精梳机台面棉网检测装置的红外技术应用

(晋中市综合检验检测中心，山西 晋中 030600)

0 引言

目前，精梳机已经广泛应用于纺纱过程中，其具有伸直、平行纤维，实现精梳工艺的功能。精梳机的研发和改进历经40余年，质量水平和自动化程度较以往已经有了很大的提高。棉网检测装置是用于检测精梳机的分离机构绵网，对精梳机的停机频率检测有重要作用。但安装在棉网检测装置上的“单眼光电传感器”的实际使用效果并不理想，可靠性低。利用红外技术传感器能够降低精梳机的停机率，报故障更具可靠性。

1 精梳机应用背景

精梳机的发展经历了均匀度较差的平行纤维薄层阶段、初步分离牵伸纤维阶段、棉纺/毛纺直型精梳机、圆型精梳机阶段，至今，精梳机的制造技术已经较为成熟，广泛应用于纺纱过程中。精梳机的作用是排除短纤维，借助清除纤维中的棉结、毛粒、草屑、茧皮等，伸直、平行纤维薄层，促使纤维变得更加均匀，成为精梳条[1]。市场上维持精梳机运转，降低精梳机停机频率，保障其可靠性和效率的使用较多的棉网检测装置普遍是“单眼光电传感器”。“单眼光电传感器”安装在精梳机小台面的下方，运作机制是借助检测绵网状况判断精梳机是否发生故障。如果从小台面上出来的棉网有破损和涌绵时，可以判断是否是精梳机的分离机构发生缠绕或者是集束器有堵塞[2]，工作人员可以及时根据具体情况排除故障，保障精梳机的正常运转。

2 单眼光电传感器应用的利与弊

单眼光电传感器应用于棉网检测有其利弊。与传统的对射光电传感器相比，单眼光电传感器具有辨别故障简单、处理故障简便，可靠性高的优势；但单眼光电传感器在应用中还存在误动作和不动作等弊端，以及误报故障或不报故障的缺点。

原因在于精梳机在完成了一次设定好的棉条长度后停机换桶时，由于集束器压力突然变化，弹簧作用下的小台面就会自动向上抬起，单眼光电传感器误报为故障，完成换桶后，精梳机就无法自动开机重新运转[3]。单眼光电传感器不仅会在停机换桶时误报故障，所有关系单眼光电传感器运作的器件都可能导致其误动作或不动作，比如弹簧压力差改变、精梳机零件装配误差、集束器口径不当等。

3 红外技术的应用原理及优势

3.1 红外传感器的应用原理

红外技术因其显著优势，目前在市场上已经得到广泛应用，其应用种类繁多，红外传感器就是其中一种。红外传感器的应用原理是借助红外光线反射原理，依据同步光电传感装置反射的光电的强弱来判断物体的有无。将其应用在精梳机上，如果绵网状态异常，有涌绵和破损现象，红外传感器光束强弱就会发生变化，从而判断故障。

3.2 红外传感器的应用优势

考虑到精梳机绵网宽度大概为30 mm，红外传感器需要检测的范围较广，因此，在实际应用中，一般考虑安装至少3个红外传感器。3个红外传感器的检测工作如下。

红外传感器棉网检测有2个检测区域，分别是第一检测区域和第二检测区域。第一检测区域的任务是检测胶辊或罗拉是否出现棉网缠绕现象，如果3个红外传感器任意一个的检测结果都显示分离机构中光束强弱异常，则表明棉网已出现缠绕现象，精梳机将停机不工作，否则，罗拉和胶辊会继续借助分离机构输出，进入第二检测区域；在第二检测区域，3个安装在导棉板的红外传感器无法检测到棉网，光束强弱异常，则表示罗拉出现缠绕，红外传感器将会发出故障提示，否则，棉网将继续运转，棉条最终从小台面中输出，此时3个红外传感器继续工作，若棉条堵塞集束器，则红外传感器将显示集束器出现多余棉条，提示故障存在。

从上述红外传感器检测流程中可看出，与单眼光电传感器相比，精梳机的故障检测不再关系到弹簧压力差变化，棉条的粗细不再影响集束器口径大小，统一使用大口径集束器即可，精梳机误动作和不动作情况明显减少，停机频率得以降低。

4 精梳机台面检测装置红外技术应用实例

将红外技术应用于精梳机台面检测装置实际效果目前还缺少相关文献资料，为了作出初试，本文就某公司尝试研制的红外技术精梳机台面检测装置实际应用作为探析案例，分析红外技术的应用效果。

4.1 红外传感器装置的研制

该公司考虑了对射光电传感器和单眼光电传感器在检测棉网状态、报故障中的弊端，根据多年纺织机械的研制经验，设计并研制了符合精梳机故障检测的红外传感器。这种红外传感器安装在导棉板上，不需要机械传动，仅仅依靠红外技术光线反射原理就可以检测分离结构中的棉网状态及进入集束器后棉条的情况。一般情况下，需要机械传动的精梳机台面棉网检测装置都会受到机械零件装配误差、机械传感器调试误差、集束器口径不当、弹簧压力差变化等的影响，造成检查棉网故障误检和不检的次数多、精梳机停机频率较高的情况，造成人力、物力和财力的不必要的损失[4]。

4.2 红外传感器的运用

在实际运用中，该公司分析了红外传感器全面检测精梳机棉网故障的原理，在理论指导下，设置了3个红外传感器。当罗拉由棉网输出进入集束器后，这一区域的棉网以“三角形”呈现，罗拉容易出现缠绕，造成集束器堵塞的情况。纺织厂一般将高速精梳机运速设置在300～400钳次/分区间，由于国产精梳机在零件加工上还欠缺精度和可靠性，精梳机在高速持久运行中容易使棉网破边，再加上缠绕的罗拉，棉网就会逐渐涌出这一“三角形”区域，引发精梳机故障而停机[5-6]。为了检测“三角形”区域精梳机的故障，该公司即在这一区域安装了1个红外传感器。其余2个红外传感器则安装在导棉板上，用以检测其他区域罗拉或胶辊缠绕情况及棉条堵塞情况。3个红外传感共同形成了检测精梳机分离机构棉网故障与否的完整的检测装置，取代了原有的单眼光电传感器。

4.3 应用效果

该公司在完成精梳机红外传感器棉网检测装置后，对其试验情况在纺纱厂进行了追踪调查。据试验结果表明，红外传感器检测装置8 h内检测精梳机运转故障情况为：2次棉网正常误停，0次集束器堵塞，0次换桶后停机，0次罗拉或胶辊缠绕不停机；而单眼光电传感器检测情况为：19次棉网正常误停，15次集束器堵塞，5次换桶后停机，2次罗拉或胶辊缠绕不停机。相比之下，红外传感器检测装置显著减少了精梳机的停机次数，降低停机频率，减少了不必要的损失。

5 结语

将红外技术应用于精梳机台面棉网检测，替换对射光电传感器和单眼光电传感器，能够减少因机械传动所致的停机次数，提高精梳机运转效率及质量，且具有故障检测准确、故障处理便捷、装置运行可靠性高、安全的优势，应用前景较为广大。但目前，相关应用案例还较少，红外传感器应用于精梳机台面棉网检测的利与弊还有待研究。