CN107475960B - 一种均匀轧车压力控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种均匀轧车压力控制系统，包括：设于均匀轧车压力系统的气路上的、用于控制气压的输入和检测的气路气动比例阀；设于均匀轧车压力系统的气控油路上的、用于控制油压的输入的气控油路气动比例阀；设于均匀轧车压力系统的油路上的、用于检测油压值的油路油压检测器；气路气动比例阀、气控油路气动比例阀、油路油压检测器均与控制器连接；控制器根据不同织物参数和轧辊转速，计算出满足轧余率要求的气压值，然后根据配伍模型计算出对应的油压值，再调节气路气动比例阀和气控油路气动比例阀的开度。本发明可对均匀轧车的轧余率和轧液均匀性进行精确控制；系统原理简单，结构紧凑，成本低，可靠性高，稳定性好，且操作维修方便。

Description

一种均匀轧车压力控制系统

技术领域

本发明涉及纺织机械技术领域，尤其涉及一种均匀轧车压力控制系统。

背景技术

均匀轧车广泛应用于织物加工生产过程中，依靠两个轧辊的挤压作用，去除织物染色、上浆等工艺过程中多余的染液，或使织物表面的光洁处理达到一定要求。经均匀轧车轧压后的织物，轧余率与轧液均匀性是两项最重要的评价指标：过高或过低的轧余率会给后续的加工整理增加负担或不利于后续生产；幅宽方向的轧液不均匀还会产生色差。

传统的均匀轧车多为机械式控制，依靠手动旋钮调节气压与油压的比例。这种控制和调节方式常常不能满足气压与油压的精准输入，致使轧余率和轧液均匀性偏差往往超过允许范围。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何对均匀轧车的轧余率和轧液均匀性进行精确控制。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种均匀轧车压力控制系统，其特征在于，包括：设于均匀轧车压力系统的气路上的、用于控制气压的输入和检测的气路气动比例阀；设于均匀轧车压力系统的气控油路上的、用于控制油压的输入的气控油路气动比例阀；设于均匀轧车压力系统的油路上的、用于检测油压值的油路油压检测器；气路气动比例阀、气控油路气动比例阀、油路油压检测器均与控制器连接；

根据有限元数值模拟建立均匀轧车气压值和油压值的配伍模型，具体方法为：

首先，建立均匀轧车轧辊的有限元仿真模型；

然后，在均匀轧车气压允许取值范围内均匀选取多个气压值；针对每个气压值，在设备说明书推荐的油压值附近各选择多个油压值；比较有限元仿真模型的计算结果，筛选出各个气压值下辊间压力最为均匀的一个油压值，从而得到不同气压值下的油压最佳匹配值；

最后，根据各组气压值和油压值最佳匹配数据，进行曲线拟合，建立气压值与油压值的函数关系，即为均匀轧车气压值和油压值的配伍模型；

控制器首先根据不同织物参数和轧辊转速，计算出满足轧余率要求的气压值，然后根据气压值和油压值的配伍模型计算出对应的油压值，再根据计算得到的气压值和油压值调节气路气动比例阀和气控油路气动比例阀的开度。

优选地，所述均匀轧车压力系统的气路包括依次连接的气压源、调压阀、手动换向阀，手动换向阀连接气路气动比例阀一端；气路气动比例阀另一端连接两个所述快排阀，且气路气动比例阀和两个所述快排阀连接的管路上分别设有一单向节流阀；轧辊两端的气囊出口分别连接一个快排阀。

更优选地，所述均匀轧车压力系统的气控油路包括一端与所述手动换向阀连接的气控油路气动比例阀，气控油路气动比例阀另一端连接气膜阀，气膜阀连接液压源和油箱。

优选地，所述均匀轧车压力系统的油路包括集成块，集成块连接所述油箱、所述气膜阀和油路油压检测器。

优选地，所述气路气动比例阀为电控比例减压阀，自带压力输送与检测功能，能同时对轧辊两端的两条气路的气压进行控制和反馈。

优选地，所述气控油路气动比例阀为电控比例减压阀，自带压力输送功能，能对气控油路的气压进行控制和反馈。

优选地，所述气路气动比例阀、气控油路气动比例阀的控制精度为0.005MPa以内。

优选地，所述油路油压检测器为压力变送器。

优选地，所述控制器为PLC控制器；所述控制器连接触摸屏，触摸屏为电阻式触摸屏。

优选地，气压值与织物参数、轧辊转速、轧余率的关系是通过轧车实验数据预先建立的。

优选地，用户可以在触摸屏上手动输入气压值和油压值，再将数值传入控制器中。

优选地，气路气动比例阀和油路油压检测器的反馈信号，经D/A和A/D转换后发送给控制器，并显示在触摸屏上。

优选地，所述气路气动比例阀、气控油路气动比例阀均通过D/A转换模块与控制器连接，油路油压检测器通过A/D转换模块与控制器连接。

优选地，由内置程序计算不同气压值和油压值下轧辊的挠曲变形，实时显示在触摸屏上。

优选地，预留一定触摸屏存储空间，将织物的各项参数存储于预留空间中，可实时读取。

优选地，在触摸屏中，每一项参数都预设取值范围。当输入值不在取值范围内时，系统启动报警功能。

本发明提供的均匀轧车压力控制系统根据不同织物参数和轧辊转速，计算出同时满足轧余率要求和轧液均匀性要求的气压值和油压值，精确施加并实时反馈气压值和油压值，从而对均匀轧车的轧余率和轧液均匀性进行精确控制。

此外，为了提高人机界面的可操作性，触摸屏界面上添加了手动输入气压值和油压值的功能、动态显示轧辊挠曲变形的功能、织物参数的保持功能、各种参数的超标报警功能等。

相比现有技术，本发明提供的均匀轧车压力控制系统具有如下有益效果：

1、系统原理简单、结构紧凑，适于对现有均匀轧车的改造，实现成本较低；

2、能够根据不同织物参数和轧辊转速，计算出同时满足轧余率要求和轧液均匀性要求的气压值和油压值，控制精度高；

3、能够实现配伍压力值的自动输入和经验值的手动输入；

4、能够实时显示工作气压值和油压值；

5、能够动态显示当前轧辊的挠曲变形；

6、系统的可靠性高、稳定性好，且操作和维修方便。

附图说明

图1为本实施例提供的均匀轧车压力控制系统结构框图；

图2为本实施例提供的均匀轧车压力控制系统工作原理图；

其中：1-气压源、2-调压阀、3-手动换向阀、4-气路气动比例阀、5-单向节流阀、6-快排阀、7-气囊、8-油箱、9-轧辊、10-集成块、11-油路油压检测器、12-液压源、13-气膜阀、14-气控油路气动比例阀、15-控制器、16-触摸屏。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

图1和图2分别为本实施例提供的均匀轧车压力控制系统结构框图和工作原理图，所述的均匀轧车压力控制系统由气压源1、调压阀2、手动换向阀3、气路气动比例阀4、单向节流阀5、快排阀6、气囊7、油箱8、轧辊9、集成块10、油路油压检测器11、液压源12、气膜阀13、气控油路气动比例阀14、控制器15和触摸屏16等组成。

气压源1、调压阀2、手动换向阀3依次连接，手动换向阀3连接气路气动比例阀4一端和气控油路气动比例阀14一端。轧辊9两端的气囊7出口分别连接一快排阀6，气路气动比例阀4另一端连接这两个快排阀6，且气路气动比例阀4和两个快排阀6连接的管路上分别设有一单向节流阀5。气控油路气动比例阀14另一端连接气膜阀13，气膜阀13连接液压源12和油箱8。集成块10连接油箱8、气膜阀13和油路油压检测器11。

气压源1、调压阀2、手动换向阀3、气路气动比例阀4、单向节流阀5、快排阀6、气囊7依次连接，构成均匀轧车压力系统的气路。

油箱8、集成块10、液压源12、气膜阀13、气控油路气动比例阀14构成均匀轧车压力系统的气控油路。

集成块10、油路油压检测器11等构成均匀轧车压力系统的油路。

气路气动比例阀4、气控油路气动比例阀14、油路油压检测器11，分别设于均匀轧车压力系统的气路、气控油路和油路上，气路气动比例阀4、气控油路气动比例阀14、油路油压检测器11均与控制器15电气连接，实现通讯。气路气动比例阀4、气控油路气动比例阀14均通过D/A转换模块与控制器15连接，油路油压检测器11通过A/D转换模块与控制器15连接。

气路气动比例阀4为电控比例减压阀，自带压力输送与检测功能，能同时对轧辊9两端的两条气路的气压进行控制和反馈。

气控油路气动比例阀14为电控比例减压阀，自带压力输送功能，能对气控油路的气压进行控制和反馈。

气路气动比例阀4、气控油路气动比例阀14的控制精度在0.005MPa以内。

油路油压检测器11为压力变送器，具备油压检测功能。

控制器15为PLC控制器。

控制器15连接触摸屏16，触摸屏16为电阻式触摸屏。

使用时，触摸屏16上输入不同织物参数、轧辊转速和轧余率要求后，读取触摸屏16的内置程序，由触摸屏16内置程序根据不同输入参数计算出配伍的气压值和油压值，用户选择使用配伍气压值和油压值或在触摸屏16上手动输入气压值和油压值到控制器15，由控制器15对输入数值进行D/A转换后，发送到气路气动比例阀4和气控油路气动比例阀14。同时，气路气动比例阀4和油路油压检测器11将实时的气压值和油压值反馈到控制器15，A/D转换后显示在触摸屏16上。此外，还依据受力状态不同，计算不同气压值和油压值下轧辊9的挠曲变形，并实时显示在触摸屏16上。

在触摸屏16中，采用宏指令判断方式，每一项参数都预设取值范围，当输入值不在取值范围内时，系统启动报警功能。

触摸屏16预留一定的存储空间，将织物的各项参数存储于预留空间中，可实时读取。采用空间预留和宏指令判断的方式，将织物参数的数值或字符设置在同一存储区间，实现织物参数的设置、保存和读取功能。

下面以原MH552-180型均匀轧车为对象，介绍气压值和油压值的配伍模型的具体建立方法。

首先，建立均匀轧辊的有限元仿真模型。在该轧车气压允许取值范围0.1MPa～0.28MPa内均匀选取14个气压值，在设备推荐油压值(这是设备说明书中推荐的)附近各选择7个油压值，得到不同气压下的油压最佳匹配值，如表1所示。

表1气压与油压最佳匹配值

根据表1数据，为气压与油压建立配伍模型为：

y＝1.517x³-0.363x²+0.9842x

R²＝0.999

上式中：x为气压(MPa)，y为油压(MPa)，R²为方差。

在MH552-180型均匀轧车上使用棉针织物进行均匀性实验，分别施加设备说明书中的推荐油压值与本发明中的配伍油压值。实施时，在均匀轧辊有效幅宽1600mm内对称选取5个区域，分别由5名实验人员同时取布、浸水和送布。当织物从均匀轧车轧出后，立刻称重并计算织物轧压后的轧余率。同一组气压与油压重复三次实验，取平均值作为该气压与油压下相应的轧余率。

表2轧余率横向差值

表2的对比实验结果表明，使用设备说明书中推荐的油压值时，幅宽方向最大轧余率平均差值为7.34％；使用配伍油压时，幅宽方向最大轧余率平均差值为3.1％。生产中认为，沿幅宽方向轧余率相差5％以上会产生色差。所以，本发明的压力控制系统轧压效果优于原设备的轧压效果。

Claims (9)

1.一种均匀轧车压力控制系统，其特征在于，包括：设于均匀轧车压力系统的气路上的、用于控制气压的输入和检测的气路气动比例阀(4)；设于均匀轧车压力系统的气控油路上的、用于控制油压的输入的气控油路气动比例阀(14)；设于均匀轧车压力系统的油路上的、用于检测油压值的油路油压检测器(11)；气路气动比例阀(4)、气控油路气动比例阀(14)、油路油压检测器(11)均与控制器(15)连接；根据有限元数值模拟建立均匀轧车气压值和油压值的配伍模型，具体方法为：首先，建立均匀轧车轧辊的有限元仿真模型；然后，在均匀轧车气压允许取值范围内均匀选取多个气压值；针对每个气压值，在设备说明书推荐的油压值附近各选择多个油压值；比较有限元仿真模型的计算结果，筛选出各个气压值下辊间压力最为均匀的一个油压值，从而得到不同气压值下的油压最佳匹配值；最后，根据各组气压值和油压值最佳匹配数据，进行曲线拟合，建立气压值与油压值的函数关系，即为均匀轧车气压值和油压值的配伍模型；控制器(15)首先根据不同织物参数和轧辊转速，计算出满足轧余率要求的气压值，然后根据气压值和油压值的配伍模型计算出对应的油压值，再根据计算得到的气压值和油压值调节气路气动比例阀(4)和气控油路气动比例阀(14)的开度；所述均匀轧车压力系统的气路包括依次连接的气压源(1)、调压阀(2)、手动换向阀(3)，手动换向阀(3)连接气路气动比例阀(4)一端，气路气动比例阀(4)另一端连接两个快排阀(6)，且气路气动比例阀(4)和两个所述快排阀(6)连接的管路上分别设有一单向节流阀(5)；轧辊(9)两端的气囊(7)出口分别连接一个快排阀(6)；气路气动比例阀另一端连接两个所述快排阀，且气路气动比例阀和两个所述快排阀连接的管路上分别设有一单向节流阀；轧辊两端的气囊出口分别连接一个快排阀。

2.如权利要求1所述的一种均匀轧车压力控制系统，其特征在于：所述均匀轧车压力系统的气控油路包括一端与所述手动换向阀(3)连接的气控油路气动比例阀(14)，气控油路气动比例阀(14)另一端连接气膜阀(13)，气膜阀(13)连接液压源(12)和油箱(8)。

3.如权利要求2所述的一种均匀轧车压力控制系统，其特征在于：所述均匀轧车压力系统的油路包括集成块(10)，集成块(10)连接所述油箱(8)、所述气膜阀(13)和油路油压检测器(11)。

4.如权利要求1所述的一种均匀轧车压力控制系统，其特征在于：所述气路气动比例阀(4)为电控比例减压阀，自带压力输送与检测功能，能同时对轧辊(9)两端的两条气路的气压进行控制和反馈。

5.如权利要求1所述的一种均匀轧车压力控制系统，其特征在于：所述气控油路气动比例阀(14)为电控比例减压阀，自带压力输送功能，能对气控油路的气压进行控制和反馈。

6.如权利要求1所述的一种均匀轧车压力控制系统，其特征在于：所述气路气动比例阀(4)、气控油路气动比例阀(14)的控制精度为0.005MPa以内。

7.如权利要求1所述的一种均匀轧车压力控制系统，其特征在于：所述油路油压检测器(11)为压力变送器。

8.如权利要求1所述的一种均匀轧车压力控制系统，其特征在于：所述控制器(15)为PLC控制器；所述控制器(15)连接触摸屏(16)，触摸屏(16)为电阻式触摸屏。

9.如权利要求1所述的一种均匀轧车压力控制系统，其特征在于：气压值与织物参数、轧辊转速、轧余率的关系是通过轧车实验数据预先建立的。

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