CN201809622U - 预湿浆纱机浆液含固量在线检测与控制装置 - Google Patents
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Abstract
预湿浆纱机浆液含固量在线检测与控制装置，包括预湿水槽和浆槽，特征是：在浆槽外部设置一个公共浆箱，在浆槽与公共浆箱之间设有循环管道和浆液循环泵，公共浆箱上连接有用于加添浆液和热水的高含固量浆液储备容器和热水储备容器，且安装有流量计及电磁阀，在公共浆箱和浆槽的浆液循环管道上安装有浆液含固量检测仪，在公共浆箱内设置有液位传感器，所述流量计、电磁阀、检测仪、传感器均与工业计算机相连接。本实用新型优点在于：通过检测所使用浆液在一个计算周期内的含固量和所浆经纱的长度及浆液的消耗等数据计算其实时上浆率，然后通过其实时上浆率和设计上浆率进行比较，以控制浆液含固量的方式使经纱上浆率控制在需要的范围内。
Description
技术领域
本实用新型涉及纺织行业所用浆纱设备，具体是一种预湿浆纱机浆液含固量在线检测与控制装置，利用该装置可将上浆中的经纱上浆率控制至控制值范围。
背景技术
预湿上浆是经纱预先经过高温水浸润并通过高压辊的压轧后再引入浆槽上浆，经纱经过热水浸润后可以洗去纱线的棉杂、棉蜡等杂质。而且在预湿水槽经过高压辊的压轧能够将纱线内的空气排出，使部分水分进入纱线的芯部，减少浆液的用量。经预湿上浆后纱线毛羽贴伏性好，色泽较好，上浆率均匀，织机效率也有很大提高。由于经纱的上浆率比正常上浆率低，在一定程度上节约了浆料使用成本，同时也减少了后道工序的退浆成本，减少排污，有利于环保。
纱线经过一定温度的热水预湿以后进入浆槽，虽然在进入浆槽前经过了高压辊（最大100KN）的挤压，仍不可避免的将一部分水分带进浆液，这样经过一段长度的运行后就会致使浆槽浆液含固量下降。如果浆液含固量下降幅度过大，将直接影响经纱的上浆率和上浆质量，严重的可能造成织机无法织造。所以预湿浆纱机控制浆液含固量的变化和保证上浆率的稳定是一个关键性的问题。然而在浆纱机运转过程中影响经纱上浆率的因素很多，如浆液含固量、粘度、浆液温度、浆纱机速度、压浆辊压力等。在生产过程中，通过固定一些影响因素，比如车速、浆液温度、压浆辊压力等，然后调整其中另外一些因素，可以用来实现上浆率稳定和均匀一致性的目的。
目前直接对经纱上浆率进行在线检测的方法主要有物质平衡法、微波测湿法、光谱分析法等。运用物质平衡原理，对浆槽浆液含固量和经纱上浆率实施在线检测和控制，则是解决这一问题的一个方法。
发明内容
本实用新型的目的正是基于上述现有技术状况而设计的一种预湿浆纱机浆液含固量在线检测与控制装置，通过该装置可在机器运转过程中通过检测所消耗的浆液体积、浆液含固量等一些相关因素，运用物质平衡原理计算出纱线的上浆率，并通过计算机程序的控制，把预湿浆纱机的经纱上浆率控制在设定目标值范围内。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：预湿浆纱机浆液含固量在线检测与控制装置，包括与预湿水槽相连接的浆槽，其中：在浆槽外部设置一个公共浆箱，在浆槽与公共浆箱之间设有循环管道和浆液循环泵，公共浆箱上连接有用于加添浆液和热水的高含固量浆液储备容器和热水储备容器，且在浆液储备容器和热水储备容器管道上安装有流量计及电磁阀，在公共浆箱和浆槽之间的浆液循环管道上安装有一个浆液含固量检测仪，在公共浆箱内设置有液位传感器，所述流量计、电磁阀、检测仪、传感器均与工业计算机相连接。
在本实用新型中，公共浆箱分别连接有两个浆槽，并在公共浆箱与两个浆槽之间均安装有浆液循环泵。
本实用新型所依据的工作原理、过程及计算方法如下：
1、 在预湿浆纱机的浆槽外部安放一个公共浆箱，在浆槽和公共浆箱之间加装浆液循环泵(P)。让所使用的浆液在浆槽和公共浆箱之间循环。这样可以保证所使用的浆液和公共浆箱内的浆液性质完全相同。
2、 在浆液循环管道上安装一个浆液含固量检测仪，实时检测浆液的含固量。由于两个浆槽使用一个公共浆箱，这样只需要安装一个含固量检测仪。而且检测仪检测的数值完全是正在使用的浆液含固量值。
3、 在公共浆箱内安装一个液位传感器，检测预湿浆纱机运转过程中所消耗的浆液量。此液位传感器的高低位置（浆液消耗量）就是计算经纱上浆率的一个计算周期。此高低位置可以根据需要进行调整，控制公共浆箱内浆液的高低位，并能控制浆液的自动补充。
4、 在公共浆箱上安装进热水和进高含固量浆液的管道，管道上加装流量计(D)和气动控制阀，控制需要添加热水或高含固量浆液的体积。
5、 需要配置一个储备热水的容器，并用管道连接至公共浆箱。其主要用途是提供控制浆液含固量所需要的热水，以及提供定时冲洗含固量检测仪的检测镜头所需要的热水,预湿浆纱机运转过程中补充预湿水槽所需要的热水。
6、 配置一个盛放高含固量浆液的容器，这个可以用厂家的浆液储备桶替代。在预湿浆纱机运转过程中，根据控制值的需要往公共浆箱内补充高含固量的浆液，使所使用的浆液含固量控制在一定范围内。
基于预湿上浆的一些特征，我们研发了一种控制经纱上浆率的一种方法。在机器运转过程中通过检测所消耗的浆液体积V、浆液含固量K、纱线长度L等一些相关因素，运用物质平衡原理计算出纱线的上浆率B,具体计算如下：
B=1000*（ VHKH-VLKL）ρ/G
G=Nt*L*N/106
B:计算上浆率；
VH:浆液高位体积(m3)；
VL：浆液低位体积(m3)；
KH：浆液高位含固量检测值；
KL：浆液低位含固量检测值；
G:计算周期内的纱线重量（Kg）；
Nt:纱线特数(tex)；
L:计算周期内的纱线长度(m)；
N:纱线根数；
ρ:浆液密度（g/cm3）。
本实用新型的优点在于：通过检测所使用浆液在一个计算周期内的含固量和所浆经纱的长度及浆液的消耗等数据计算其实时上浆率，然后通过其实时上浆率和设计上浆率进行比较，以控制浆液含固量的方式使经纱上浆率控制在需要的范围内。
附图说明
图1为本实用新型的设备连接示意图。
图中：1、9为浆槽，2、10为预湿水槽，3为高含固量浆液储备容器，4为热水储备容器，5为公共浆箱，6为流量计，7为液位传感器，8为含固量检测仪。
P为浆液循环泵。
图2为本实用新型控制系统原理图。
图3为软件系统控制流程图。
具体实施方式
本实用新型以下结合附图做进一步描述：
如图1所示：本实用新型的预湿浆纱机浆液含固量在线检测与控制装置，包括分别与两个预湿水槽（2、10）相连接的两个浆槽（1、9），其中：在两个浆槽外部设置有一个公共浆箱（5），在两个浆槽与公共浆箱之间均设有循环管道和浆液循环泵（P），公共浆箱（5）上连接有用于加添浆液和热水的高含固量浆液储备容器（3）和热水储备容器（4），且在浆液储备容器和热水储备容器管道上安装有流量计（6）及电磁阀，在公共浆箱和浆槽之间的浆液循环管道上安装有一个浆液含固量检测仪（8），在公共浆箱（5）内设置有液位传感器（7），所述流量计（6）、电磁阀、检测仪（8）、传感器（7）均与工业计算机相连接。
本实用新型的在线检测及控制方法如下（参见图2、3）：
浆液含固量在线检测及上浆率的计算等所需控制都由CPU运算控制中心通过程序进行控制的。本控制系统采用一台工业控制用cpu作为运算控制中心。一台人机界面作为人机交换平台，实现人机数据的交互。在机器上安装有浆液含固量检测仪（8）、液位传感器（7）、流量计（6）、电磁阀等元件。
1、浆液含固量的检测
含固量检测仪采用先进的光电转换传感器，此传感器应用光的反射原理能把浆液里浆料的含量检测出来，并把浆料的含量转换为电信号输出到外部的cpu运算控制中心。然后通过编制程序把输入的电信号转换为实际的浆液含固量值，此浆液含固量数值在人机界面上显示。并能在人机界面上进行显示数值的修正和调整，完全可以把此数值修正为经实验室验证的数值。而且方便工艺和操作人员实时观察到正在使用浆液的含固量。此浆液含固量检测数值是计算经纱上浆率的关键数据。
2、浆液含固量的控制
通过人机界面输入高浓度浆液的含固量、需要控制浆液的目标含固量、目标浆液含固量的上下偏差值。如果检测到的浆液含固量超出目标浆液含固量的偏差值，cpu运算控制中心就会根据公用浆箱液位计给出的补浆信号计算出需要补充多少体积的高含固量浆液或热水。而需要补充高含固量浆液和热水的体积由电磁阀控制的阀门和流量计控制。
3、经纱上浆率的计算
通过人机界面输入经线的品种（tex）、经纱的根数（n）、浆液的密度（ρ）、通过计长传感器输入到cpu运算控制中心所获得的纱线长度（L）、所用浆液的高位体积（VH）、低位体积(VL)、浆液高位高含固量检测值(KH)、浆液低位高含固量检测值（KL）。用上述提供和检测到的数据依据物质平衡原理就可以计算出一个计算周期内经纱的上浆率。
如果计算出的上浆率超出目标控制上浆率的范围，可以通过修改所需控制浆液含固量的值进行调整，并完全能够把此经纱上浆率控制在目标范围之内。
4、高含固量浆液或热水的补充
需要补充高含固量的浆液和热水由安装在公共浆箱内的液位计进行检测，此流量计是把流经的液体体积转换为脉冲信号，此脉冲信号输入到cpu运算控制中心，然后由cpu运算控制中心控制电磁阀，电磁阀再控制安装在输浆管道或热水管道上的气动球阀完成输送浆液和热水的动作。由于在这两个管道上安装有流量计，流量计能实时检测出输送的浆液或热水量，并把输送的量转换为电信号输入到cpu运算控制中心。如果输送的浆液或热水的量达到计算的要求量，cpu运算控制中心就会给出所在相应管道上的气动球阀关断信号，停止输送浆液或热水。通过控制输送高浓度浆液和热水的量就能够把一个计算周期内的浆液含固量控制在目标控制值之内。
5、动作控制
本套装置所有需要控制的动作都由CPU运算控制中心通过程序进行控制，主要是通过控制电磁阀，再由电磁阀控制一些相应的执行元件完成。其中包括浆液含固量检测的频率、检测取样时间，含固量检测仪的冲洗控制，预热浆箱浆液和热水的补充，预湿水槽热水温度、液面高度控制等。而且所有的动作控制有自动和手动两套系统，操作人员能够直接在人机界面上进行切换和操作，很大程度上降低了检修人员的工作量。
6、 状态显示及故障报警诊断
在人机界面实时显示正在执行的动作，以及执行状况。而且有各槽体的液位状态、执行元件动作状态、故障及报警信息等显示。如果此装置出现故障，在人机界面也会显示出故障点及相应的检查处理指导。对操作和维修人员有很大的帮助。
7、 软件系统（附图3）
本实用新型专利的控制系统采用工业控制plc。其软件系统主要构成为：首先检测所用浆液的含固量（程序1）。把检测的浆液含固量值和设定目标值进行比较（程序2）。如果检测的浆液含固量值大于设定目标值（程序3），则补充热水（程序4），补充热水的体积是通过计算和公共浆箱液位计的位置进行控制的。反之则补充高含固量的浆液（程序5、6）。如果检测所使用浆液的含固量在设定目标值范围内，程序就会自动进行下一步的控制运算，然后计算出一个运算周期的经纱上浆率（程序7）。如果计算的经纱上浆率大于设定的目标上浆率(程序8)，则程序会自动调整使用浆液的含固量（补充热水），反之则补充高含固量的浆液（程序9）。通过上述程序的控制，完全能够把预湿浆纱机的经纱上浆率控制在设定目标值范围内。
Claims (2)
1.一种预湿浆纱机浆液含固量在线检测与控制装置，包括与预湿水槽相连接的浆槽，其特征在于：在浆槽外部设置一个公共浆箱，在浆槽与公共浆箱之间设有循环管道和浆液循环泵，公共浆箱上连接有用于加添浆液和热水的高含固量浆液储备容器和热水储备容器，且在浆液储备容器和热水储备容器管道上安装有流量计及电磁阀，在公共浆箱和浆槽之间的浆液循环管道上安装有一个浆液含固量检测仪，在公共浆箱内设置有液位传感器，所述流量计、电磁阀、检测仪、传感器均与工业计算机相连接。
2.根据权利要求1所述的预湿浆纱机浆液含固量在线检测与控制装置，其特征在于：公共浆箱分别连接有两个浆槽，并在公共浆箱与两个浆槽之间均安装有浆液循环泵。
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|---|---|---|---|---|
| CN107366118A (zh) * | 2017-06-30 | 2017-11-21 | 湖北安棉纺织有限公司 | 浆纱过程中在机上浆率计算方法 |
| CN110243785A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-17 | 江阴芗菲服饰有限公司 | 一种浆液浓度变化的在线检测方法 |
| CN111101307A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-05-05 | 江阴祥盛纺印机械制造有限公司 | 浆纱机上浆率在线检测控制方法及一种浆纱机 |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Zhengzhou Automatic Control Equipment Of Textile Machinery Co., Ltd. Assignor: CHTC Heavy Industry Co., Ltd. Contract record no.: 2014410000050 Denomination of utility model: Online detection and control device for solid content of size of pre-wetting sizing machine Granted publication date: 20110427 License type: Exclusive License Record date: 20140609 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
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Change date: 20160411 Contract record no.: 2014410000050 Assignee after: Zhengzhou textile machinery automation equipment Limited by Share Ltd Assignee before: Zhengzhou Automatic Control Equipment Of Textile Machinery Co., Ltd. |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Zhengzhou textile machinery automation equipment Limited by Share Ltd Assignor: CHTC Heavy Industry Co., Ltd. Contract record no.: 2014410000050 Date of cancellation: 20170811 |
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Granted publication date: 20110427 Termination date: 20191012 |
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