現(xiàn)代漿紗機(jī)的發(fā)展趨勢之一是自動化(自動檢測與控制)和信息化(數(shù)據(jù)的及時(shí)、準(zhǔn)確、全面、數(shù)字化、圖形化、網(wǎng)絡(luò)化的反饋和處理)。傳感器的使用是現(xiàn)代漿紗機(jī)自動化和信息化建設(shè)的前提。紡織工程技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)摒棄過去“機(jī)械維護(hù)與電器維護(hù)彼此分離、管理人員、工藝人員與設(shè)備維修人員分離”的理念，才能適應(yīng)新的“機(jī)電一體化、工藝與設(shè)備相互滲透、相互融合”的新形勢。掌握傳感器這一高新技術(shù)在漿紗機(jī)上的具體應(yīng)用能有助于技術(shù)人員掌握設(shè)備的綜合性能，為設(shè)備維護(hù)、技術(shù)改造和產(chǎn)品升級打下基礎(chǔ)。
因而有必要對于傳感器自漿紗機(jī)上的具體應(yīng)用進(jìn)行探討。紡織是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱和出口創(chuàng)匯的重要來源，現(xiàn)代織造設(shè)備是紡織生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的保障�，F(xiàn)代織造設(shè)備集精密機(jī)加工、電氣電子、液壓、氣動、儀表、油浴、中央潤滑、電腦控制于一體，復(fù)合多學(xué)科科技發(fā)展的新成果。漿紗工序是紡織廠的心臟，“漿紗一分鐘，布機(jī)一個(gè)班”，國外也有好的紗漿，等于布織了一半的說法。然而漿紗機(jī)是實(shí)現(xiàn)漿紗工藝目標(biāo)的基礎(chǔ)，作為漿紗機(jī)中“神經(jīng)系統(tǒng)”的各種傳感器是實(shí)現(xiàn)自動檢測和控制各種工藝目標(biāo)的要環(huán)節(jié)，是電子技術(shù)在機(jī)電一體化的現(xiàn)代紡織領(lǐng)域的具體體現(xiàn)，是現(xiàn)代漿紗機(jī)區(qū)別于傳統(tǒng)漿紗機(jī)的重要標(biāo)志。
1 漿紗機(jī)所用傳感器的主要類型及性能評價(jià)
1．1 定義與主要類型
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對傳感器定義為：能感受被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。傳感器是一種檢測裝置，并滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求，因而是檢測與自動控制和信息化的前提。新型漿紗機(jī)所用傳感器按工作原理：分為電阻(主要有熱敏、濕敏等)、電感、霍爾、超聲波、應(yīng)變片、光電等傳感器。按被測物理量分：有力、位移、速度、溫度、濕度及角度等傳感器。而廣泛應(yīng)用在干燥箱上的傳感器其性能更好，要求更高。
1．2 性能評價(jià)
傳感器的性能用其靜態(tài)特性和動態(tài)特性衡量，靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。動態(tài)特性常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)表示。
2 傳感器在新型漿紗機(jī)的應(yīng)用
傳感器在新型漿紗機(jī)上用于經(jīng)軸退繞直徑、回潮率、烘筒與漿槽溫度、各區(qū)張力、各區(qū)伸長率、運(yùn)行速度、檢測等。
2．1 鉑熱電阻式溫度傳感器用于溫度檢測與控制
2．1．1 熱電阻傳感器的測溫原理與選擇
熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓�，可以測量出溫度。主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。金屬熱電阻的特點(diǎn)是測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在工程控制中的應(yīng)用極其廣泛。
2．1．2傳感器的選擇
在工業(yè)應(yīng)用中，溫度的檢測，有熱電偶和熱電阻兩種形式，熱電偶一般適用于測量500℃以上的較高溫度。對于500℃以下的中、低溫度，熱電偶的輸出的熱電勢很小，這對二次儀表的放大器、抗干擾措施等的要求很高，否則難以實(shí)現(xiàn)精確測量；而且在較低溫區(qū)域，冷端溫度的變化所引起的相對誤差也非常突出。所以測量中、低溫度一般使用熱電阻溫度測量儀較為合適。漿紗機(jī)的烘筒的烘燥溫度一般低于150℃，漿液溫度小于或等于100℃，故可以采取熱電阻式傳感器。
2．1．3 鉑熱電阻傳感器在漿紗機(jī)上的應(yīng)用
漿紗機(jī)主要采用的是金屬鉑熱電阻傳感器。鄭紡機(jī)GA308，SUCKER-S432漿紗機(jī)、等漿紗機(jī)采用的是Pt-100鉑熱電阻，測量范圍0～200℃，大電流20 mA，相對于銅電阻，鉑電阻精度高，適用于中性和氧化性介質(zhì)，穩(wěn)定性好，具有一定的非線性，溫度越高電阻變化率越小。
鉑熱電阻溫度傳感器檢測并結(jié)合控制單元控制漿液溫度、烘燥溫度在工藝范圍之內(nèi)。該傳感器屬熱敏電阻傳感器。
2．1．4 鉑熱電阻傳感器檢測溫度的方法
鉑熱電阻溫度傳感器檢測的烘筒或漿液溫度，經(jīng)過電橋輸出與溫度成比例的電壓信號，通過運(yùn)算放大器進(jìn)入A／D轉(zhuǎn)換器，將電壓模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，經(jīng)過光電隔離器送入微處理器CPU，實(shí)際溫度與預(yù)定溫度之差經(jīng)CPU按一定規(guī)律運(yùn)算輸出，經(jīng)光電隔離器、D／A轉(zhuǎn)換器和驅(qū)動器后形成模擬電流信號；控制單元采用斷開式或位式控制方式，斷開式控制方式由電磁閥控制薄膜閥的啟閉，當(dāng)溫度低于設(shè)定值打開蒸汽。這種方式對于熱慣量很大的烘筒來說，檢測精度很差，現(xiàn)已經(jīng)為具有PID調(diào)節(jié)功能的位式控制方式所取代。
2．2 超聲波位移傳感器應(yīng)用于經(jīng)軸退繞直徑檢測
保證退繞區(qū)各經(jīng)軸間經(jīng)紗退繞張力一致是漿紗工藝控制的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)漿紗機(jī)采用千米夾紙條結(jié)合經(jīng)軸夾調(diào)節(jié)制動力來控制經(jīng)軸的退繞張力，保證各個(gè)經(jīng)軸退繞張力均勻一致，以減少機(jī)白回絲，祖克SUCKER-S432新型漿紗機(jī)的AB張力調(diào)節(jié)器采用機(jī)械張力檢測裝置檢測退繞張力，反饋至氣動比例調(diào)節(jié)閥與設(shè)定值比較后，輸出氣壓信號來調(diào)節(jié)退繞張力，仍是一種機(jī)械式反饋、控制裝置。
鄭紡機(jī)的GA301漿紗機(jī)采用超聲波傳感器檢測經(jīng)軸的退繞直徑，電腦控制自動調(diào)整制動氣缸的氣壓來保持退繞張力的恒定。超聲波傳感器利用的是超聲波的反射特性進(jìn)行空間測量和定位。由于測試距離很短，故其衰減性可以忽略不計(jì)。
2．3 測濕傳感器用于回潮率的檢測、反饋
漿紗回潮率是衡量漿紗質(zhì)量的重要指標(biāo)�；爻甭手苯佑绊憹{膜的彈性、漿紗耐磨性、織造開口清晰度、回潮率過高還會導(dǎo)致窄幅長碼布。因而對回潮率的檢測與控制具有至關(guān)重要的意義。漿紗機(jī)采用濕敏電阻傳感器測試漿紗回潮率。
2．3．2 測試方法
作為測濕傳感器的測濕電極給漿紗加上一定量的測量電壓，隨回潮率的變化，漿紗電阻發(fā)生變化，通過漿紗的電流也相應(yīng)變化，變化的電流在控制儀中放大并轉(zhuǎn)化成電壓信號，與預(yù)設(shè)的回潮率電壓相比較，然后由控制電路發(fā)出脈沖信號，控制漿紗機(jī)升降速(結(jié)合霍爾測速發(fā)電機(jī))以控制回潮率。
2．4 電阻應(yīng)變片式張力傳感器檢測漿紗張力
漿紗各區(qū)張力是漿紗重要工藝內(nèi)容，一般漿紗各區(qū)張力的控制原則是：小退繞張力、微漿槽張力、勻烘燥張力、中分絞張力、大卷繞張力。為實(shí)現(xiàn)這一工藝目的，需要對漿紗個(gè)各區(qū)進(jìn)行檢測，這是工藝調(diào)節(jié)控制的前提。
2．4．1 電阻應(yīng)變式傳感器工作原理
基于電阻應(yīng)變效應(yīng)原理，用金屬電阻絲制作成電阻應(yīng)變片，將其粘貼在彈性體上。測量時(shí)，當(dāng)彈性體受力變形時(shí)，應(yīng)變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。
電阻應(yīng)變計(jì)把機(jī)械應(yīng)變轉(zhuǎn)換成△R／R后(△R為阻值變化量，R為電阻值)。應(yīng)變電阻變化一般都很微小，這樣小的電阻變化既難以直接精確測量，又不便直接處理。因此，必須采用轉(zhuǎn)換電路，把應(yīng)變計(jì)的△R／R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。通常采用惠斯登電橋電路實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。
2．4．2 應(yīng)變片張力傳感器的應(yīng)用
應(yīng)變片式張力傳感器用來檢測漿紗機(jī)各區(qū)(漿槽、烘燥、分絞及卷繞)的張力大小，并采用雙曲線鐵炮(如祖克SUCKER-S432漿紗機(jī))、雙曲線鐵炮+XP1(如臺灣大雅TAYA500、鄭紡機(jī)GA301漿紗機(jī)等)以及較為的各區(qū)變頻調(diào)速器控制個(gè)單元電機(jī)速度(如鄭紡機(jī)GA308，蘇州圣元ASGA368)以調(diào)節(jié)各區(qū)速比以調(diào)節(jié)張力。
2．5 接近開關(guān)傳感器及光電編碼器用于漿紗機(jī)伸長率檢測和速度檢測
伸長率是上漿的重要工藝參數(shù)，過高的伸長率將使得漿紗的彈性過多，紗線在織造中抵抗反復(fù)負(fù)荷的能力下降，造成織造時(shí)斷頭率增加。
伸長率的檢測可以采用接近開關(guān)式傳感器或光電編碼器。
2．5．1 接近開關(guān)傳感器用于漿紗伸長率檢測
在各類開關(guān)中，有一種對接近它物件有“感知”能力的元件即：位移傳感器。利用位移傳感器對接近物體的敏感特性達(dá)到控制開關(guān)通或斷的目的，這是接近開關(guān)。如果被檢測物體是按一定的時(shí)間間隔(如磁性齒輪)逐個(gè)移向接近開關(guān)，又逐個(gè)地離開，這樣不斷地重復(fù)(不同的接近開關(guān)，對檢測對象的響應(yīng)能力是不同的。這種響應(yīng)特性被稱為“響應(yīng)頻率”)，會產(chǎn)生連續(xù)的脈沖信號。祖克SUCKER-S432漿紗機(jī)采用的是這種傳感器檢測伸長率。
2．5．3 運(yùn)行速度測定
運(yùn)行速度是漿紗機(jī)的重要工技術(shù)參數(shù)，它直接影響和決定漿紗回潮率、壓漿輥(尤其是線性加壓的第二壓漿輥)的壓漿力、漿紗質(zhì)量、效率和能耗(蒸汽和用電量)等，因而速度的檢測、反饋、控制尤為重要。
現(xiàn)代漿紗機(jī)采用接近開關(guān)式角度傳感器由于計(jì)長，在漿紗機(jī)車頭加壓測長輥上安裝著磁性齒輪，與其相對安裝著脈沖傳感器，磁性齒輪每轉(zhuǎn)一齒，產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號，測根據(jù)測長輥的周長和脈沖信號數(shù)，計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)的長度，即線速度。
3 結(jié) 語
各種電子傳感器是現(xiàn)代漿紗機(jī)工藝參數(shù)控制的前提條件，是現(xiàn)代漿紗機(jī)的重要標(biāo)志。
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