棉纺清梳联自调匀整所涉及的重不匀问题分析

自调匀整器是棉纺清梳联保证棉条重偏和重不匀质量的重要装置。经过近三十多年和几代人的努力，我国拥有自主知识产权的自调匀整技术终于开发成功，并配置在国产清梳统上运行。由于自调匀整技术的本身涉及棉纺工艺理论、微电子技术、控制理论等学科的交叉，许多不同的认识和看法存在不足为奇，但一些片面的看法应通过理论的分析与实践的检验予以澄清。本文就目前在清梳联自调匀整所涉及的一些问题提出自己的看法和认识。 　　1棉条不匀的组成与分析 　　1.1试验与问题 　　在同一清梳统中进行不匀率试验，得到两组不同的数据，每次试验为8台车每次取样5个，每个试样取5 m棉条，分别称重。从内不匀看，*组试验数据中内不匀大大优于第二组，但是计算两组总不匀时发现，*组的总不匀H2.45%，大于第二组的总不匀H1.51%。由此提出了问题：为什么内不匀较好的*组数据总不匀比内不匀较差的第二组还差? 　　1.2棉条的不匀与组成 　　根据棉纺工艺理论：总不匀2 =外不匀2 +内不匀2 。如采用方差分析则有：S=S组内+S组间 ，总的偏差由内、外偏差共同构成。分别计算两组的试验数据，则*组：S总 =14.0887，S组内=2.0785，S组间 =5×2.402=12.01;第二组：S总=5.7094，.S组内=3.0396，S组间 =5×0.522=2.61。这样，在*组试验中总平均=20.54，CV=2.93%，外不匀即组问的不匀为CV=2.85%。在第二组试验中总平均=20.78，CV=1.84%，外不匀即组问的不匀为CV=1.31%。 　　由此可知，外不匀也是总不匀的重要组成部分，如果要降低总不匀，单纯降低内不匀是达不到目的的。为了有效地控制不匀率，除了要控制每台车的内不匀外，还必须控制台间的差距，使清梳联机组的各梳棉机所生产的棉条重量都在同一水平上波动，从而达到降低总不匀的目的。 　　1.3 自调匀整器的任务 　　根据以上的分析，为控制棉条不匀，自调匀整系统的任务应是：控制每台单机的不匀，即减小S组内;控制台间的差异，控制外不匀，即减小S组. 从整体上看，自调匀整控制系统的主要形式有开环控制和闭环控制。开环系统对于棉条不匀的主要扰动具有较好的调节作用。匀整片段较短，在检测精度高的条件下，可明显降低棉条不匀。 　　开环系统没有输出棉条的检测，其稳态偏差的性能较差，无法自动校正因各种环节变化和外界干扰引起的偏差，输出有时产生漂移而使棉条出现重偏。特别是目前都采用的给棉罗拉位移检测形式，位移与重量的非线性不可避免会产生偏差，从而造成棉条定量的变动，同时也影响总不匀的控制。闭环系统的反馈可自动修正各种因素波动所造成的定量偏差，使棉条的均值保证稳定，从而降低总不匀。 　　为了取长补短，采用开环+闭环的混合环方式是一种较好的解决方案。其中重点是建立合适的数学模型，使两环合理地协调作用，不产生任何干扰。实践证明，通过合理的控制模型，达到了充分发挥两环的作用，既可有效地抑制短片段的波动，又可控制棉条重量，满足了棉纺生产的需要。这就是目前在FT025型清梳联自调匀整器实施的控制系统，该系统已于2001年6月通过中国纺机器材工业协会所组织的鉴定。目前在国内外已有上千台安装并投入正常使用。 　　2对自调匀整作用的认识 　　2.1对自调匀整的再认识 　　清梳联自调匀整应当起到两个作用：控制不匀率和控制重偏。在这里应当着重强调控制重偏的意义。 在清梳联中，控制重偏有两个方面体现其重要性：首先它控制了台间不匀，从而降低总不匀;在实际生产中它还控制了班间、日间、月间不匀，从而保持生产整体的稳定性。 在棉纺生产中重偏的意义是不言而喻的。为保持稳定的生产，控制定量，不仅是质量的要求，在经济效益上也是十分重要的。 在实际使用中，对自调匀整系统，特别是多机台使用的系统，重偏的控制是一个技术难点，也是衡量该系统先进性的重要指标。 　　2.2 自调匀整的作用不是无限的 　　在清梳统中，自调匀整作为控制不匀率的重要手段，承担较大的责任。但是，造成棉条不匀的因素是很多的，如清梳统中的棉箱、管道、开清工序机台状况，抓棉机的工作效率，甚至于车间的温湿度等都可能影响棉条不匀率。限于我们对对象的认识不足，无法定量地了解这些因素的影响程度。采用开环系统，抑制主要的影响因素——筵棉的波动，采用闭环系统补偿其余的未知因素的干扰，但这些也只是一定程度的改善，而且还要有足够的时间使系统得到响应。因此，自调匀整能够对付任何影响、任何状态，使棉条正常的想法是不切合实际的。 　　2.3 自调匀整是整个系统的子系统 　　按照系统论的观点，应当把整个清梳联工序，甚至整个纺纱过程作为大系统，把自调匀整作为大系统的子系统来考虑。 系统论告诉我们，只有在充分发挥大系统正常的情况下，子系统才能更好地发挥作用。而各个子系统都充分发挥作用，才能保证大系统正常工作。只有在大系统各个子系统都正常如各机台状态正常的情况下，自调匀整才能充分发挥作用。 　　同时为控制不匀这一重要指标，还可以考虑进一步将棉箱控制、清棉供棉控制纳入自调匀整系统，达到控制不匀的目的，扩大子系统。当然，这些也得兼顾其他质量指标如棉结、杂质等。计算机技术的飞跃发展，为我们提供了强大的手段，相信在不久的将来，具有我国自主知识产权的自调匀整技术将赶上和超过世界先进水平。