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基于多色(八色)噴氣織機的控制技術

發布時間: 2017-09-01 來源:長嶺紡電紡研所 作者:
    噴氣織機作為一種織造(織布)設備,依靠氣流完成引緯,從設計伊始就具備高速、高效的特點,經過近60年的發展,日趨完善。是有梭布機、老式劍桿織機最有效的替代者,這在業界已形成共識。在所有織造設備中,噴氣織機的自動化、智能化、產能效率均是最高的,符合國家紡織產業升級換代向工業4.0智能制造邁進的引導政策。屬于政府優先支持和發展的紡織機械產品。
1.前言
    國產噴氣織機經過三十多年的艱苦發展,在國內的市場份額從小到忽略不計增長到目前占據半壁江山的局面,取得了長遠的進步。這是幾代紡織人為追求強國夢想艱苦奮斗、自強不息的結果。
    在看到進步的同時,我們更應該清楚地意識到不足:雖然局部有創新,但國產織機的基本結構還處在仿制日系產品階段,自主創新能力較差,缺乏核心技術;同質化、低水平競爭嚴重,企業盈利能力差,研發投入不足;而在機械、結構件領域,各專件的配套廠家整體質量控制意識不強, 距離做精做細的要求還有很長路要走。我們也不能否認前期國內市場需求的單一性,使得國產織機性能較簡單,電控整體水平不高,而隨著國際貿易的興起,新興的紡織區域、企業面對國際客戶需要更為精準、高端、高效的織機解決方案。
2.研發背景
    CA082八色噴氣織機是陜西長嶺精銳紡機根據多年的技術革新和經驗積累,開發出的高效高集成化的噴氣織機產品,是國內首家實現八色引緯織造的噴氣織機。它的研制成功,改變了多色織造行業進口機器一統天下的局面。該織機主要針對國內高檔色織織機市場,具有完全獨立知識產權,更適合國內織造環境,并已為用戶裝備使用。
    CA082八色噴氣織機是在六噴機型基礎上研制出來的產品,配備我公司自主研制的新一代PZK608電控系統。該系統按織機功能重新劃分單元、優化設計,確保了控制的可靠性和準確性。雖然在織造原理上沒有本質的區別,但相對于四噴到六噴,要實現六噴到八噴的技術難度和織造難度就要大得多。它不僅僅是一個數量的疊加,在有限的空間內要確保完成由紗線到布匹的完美蛻變,在蛻變和轉化間,大與小的差異顯而易見,數量繁多的龐大儲緯器面對的是小小的噴嘴,密密麻麻排列的噴嘴面對的是更為細微、精準的唯一的織口,在對紗線的控制中,長嶺人保證從機械結構到電氣控制全新設計,以適應多噴織造環境。為市場、為中國紡織業做了新的的嘗試與創新:八噴緯紗織造,八噴一拖二電磁閥精準控制,八噴探緯分類探測,八噴氣路排列設計,八噴噴嘴安裝設計等等。
3.織機特點
    噴氣織機作為一個需要機械和電氣嚴密配合的精密機械,任何一部分的缺陷都會對織造環節形成不利的影響。因此我們在多色(八色)噴氣織機的設計初始就是從機械和電氣兩方面著手,注重織造流程的每個環節,確保織機運行的可靠、穩定。
3.1機械設計
    在多噴織機機械設計領域,其難點之一就是氣路設計。隨著數量增加下的空間局限性,必須通過對噴嘴結構、噴嘴安裝位置、噴嘴安裝角度、氣路排列等進行嚴密的設計、控制,從而從結構上保證引緯氣流的順暢以及引緯環節的高效。全新的八噴主噴嘴(專利號:CN201620260114.4)、輔噴嘴結構及角度、流速設計確保對緯向紗線的廣泛適應性及可靠的引緯成功率。引緯器件的設計和選用件主要指固定主噴嘴和擺動主噴嘴。相對于微小的氣流以及紗線,噴嘴安裝角度、位置細微的差別對引緯的影響將會是巨大的,這是真實意義上的“差之毫厘,謬以千里”。
    相比六噴及以下數量配置的主噴嘴,它的體積增大了許多,但由于引緯空間和剪刀剪紗位置的相對固定和有限空間,對每一路噴嘴的空間布局和噴射角度要求更加嚴格和精確。八噴噴嘴是經過多次失敗和現場分析后重新設計的結構形式,可以看到它的各路噴嘴布局并不是對稱的,每一個噴嘴角度都是經過嚴密分析和精確計算得到的,目的就是為了兼顧每一路噴射角度,使之都能達到高效接力引緯的效果。在后期織機的裝配、安裝中也是嚴格考核的項目。
    而隨著噴嘴數目增加,機械設計中的其它部分也需要做出相應的調整。包括八色引緯供紗架的設計。供紗架的設計應考慮占地面積和擋車工操作方便性,根據選色供紗架的實際使用情況,八色引緯供紗架可選用兩套四色組合使用。在儲緯器采用IRO蠕動式儲緯系統的情況下,儲緯架可采用我公司目前生產的IRO儲緯架,并增加儲緯器的防氣圈裝置。
3.2電氣控制
    電氣控制作為多噴(八色)織機的動力、主動部分,其合理、可靠、穩定的設計是織機織造過程、織物風格的關鍵。而此次八噴織機的電控設計主要著手于引緯、探緯、花色編輯、人機界面幾方面的設計應用。引緯系統采用全新八色智能引緯算法設計,依托強大的FPGA硬件資源,智能計算每緯的引緯接力角度及合理的引緯完成區間,精準控制高頻電磁閥的開閉時間,提供織機所需的各種定時信號,實現定交換/自由交換的緯紗選擇。通過PID算法實現主噴嘴、輔助主噴嘴、與輔噴嘴電磁閥的順序開啟控制、擋紗銷的開閉定時控制及自動角度調整,在一定的氣壓波動范圍內提高引緯成功率和降低耗氣量,從而實現高效引緯、低氣流損耗,從而確保電氣控制的高效節能。
    八噴探緯即針對八噴織物紗線種類、顏色的多樣性,將之前的所有緯向紗線參數統一設定,從而統一識別、測試的狀態改為分類探測。意味著針對不同顏色、支數、材料的紗線,需要考慮到紗線自身條件形成的不同反射率、環境光源以及不同鋼筘背景、鋼筘振動的探緯環境,通過現場實時測試從而提供不同的探緯基準回報,為用戶調整探緯機構提供數字依據,甚至于對于特殊需求的織物還可以間歇性關閉探緯裝置,可實現諸如簾子布風格織物的織造,使探緯機構從現實意義上實現數字化分類調節。而探緯機構八色分類處理的結果就避免了色織行業因紗線顏色豐富、種類繁多導致的探緯失誤率、織機誤停,從而影響織機運行效率以及布面質量的現狀。
    全新數字化的緯向花色品種編輯系統,簡單清晰,配合嵌套式的精簡數據處理,存儲算法設計,使得工藝單向織造過程轉化的最簡化,從而最大意義上的實現了復雜緯向花色的編輯、織造。支持超過60000步花色及四種緯密的實時切換。擁有獨立知識產權的多任務實時操作系統確保八噴花色在織造切換過程中的可靠性以及系統的穩定性。基于CAN總線、以太網絡的全雙工織機聯網監控系統,抗干擾性強,且用線量少,場地適應性強,屬于國內首創。該系統可提供織機現場實時狀態監控、歷史報表統計、數據存儲、分析等功能,可為企業相關行業如:保全、工藝、人力資源等人員提供便利、可靠的數據信息,實現了遠程管理,符合現代紡織企業物流網信息化建設的初步構建。
    通過此次在八噴織機上的改進和試驗, CA082八色噴氣織機單臺耗氣量可節省20%,色織品種適用面更為廣闊,符合現代紡織企業基于環保、高效的發展要求。下圖是八噴織機織造的剪花布樣布展示。上面為剪花布的正面,下圖為反織展示的剪花布反面。
4.結束語
    目前,國際先進的噴氣織機電氣控制系統在朝著高速、節能、智能化、品種多樣化的方向發展。CA082八色噴氣織機是我公司在自主開發的新一代噴氣織機產品,在目前國內自主設計的無梭織機屬于領先水平。它的研制順應發展潮流,對提升我公司織機技術水平,增強市場競爭力具有巨大的作用。而國產八噴織機的投入使用,打破進口織機多色織造一統天下局面的同時,更為重要的是大大降低了國內紡織企業在多色織造領域的設備采購、維修費用,從而降低織物成本,提升織物檔次,提高了國產織物在國際市場的競爭優勢,滿足用戶出口創匯的需求。是國產色織市場設備采購的大方向。
 
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