精梳機臺面棉網檢測裝置的紅外技術應用

(晉中市綜合檢驗檢測中心，山西 晉中 030600)

0 引言

目前，精梳機已經廣泛應用于紡紗過程中，其具有伸直、平行纖維，實現精梳工藝的功能。精梳機的研發(fā)和改進歷經40余年，質量水平和自動化程度較以往已經有了很大的提高。棉網檢測裝置是用于檢測精梳機的分離機構綿網，對精梳機的停機頻率檢測有重要作用。但安裝在棉網檢測裝置上的“單眼光電傳感器”的實際使用效果并不理想，可靠性低。利用紅外技術傳感器能夠降低精梳機的停機率，報故障更具可靠性。

1 精梳機應用背景

精梳機的發(fā)展經歷了均勻度較差的平行纖維薄層階段、初步分離牽伸纖維階段、棉紡/毛紡直型精梳機、圓型精梳機階段，至今，精梳機的制造技術已經較為成熟，廣泛應用于紡紗過程中。精梳機的作用是排除短纖維，借助清除纖維中的棉結、毛粒、草屑、繭皮等，伸直、平行纖維薄層，促使纖維變得更加均勻，成為精梳條[1]。市場上維持精梳機運轉，降低精梳機停機頻率，保障其可靠性和效率的使用較多的棉網檢測裝置普遍是“單眼光電傳感器”?！皢窝酃怆妭鞲衅鳌卑惭b在精梳機小臺面的下方，運作機制是借助檢測綿網狀況判斷精梳機是否發(fā)生故障。如果從小臺面上出來的棉網有破損和涌綿時，可以判斷是否是精梳機的分離機構發(fā)生纏繞或者是集束器有堵塞[2]，工作人員可以及時根據具體情況排除故障，保障精梳機的正常運轉。

2 單眼光電傳感器應用的利與弊

單眼光電傳感器應用于棉網檢測有其利弊。與傳統(tǒng)的對射光電傳感器相比，單眼光電傳感器具有辨別故障簡單、處理故障簡便，可靠性高的優(yōu)勢；但單眼光電傳感器在應用中還存在誤動作和不動作等弊端，以及誤報故障或不報故障的缺點。

原因在于精梳機在完成了一次設定好的棉條長度后停機換桶時，由于集束器壓力突然變化，彈簧作用下的小臺面就會自動向上抬起，單眼光電傳感器誤報為故障，完成換桶后，精梳機就無法自動開機重新運轉[3]。單眼光電傳感器不僅會在停機換桶時誤報故障，所有關系單眼光電傳感器運作的器件都可能導致其誤動作或不動作，比如彈簧壓力差改變、精梳機零件裝配誤差、集束器口徑不當等。

3 紅外技術的應用原理及優(yōu)勢

3.1 紅外傳感器的應用原理

紅外技術因其顯著優(yōu)勢，目前在市場上已經得到廣泛應用，其應用種類繁多，紅外傳感器就是其中一種。紅外傳感器的應用原理是借助紅外光線反射原理，依據同步光電傳感裝置反射的光電的強弱來判斷物體的有無。將其應用在精梳機上，如果綿網狀態(tài)異常，有涌綿和破損現象，紅外傳感器光束強弱就會發(fā)生變化，從而判斷故障。

3.2 紅外傳感器的應用優(yōu)勢

考慮到精梳機綿網寬度大概為30 mm，紅外傳感器需要檢測的范圍較廣，因此，在實際應用中，一般考慮安裝至少3個紅外傳感器。3個紅外傳感器的檢測工作如下。

紅外傳感器棉網檢測有2個檢測區(qū)域，分別是第一檢測區(qū)域和第二檢測區(qū)域。第一檢測區(qū)域的任務是檢測膠輥或羅拉是否出現棉網纏繞現象，如果3個紅外傳感器任意一個的檢測結果都顯示分離機構中光束強弱異常，則表明棉網已出現纏繞現象，精梳機將停機不工作，否則，羅拉和膠輥會繼續(xù)借助分離機構輸出，進入第二檢測區(qū)域；在第二檢測區(qū)域，3個安裝在導棉板的紅外傳感器無法檢測到棉網，光束強弱異常，則表示羅拉出現纏繞，紅外傳感器將會發(fā)出故障提示，否則，棉網將繼續(xù)運轉，棉條最終從小臺面中輸出，此時3個紅外傳感器繼續(xù)工作，若棉條堵塞集束器，則紅外傳感器將顯示集束器出現多余棉條，提示故障存在。

從上述紅外傳感器檢測流程中可看出，與單眼光電傳感器相比，精梳機的故障檢測不再關系到彈簧壓力差變化，棉條的粗細不再影響集束器口徑大小，統(tǒng)一使用大口徑集束器即可，精梳機誤動作和不動作情況明顯減少，停機頻率得以降低。

4 精梳機臺面檢測裝置紅外技術應用實例

將紅外技術應用于精梳機臺面檢測裝置實際效果目前還缺少相關文獻資料，為了作出初試，本文就某公司嘗試研制的紅外技術精梳機臺面檢測裝置實際應用作為探析案例，分析紅外技術的應用效果。

4.1 紅外傳感器裝置的研制

該公司考慮了對射光電傳感器和單眼光電傳感器在檢測棉網狀態(tài)、報故障中的弊端，根據多年紡織機械的研制經驗，設計并研制了符合精梳機故障檢測的紅外傳感器。這種紅外傳感器安裝在導棉板上，不需要機械傳動，僅僅依靠紅外技術光線反射原理就可以檢測分離結構中的棉網狀態(tài)及進入集束器后棉條的情況。一般情況下，需要機械傳動的精梳機臺面棉網檢測裝置都會受到機械零件裝配誤差、機械傳感器調試誤差、集束器口徑不當、彈簧壓力差變化等的影響，造成檢查棉網故障誤檢和不檢的次數多、精梳機停機頻率較高的情況，造成人力、物力和財力的不必要的損失[4]。

4.2 紅外傳感器的運用

在實際運用中，該公司分析了紅外傳感器全面檢測精梳機棉網故障的原理，在理論指導下，設置了3個紅外傳感器。當羅拉由棉網輸出進入集束器后，這一區(qū)域的棉網以“三角形”呈現，羅拉容易出現纏繞，造成集束器堵塞的情況。紡織廠一般將高速精梳機運速設置在300～400鉗次/分區(qū)間，由于國產精梳機在零件加工上還欠缺精度和可靠性，精梳機在高速持久運行中容易使棉網破邊，再加上纏繞的羅拉，棉網就會逐漸涌出這一“三角形”區(qū)域，引發(fā)精梳機故障而停機[5-6]。為了檢測“三角形”區(qū)域精梳機的故障，該公司即在這一區(qū)域安裝了1個紅外傳感器。其余2個紅外傳感器則安裝在導棉板上，用以檢測其他區(qū)域羅拉或膠輥纏繞情況及棉條堵塞情況。3個紅外傳感共同形成了檢測精梳機分離機構棉網故障與否的完整的檢測裝置，取代了原有的單眼光電傳感器。

4.3 應用效果

該公司在完成精梳機紅外傳感器棉網檢測裝置后，對其試驗情況在紡紗廠進行了追蹤調查。據試驗結果表明，紅外傳感器檢測裝置8 h內檢測精梳機運轉故障情況為：2次棉網正常誤停，0次集束器堵塞，0次換桶后停機，0次羅拉或膠輥纏繞不停機；而單眼光電傳感器檢測情況為：19次棉網正常誤停，15次集束器堵塞，5次換桶后停機，2次羅拉或膠輥纏繞不停機。相比之下，紅外傳感器檢測裝置顯著減少了精梳機的停機次數，降低停機頻率，減少了不必要的損失。

5 結語

將紅外技術應用于精梳機臺面棉網檢測，替換對射光電傳感器和單眼光電傳感器，能夠減少因機械傳動所致的停機次數，提高精梳機運轉效率及質量，且具有故障檢測準確、故障處理便捷、裝置運行可靠性高、安全的優(yōu)勢，應用前景較為廣大。但目前，相關應用案例還較少，紅外傳感器應用于精梳機臺面棉網檢測的利與弊還有待研究。