梳棉机盖板隔距在线检测装置介绍

纪秀乾

青岛宏大纺织机械有限责任公司(中国)

锡林-盖板梳理区是梳棉机梳理的核心部位，盖板针布与锡林针布之间的隔距大小及一致性，对梳棉机的梳理效果至关重要，尤其是对后续生条中的棉结、杂质及短绒等质量指标的控制，有着直接的影响[1]。根据棉纺工艺的要求，选择合适的锡林-盖板工作区隔距，一直以来都是纺织工作者的目标。

1 传统盖板隔距调节方式

考虑到梳棉机回转盖板安装、维护及后期更换的易操作性，目前市场上主流的梳棉机盖板均为铝合金结构。图1为梳棉机锡林-盖板主梳理区的系统结构示意图，其中，回转盖板需包覆盖板针布，在传动轮及传动带的作用下，沿曲轨表面运动，参与梳理过程。实际生产过程中，准确控制盖板针布与锡林针布间的隔距，对产品的质量至关重要。

图1 梳棉机主梳理区示意图

目前，盖板隔距的确定主要采用的是根据标准隔距片人为测量的方法。操作人员根据隔距片测量各隔距点锡林针布与盖板针布之间的距离，然后调节曲轨的高低，以达到所需隔距。先设置好梳理机一侧的盖板隔距，再按这种方法设置另一侧的隔距，最后还需在同一隔距点位置测量多根盖板的隔距，以避免因单根盖板隔距的差异影响整个梳理区隔距的设定。

传统的盖板隔距设定方法操作复杂，耗时较长，且因受人为操作因素的影响，校准的偏差较大。此外，隔距片本身的精度水平、磨损量也直接影响隔距的测定。与此同时，纺织行业宽幅梳棉机的应用越来越多，这种梳棉机的盖板中部距其两侧较远，造成操作人员很难测得盖板中部的隔距。

2 盖板隔距在线检测装置

2.1 盖板隔距在线检测装置结构简介

通过传统方式设定盖板隔距值通常不够精准，这导致实际生产过程中，无法准确地控制分梳强度，从而对产品的质量产生影响。针对这一问题，青岛宏大纺织机械有限责任公司设计开发出一种盖板隔距在线检测装置(图2)，旨在使梳棉机主梳理区盖板隔距设定更便捷、精准。

如图2所示，盖板隔距在线检测装置的载体为一根普通的回转盖板，盖板表面包覆盖板针布，其外形尺寸满足运行要求，左右踵趾端的结构与普通盖板相同，可替代现有梳棉机上的任一盖板，并可正常运行，参与纤维分梳过程。

这种盖板隔距在线检测装置的控制系统主要包括：中央处理器、无线发射器、电源及无线通信模块，同时预留有多个连接端口，可与高精度传感器相连。根据梳棉机幅宽的不同，可在盖板检测装置上安装2～5个传感器。

图2 盖板检测装置结构示意图

2.2 盖板在线检测装置控制原理

通常，在线检测系统需通过传感器从被检测对象中获得其特征信息。打开运行开关后，在控制系统内，中央处理器接收传感器信号，并通过将模拟信号转换为信号数字模块(A/D模块)进行传感器信号放大与转换[2]，信息通过无线通信模块及无线发射器发送到终端。无线设备工作在AP(Access Point)模式下， 采用TCP/IP协议，接受手机或计算机登录访问。登录成功后，盖板在线检测装置作为服务器(TCP Server)，手机或计算机作为客户端(TCP Client)，可实时读取装置上的监测数据，并以图表或数字的形式显示数值。通过显示的图表或数字，维护人员可精准设定所需的盖板隔距值。

盖板在线检测装置的控制原理图如图3所示。其中，中央处理器是盖板在线检测装置的核心部件，具有良好的运算及存储能力，其主要任务是对传感器发送来的信息进行收集、存储与演算。

图3 控制原理图

2.3 电涡流传感器

由于被测量面由细小的、紧密分布的针尖组成，这对所使用的传感器提出了更高的要求。盖板检测装置采用的传感器为电涡流传感器，它属于一种非接触式的线性化计量工具，这种传感器既能在静态工况下进行测量，又能在动态情况下准确反映锡林与盖板之间的位移情况[3]。

对盖板隔距在线检测装置进行供电后，传感器的前置器内部将产生一个高频的电流信号，该电流信号被内部线缆输送至传感器探测面后，将在探测面的顶部区域产生一个磁场H1，若磁场H1周围没有金属导体材料接近，则磁场的能量会全部释放；相反，若磁场H1区域出现有金属导体材料，则交变磁场H1将在导体表面产生一个电涡流场，新出现的电涡流场将产生一个交变磁场H2。磁场H2会产生一种反作用，从而改变传感器内部线圈的有效阻抗。线圈有效阻抗的改变，实质上是传感器头部线圈与被检测金属导体表面之间的位移变化转化为电压或电流的变化。盖板与锡林之间的位移变化，将引起传感器输出信号的改变，电涡流传感器即根据这个原理实现对金属导体位移值的精确检测。

图4 工作原理

盖板隔距在线检测装置采用的电涡流传感器为放大器内置型传感器，在不失精度和稳定性的前提下，这种传感器在结构上更紧凑，安装更便捷。经大量的试验测试可知，当输出电压为4～7 V时，传感器检测距离(盖板隔距)与输出电压之间成正比例关系(图5)。

图5 检测距离与输出电压之间的关系

2.4 使用说明

图6为连接盖板隔距在线检测装置后，手机APP的显示界面。点击开始运行后，显示界面的右侧区域可根据需要显示测试点(以标准配置3个点SP1、SP2和SP3为例)的实时位移数据。在初装车及后期维护、保养期间，操作人员可通过手动控制，将测量盖板移动到相应的设定位置，此时计算机或手机屏幕显示界面的图表上可实时显示盖板隔距，维护人员在几秒内即可调整好隔距值，远比现有的隔距片设定方式省时省力，且设定精准。考虑到传感器的初装问题，该装置配备初始隔距清零功能。显示界面除实时显示盖板隔距值外，还可显示去零后的盖板隔距变化值(SP1_0、SP2_0、SP3_0)。

图6 显示界面

该盖板隔距在线检测装置可测量和存储整个盖板区的隔距数值，这些数值被无线传输至计算机后，经计算分析，以波动曲线的形式显示(图6左侧的显示区域)，供维护人员察看。标准值则可根据工艺中所纺原料及产量的不同而具体设定。通过曲线对比，维护人员可清晰地判定整台车的隔距情况，避免由于活动盖板隔距设定不当而造成产品质量损失，并且相较于传统的人为经验判断，这种方法可使盖板隔距设定偏差减小，从而可确保每台梳棉机的盖板隔距都在有效的范围内工作，提高产品的平均质量水平。

金属材料具有热胀冷缩的特性。因梳棉机产量及各部件运行的工艺速度不同，正常工作状态下梳棉机主梳理区的工作温度通常为40～70℃，而梳棉机上的分梳元器件均为金属材料，较高的温度条件下，分梳元器件容易变形。因此，冷车条件下设定好的隔距，在热车情况下可能会发生改变。一直以来，这种温度改变造成的隔距变化主要靠经验推测，无法直接准确测定。对于高速运行的梳棉机而言，盖板隔距的变动一直是一个非常大的不确定因素。本文的盖板隔距在线检测装置的外形尺寸与普通盖板完全一致，表面包覆针布，其特殊的结构设计，可确保检测盖板正常参与分梳过程，并实时显示、存储隔距数值。冷、热车状态下盖板隔距的变化，也可通过图表的形式对比呈现，从而为工程师及设备维护人员提供良好的设计依据与隔距设定参考。

3 结语

随着通信、自动化及图像分析等技术的不断发展与应用，梳棉机在设计理念上有了很大的创新，远程控制、无线传输及自动检测等技术在梳棉机产品上都得到了广泛的应用。

本文介绍的梳棉机盖板隔距在线检测装置，首次实现了在冷、热车状态下，对盖板隔距的精确测量。该盖板隔距在线检测装置采用无线传输的技术，使检测与分析结果以图表的形式便捷地呈现在计算机或手机显示界面上，极大地提高了锡林-盖板梳理区的分梳潜力，使梳棉机在不断向高速、高产方向发展的同时，生条质量指标也得到有效的保证。与此同时，该盖板隔距在线检测装置也体现出纺织机械向智能化、人性化发展的趋势。