TC系列梳棉機(jī)T-Con梳理數(shù)字化亮點(diǎn)

劉古立

(上海市老科協(xié)技術(shù)工作者協(xié)會(huì) 紡織專業(yè)委員會(huì)，上海 200031)

1 T-Con的基本原理

TC系列梳棉機(jī)是德國(guó)特呂茨施勒集團(tuán)21世紀(jì)初推出的高端梳棉機(jī)，其中，T-Con技術(shù)改變了傳統(tǒng)的分梳隔距技術(shù)路線，開創(chuàng)了分梳隔距數(shù)字化先河[1],2007年成為TC系列梳棉機(jī)的標(biāo)配。

分梳隔距是梳棉機(jī)實(shí)施分梳的關(guān)鍵要素，歷來(lái)都是在梳棉機(jī)靜止的狀態(tài)下由人工手動(dòng)設(shè)定，并成為標(biāo)稱的分梳隔距。但在梳理過程中，分梳件與纖 維摩擦產(chǎn)生的熱量，使分梳件受熱膨脹，且分梳件高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力也使筒體直徑微微增大，因此實(shí)際梳理時(shí)的隔距會(huì)比初始設(shè)定的隔距小(具體量值無(wú)從可考)。

T-Con是嵌入在TC梳棉機(jī)控制系統(tǒng)里的一套程序軟件，可以對(duì)梳棉機(jī)的分梳物理隔距進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)定，并將隔距信息以數(shù)字化形式進(jìn)行儲(chǔ)存和處理。T-Con定義的實(shí)際隔距為隔距常量與隔距增量的矢量和。其中，隔距常量是梳棉機(jī)在基礎(chǔ)溫度時(shí)，即與環(huán)境溫度零溫差時(shí)手工設(shè)定的隔距，此時(shí)的分梳件未有溫升和受力，隔距相對(duì)穩(wěn)定，也可將其稱為基準(zhǔn)參考隔距。隔距增量是分梳件變形導(dǎo)致的隔距變化量，可以通過數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算得到。隔距變大為正增量，隔距變小為負(fù)增量。T-Con通過安裝在梳棉機(jī)上不同位置的熱電偶溫度傳感器，采集梳棉機(jī)工作時(shí)的環(huán)境溫度、主錫林溫度和左、右錫林墻板溫度，通過速度傳感器采集錫林、刺輥和道夫的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。

T-Con程序內(nèi)植入了梳棉機(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，如機(jī)件的形狀尺寸、材料規(guī)格和各影響因素系數(shù)等。T-Con內(nèi)置在梳棉機(jī)的控制系統(tǒng)中，可以共享所有梳棉機(jī)的工藝參數(shù)，如各種工藝速度、生條定量、精確蓋板設(shè)定系統(tǒng)(PFS)和精確除塵刀設(shè)定系統(tǒng)(PMS)等。在采集到這些相關(guān)參數(shù)的基礎(chǔ)上，T-Con根據(jù)金屬熱膨脹、機(jī)械熱變形、材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)等理論基礎(chǔ)，運(yùn)用有限元分析法計(jì)算出各分梳件的實(shí)時(shí)形變量，結(jié)合操作輸入的加工原料、臺(tái)時(shí)產(chǎn)量及基準(zhǔn)參考隔距等信息，導(dǎo)出實(shí)際隔距。T-Con的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，可以從顯示屏的頁(yè)面上進(jìn)行訪問或操作。圖1為T-Con簡(jiǎn)圖。

2 T-Con的主要功能

2.1 分梳隔距實(shí)時(shí)顯示

梳棉機(jī)顯示屏T-Con梳理隔距頁(yè)面(見圖2)從左到右，依次顯示錫林與刺輥、后固定蓋板、回轉(zhuǎn)蓋板、前固定蓋板以及道夫5個(gè)分梳隔距?；疑騼?nèi)的數(shù)據(jù)是梳棉機(jī)基礎(chǔ)溫度時(shí)手工設(shè)定后輸入的基準(zhǔn)參考隔距，白色框內(nèi)的數(shù)據(jù)是機(jī)上的實(shí)時(shí)分梳隔距。

分梳隔距實(shí)時(shí)顯示功能不僅消除了梳棉機(jī)工作狀態(tài)下的隔距盲區(qū)，實(shí)現(xiàn)了隔距信息可視化，而且從時(shí)空維度展現(xiàn)了分梳隔距的動(dòng)態(tài)變化，準(zhǔn)確反映了全過程的實(shí)際分梳狀況，有助于對(duì)分梳過程的掌控。

2.2 分梳隔距變化追溯

任意實(shí)時(shí)顯示的分梳隔距，都可以進(jìn)一步顯示以往7 d的隔距變化曲線，并可選擇放大按鈕，觀察48 h內(nèi)的變化曲線(見圖3)，判斷該時(shí)間段內(nèi)隔距的波動(dòng)幅度；對(duì)于隔距波動(dòng)頻繁的機(jī)臺(tái)，追溯原因并改進(jìn)設(shè)備運(yùn)維方式，以減少隔距波動(dòng)、保持分梳穩(wěn)定。因此，隔距追溯功能既可以成為質(zhì)量追溯的重要環(huán)節(jié)，也可以成為加強(qiáng)分梳管理的手段之一。

圖3 T-Con錫林—回轉(zhuǎn)蓋板隔距48 h曲線

2.3 分梳隔距優(yōu)化推薦

在梳棉機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)升溫達(dá)到平衡狀態(tài)后，可以調(diào)出T-Con隔距建議(見圖4)，檢查實(shí)際隔距是否與T-Con推薦隔距一致。選擇所紡原料后，在基準(zhǔn)參考隔距框的左邊會(huì)出現(xiàn)隔距增量形式的優(yōu)化建議。正值表示要增加的英絲，負(fù)值表示要減少的英絲，0值表示不用調(diào)整。

圖4 T-Con建議隔距頁(yè)面

2.4 接針監(jiān)控

TC系列梳棉機(jī)在錫林和分梳件之間設(shè)置了安全保護(hù)監(jiān)控裝置TCM 1，當(dāng)T-Con記錄的針布接觸次數(shù)或時(shí)間達(dá)到臨界狀態(tài)，會(huì)立即觸發(fā)緊急停車系統(tǒng)，避免針布損傷或重大壞車事故。T-Con對(duì)針布接觸臨界狀態(tài)的定義是：在錫林啟動(dòng)最初3 min內(nèi)，發(fā)生針布持續(xù)接觸超過5 s；錫林啟動(dòng)超過3 min后，發(fā)生針布持續(xù)接觸1 s。T-Con對(duì)針布接觸事件發(fā)生的時(shí)間和頻率會(huì)在顯示屏頁(yè)面上以藍(lán)線顯示，以便分析追蹤。

2.5 實(shí)時(shí)溫度顯示

T-Con溫度傳感器所測(cè)環(huán)境溫度、錫林溫度以及左、右錫林墻板溫度，在顯示屏的溫度頁(yè)面直接顯示，如圖5所示。

圖5 T-Con溫度測(cè)量面板

參考溫度為原始設(shè)定基準(zhǔn)參考隔距的溫度，設(shè)定時(shí)的日期和時(shí)間也同時(shí)被記錄下來(lái)。白色框內(nèi)的溫度為實(shí)時(shí)溫度，可以看作是梳棉機(jī)的“體溫表”，隨時(shí)了解梳棉機(jī)的溫升情況。當(dāng)錫林溫度與環(huán)境溫度相同時(shí)，可以判定梳棉機(jī)已完全冷卻；當(dāng)錫林溫度不斷上升，表示梳棉機(jī)處于升溫過程，隔距正在變化；當(dāng)錫林溫度趨于穩(wěn)定，說明梳棉機(jī)已達(dá)到升溫平衡，分梳隔距正處于正常生產(chǎn)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。如果實(shí)時(shí)溫度出現(xiàn)異常，可以肯定梳棉機(jī)出現(xiàn)了不正常狀況，必須仔細(xì)檢查、找出原因，及時(shí)消除隱患。

2.6 分梳隔距過緊報(bào)警

在梳棉機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中，如果T-Con監(jiān)控的分梳隔距出現(xiàn)變動(dòng)，縮小到臨界狀態(tài)時(shí)，機(jī)器將會(huì)發(fā)出梳理隔距過窄的警告，并在T-Con隔距頁(yè)面以黃色顯示，如圖6中的“梳理間隙過窄-MTT道夫側(cè)”，這項(xiàng)功能可以幫助預(yù)防針布接針。

圖6 T-Con梳理隔距過窄顯示

出現(xiàn)報(bào)警，如果未及時(shí)調(diào)整，則隔距繼續(xù)縮小導(dǎo)致針布接針，機(jī)器將立即停車。TC系列梳棉機(jī)上設(shè)定的臨界分梳隔距：錫林—道夫小于0.038 mm(1.5英絲)，錫林—刺輥小于0.051 mm(2英絲)，錫林—固定蓋板小于0.076 mm(3英絲)，錫林—回轉(zhuǎn)蓋板小于0.076 mm(3英絲)。

2.7 錫林墻板過熱報(bào)警

TC系列梳棉機(jī)的錫林墻板由鋁合金材料制造，而鋁合金材料的熱膨脹系數(shù)是鋼鐵材料的2倍多。若鋁合金錫林墻板過熱，錫林與蓋板之間的分梳隔距將會(huì)成倍增加，惡化分梳。因此T-Con不僅可以顯示墻板對(duì)錫林的相對(duì)升溫百分比，而且自動(dòng)計(jì)算相對(duì)升溫百分比的限值，一旦超限將會(huì)報(bào)警機(jī)器過熱。這種情況比較常見于梳棉機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生了較多墻板花，摩擦導(dǎo)致的墻板過度發(fā)熱，此時(shí)必須停機(jī)，徹底清除墻板花后，再恢復(fù)正常梳理。

3 T-Con操作要點(diǎn)

3.1 T-Con激活開啟

T-Con雖然內(nèi)植在梳棉機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)，但它并不隨梳棉機(jī)啟動(dòng)而自動(dòng)開啟，必須在顯示屏激活后才開始工作。為了便于分析設(shè)備故障或調(diào)試設(shè)備，T-Con程序以及T-Con監(jiān)控作用可以分別激活或關(guān)閉。如果T-Con未被開啟或出現(xiàn)故障，梳棉機(jī)無(wú)法得到有效監(jiān)控和保護(hù)，就會(huì)出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)。操作人員應(yīng)注意檢查T-Con狀態(tài)，確保T-Con正常工作。

3.2 工藝隔距范圍設(shè)定

根據(jù)隔距動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，按原料類型、生條產(chǎn)量和錫林轉(zhuǎn)速，TC系列梳棉機(jī)可以分別規(guī)定各分梳隔距的設(shè)置目標(biāo)范圍。根據(jù)說明書，工藝隔距必須嚴(yán)格控制在目標(biāo)范圍內(nèi)，不能隨意改變。若片面追求緊隔距，越過臨界底線，將會(huì)造成針布接針，嚴(yán)重影響梳理，惡化生條品質(zhì)，甚至有損壞機(jī)器的風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 做好隔距基準(zhǔn)化

基準(zhǔn)參考隔距是T-Con計(jì)算實(shí)際隔距的基礎(chǔ)，設(shè)定和確認(rèn)基準(zhǔn)參考隔距的過程在T-Con操作中稱作隔距基準(zhǔn)化。在梳棉機(jī)冷卻到基礎(chǔ)溫度狀態(tài)下，用隔距片手工精確設(shè)置錫林與刺輥、后固定蓋板、回轉(zhuǎn)蓋板、前固定蓋板和道夫隔距，然后盡快按下基準(zhǔn)化按鈕，輸入這5個(gè)基準(zhǔn)參考隔距值。獲得5個(gè)基準(zhǔn)參考隔距值及環(huán)境溫度、錫林溫度和錫林左右墻板溫度后，T-Con就完成了基準(zhǔn)化操作。

5個(gè)基準(zhǔn)參考隔距的精準(zhǔn)度對(duì)T-Con的計(jì)算至關(guān)重要，如果失準(zhǔn)，則T-Con無(wú)法給出正確的實(shí)際分梳隔距。操作時(shí)，所有隔距的設(shè)置均以機(jī)幅寬度的中部為準(zhǔn)，因?yàn)橹胁渴亲钪匾姆质釁^(qū)域，也是隔距變化量最大的區(qū)域。如果中部與兩端邊緣針布高低差異較大或者超出允許范圍，應(yīng)磨針進(jìn)行修復(fù)。

3.4 根據(jù)溫度變化進(jìn)行相應(yīng)操作

必須密切關(guān)注錫林溫度、錫林墻板溫度與環(huán)境溫度，根據(jù)隔距變化趨勢(shì)進(jìn)行相應(yīng)操作。設(shè)定或校正基準(zhǔn)參考隔距，必須在錫林、錫林墻板的基礎(chǔ)溫度時(shí)進(jìn)行。梳棉機(jī)的啟動(dòng)升溫階段要用時(shí)40 min后才能達(dá)到平衡狀態(tài)，在升溫階段取樣測(cè)試生條的棉結(jié)雜質(zhì)會(huì)誤判生條質(zhì)量。而為TC系列梳棉機(jī)固定蓋板調(diào)節(jié)所設(shè)計(jì)的T-Con隔距塞片和回轉(zhuǎn)蓋板調(diào)整系統(tǒng)(PFS)，則無(wú)需等待機(jī)器冷卻再校調(diào)。因?yàn)檫@兩種操作不必改變基準(zhǔn)參考隔距設(shè)置，僅是作隔距增量的加減；但如果調(diào)節(jié)增量超出可調(diào)范圍，則必須等待機(jī)器冷卻到基礎(chǔ)溫度后，按基準(zhǔn)參考隔距設(shè)定步驟進(jìn)行。

3.5 定期進(jìn)行基準(zhǔn)隔距校正

在季節(jié)轉(zhuǎn)換時(shí)，車間生產(chǎn)環(huán)境溫度可能會(huì)呈階梯式升降變化，梳棉機(jī)外圍的分梳件，如錫林墻板、回轉(zhuǎn)蓋板和固定蓋板容易產(chǎn)生額外的膨脹或收縮，導(dǎo)致實(shí)際隔距出現(xiàn)高達(dá)0.051 mm(2英絲)以上的偏松或偏緊。為消除季節(jié)溫度差異對(duì)隔距的影響，應(yīng)選擇適當(dāng)時(shí)機(jī)，重新設(shè)定T-Con的基準(zhǔn)參考隔距，達(dá)到校正的目的。另外，梳棉機(jī)針布梳理一定質(zhì)量纖維后會(huì)產(chǎn)生磨損，原始設(shè)定的基準(zhǔn)參考隔距會(huì)隨之產(chǎn)生變化，也需要進(jìn)行校正。

4 TC梳棉機(jī)梳理數(shù)字化的優(yōu)勢(shì)

4.1 梳理性能提升

T-Con應(yīng)用了傳感器技術(shù)以及計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的強(qiáng)大運(yùn)算、處理、傳輸和儲(chǔ)存能力[2-3]，對(duì)分梳隔距的監(jiān)控和優(yōu)化，準(zhǔn)確、快速、可靠，可使隔距精度達(dá)到0.002 mm(約0.1英絲)。在新一代的TC 19i梳棉機(jī)上，升級(jí)的T-Con 3將數(shù)據(jù)直接發(fā)給T-Go隔距自動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在線自動(dòng)完成回轉(zhuǎn)蓋板—錫林隔距的設(shè)置。在梳棉機(jī)升溫或車間溫濕度波動(dòng)時(shí)段，可以自適應(yīng)微調(diào)隔距，保持全過程的有效精準(zhǔn)分梳。其安全分梳隔距最小始終保持為0.076 mm(3英絲)，可以達(dá)到穩(wěn)定的高品質(zhì)要求。

4.2 有利于梳棉機(jī)智能化發(fā)展

梳理數(shù)字化與梳棉機(jī)信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化都是數(shù)字技術(shù)的支撐，具有深度融合的發(fā)展前景。這些技術(shù)驅(qū)動(dòng)梳棉機(jī)全面升級(jí)，通過聚焦梳理核心任務(wù)，立體式、多維度地提供梳棉機(jī)狀態(tài)信息，自動(dòng)調(diào)整、優(yōu)化梳理工藝參數(shù)，集中、在線控制機(jī)組生產(chǎn)過程，給操作控制和維修保養(yǎng)帶來(lái)良好的體驗(yàn)[4]。

4.3 經(jīng)濟(jì)效益可觀

梳理數(shù)字化可以對(duì)梳棉產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生積極影響。特呂茨施勒公司公布的T-Con應(yīng)用情況顯示：T-Con可以幫助梳棉機(jī)產(chǎn)量提高約10%，IPI紗疵減少約10%；提高針布使用安全性，顯著降低針布損耗；T-Con的綜合效益相當(dāng)于在一個(gè)虛擬產(chǎn)能為1000 kg/h生條的紡紗廠，以紡29.2 tex普梳紗為例，一年節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本約為28萬(wàn)美元。

5 結(jié)語(yǔ)

TC系列梳棉機(jī)的T-Con梳理數(shù)字化是對(duì)傳統(tǒng)梳理技術(shù)的突破，也是一項(xiàng)重要的原始創(chuàng)新。T-Con基于分梳隔距的變化與溫度和離心力等有關(guān)，通過數(shù)學(xué)函數(shù)計(jì)算得到實(shí)際動(dòng)態(tài)分梳隔距，構(gòu)建了梳棉機(jī)分梳數(shù)據(jù)平臺(tái)，并擴(kuò)展了分梳隔距實(shí)時(shí)顯示、變化追溯、接針監(jiān)控、隔距過緊報(bào)警、實(shí)時(shí)溫度顯示、機(jī)器過熱報(bào)警以及分梳隔距優(yōu)化推薦等功能，形成了TC系列梳棉機(jī)的梳理數(shù)字化特色。

梳理數(shù)字化具有提升梳理性能、有利于智能化發(fā)展、提高生條產(chǎn)質(zhì)量、降低針布損耗等優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)注意正確操作，確保T-Con有效工作。TC系列梳棉機(jī)梳理數(shù)字化，對(duì)梳棉機(jī)的發(fā)展具有示范和引領(lǐng)作用。