王学元、王赞林/中国纱线网、湖北金垦纺织有限公司
在对JWF1312自调匀整并条机在线检测质量指标进行日常检查中，发现生产纯涤纶品种USTER USG匀整系统的在线检测波谱图不正常，见图1。在线检测的CV%高达4.0%。
图1 自调匀整在线检测的波谱图
为进一步确认该台并条机存在的问题，我们采用长岭YG136条干均匀度测试分析仪对条子进行条干测试（测试速度25m/min，测试时间2.5min）分析， CV%为5.04%，波谱图见图2。
图2 问题条子离线检测的波谱图
01
在线波谱图与离线波谱图的对比分析
对比条子在线检测波谱图与离线检测波谱图，可以两张波谱图的形态既有相同点，也有不同点。
1.1 两者的相同点
（1）各根“烟囱”所处的相对位置是一一对应的，见图3。
图3 两张波谱图机械波位置的对照
（2）采用标尺法来分析波谱图上各根“烟囱”所处频道之间的相互关系，可以看出都存在主波与谐波的对应关系，而且都具有偶次谐波和奇次谐波，主波在1.8-2m的位置，0.9-1m、0.6-0.7m、0.45m-0.5m、0.35-0.4m处分别为2次、3次、4次、5次谐波。见图4、图5。
图4 在线波谱图主波与谐波的关系
图5 离线波谱图主波与谐波的关系
1.2 两者的不同点
（1）从各根“烟囱”的形态来看，在线检测波谱图上的“烟囱”为单柱波，而离线检测波谱图上的“烟囱”为双柱波。
（2）从各根“烟囱”的波幅与基波的比例关系来看，在线检测波谱图上各根“烟囱”的波幅相对于基波的比例远远大于离线检测波谱图上的比例关系。
（3）在线检测波谱图上各根“烟囱”频道的中心位置，相对于离线检测波谱图上各根“烟囱”频道的中心位置略短一点。
02
原因分析与确认
根据在线检测波谱图与离线检测波谱图的波谱图形态，主波中心位置约在1.9m左右，伴有偶次谐波和奇次谐波，因此可以判定故障形态为非正弦非对称性周期性疵点。根据3次谐波比主波波幅略高的情况，可以判定该周期性疵点为具有正负向波动的脉冲波。而各“烟囱”顶点的包络线曲率较小，因此可以得知周期性疵点的粗节、细节在长度和幅度上不对称，这一点从离线检测的DR%曲线图（见图6）上也可以明显看得出来，因为DR%曲线图不以零轴对称，细节幅度大而长度短，粗节幅度小而长度长。
图6 问题条子离线检测的DR%曲线图
根据上述波谱形态和波长分析，可以排除牵伸系统罗拉、皮辊偏心、弯曲、椭圆，齿轮偏心、摆动，轴节不同心等问题，故障类型应是与须条运行速度相关的转动部件跳动、顿挫或表面损伤、粘附杂物等原因造成的，故障位置应该在后罗拉相关部位及须条喂入系统。
根据JWF1312并条机的传动图和上机工艺参数（6根并合，总牵伸倍数6.32倍，后张力牵伸1.0043）计算，凸凹罗拉（直径为90mm）检测机构处出现问题产生的机械波波长与波谱图上主波的波长相近（JWF1312并条机各部位故障产生的机械波波长见表1）。
表1 JWF1312并条机各部位机械波波长
（点击图片可放大）
为此，我们重点对须条喂入系统和凸凹罗拉检测机构进行了仔细的检查，发现凹凸罗拉清洁条的条匙簧损坏，弹性不足（见图8），造成对凹罗拉的凹槽内部清洁不良、沾附棉片，而且棉片的厚度不均匀（见图9），导致凸罗拉不断产生位移信号，从而使牵伸倍数出现周期性波动，产生了周期性机械波。
图8 凹凸罗拉清洁条的条匙簧损坏
图9 凹罗拉凹槽内沾附的棉片
修复凹凸罗拉清洁条弹簧，清洁凹罗拉凹槽内沾附的棉片后，在线监测的CV%降低到1.9%，离线监测的CV%降低到2.48%，波谱图也都恢复正常，证明问题产生原因的检查判断是准确的。
03
在线波谱图的启示
对比条子在线检测的波谱图与离线检测的波谱图，我们可以得到如下几点启示：
（1）在线检测为全数检测，对产品质量没有破坏性，不影响生产效率和产品制成率，而且可以随时观察产品质量的波动情况，及时发现质量隐患，是质量监控较好的技术工具。
（2）当设备出现问题时，不论是在线检测还是离线检测，波谱图都会表现出不正常的形态。
（3）在线检测的波谱图，其检测点在FP传感器和导棉器构成的监控部件处，没有经过圈条器，没有圈条效应的干扰，因此图形相对比较简洁、清爽，进行波谱图分析时，准确性、可靠性更高。
（4）由于离线检测时测试的条子要经过圈条器，受到圈条张力牵伸和测试过程中的意外伸长，因此离线波谱图上机械波的波长相对于在线波谱图上机械波的波长要长一些。
（5）离线波谱图形态的所有规律，在在线波谱图上都同样适用，如基波和谐波的关系、不同类型的周期性机械波基波和谐波顶部包络线的形态特征等。
（6）自调匀整并条机在线波谱图的波长，可以忽略“自调匀整”的干扰，直接按照普通并条机机械波的计算方法进行计算。
（7）如果怀疑机械波的产生与自调匀整有关，可以通过打开、关闭自调匀整的方法进行验证，区分是匀整系统出现了问题还是其它部位出现了问题。因为关闭自调匀整后，伺服电机不再转动，凹凸罗拉检测到的位移信号不再对牵伸倍数起作用，凹凸罗拉部位的机械问题对在线波谱图不起作用，因此如果问题出在凹凸罗拉部位，关闭自调匀整后的在线波谱图形态特征会为正常形态。反之如果问题是出在其它部位，关闭自调匀整后的在线波谱图形态特征就不会发生变化，此时就可以确认故障与自调匀整无关。但需要注意的是，如果是伺服差动机构内部的齿轮等出现了问题，关闭自调匀整后伺服电机不再转动，伺服差动机构的输出速度也可能会发生变化（即牵伸倍数发生了变化），此时机械波的波长可能会产生飘移，但由于此时故障部件仍然会对输出速度的稳定性产生影响，因此在线波谱图的形态特征也不会变为正常形态。
（8）虽然与离线检测的波谱图相比，在线检测的波谱图具有图形简洁、波长可靠性高的优点，但离线检测却可以提供更多的技术信息，如不匀曲线图、DR%曲线图、长度-变异曲线图等，可以辅助判断机械波的具体特征和产生原因，因此在线检测波谱图也无法完全取代离线检测。
04
结语
在线监测波谱图和离线监测波谱图各有优势，如何充分利用在线监测系统来监控产品质量，将质量问题消灭在萌芽状态，需要大家认真研究和总结。很多企业在使用自调匀整时，只是追求5m重量不匀率的稳定性，认为只要5m重量不匀率稳定了，就说明自调匀整系统的效果发挥好了，这种观念是及其片面的。其实在线波谱图可以显示出很多质量信息，在线波谱图不正常，就会对成纱条干和粗细节带来很大的影响。
