部分组成。由发射天工作环境的测湿传感器较多, 在湿度控制系统组成时, 一定要注意到所选的测湿传感器工作温度的极 限, 且必须具备温度补偿功能。测控烘房内湿度或排气湿度, 对于提高产品质 量的稳定性和节能都很重要。线发出微波,此波遇到被测物体时将被吸收或反定形时间的控制6射, 使微波功率发生变化。当接收天线接收到通过被测物体的或由被测物体反射回来的微波, 并将它 转换为电信号, 再经过信号调理电路, 即可以显示 出被测量, 实现微波检测。当织物经给液后, 就决定 了织物的绝对湿度差, 利用分析测到的含湿度量差 值, 加以纠正, 优化工艺, 就能改善产品的品质, 节 约能源, 自动控制。在定形过程中, 常添加树脂或助剂, 并在一特定的温度下持续一定作用时间完成键合反应。定形 时间控制器( PERMASET VMT10) 通过对织物本 身的温度变化的测量, 用控制定形机速度来调节定 形时间, 完成织物在不同升温曲线下, 精确地达到 温度时间的完善定形效果。图2是控制原理图。tv=12 s; Sv1=10 mtv=12 s; Sv2=8 m tv=12 s; Sv3=6 m布温传感器整纬装置的应用42001601208040M1M2M3欧特玛自动纬纱调整器采用玛诺的光电整纬3种织物的定形速度薄V( 50 m/min) 中V( 40 m/min) 厚V( 30 m/min)ab器通常安置在定形机( ORTHOMATRFMC- 10A) ,c前, 根据光电整合原理, 以精密光学传感头传感读取织物纬向信号, 全数字化逻辑电路, 精确且灵敏 地分析信号, 再以油压系统驱动斜辊及弯辊校正, 使纬斜及弓纬能以经纬向垂直状态完成定形过程。 如肉眼从织物上产生的不同光亮度的条纹而感 觉 织 物 的 纬 纱 位 置 , ORTHOMAT扫 描 器 通 过 明 暗调制光电效应反映织物纬纱或线圈结构的位置 并发出成比例的交流电信号。计算电路从这些信号 的大小和方向取得纱线瞬时位置信息并由此不断 测定与所给定的正常位置的偏差, 即“纬斜”。036912 14 15 16 18定形机长度/m2124a- 轻薄、快干织物高速( 50 m /min) tv- 最佳定形时间b- 普通织物- 中速( 40 m/min) Sv1Sv3- 薄、中、厚织物在定形温度下运行的距离c- 厚重、慢干织物- 低速( 30 m /min)图2 MAHLO PERMASET定形控制原理图VMT10控制器的特点如下:( 1) 全计算机化电路没计, 信号解析灵敏正确。 ( 2) 配置非接触红外布温传感册, 测量精确, 不 易出故障, 可根据不同需求, 搭配不同传感器数目。 ( 3) 电脑屏幕显示设定的工艺条件、实际运行状况、升温曲线等图文。( 4) VMT10控制器可储存100组工艺条件, 在 更换织物品种时, 只需调出相应的序号, 便可自动 控制定形的工艺过程。( 5) 可转成单点布温测量控制系统。如长纤布 热融点定形控制; 单一烘干功能需求者。图2 中的M1、M2、M3 是MAH10 公司OMT7 型布 面温度测量传感器。该红外辐射测量头安装在拉幅 定形机的顶部, 距离布面约1 m处, 为了测量精确, 一般皆安置几个测温点。对于薄织物, 测温传感器 应设置在烘房的前半部, 约在烘道的40 %长度处; 厚湿织物, 测温传感器应设置在烘道60 %长度处。 由于受电网电压、烘房湿度、织物进烘房时的织物的纬斜会改变它的基本组织,降低织物的使用价值, 导致客户的抱怨。欧特玛光电整纬器能自动探测纬斜量并自动矫正之。欧特玛光电探测头可以自动探测及分析机织物、针织物的纬斜量,而不受织物颜色或印花图案和绒毛及织物毛圈的影响。烘房废气湿度的测控废气湿度控制( Ecomat AML型) 对烘干工序的 节 能 起 着 决 定 性 作 用 。 传 感 器 内 配 有 二 氧 化 锆 ( ZrO2) 金属元件, 能可靠地测试废气的湿度; 具有 耐高热、抗污性强。根据最佳排气湿度、调节排气阀 导通角度或排气机的转速, 可控制废气的排放量, 从而使烘房内的相对湿度变量达标。测量结果以体 积百分比0100 %表示。测湿传感器品种繁多, 而市售的以100 以下5织物温度/Vol.29 No.6Jun.2007染整技术46含水率、车速等干扰因素的影响, 从而使热定形工艺时间得不到保证。采用计算机系统的定形时间控 制仪, 随时采样进入定形机烘房的织物温升工况, 在屏幕上可清楚地看到织物的温升曲线, 当织物达 到定形温度时, 计算机就根据定形时间的要求, 算 出织物进给的合理工艺车速, 加以控制。此控制系 统采用温度传感, 控制对象却是车速, 而控制目标 实为定形时间, 是温控的一个特例。1012毛织物CHM粘胶纤维织物1010棉65 %相对 湿度时108106在线纬密、目数检测在 线 检 测 机 织 物 纬 密 和 针 织 物 目 数 装 置7聚酰胺 织物( FAMACONT PMC) ,灵敏的非接触式感光电子传0481216感器,可根据织物的厚薄选用穿透光或反射光检含水率/%导电- 含水率曲线测, 其不受织物表面组织的影响, 精度达0.1 picks /cm, 具有双直面、数字式界面, 接触式彩色显示屏和 工艺数据记录的功能。图3表2几种纺织材料的平衡回潮率空气相对湿度/%平衡回潮率/%203040506070100织物落布回潮率测量织物的含水率是烘干过程中极重要的标准, 过 度干燥会浪费时间和能源, 而不充分的干燥则会使 织物产生不良后果。上述两种弊病均可用经济的、 最佳的烘燥作业来避免, 即在烘燥过程中测量并控 制其含湿量。采用测量织物的导电性来测定其含水率是最 佳方法, 其原因是可以即时地进行测量。导电性与 织物的含水率( 以剩余含水率来说) 的关系最为密 切, 百分之几的含水率的差异可以反映出10倍的导 电性能的变化。纤维素纤维的含水率和导电性能之 间存在着指数函数的关系。织物的重量、水的性质、织物的厚度、整理液的 成分, 所有这些因素都不会影响其导电性和测得的 含水率。8纯棉亚麻 黄麻 蚕丝粘胶丝 羊毛4.57.58.8-145.38.810.36.65.9166.410127.97.3187.811.814.39.29.9209.413.61710.511.22211.3162011.914.1252024.533243536 T/C( 65/35) 2.2 2.5 2.8 3.3 3.8 4.3 6.3 美湿卡TM剩余含水率/回潮率在线测控装置是电阻式含潮率测量传感、变送、控制仪表。其检测范围: 纯棉3 %20 %, 羊毛11 %35 %, 亚麻5.5 %24 %, 黄 麻6 %30 %, 各种混纺人造纤维织物1.5 %30 %, 误 差1 %。图4是美湿卡TM原理框图。美湿卡TM的核心 技术: 基于电导率检测的物理量- 电量一次转换技术 及包括部分纤维素纤维、蛋白质纤维和混纺纤维的数 据库; 基于计算技术的从指数转化为线性规律的二次 信号处理和标准仪表接口技术; 高精度PID调节规律 算法和软件包; 接入MIS或ERP网络的标准通信接口 技术。回潮率数据接口, 可以和任意品牌的PLC连接。各种导电性相同的织物,其含水率却不尽相同, 因此对每一种织物都需有一修整的导电含水率曲线, 但尽管如此, 并不影响利用导电性能测 试原理来控制含水量, 因为, 虽然各种织物的相对 湿度不同, 但当其烘干到大气的相对湿度时( 如65%) , 它们的电阻值是相同的( 图3) 。几种纺织材料的平衡回潮率见表2。图1中“8”湿度测量RMS系测量落布回潮率, 可织物克重测量9CravimatFMI单位面积重量的测定和控制装置,是采用低能级的放射性同位素, 射线穿过织物时 的吸收衰减与质量的变化有关, 而与吸收体的化学成分无关, 接收量与织物重量成指数曲线关系。其检测控制为无接触测量方法, 所以对织物没有破坏 性, 并且不影响织物的物理性质。图5是FMI型单位面由美湿卡TM落布回潮率测控装置取代,性价比。具有较高的第 29 卷第 6 期2007 年 6 月陈立秋: 拉幅定形机的自动测控47蜂鸣器报警器冗差调整比较器灵敏