对清梳联自调匀整重不匀的认识分析

摘要： 讨论了棉纺清梳联自调匀整所涉及的重不匀问题,分析了棉条不匀的组成,指出重不匀不仅要控制内不匀,而且要控制外不匀。对匀整片段及控制器的形式也进行了讨论，认为混合控制器是较好的控制方式，实践也证明了这一点。结尾对自调匀速的作用及如何发挥自调匀整器的作用提出一些看法。 　　
　　自调匀整器是棉纺清梳联确保棉条重偏和重不匀质量的重要装置。经过近三十多年和几代人的努力，我国拥有自主知识产权的自调匀整技术终于开发成功，并配置在国产清梳联系统上运行。由于自调匀整技术的本身涉及棉纺工艺理论、微电子技术、控制理论等学科的交叉，许多不同的认识和看法存在不足为奇，但一些片面的看法应通过理论的分析与实践的检验予以澄清。

1.棉条不匀的组成与分析 
1．1试验与问题 
　　在同一清梳联系统中进行不匀率试验，得到两组不同的数据，每次试验为8台车每次取样5个，每个试样取5 m棉条，分别称重。从内不匀看，首组试验数据中内不匀大大优于第二组，但是计算两组总不匀时发现，首组的总不匀H2.45％，大于第二组的总不匀H1．51％。由此提出了问题：为什么内不匀较好的首组数据总不匀比内不匀较差的第二组还差? 

1．2棉条的不匀与组成 
　　根据棉纺工艺理论：总不匀2 =外不匀2 +内不匀2 。如采用方差分析则有：S=S组内+S组间 ，总的偏差由内、外偏差共同构成。分别计算两组的试验数据，则首组：S总 =14.0887，S组内=2.0785，S组间 =5×2.402=12.01；第二组：S总=5.7094，．S组内=3.0396，S组间 =5×0.522=2.61。这样，在首组试验中总平均=20．54，CV=2.93％，外不匀即组问的不匀为CV=2.85％。在第二组试验中总平均=20.78，CV=1.84％，外不匀即组问的不匀为CV=1.31％。 
　　由此可知，外不匀也是总不匀的重要组成部分，如果要降低总不匀，单纯降低内不匀是达不到目的的。为了有效地控制不匀率，除了要控制每台车的内不匀外，还必须控制台间的差距，使清梳联机组的各梳棉机所生产的棉条重量都在同一水平上波动，从而达到降低总不匀的目的。 
1．3 自调匀整器的任务 
　　根据以上的分析，为控制棉条不匀，自调匀整系统的任务应是：控制每台单机的不匀，即减小S组内；控制台间的差异，控制外不匀，即减小S组. 从整体上看，自调匀整控制系统的主要形式有开环控制和闭环控制。开环系统对于棉条不匀的主要扰动具有较好的调节作用。匀整片段较短，在检测精度高的条件下，可明显降低棉条不匀。 
　　开环系统没有输出棉条的检测，其稳态偏差的性能较差，无法自动校正因各种环节变化和外界干扰引起的偏差，输出有时产生漂移而使棉条出现重偏。特别是目前都采用的给棉罗拉位移检测形式，位移与重量的非线性不可避免会产生偏差，从而造成棉条定量的变动，同时也影响总不匀的控制。闭环系统的反馈可自动修正各种因素波动所造成的定量偏差，使棉条的均值确保稳定，从而降低总不匀。 
　　为了取长补短，采用开环+闭环的混合环方式是一种较好的解决方案。其中要点是建立合适的数学模型，使两环合理地协调作用，不产生任何干扰。实践证明，通过合理的控制模型，达到了充分发挥两环的作用，既可有效地抑制短片段的波动，又可控制棉条重量，满足了棉纺生产的需要。这就是目前在FT025型清梳联自调匀整器实施的控制系统，该系统已于2001年6月通过中国纺机器材工业协会所组织的鉴定。目前在国内外已有上千台安装并投入正常使用。 
2.对自调匀整作用的认识 
2．1对自调匀整的再认识 
　　清梳联自调匀整应当起到两个作用：控制不匀率和控制重偏。在这里应当着重强调控制重偏的意义。 在清梳联中，控制重偏有两个方面体现其重要性：首先它控制了台间不匀，从而降低总不匀；在实际生产中它还控制了班间、日间、月间不匀，从而保持生产整体的稳定性。 在棉纺生产中重偏的意义是不言而喻的。为保持稳定的生产，控制定量，不仅是质量的要求，在经济效益上也是十分重要的。 在实际使用中，对自调匀整系统，特别是多机台使用的系统，重偏的控制是一个技术难点，也是衡量该系统先进性的重要指标。 
2．2 自调匀整的作用不是无限的 
　　在清梳联系统中，自调匀整作为控制不匀率的重要手段，承担较大的责任。但是，造成棉条不匀的因素是很多的，如清梳联系统中的棉箱、管道、开清工序机台状况，抓棉机的工作效率，甚至于车间的温湿度等都可能影响棉条不匀率。限于我们对对象的认识不足，无法定量地了解这些因素的影响程度。采用开环系统，抑制主要的影响因素——筵棉的波动，采用闭环系统补偿其余的未知因素的干扰，但这些也只是一定程度的改善，而且还要有足够的时间使系统得到响应。因此，自调匀整能够对付任何影响、任何状态，使棉条正常的想法是不切合实际的。 

2．3 自调匀整是整个系统的子系统 
　　按照系统论的观点，应当把整个清梳联工序，甚至整个纺纱过程作为大系统，把自调匀整作为大系统的子系统来考虑。 系统论告诉我们，只有在充分发挥大系统正常的情况下，子系统才能更好地发挥作用。而各个子系统都充分发挥作用，才能确保大系统正常工作。只有在大系统各个子系统都正常如各机台状态正常的情况下，自调匀整才能充分发挥作用。 
　　同时为控制不匀这一重要指标，还可以考虑进一步将棉箱控制、清棉供棉控制纳入自调匀整系统，达到控制不匀的目的，扩大子系统。当然，这些也得兼顾其他质量指标如棉结、杂质等。计算机技术的飞跃发展，为我们提供了强大的手段，相信在不久的将来，具有我国自主知识产权的自调匀整技术将赶上和超过世界先进水平。 
3.结束语 
(1)根据棉纺工艺理论，棉条的不匀是由组内不匀和组问不匀组成的，单纯控制内不匀达不到控制不匀的目的。 
(2)自调匀整系统应在各个片段长度上极大限度地抑制不匀，为此采用混合环系统是较好的解决方案。 
(3)应当强调自调匀整系统对棉条重偏的控制作用，它不仅影响不匀率控制，也是棉纺稳定生产的重要手段。 
(4)自调匀整作为纺纱过程大系统中的子系统，只有在大系统工作正常时才能充分发挥作用。自调匀整系统的作用是有限的，只能是对现有不匀程度的改善