книги из ГПНТБ / Бельцов, В. М. Технологическое оборудование отделочных фабрик текстильной промышленности учебник

Ah = 5 мм. Электрод О является общим: он создает постоянный электрический контакт схемы с массой жидкости в рабочей ванне. Если уровень жидкости в ванне понизится и находится ниже элек­ трода Я, то напряжение на выпрямитель не подается, реле Р выклю­ чается и включается контакт Р2 цепи питания реверсивного двига­ теля 3, который открывает кран. По мере наполнения ванны уровень жидкости поднимается и когда она достигнет электрода В реле Р

включается, контакт Р2 размыкается, а контакты Р1 иРЗ замыкаются. Двигатель 3 начнет вращаться в обратную сторону, закрывая кран. Уровень начнет снижаться, и если он опустится ниже электрода Я, цикл регулирования повторяется.

Для дистанционного контроля и сигнализации уровня может быть рекомендован прибор, разработанный проектным институ­ том ГПИ-3 (Ленинград). Его датчик может быть использован в схеме регулирования расхода или уровня среды. Датчик стержневого типа монтируется в баках или реакторах: он успешно работает на предприятиях трикотажной промышленности. Стержневые электрод­ ные датчики требуют хорошего ухода, электроды нуждаются в си­

собой конденсатор в виде металлического стержня, покрытого сна­ ружи диэлектриком (фторопласт-4, полиэтилен). Емкость такого конденсатора изменяется при погружении его в электропроводящую жидкость. При этом включается или выключается реле, управляю­ щее соответствующими контактами электрической или электропневматической системы регулирования, и подается сигнал. Приборы работают устойчиво, но их следует устанавливать вблизи регулируе­ мого объекта, а это вызывает их коррозию.

Интерес представляют радиоактивные регуляторы уровня жидко­ сти или рабочей среды, заполненной тканью. Схема такого регуля­ тора показана на рис. 145 (МИРУРС). Принцип работы регулятора основан на регистрации изменения потока у-квантов (изотов Cs137) или (3-частиц (изотоп Sr90) при заполнении емкости жидкостью или тканью. При повышении уровня Н жидкости или ткани в емкости происходит резкое снижение интенсивности потока, который реги­ стрируется счетчиком ядерных излучений. Изотопы Сг137 исполь­ зуют при регулировании уровней в емкостях, изготовленных из стали, Sr90 — в емкостях с тонкими стенками из пластмассы.

На объекте устанавливаются два источника излучения и два приемника излучения, положение которых определяет уровень регулируемой среды. Сигналы датчиков на изменение силы потока излучения используются после усиления для позиционного регули­ рования (останов, пуск или изменение скорости движения двигателя машины) и сигнализации (обычно световой).

§ 5. КОНТРОЛЬ И РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ

Контроль и регулирование расхода растворов является косвен­ ным способом регулирования концентрации рабочих растворов.

Для периодических способов беления и крашения широко ис­ пользуется дозирование, т. е. приготовление определенной дозы обычно более концентрированного (маточного) раствора. Доза рас­ твора направляется в ванну машины или аппарата, где она может смешиваться с аналогичными дозами растворов других компонен­ тов, образуя раствор требуемой концентрации.

При непрерывных способах мокрой обработки дозирование ванны питающим раствором должно быть непрерывным. Однако пригото­ вление питающих растворов, содержащих все компоненты по рецепту, не всегда желательно, так как в этом случае между ними возможно взаимодействие и разложение составляющих элементов. В таких случаях рекомендуется смешивать многие растворы непосредственно перед поступлением их в ванну машины, что, в свою очередь, требует еще более высокой точности дозирования каждого раствора. Для дозирования и контроля расхода растворов применяются различ­ ные датчики. Это могут быть расходомеры щелевого типа, датчики, измеряющие перепад давления жидкости, протекающей через сужаю­ щееся устройство, датчики, измеряющие скорость протекания жидко­ сти в трубопроводе известного сечения, индуктивные датчики, измеряющие точки индукции при движении жидкости в магнитном поле и др. На химических станциях используются водомерные дозаторы расхода (счетчики расхода) и резервуарные дозаторы (мерники). Для отмеривания небольших доз (до 20 л) находит при­ менение соледозирующий бачок АСБ, автоматически отмеривающий

тием кнопок «Наполнение» и «Слив» бачок заполняется раствором и направляет его в рабочую ванну.

Для отмеривания больших доз жидкости используются сигнали­ заторы уровня с поплавковыми, емкостными и кондуктометриче­ скими датчиками. Измерение расхода жидкости при непрерывном

ную трубку, установленную вертикально сужающейся частью вниз, расширяющейся частью — вверх. Жидкость подается снизу вверх. Внутри трубки помещен поплавок обтекаемой формы. Поток жидко­ сти поднимает поплавок на высоту, определяемую расходом, а вес поплавка уравновешивается перепадом давления. Каждому расходу будет соответствовать определенный уровень поплавка, который виден через стеклянную трубку со шкалой, градуированной на ско­ рость истечения (в л/ч).

При автоматическом регулировании металлическая трубка ро­ таметра помещается внутри индукционной катушки. Такая же индукционная катушка находится во вторичном электрическом приборе, и вместе обе катушки составляют блок регулирования, работающий по мостовой схеме. Поплавок ротаметра несет на себе плунжер-пластинку из ферромагнитного материала. Перемещение поплавка в случае отклонения от заданной скорости движения рас­ твора вызывает изменение индуктивности катушки, возникает ток небаланса, который усиливается и, в конечном счете, срабатывает пневматическая или электрическая система управления движением потока жидкости (открывание или закрывание крана). Одним дози­ рованием поддержание концентрации растворов в ванне непрерывно работающей машины будет затруднено, если не осуществлять одно­ временно регулирование уровней. В этом отношении заслуживает внимания способ стабилизации концентраций рабочих растворов отбельного производства, разработанный в ЦНИХБИ. Схема уста­ новки прибора показана на рис. 146; в нее входят: узел регулирова­ ния расхода А, пропиточная ванна Б и узел регулирования уровня В.

На линии 2 подвода питающего раствора к пропиточной ванне установлен датчик индукционного расходомера 3. Сигнал от дат­ чика поступает в узел регулирования расхода, где усиливается, преобразуется и в виде стандартного сигнала подается в регулятор. В этот же регулятор поступает сигнал задания, рассчитанный вычи­ слительным устройством узла А. Вычислительное устройства авто­ матически учитывает изменение скорости движения ткани, а также поправки на величину нормы рабочей концентрации, массы ткани и на неучтенные возмущения, которые вводятся вручную. Таким образом в регуляторе учитывается серия факторов, влияющих на

скорость подачи питающего раствора. В этом особенность системы регулирования.

Регулятор расхода через электропневматический преобразова­ тель подает команду на регулирующий клапан 1, смонтированный на линии питающего раствора. Регулятор уровня кондуктометри­ ческого типа имеет электродные стержневые датчики 4, которые в слу­ чае изменения уровня подают сигнал в релейный блок, и далее через электропневматический преобразователь подается команда пневма­ тическому регулирующему клапану 5, установленному на линии

Рис. 146. Схема установки для стабилизации раствора перекиси водорода в пропиточной ванне

подачи или раствора компонента. Можно ожидать, что внедрение рассмотренной системы в производство позволит с более высокой точностью стабилизировать растворы не только для отбельного, но

идля других видов производства отделочных фабрик.

§6. КОНТРОЛЬ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ВЛАЖНОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

На красильно-отделочных фабриках контроль и регулирование влажности текстильных материалов осуществляется главным обра­ зом при процессах отжима и сушки. Контроль процесса сушки ткани осуществляется на основе измерения остаточной влажности волокнистого материала. Контроль влажности ткани — задача слож­ ная и трудная из-за множества побочных факторов: различие струк­ тур изделий, видов волокон, присутствие на тканях солей, аппретов ит. п., приводящих к большим погрешностям при измерениях. Можно указать на следующие методы контроля: электростатический, радио­ активный, кондуктометрический, диэлектрический и др.

Электростатический метод основан на измерении потенциала электростатического заряда, возникающего на ткани в процессе сушки. Однако величина заряда зависит не только от влажности, но и от ряда других факторов — структуры поверхности ткани, свойств веществ (аппретов, красителей), нанесенных на ткань, и др., что вносит значительные ошибки в показатели измерений и эти способы контроля распространения не получили.

Радиоактивный метод основан на измерении ослабления интен­ сивности у-или (5-излучения или нейтронного излучения, пропу­ скаемого через текстильный материал. Величина этого ослабления зависит от влажности материала. Условием измерения влажности радиоактивным методом является сохранение постоянства объема образца материала при его увлажнении. Если измерять поглоще­ ние у-и (5-лучей в слое материала постоянной толщины при прочих неизменных условиях измерения, то изменение интенсивности излу­ чения будет зависеть от влажности. При радиоактивном методе контроля меньше сказывается влияние химических веществ, нане­ сенных на волокнистый материал, чем при других способах измере­ ния влажности; результаты измерения не зависят от распределения влаги по толщине и по площади. Метод пригоден для измерения влажности в широком диапазоне — до 100%.

Подобный радиоактивный метод контроля влажности применен для контроля сушки шерсти на ленточных сушильных машинах. В качестве источника излучения используется изотоп Sr80 с излуче­ нием (5-лучей. Три излучателя устанавливаются над движущейся сеткой транспортера с волокном. По другую сторону транспортера ставятся приемники излучения (счетчики СТС), включенные в си­ стему регулирования, которая управляет движением тренспортера. Однако довольно трудно добиться ровноты слоя волокна по объему, что вызывает некоторые трудности при контроле. Но совмещая радиоактивный контроль с диэлектрическим, можно значительно повысить точность измерения влажности.

Кондуктометрический способ основан на зависимости удельного электрического сопротивления от влажности ткани, поэтому изме­ рение влажности сводится к измерению электропроводности ткани. Недостатком этого способа контроля являются большие погрешности от влияния побочных факторов: остатков солей реактивов, аппре­ тов, структуры и др. Управление процессом сушки с помощью регу­ лятора обычно сводится к изменению скорости движения ткани в сушилке. Регулирование сушки изменением притока тепла в су­ шилку затруднительно из-за большого запаздывания изменяющегося фактора. Трудности регулирования влажности ткани усугубляются не только тем, что датчики влажности несовершенны, но и еще тем, что требуется постоянно учитывать изменение массы ткани, посту­ пающей на сушку, ибо обычно обрабатываемые ткани неоднородны по массе и влажности.

Более легкой задачей является автоматическое регулирование влажности основы на шлихтовальных машинах, так как партия основы однородна, влажность ее перед сушкой обычно постоянна.

Разработано несколько модификаций регуляторов влажности основ (ЭРВО-II) системы ЦНИХБИ с кондуктометрическими дат­ чиками. Находит применение регулятор влажности ткани фирмы «Интрон» (ГДР) с кондуктометрическим датчиком, в котором исполь­ зуется зависимость сопротивления чувствительного элемента от

286 Р Е Г У Л И Р О В А Н И Е Т Е Х Н О Л О Г И Ч Е С К И Х ПРОЦЕССОВ

влажности ткани, т. е. R = / (т). Эта зависимость не линейная. Датчиком служат два ролика, в жало которых пропускается ткань. Датчик находится под напряжением; его сопротивление в основном зависит от вида ткани и ее влажности, увеличение которой приводит к уменьшению сопротивления.

Диэлектрический, или емкостный, способ основан на зависимости диэлектрической проницаемости от влажности: е = f (т). В основе метода лежит использование различия между диэлектрической проницаемостью сухой ткани (е = 2,0—5) и диэлектрической по­ стоянной воды (е = 81), которую приобретает влажная ткань. Такое большое различие позволяет отметить даже самую небольшую влажность ткани. Этот способ контроля считается одним из лучших. Он положен в основу ряда промышленных регуляторов влажности (ЭРВТ-1, ЭРВОК-1, РВТ-1, РВТ-61). РВТ-61 предназначен для из­ мерения и регулирования влажности хлопчатобумажных тканей массой 100—400 г/м2; пределы измерения влажности — 4—12%, датчик — конденсатор с продольным полем, емкость которого изме­ няется в зависимости от влажности (чем она выше, тем емкость больше). Выпускаются два вида регуляторов — с электрическим или с пневматическим способом регулирования.

Рассмотренные регуляторы влажности при правильном выборе параметров настройки и условий работы обеспечивают удовлетво­ рительные результаты контроля влажности и ее регулирования.

Контроль влажности в отжимных машинах применяется еще недо­ статочно. Находит применение контроль окончания процесса отжима на центрифугах. Это — автоматические остановы, выключающие центрифугу после заданного времени отжима влаги из текстильного материала, установленного опытным путем.

Контроль влажности мокроотжатых тканей в основном опреде­ ляется лабораторным путем, что неэффективно.

В настоящее время ЦНИХБИ разработан прибор ИВОТ-1 для радиоактивного контроля влажности ткани, позволяющий опреде­ лять влажность в интервале 60—120% для тканей с массой 80— 250 г/м2. В основу прибора положено измерение эффекта ослабле­ ния интенсивности потока (5-излучения (изотоп криптона Кг85) при прохождении его через ткань. Принципы измерения рассмотрены выше.

§ 7. КОНТРОЛЬ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ ТКАНЕЙ

С движением ткани связано довольно много способов регулиро­ вания: исправление перекосов уточных нитей, улавливание на ткани металлических частиц, предохранение шва ткани от действия ножей в стригальных машинах, в валах отжимных машин и др. В предыдущих главах рассмотрены некоторые способы регулирова­ ния, которые не были связаны с использованием электро­ ники.

Автоматическая правка утка (АПУ) получила большое распро­ странение в отделке тканей как с помощью цепных ширильных машин, так и различных роликовых механизмов, которые могут управляться вручную или автоматически. В настоящее время пред­ ложено около 150 патентов автоматического управления механиз­ мами исправления перекосов. Наибольшее распространение полу­ чили оптические и механические приборы, но помимо них исполь­ зуются еще приборы, работающие по принципу контроля предвари­ тельно нанесенных меток, контроля просасывания воздуха через

Рис. 147. Схема автомата правки утка АПУ-ДК.П

ткань и измерения тензодатчиком напряжений, возникающих в на­ правляющих рельсах клуппных цепей. В СССР разработано несколько вариантов приборов оптического принципа действия с датчиками, работающими в проходящем свете: АПУ-ЛТИ (Ленинградский тек­ стильный институт), АПУ-ДКП (системы Пашкова) и АПУ-ИвНИТИ. АПУ-СДУ (стабилизатор упругих деформаций), разработанный в Ко­ стромском технологическом институте (работает по механическому принципу).

На рис. 147 показана блок-схема АПУ-ДКП. Принцип действия прибора основан на измерении тока, модулируемого фотоэлементом, в соответствии с правильным или перекосным положением уточных нитей ткани. Световой поток от лампы накаливания Лн проходит через узкую щель 1 в дне вращающегося цилиндра 2, в виде узкой полоски проникает в междууточные промежутки движущейся под щелью ткани 3 и затем с помощью системы линз 4 фокусируется на фотоэлектронный умножитель 5. Последний модулирует ток с часто­ той, соответствующей количеству уточных нитей, проходящих под щелью в одну секунду. Сигнал с фотоумножителя поступает на электронный усилитель ЭУ, который имеет автоматический регуля­

288 Р Е Г У Л И Р ОВ А НИ Е Т Е Х Н О Л О Г И Ч Е С К И Х ПРОЦЕССОВ

тор усиления АРУ, обеспечивающий постоянство уровня выход­ ного сигнала независимо от плотности ткани. Амплитуда регулируе­ мого фототока будет иметь максимальное значение при расположении щели параллельно нитям утка движущейся ткани. Такое совмещение щели с нитями утка достигается вращением цилиндра с помощью ду­ гового электродвигателя, состоящего из ротора 10 и двух дуговых статоров 11. За один оборот цилиндра щель два раза совмещается с нитями утка, а так как цилиндр вращается со скоростью 180— 200 об/мин, то амплитуда фототока 6—7 раз в 1 с достигает макси­ мального значения.

Усиленный фототок поступает на распределительное устройство, состоящее из токоподводящей щетки 6, разносящей щетки 7 и двух пар контактных распределительных пластин 8 и 9, соединенных накрест. Такой способ соединения позволяет зафиксировать сигналы фототока, соответствующие перекосу уточных нитей. При правиль­ ном положении уточных нитей максимальное значение амплитуды фототока достигается в те мгновения, когда разносящая щетка 7 проходит между пластинами 8 и 9 и, следовательно, на блок сравне­ ния БС поступают одинаковые амплитуды тока с пластин 8 и 9. В случае возникновения перекоса утка в ту или другую сторону максимумы амплитуд фототока смещаются на одну из двух пар пластин 8 или 9, что вызывает нарушение равенства токов, посту­ пающих на блок сравнения. Напряжение с блока сравнения пере­ дается на блок регулирования БР, имеющий отрицательную обрат­ ную связь ОС, стабилизирующую процесс регулирования. Если напряжения различны, то, в зависимости от знака различия, сраба­ тывает соответствующее реле, воздействующее на блок пуска БП, включающий реверсивный двигатель. Последний приводит в движе­ ние перекосные ролики ПР механизма правки утка или дифферен­ циал ширильной машины. Опыт эксплуатации АПУ-ДКП показы­ вает, что прибор заменяет одного рабочего и устойчиво работает при пропуске легких тканей с хорошо просвечиваемыми междууточными промежутками при скорости движения ткани до 125 м/мин. Его применение ограничено при обработке плотных, светонепрони­ цаемых тканей. Другим недостатком прибора является наличие подвижных контактов и вращающейся головки.

Автомат АПУ-ИвНИТИ построен по аналогичной электронной схеме, но в датчике используется так называемая качающаяся маска со щелью, т. е. диафрагма, форма отверстия которой точно соот­ ветствует желаемой форме светового пятна. Вращающихся деталей и скользящих контактов в приборе нет, датчик установлен в гер­ метической камере, что позволяет устанавливать прибор для конт­ роля слабоотжатых тканей перед их сушкой.

В системе АПУ-СДУ автомат состоит из механического датчика перекоса утка и электронного блока (рис. 148). Датчик представляет собой шаровую опору (грибок) 1, установленную на выходной части поля ширильной машины. Опора вдавливается в ткань и вокруг нее

на полотне образуется зона с неравномерным распределением упру­ гих сил, зависящих от положения уточных нитей. В этой же зоне на ткань опираются два щупа 2, расположенные на двуплечем ры­ чаге 3 и оси 4, связанной с преобразователем 5. При появлении пере­ коса утка нарушается равновесие упругих сил в ткани, что вызы­ вает поворот щупов и рычага 3 в соответствующем перекосу напра­ влении. Угол поворота преобразуется в электрический сигнал при помощи дифференциального индуктивного датчика, в результате чего подается команда реверсивному двигателю цепной ширильной

подходе участка ткани, несущего частичку металла. На ситце­ набивной фабрике им. Веры Слуцкой (Ленинград) сконструирован прибор, датчик которого представляет собой постоянный магнит. В поле магнита движется ткань. При попадании в поле ферромаг­ нитной частицы в датчике индуцируется э. д. с., импульс которой преобразуется в команду исполнительному механизму для остановки двигателя машины. После остановки машины необходимо отыскать частицу на ткани и удалить ее. Но в случае попадания на ткань нефер­ ромагнитной частицы автомат не сработает. Костромской фабрикой им. Октябрьской Революции предложен автомат для обнаружения металлических частиц на сухой ткани, пропускаемой перед отделоч­ ным каландром через площадку электрощупа, изготовленную из диэлектрика. В площадку врезаны металлические электроды по ширине ткани, на которые подается ток с напряжением 3000 В. При наличии в движущейся ткани металлической частицы проис­ ходит замыкание разомкнутых контактов (пробой между электро­ дами), что используется для остановки двигателя машины.

Автоматические устройства для пропуска шва ткани широко используются на стригательных машинах и отделочных каландрах. Датчиками являются швоуловители различных конструкций, кото­ рые соединены с приборами и исполнительными механизмами.

19 в. М- Бельцов

На стригальных машинах УСД применяется датчик электромеха­ нического типа. В момент пропуска шва он воздействует на щупролик, поднимает его и замыкает контакты микропереключателя. Далее включаются механические реле времени (кулачкового типа), которые подают сигналы на реверсивное вращение индивидуальных двигателей цилиндрических ножей, и они сразу же останавлива­ ются.

Высокой чувствительностью обладает датчик механического типа, разработанный ВНИИЛтекмашем. Датчик срабатывает при откло­ нении лапки-щупа, на который воздействует шов движущейся ткани. Прибор обнаруживает грубые швы, сделанные встык, и может не уловить швы, сделанные внастил ткани. Поэтому лучше рекомендо­ вать использование фотоэлектрического устройства конструкции А. К. Расторгуева и Г. А. Тихобаева. Принцип действия датчика основан на пропускании через ткань пучка света, сфокусированного на фотосопротивление. При прохождении шва изменяется сила све­ тового потока, преобразующаяся в импульс, поступающий в про­ граммный релаксатор, который управляет исполнительным меха­ низмом, осуществляя необходимую выдержку времени до подхода шва к рабочим органам.

Кромконаправители различных конструкций используются при вводе тканей в машины, что в особенности требуется на вводном поле ширильных и сушильно-ширильных машин. Наибольшее рас­ пространение получили следящие системы с электромеханическим управлением, в которых положение кромки контролируется контакт­ ными датчиками, фотоэлементами и реже пневматическими датчи­ ками. На ширильных машинах Клуппные цепи вместе с рамами с помощью специального привода могут перемещаться в направле­ нии, перпендикулярном движению ткани, что позволяет подводить клуппы непосредственно к кромкам. Приводом управляют электрон­ ные блоки, работающие от следящих устройств, например от фото­ датчиков и осветителей, установленных напротив кромок: пучок света от источника пропускается через ткань вблизи кромки и попа­ дает на фотоэлемент. При сдвиге полотна в сторону одна из кромок выйдет из пучка света, освещенность фотоэлемента возрастет, что будет отмечено прибором. В ряде систем применяются контактные датчики — щупы, установленные по краям кромок и действующие при сдвиге кромок как концевые выключатели.

Автоматизация процесса разбраковки тканей предусматривает большой комплекс операций: контроль меры, отметка пороков, фиксирование прохождения шва, выравнивание кромок на сдваи­ вающих машинах и др. Как уже отмечалось выше, степень автома­ тизации оборудования для размеривания и разбраковки тканей пока еще невелика, но уже начато ее внедрение в производство.

Все мерильно-складальные и браковочно-мерильные машины оборудуются счетчиками метража или учета количества складок, а сдваивающие — автоматами с фотоэлектрическими датчиками для