1.什么是张力控制：所谓的张力控制，通俗点讲就是要能控制电机输出多大的力，即输出多少牛顿。反应到电机轴即能控制电机的输出转距。 2.真正的张力控制不同于靠前后两个动力点的速度差形成张力的系统，靠速度差来调节张力的实质是对张力的PID控制，要加张力传感器。而且在大小卷启动、停止、加速、减速、停车时的调节不可能做到象真正的张力控制的效果，张力不是很稳定。肯定会影响生产出产品的质量。用变频器做恒张力控制的实质是死循环矢量控制，即加编码器反馈。对收卷来说，收卷的卷经是由小到大变化的，为了保证恒张力，所以要求电机的输出转距要由小到大变化。同时在不同的操作过程，要进行相应的转距补偿。即小卷启动的瞬间，加速，减速，停车，大卷启动时，要在不同卷经时进行不同的转距补偿，这样就能使得收卷的整个过程很稳定，避免小卷时张力过大；大卷启动时松纱的现象。 二．张力控制变频收卷在纺织行业的应用及工艺要求 1．传统收卷装置的弊端 纺织机械如：浆纱机、浆染联合机、并轴机等设备都会有收卷的环节。传统的收卷都是采用机械传动，因为机械的同轴传动对于机械的磨损是非常严重的，据了解，用于同轴传动部分的机械平均寿命基本上是一年左右。而且经常要维护，维护的时候也是非常麻烦的,不仅浪费人力而且维护费用很高,给客户带来了很多的不便。尤其是纺织设备基本上是开机后不允许中途停车的，如发生意外情况需要停车会造成很大的浪费。在这种情况下，张力控制变频收卷开始逐渐取代传统的机械传动系统。 2．张力控制变频收卷的工艺要求 * 在收卷的整个过程中都保持恒定的张力。张力的单位为：牛顿或公斤力。 * 在启动小卷时，不能因为张力过大而断纱；大卷启动时不能松纱。 * 在加速、减速、停止的状态下也不能有上述情况出现。 * 要求将张力量化，即能设定张力的大小（力的单位），能显示实际卷径的大小。 3．张力控制变频收卷的优点 * 张力设定在人机上设定，人性化的操作,单位为力的单位:牛顿. * 使用先进的控制算法:卷径的递归运算;空心卷径激活时张力的线性递加; 张力锥度计算公式的应用;转矩补偿的动态调整等等. * 卷径的实时计算，精确度非常高，保证收卷电机输出转矩的平滑性能好。并且 在计算卷径时加入了卷径的递归运算，在操作失误的时候，能自己纠正卷径到正确的数值。 * 因为收卷装置的转动惯量是很大的，卷径由小变大时。如果操作人员进行加速、 减速、停车、再激活时很容易造成爆纱和松纱的现象，将直接导致纱的质量。 而进行了变频收卷的改造后，在上述各种情况下，收卷都很稳定，张力始终恒 定。而且经过PLC的处理，在特定的动态过程，加入一些动态的调整措施， 使得收卷的性能更好。 * 在传统机械传动收卷的基础上改造成变频收卷，非常简便而且造价低，基本 上不需对原有机械进行改造。改造周期小，基本上两三天就能安装调试完成。 * 克服了机械收卷对机械磨损的弊端，延长机械的使用寿命。方便维护设备。 三． 变频收卷的控制原理及调试过程 * 卷径的计算原理：根据V1=V2来计算收卷的卷径。因为V1=ω1*R1, V2=ω2*Rx.因为在相同的时间内由测长辊走过的纱的长度与收卷收到的纱的长度是相等的。即L1/Δt=L2/Δt Δn1=ΔP1/P1取Δn1=1,即测长辊转一圈,由霍尔开关产生一个信号接到PLC.那么D2=D1*i*P2/ΔP2,这样收卷盘头的卷径就得到了. * 收卷的动态过程分析: 要能保证收卷过程的平稳性,不论是大卷、小卷、加速、减速、激活、停车都能保证张力的恒定.需要进行转矩的补偿.整个系统要激活起来,首先要克服静摩擦力所产生的转矩,简称静摩擦转矩,静摩擦转矩只在激活的瞬间起作用;正常运行时要克服滑动摩擦力产生地滑动摩擦转矩,滑动摩擦转矩在运行当中一直都存在,并且在低速、高速时的大小是不一样的。需要进行不同大小的补偿,系统在加速、减速、停车时为克服系统的惯量,也要进行相应的转矩补偿,补偿的量与运行的速度也有相应的比例关系.在不同车速的时候,补偿的系数是不同的。即加速转矩、减速转矩、停车转矩、激活转矩；克服了这些因素,还要克服负载转矩,通过计算出的实时卷径除以2再乘以设定的张力大小,经过减速比折算到电机轴.这样就分析出了收卷整个过程的转矩补偿的过程。总结:电机的输出转矩=静摩擦转矩(激活瞬间)+滑动摩擦转矩+负载转矩.<1>在加速时还要加上加速转矩;<2>在减速时要减去减速转矩.<3>停车时,因为是通过程控减速至设定的最低速,所以停车转矩的补偿同减速转矩的处理. * 转矩的补偿标准 (1). 静摩擦转矩的补偿:因为静摩擦转矩只在激活的瞬间存在,在系统激活后就消 失了.因此静摩擦转矩的补偿是以计算后电机输出转矩乘以一定的百分比进行补偿. (2). 滑动摩擦转矩的补偿:滑动摩擦转矩的补偿在系统运行的整个过程中都是起作用的.补偿的大小以收卷电机的额定转矩为标准.补偿量的大小与运行的速度有关系。所以在程序中处理时，要分段进行补偿。 (3). 加减速、停车转矩的补偿：补偿硬一收卷电机的额定转矩为标准，相应的补偿系数应该比较稳定，变化不大。 * 计算当中的公式计算 (1). 已知空芯卷径Dmin=200mm,Dmax=1200mm;线速度的最大值Vmax=90m/min,张力设定最大值Fmax=50kg(约等于500牛顿);减速比i=9;速度的限制如下: 因为:V=π*D*n/i(对于收卷电机)=>收卷电机在空芯卷径时的转速是最快的.所以:90=3.14*0.2*n/9=>n=1290r/min; (2). 因为我们知道变频器工作在低频时,交流异步电机的特性不好,激活转矩低而且非线性.因此在收卷的整个过程中要尽量避免收卷电机工作在2HZ以下.因此:收卷电机有个最低速度的限制.计算如下: 2．将编码器的信号接至变频器，并在变频器上设定编码器的线数。然后用面板给定频率和启停控制， 观察显示的运行频率是否在设定频率的左右波动。因为运用死循环矢量控制时，运行频率总是在参 考编码器反馈的速度，最大限度的接近设定频率，所以运行频率是在设定频率的附近震荡的。 3．在程序中设定空芯卷径和最大卷径的数值。通过前面卷径计算的公式算出电机尾部所加编码器产生的最大脉冲量（P2）和最低脉冲量 ( P2 ).通过算出的最大脉冲量对收卷电机的速度进行限定，因为变频器用作张力控制时，如果不对最高速进行限定，一旦出现断纱等情况，收卷电机会飞车的。最低脉冲量是为了避免收卷变频器运行在2Hz以下，因为变频器在2Hz以下运行时，电机的转距特性很差，会出现抖动的现象。 4．通过前面分析的整个收卷的动态过程，在不同卷径和不同运行速度的各个阶段，进行一定的转距补偿.补偿的大小，可以以电机额定转距的百分比来设定。 四．真正的张力控制. 1.什么是张力控制：所谓的张力控制，通俗点讲就是要能控制电机输出多大的力，即输出多少牛顿。反应到电机轴即能控制电机的输出转距。 2.真正的张力控制不同于靠前后两个动力点的速度差形成张力的系统，靠速度差来调节张力的实质是对张力的PID控制，要加张力传感器。而且在大小卷启动、停止、加速、减速、停车时的调节不可能做到象真正的张力控制的效果，张力不是很稳定。肯定会影响生产出产品的质量。 五．变频收卷对变频器性能的要求 1. 变频收卷的实质是要完成张力控制,即能控制电机的运行电流,因为三相异步电机的输出转距 T=CMφmIa,,与电流成正比.并且当负载有突变时能够保证电机的机械特性曲线比较硬.所以必须用矢量变频器,而且必须要加编码器死循环控制. 2. 市场上能进行张力控制变频收卷的变频器主要有: 安川,艾默生,伦次等.台达V系列的变频器是矢量型变频器,能够完成张力控制,但因为不属于收放卷专用型变频器,所以要配合外部其它接口设备才能完成收放卷的功能.艾默生TD3300就是一款收放卷专用的变频器,也许台达也会在不久的将来推出我们自己收放卷专用的变频器,我们拭目以待. 六．使用台达产品做变频收卷的方案 通过以上的分析，使用台达V系列的矢量型变频器做张力控制变频收卷时，只要能对上述收卷的整个动态过程有比较清晰的认识，能在不同的过程中将转距补偿的量找到一个合适的数值，一定能保证恒张力的控制,满足客户的要求，但要提醒读者，这种控制方式也有一定的局限性，虽然实现了恒张力的控制要求，但如果控制张力的范围很小，比如：张力范围在0-200/300牛顿时，这种控制方式是不适用的。

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（1）开棉：将紧压的原棉松解成较小的棉块或棉束，以利混合、除杂作用的顺利进行；

（2）清棉：清除原棉中的大部分杂质、疵点及不宜纺纱的短纤维。

（3）混棉：将不同成分的原棉进行充分而均匀地混和，以利棉纱质量的稳定。

（4）成卷：制成一定重量、长度、厚薄均匀、外形良好的棉卷。

2．主要机械的名称（1）混棉机械

（1）自动抓包机，由于某种原因1-2只打手和抓棉小车组成，抓取平台上多包混合的原棉，用气流输送到前方，同时起开棉作用。

（2）棉箱机械：棉箱除杂机（高效能棉箱，A006B等）继续混合，开松棉块，清除棉籽、籽棉等较大杂质，同时控制好原棉的输送量。

（3）43号棉箱（A092），开松小棉块，具有较好的均棉、松解作用。

毫猪式开棉机（A036），进行较剧烈的开棉和除杂作用，清除破籽等中等杂质。

直立式开棉机具有剧烈的开棉和除杂作用，但易损伤纤维，产生棉结。目前清花在流程中一般都不采用（一般可作原料予以处理或统破籽处理之用）。

A035混开棉机，兼具棉箱机械和打手机械的性能，且有气流除杂装置，有较好的混棉、开棉和除杂作用。

单程清棉机（A076等）对原棉继续进行开松、梳理，清除较细小的杂质，制成厚薄均匀、符合一定规格重量的棉卷。

（1）分梳：将棉块分解成单纤维状态，改善纤维伸直平行状态。

（2）除杂：清除棉卷中的细小杂质及短绒。

（3）混合：使纤维进一步充分均匀混合。

（4）成条：制成符合要求的棉条。

2．主要机械名称和作用

（1）刺辊：齿尖对棉层起打击、松解作用，进行握持分梳，清除棉卷中杂质和短绒，并初步拉直纤维。齿尖将纤维带走，并转移给锡林。

将经过刺辊松解的纤维进行自由分流，使之成为单纤维状态，具有均匀混合作用。

除去纤维中残留的细小杂质和短绒。

制成质量较好的纤维层，转移给道夫。

剥取锡林上的纤维，凝聚成较好的棉网。

通过压辊及圈条装置，制成均匀的棉条。

1．并合和牵伸：一般采用21根予并进行并合、牵伸，提高小卷中纤维的伸直平等程度。

2．成卷：制成规定长度和重量的小卷，要求边缘平整，退解时层次清晰。

1．除杂：清除纤维中的棉结、杂质和纤维疵点。

2．梳理：进一步分离纤维，排除一定长度以下的短纤维，提高纤维的长度整齐度和伸直度。

3．牵伸：将棉条拉细到一定粗细，并提高纤维平行伸直度。

4．成条：制成符合要求的棉条。

1．并合：一般用6-8根棉条进行并合，改善棉条长片段不匀。

2．牵伸：把棉条拉长抽细到规定重量，并进一步提高纤维的伸直平行程度。

3．混合：利用并合与牵扯伸，使纤维进一步均匀混合，不同唛头、不同工艺处理的棉条，以及棉与化纤混纺等均可采用棉条混纺方式，在并条机上进行混和。

4．成条：做成圈条成型良好的熟条，有规则地盘放在棉条桶内，供后工序使用。

1．牵伸：将熟条均匀地拉长抽细，并使纤维进一步伸直平行。

2．加捻：将牵伸后的须条加以适当的捻回，使纱条具有一定的强力，以利粗纱卷绕和细纱机上的退绕。

1．牵伸：将粗纱拉细到所需细度，使纤维伸直平行。

2．加捻：将须条加以捻回，成为具有一定捻度、一定强力的细纱。

3．卷绕：将加捻后的细纱卷绕在筒管上。

4．成型：制成一定大小和形状的管纱，便于搬运及后工序加工。

1．卷绕和成形：将管纱（线）卷绕成容量大、成型好并具有一定密度的筒子。

2．除杂：清除纱线上部分疵点和杂质，以提高纱线的品质。

1．加捻：用两根或多根单纱，经过并合，加拈制成强力高、结构良好的股线。

2．卷绕：将加捻后的股线卷绕在筒管上。

3．成型：做成一定大小和形状管线，便于搬运和后工序加工。

将络好筒子的纱（线）按规定长度摇成绞纱（线），便于包装，运输及工序加工等。

将绞纱（线）、筒子纱（线）按规定重量、团数包数、只数等打成一定体积的小包、中包、大包、筒子包，便于储藏搬运。

根据工艺设计的规定，将一定根数和长度的经纱，从络纱筒子上引出，组成一幅纱片，使经纱具有均匀的的张力，相互平行地紧密绕在整经轴上，为形成织轴做好初步准备。

（1）整经时经纱须具有适当的张力，同时尽可能保持经纱的弹性和张力。

（2）在整经过程中，全幅经纱，张力应尽量均匀一致。

（3）经纱轴上的经纱排列和卷绕密度要均匀（指经轴横向和内外层纱线），经轴表面要贺正，无凹凸不平现象。

（4）整经根数、长度或色经排列循环必须符合织造工艺设计的规定。

（5）整经机生产效率要高，回丝要少。

经纱在织机上织造时，要受到综、筘、停经片等的反复摩擦作用和开口时大小不断变化着的张力作用。末浆的经纱，由于有许多毛羽露在纱的表面，因此在织机上受到摩擦和张力的反复作用时，纱上的毛羽就会松开、起毛，部分纤维与纱分离，最后会引起经纱断头，这样不仅增加了织机的断头率，降低了工人的看台数，还会影响棉布的质量。

为了减少织机上的断头率，经纱要经过上浆工程，使经纱具有较大的光滑度，坚牢度，上浆的过程就是几个经轴上的经纱并成一片，使其通过浆液，然后经过压榨、烘干、卷绕成织轴。

经过上浆后的经纱，由于浆液使四周突出的纤维粘附在纱的条干上，提高了纱的光滑度，同时浆液烘干后也在经纱上形成一层浆膜，增大了经纱的抗摩能力，另一方面浆液渗透到经纱内部把部分纤维互相粘着起来，当纱线受到拉伸时，台以阻碍纤维在纱线内的相互移动，从而提高了经纱的强力。

根据许多浆纱的横截面表明浆液渗入到经纱内部的深度是不大的，大部分浆液都被覆在纱的表面上。如果浆液完全不能渗透到纱线中去，那就只能在纱的表面形成一层浆膜，它粘在纱线上很脆弱，在织造过程中很容易脱落。如果浆液全部渗透到纱线中去，纱线中的大量纤维都粘着起来，这时纱的强度虽然增加许多，但纱的伸长度却会显著下降。因为伸长度决定于棉纱中的纤维的弯曲度及其相互之间的移动。上浆后，由于浆液渗入纱内，浆膜覆盖在纱的表面，以及毛茸的粘附，障碍了拉伸经纱时纤维在经纱内的自由移动。因此上浆后的经纱，其伸长度均有所下降。这样的浆纱在织造过程中，不能抵抗时刻变化着的负荷。经验证明，单纯追求浆涨强度的增加，其结果在一定限度后，织机的断头率不仅没有降低反而有所增加。因此，适当的增加纱的的强力，最大限度地保持经纱的弹性，减少经纱的毛茸现象和摩擦系数，这是上浆的基本要求。一般情况下，经纱都要经过上浆，但有足够光滑度和强度的股线只须经过并轴工序即可，有的可作拖水处理。

浆纱工程包括两个工序：调浆工序（配制浆液）和上浆工序要把前沿液粘附在经纱上并加以烘干，然后卷绕在织轴上。为了达到上浆纱机械的目的，对浆料浆纱机械的基本要求如下：

1．对浆液和浆料的要求

（1）浆液不仅应能桥头经纱的表面，同时还应能部分地渗透到纱的内部去，烘干后能在纱上形成一层浆膜。

（2）浆料应具有一定的吸湿性，不致使浆液凝固成为坚硬的薄膜，而降低经纱的弹性和伸长 。

（3）浆料应具有防腐性。

（4）浆料应不致操作经纱，综筘和机件。

（5）浆料应易于从织物上除去，不致影响漂洗和印染工程。

（6）浆液的性能应相应稳定。

（7）浆液应用价值低廉、货源充足的原料来配制，并尽可能的不采用主要粮食。

（1）应能保持一定的上浆率。

（2）应能保持一定的烘干回潮率，并使蒸汽消耗得最少。

（3）应能最大限度的保持经纱的弹性。

（4）速度高，产量高。

（5）机物料损耗少，回丝少，耗电少。

穿经俗称穿筘或穿头，是经纱准备工程中的最后一道工序。穿经的任务就是根据织物的要求将织轴上的经纱按一定的规律穿过停经片、综丝和筘，以便织造时形成梭口，引入纬纱织成所需的织物，这样在经纱断头时能及时停车不致造成织疵。

织造是纺织厂的重要工序。织造的任务是将经过准备工序加工处理的经纱与纬纱通过织布机根据织物规格要求，按照一定的工艺设计交织成织物。织造工序的产量、质量和消耗直接影响企业的经济效益，必须高度重视。

织物质量主要包括棉布的物理性能和外观疵点两大方面。织物的物理性能，如：织物的经纬向强力、耐磨牢度、透气度等，直接影响到服用性和穿着牢度，应根据织物的不同用途而确定。并要在生产的全过程进行控制，达到指标要求。织物的外观疵点如：折痕、稀弄、百脚、跳花、破洞等，不仅影响织物外观，对服用性能和穿着牢度也有着直接影响。应在操作过程中严格执行工作法，在日常管理中经常分析疵点产生的因素，有针对性的提出改进措施，不断改善成品质量，提高下机一等品率。

织机的生产效率是用来衡量生产水平的考核指标之一。织机在运转中由于断经、断纬、机械故障、处理坏布、上轴等原因而造成停台，影响布机的产量和棉布质量。因此，必须采取有效措施降低断头，减少机械故障，及时处理停台，缩短停台时间，努力提高织机的生产效率。

3. 织机在织造过程中主要物质消耗是机物料、纱线和动力

消耗量的大小与原材料质量设备状态、技术操作水平、生产环境和生产条件有关。降低物质消耗是提高经济效益的重要内容，必须高度重视。

（1）降低机物料消耗：

购置机物料要严把质量关，防止劣质品进厂。

加强设备维修，保证设备常处于完好状态，减少因设备状态不良造成的磨损。

加强技术操作减少人为损失。

正确掌握机上布幅和纬密，避免多用线。

加强技术操作，预防织疵产生，尽量做到少拆布和不拆布，减少回丝。

保持设备完好，避免大纬纱。

加强生产管理，减少油污、坏布和装纬回丝。

提高布机效率和运转率。

控制照明和正确使用空调，防止辅助用电浪费。