3 張力控制系統(tǒng)
張力控制的關(guān)鍵問題是張力信號(hào)的準(zhǔn)確檢測(cè)。常用的直接檢測(cè)張力的元件有應(yīng)變片、壓電陶瓷元件和各種形式的張力輥?？椢飶埩ψ兓瘜?dǎo)致張力輥的位移，經(jīng)傳感器變換成電信號(hào)輸出，并取出一部分作為反饋量與張力給定相比較，然后通過張力調(diào)節(jié)器對(duì)張力偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而獲得恒張力控制。
3.1 染整加工過程的退卷進(jìn)布、收卷落布，卷染工藝過程的交替開卷、收卷，皆需實(shí)施卷繞傳動(dòng)的控制，大體上可分為以下幾類。
傳統(tǒng)收卷采用表面?zhèn)鲃?dòng)，驅(qū)動(dòng)輥通過摩擦力驅(qū)動(dòng)卷筒的表面進(jìn)行收卷。由于驅(qū)動(dòng)輥的半徑不變，因此線速度與電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成固定關(guān)系。但是摩擦力的大小與卷筒的重量有關(guān)，且非常量，將影響打滑程度，所以，布卷線速度不可能完全不變，且張力不易控制，使冷軋堆收卷時(shí)，堿氧工藝液易擠壓流失。因此，收卷應(yīng)采用中心傳動(dòng)。
3.2 收卷機(jī)構(gòu)的張力控制
圖(3)卷繞系統(tǒng)中，卷簡直徑為D；織物張力為F；M1單元織物的線速度為V1；收卷單元M2運(yùn)行的線速度為V2。顯而易見，當(dāng)V2<V1,織物松弛；若V2>V1,織物則張緊。根據(jù)胡克定律，織物內(nèi)的張力F可由式表示。
按胡克定律公式所示，織物作為張力調(diào)節(jié)對(duì)象時(shí)，是一個(gè)積分過程。圖4。是其信號(hào)傳遞函數(shù)。顯然，在穩(wěn)定運(yùn)行中，不論V1或V2有任何波動(dòng)，都將引起織物張力波動(dòng)。
3.3 閉環(huán)式恒應(yīng)力分布的卷繞控制系統(tǒng)
閉環(huán)式恒應(yīng)力分布的卷繞控制系統(tǒng)組成如圖5所示。
圖5中TE是張力傳感器直接測(cè)量織物在線張力，TC控制器饋入轉(zhuǎn)速信號(hào)NS、線速度信號(hào)PG進(jìn)行卷繞半徑計(jì)算，得出布卷恒線速度的控制轉(zhuǎn)速；TE反饋信號(hào)控制恒定張力，兩者運(yùn)算后給出變頻器VVVF主令信號(hào)，使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速符合預(yù)設(shè)定的工藝線速度和恒張力。
圖5所示的控制系統(tǒng)具有較高的控制精度。
卷繞系統(tǒng)是一個(gè)典型的非線性時(shí)變系統(tǒng)。嚴(yán)格來說，不管是擾動(dòng)補(bǔ)償控制，還是張力閉環(huán)控制，都不能獲得滿意的控制效果。因?yàn)殚]環(huán)控制中，調(diào)節(jié)器的控制參數(shù)是根據(jù)系統(tǒng)的本身參數(shù)來設(shè)計(jì)的，但在卷繞過程中，系統(tǒng)本身的參數(shù)常常發(fā)生很大的變化，而調(diào)節(jié)器參數(shù)卻不能隨之變化，從而導(dǎo)致系統(tǒng)性能變壞。為此，研究智能化模糊控制恒張力系統(tǒng)極為重要。
3.4 多導(dǎo)布輥無附加張力的同步傳動(dòng)
染整過程水洗工步較多，對(duì)其工藝在線張力管控降低更有利于一些對(duì)張力敏覺的織物的平幅連續(xù)加工，例如針織物一般要求幅寬1m，經(jīng)向張力≤3kg，而彈力針織品幅寬1m要求經(jīng)向張力≤1kg就更嚴(yán)格了，針織物，線圈織物為了確保不變形，經(jīng)向牽曳張力越小越好。針織物連續(xù)平幅染整加工中，傳統(tǒng)采用大網(wǎng)輥“Ω”包角，單元間無空氣道運(yùn)行，那么擺式松緊架就不合適了，一般采用經(jīng)一張力輥給張力傳感器發(fā)出單元間的速差變化經(jīng)變送反饋給控制器，控制單元間的等速運(yùn)行。前面談及擺式松緊架在升降速過程起著動(dòng)態(tài)過程緩沖作用，而張力傳感機(jī)構(gòu)無緩沖功能，而同步齒形帶嚙合傳動(dòng)則可有效防止過渡過程加速度不一所形成的短暫“失步”。
自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專利技術(shù)(專利號(hào)：ZL2014 2 05 18419.8)在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)助力下，提供一種無附加張力的平洗槽，該專利技術(shù)解決了各種被動(dòng)導(dǎo)布輥、網(wǎng)輥、滾筒的摩擦阻力矩所導(dǎo)致的織物牽曳附加張力。圖6示意無附加張力水洗槽導(dǎo)布輥同步運(yùn)行控制。
圖6中兩輥軋車(1)在水洗聯(lián)合機(jī)中起著牽曳織布進(jìn)給和脫水提高水洗傳質(zhì)的濃度梯度，高效水洗；在兩輥軋車(1)與平洗槽單元(2)間插入擺式松緊架(3)，經(jīng)速差傳感變送器(4)，反饋導(dǎo)布輥同步運(yùn)行線速度差信號(hào)，控制器(5)運(yùn)算后指令導(dǎo)布輥集體傳達(dá)的交流變頻電機(jī)(6)相應(yīng)變化轉(zhuǎn)速，經(jīng)減速器(7)，驅(qū)動(dòng)G1導(dǎo)布輥(平洗槽進(jìn)布液下第一根導(dǎo)布輥)，令其線速度與兩輥軋車(1)出布線速度相符。平洗槽中下排導(dǎo)布輥及上排導(dǎo)布輥皆通過同步齒形帶嚙合處于同一線速度(圖中“C”是嚙合組件)，平洗槽出布，經(jīng)擺式松緊架(3)與后續(xù)兩輥軋車(1)進(jìn)布，松緊架(3)控制兩者線速度協(xié)調(diào)運(yùn)行。圖6控制示意V1=V2=V3=V4。
平洗槽進(jìn)布在松緊架(3)設(shè)定的5kg張力下，確?？椢餆o皺平復(fù)穩(wěn)定進(jìn)給，由于平洗槽中所有的導(dǎo)布輥都運(yùn)行在V2線速度下，織物以V2線速度通過無速差，就無需克服牽曳導(dǎo)布輥而增加張力，因此，織物以V3=V2線速度出平洗槽時(shí)，織物承受著設(shè)定的初始張力(5Kg)，而因V4=V3，故兩輥軋車對(duì)織物牽曳張力仍為擺式松緊架所設(shè)定的初始張力，以此類推，平洗聯(lián)合機(jī)所組成的單元再多，而織物在工藝車速精確控制下，所有導(dǎo)布輥不會(huì)提供附加張力。
該專利技術(shù)可用在透風(fēng)架，烘焙機(jī)多導(dǎo)布輥附加張力的同步齒形帶嚙合傳動(dòng)，對(duì)單元內(nèi)存在動(dòng)態(tài)加速不一的構(gòu)件，皆可通過同步齒形帶的嚙合，限止瞬時(shí)“失步”出現(xiàn)動(dòng)態(tài)速差的附加張力。
染整聯(lián)合機(jī)或單機(jī)的傳動(dòng)，諸多的附加張力影響到染整制品的精細(xì)加工，染整電力傳動(dòng)符合染整工藝條件要求，傳動(dòng)過程的張力控制是基礎(chǔ)性的保證。
