2024年4月28日发(作者：)

村田加弹机张力控制系统的使用技巧

司徒建崧

（广东省化学纤维研究所，广东广州 510245）

摘要：张力控制系统是村田加弹机的重要组成部分，它大大方便了弹力丝生产状况的掌握和

纱线品质的控制，为查找问题和解决问题提供了依据。本文在分析了张力控制系统工作原理

的基础上，解析了几个重要参数的设定，并对张力异常、阀开频繁、张力峰产生以及僵丝出

现等几个常见问题进行了分析，提出了解决的方法。

关键词：加弹机；张力控制；原理；使用技巧

在弹力丝加工过程中，解捻张力的控制对弹力丝质量的影响非常重要，张力太小，纱

线容易产生僵丝，甚至牵伸不足；张力太大，纱线容易产生毛丝，甚至频繁断头。因此，在

全国引进的几千台日本村田加弹机中，几乎都配置有张力监测控制系统。但从各厂家的使用

状况来看，却未能充分发挥其应有的作用，有的甚至成了摆设，所以，有必要将自己多年的

使用经验与大家分享。

1. TCS的工作原理和作用

TCS 是张力控制系统的英文缩写（Tension Control System），它是通过张力传感器来监

测解捻张力的大小，并通过调整加捻皮圈的接触压力，来保持解捻张力的稳定，图1是TCS

的工作原理

[1]

。

T1

T2

T2’

θ

加捻张力

解捻张力

电脑显示解捻张力

加捻角

P 气缸压力

P1 上限压力

P2 下限压力

CP 接触压力

图1 张力控制系统工作原理

如图1所示，纱线在加捻皮圈的作用下加捻和解捻而形成蓬松性。TCS的作用就是通

过对解捻张力T2的监测和控制，达到稳定弹力丝生产状况的目的。解捻张力控制原理如下：

由张力传感器感测的解捻张力T2’传送给微处理器，微处理机将接收到的T2’数据与目标设

定值进行对比，如果超出偏差值，则发出信号启动电磁阀进行调整。当解捻张力偏低时，启

动电磁阀V2，接通低压气路，气缸压力P降低，加捻皮圈接压降低，从而使解捻张力升高

至设定范围为止；反之，启动V1，接通高压气路，气缸压力P增加，使解捻张力降低。计

算机则负责控制参数的设定和解捻张力控制结果的显示。

2. 主要工艺参数的选择

在弹力丝的加工过程中，纱线假捻效果与其加工条件的设定有很大的关系，其中，有几

个非常重要的工艺参数。图2是纱线假捻示意图。

VFR1: 第一罗拉线速度

VFR2: 第二罗拉线速度

VB: 加捻皮圈线速度

VT: 加捻速度

VF: 喂纱速度

θ: 加捻角

CP: 接触压力

图2 纱线假捻示意图

从图中可见，纱线在皮圈的夹持下加捻和解捻，其假捻作用受到接压CP、加捻角和皮

圈线速度VB的极大影响。在纱线速度（生产速度）恒定的情况下，加捻角越大、加捻皮圈

线速度越高、接压越大，加捻捻度就越高。解捻张力T2的大小与皮圈线速度和接压成正比，

与加捻角成反比。加捻皮圈线速度VB可以分解成两个速度：纱线加捻速度VT和喂纱速度

VF。VT越大，加捻作用越大，纱线越蓬松；VF减小，解捻张力T2升高。在VB一定的情

况下，加捻角θ越大，VT就越大，而VF越小。在θ一定的情况下，VB越大，VT和VF

同时增加。

2.1 加捻皮圈接压的调整

加捻皮圈接压CP直接反映皮圈对纱线的握持力，在一定范围内，接压增加，纱线假捻

效果越好，加捻作用越稳定。但接压太大时，皮圈相互摩擦的危险性加大，缩短皮圈使用寿

命，甚至造成皮圈烧灼而损坏，特别是加工83dtex以下较细纱线时尤其应该注意。一般来

说，加工83dtex以下产品，取其调整范围的下限；加工333dtex以上产品，可适当增加至上

限值。

2.2 加捻角的调整

加捻角θ同时影响加捻和解捻效果，加捻角越大，加捻作用越大，解捻张力也越大，但

产生毛丝的可能性增加。所以，在选择θ时，可以向调整范围的上限靠，有利于避免加捻速

比VR不会太高。

2.3 K值的设定

K值是解捻张力T2与加捻张力T1的比值，是两张力综合作用的反映，一般控制在0.7～

0.9之间为宜。K值太小，T2与T1之间的差值过大，加捻皮圈受力增加，不利于纱线在加

捻皮圈的稳定运行；由于T2的偏小，纱线也容易产生僵丝。

2.4 加捻速比的调整

加捻速比VR是皮圈速度与二罗拉线速度之比。在二罗拉速度一定的情况下，VR越大，

表示皮圈速度越快，加捻作用增强，但皮圈寿命缩短。对张力的影响作用是：VR增加，T1

增大，而T2减小。所以，在参数调整时，先确定皮圈接压CP和加捻角θ，然后根据T1、

T2的大小和毛丝、僵丝的发生情况，微调VR。当纱线出现僵丝时，减小VR，使解捻张力

T2增大；当毛丝增多时，可适当增加VR或减小牵伸比DR。VR的选择应以少出现毛丝的

条件为最好，对应的K值最好在0.8～0.9的水平。

3. TCS几个主要参数的设定

TCS是对整机240锭位的T2张力统一进行控制，各锭位基础条件是否基本一致直接影

响TCS的控制效果，所以，整机的调整非常重要，这些调整包括0g、100g的校准，气管的

正确连接、不漏气，上、下限气压的正确设定，各锭位接压以及丝路的调整。只有在这些条

件准确调整后，才谈得上T2张力有效控制。

另外，TCS参数的设定也很重要，下面谈谈几个基础参数的设定。

3.1 目标张力的设定

目标张力（TARGET）就是所生产品种纱线要控制的T2张力。它是在整机调整完成后、

经过12锭位挂丝试验确定的生产工艺条件下、整机240锭位T2张力在电脑中显示的平均

值。这个数值是在上限气压P1和下限气压P2还没进入控制，也就是P1、P2设定为中心值

P的情况下显示的数值，此值一般比张力仪测定值小10～20g。

3.2 控制范围的设定

张力控制范围（CONTROL LEVEL）一般如表1所示。

表1 几种纤度纱线的张力控制范围

纤度（dtex）

83

165

333

控制范围（g）

±2

±2～3

±3

T2张力在控制范围之内，张力控制系统不起控制作用。一旦某锭位的T2张力超出所设

范围，即控制电磁阀开启增减气压而调节皮圈的接压，从而使T2张力回复至控制范围之内。

所以，控制范围的设定不宜过小，否则，不仅电磁阀频繁开启而故障增加，反而造成气压频

繁变化使T2张力不稳定。可根据纱线的质量情况适当加宽控制范围。

3.3 控制周期的设定

控制周期（CONTROL CYCLE）就是T2张力自动控制的间隔时间，标准值是2.5s。一

般不小于2s，时间太短，电磁阀的开启频率增加，反而不利于T2张力的稳定。时间太长，

控制作用减小。

3.4 阀开时间的设定

阀开时间（VALVE ON TIME）就是电磁阀每次开启的延续时间，标准值是0.5s。时间

太短，电磁阀来不及反应，开启动作不会发生；时间太长，气压变化过大，反而容易造成

T2张力的波动。

4. 异常情况的原因和处理方法

在实际生产过程中，通过对TCS电脑显示情况的观察，会发现许多异常现象。如果对

这些现象进行分析，有利于发现问题和解决问题。

4.1 张力显示普遍异常

电脑屏幕显示的张力数据分三种颜色：白色、红色和蓝色。白色表示T2张力为正常水

平，即张力处于可控区域、在A1报警范围之内；红色表示张力高出A1报警的上设定值；

蓝色表示张力低于A1报警的下设定值。如果张力显示大量出现红色，表明TCS的控制出

现了异常现象，可能的原因如下：

（1）　0g、100g校准不准确。TCS是对整机240锭控制在一个目标值范围内，由于

各锭位0g、100g校准值的差异，使各锭位检测到的张力差异较大，因而造成某些锭位张力

的不可控。

（2）　丝路出现偏差。整机丝路没调好，检查丝架、丝管、罗拉皮圈、各导丝器、加

捻皮圈等的纱线运行情况，是否存在阻力较大情况。尤其是检查纱线是否在两皮圈夹角处通

过。

（3）　目标值设定不恰当。控制张力与整机240锭检测到的张力的平均值不相符。将

P1和P2压力调回中心设定压力，观察整机张力平均值，再根据平均值设定控制目标值。皮

圈使用一段时间后，在同一工艺条件下，张力平均值会呈上升趋势。

（4）　P1和P2气压设定相反。P1是上限压力（高气压），P2是下限气压（低压力）。

如果两气压设定相反，必然造成张力失控。黑、白两种气管接反，也会出现同样的情况。

（5）　气管漏气。如果气管严重漏气，致使皮圈接压偏低，也会出现张力普遍升高的

现象。

（6）　皮圈老化。随着使用时间的延长，加捻皮圈磨损变薄和老化，各锭位皮圈重量

的差异，都会造成各锭位张力的差异。特别值得注意的是，新皮圈如果重量差异较大时，也

会出现类似的情况。

（7）　POY油剂的影响。皮圈表面油剂太多，会出现打滑现象，对纱线的握持力不够，

必然造成T2张力升高。POY上油太多或者上油不匀，都会造成T2张力的激烈波动。另外，

由于皮圈是橡胶制品，要避免使用对橡胶敏感的油剂。

4.2 某些锭位张力异常

如果某些锭位出现张力异常，显示出现红色或蓝色，除与上述原因有关外，还可能与以

下因素有关：

（1）　原丝品质差。性能指标差异较大，总体反映在不匀率大，包括条干不匀率、伸

长不匀率、上油不匀率等等。

（2）　丝管阻力大。丝管堵塞、内表面磨损、丝管两端导丝器损坏、管与管之间的连

接不当，都可能造成纱线张力偏高。

（3）　张力传感器故障。传感器损坏，造成不能正确检测纱线的张力。

（4）　电磁阀损害。不能按指令正常通气和泄气。

（5）　TCS控制器故障。未能根据检测张力的大小发出正常的指令信号。

4.3 阀开频繁

在落筒数据中，可以查看各锭位的V1和V2阀开次数。正常状态下，一次落筒V1和

V2的阀开次数应相差不大，如果某锭位次数特别多，而且两者的差值为1000～10000次，

应该视为该锭位有异常情况。V1阀开次数多，表明反馈的T2信号偏高，可能原因有：

（1）　丝路或原丝异常，造成T2张力偏高。

（2）　0g、100g校准不良，使控制基准出现偏差。

（3）　传感器故障，感测的张力值异常。

（4）　气管漏气或接反，使接压无法按正常控制变化。

4.4 张力图峰值的产生

在张力显示图中，往往有超出报警值的峰值出现，表明此时张力产生了巨大的变化。出

现这种情况一般有两种原因：

（1）　尾丝通过的时候。由于打结方法和结头大小的差异，尾丝通过时，会出现不同

程度的张力变化。一般来说，使用打结枪打结时，尾丝段张力会先呈现稍微下降，然后急速

上升，形成张力峰。这是尾丝在经过牵伸段时，结头受力产生相对滑移使张力下降。结头越

大越长，峰值越高。所以，通过尾丝张力峰的形状可以看出打结的质量，见图3.a。

（2）　油滴造成影响。油剂滴在加捻皮圈或者纱线上也会形成张力峰，但这种图峰前

面不会出现张力下降的情况。所以，要经常清除冷却板上聚集的油剂，以防滴落在皮圈上，

见图3.b。

图3 两种张力峰曲线图

4.5 僵丝的产生

僵丝和毛丝是弹力丝生产中经常出现的问题，特别是僵丝，会造成染色条斑和疵点，是

影响产品质量的一个重要因素。

造成僵丝的原因很多

[2]

，POY油剂、POY强伸不匀和条干不匀等内在结构因素都可能

使产品形成僵丝。在弹力丝生产中，通过合理选择工艺参数，可以尽可能避免僵丝的产生。

（1）　选择大牵伸比，可以有力克服因条干不匀等因素造成牵伸不匀现象。

（2）　提高解捻张力，可以极大限度避免因解捻张力偏低而造成的未解捻丝。

村田加弹机的张力控制系统TCS，大大方便了弹力丝生产状况的掌握和纱线品质的控

制，也便于查找问题和解决问题，为生产品质稳定的产品打下了坚实的基础。但使用不当，

不但无法发挥它应有的作用，反而会适得其反。因此，要熟悉它，加深了解它，才能发挥它

的最大效用。

参考文献：

[1] Muratec, No. 33H MACH CRIMPER Instruction Manual(Z), 1998, G1-G27

[2] 翁智秀. DTY僵丝产生原因的探讨[J]. 合成纤维，2000，29(5)：41－43.

USING SKILL OF TENSION CONGTROL SYSTEM IN MURATEC TEXTURING MACHINE

Situ Jiansong

(GUANGDONG CHEMICAL FIBER RESEARCH INSTITUTE, GUANGZHOU 510245, GUANGDONG)

Abstract: Tension control system is an important part of Muratec drawing-texturing machine. It is

greatly convenient to hold the production situation, to control the yarn quality, and to solve

occurring problem. On this paper the working principle of the tension control system was first

introduced, and several main parameters were analyzed, then several constant problems, such as

tension abnormity, valve-on time, tension apex and stiff yarn, were discussed and the

troubleshooting was put forward.

Key words: drawing-texturing machine; tension control; principle; using skill