本发明属于碳纤维生产，具体涉及一种蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置及控制方法。
背景技术：
1、聚丙烯腈基碳纤维是一种以聚丙烯腈纤维(即，聚丙烯腈基原丝)为前驱体，经过高温处理制备的无机纤维材料，已广泛应用于航空航天、国防建设、文体休闲、汽车工业、新能源、基础设施、土木建筑等领域。
2、聚丙烯腈纤维是制取高性能碳纤维的前提，聚丙烯腈纤维的稳定性关乎聚丙烯腈基碳纤维产品的品质；尤其是航空航天领域用碳纤维对聚丙烯腈纤维稳定性提出了更高的要求。该稳定性包括单个纺位纤维性能随时间的变化、不同纺位之间纤维性能差别等。目前，表征聚丙烯腈纤维稳定性的方法通常是对收卷的聚丙烯腈纤维各项性能指标的离散程度进行表征，如力学性能、线密度等。但这种表征手段是针对收卷后的聚丙烯腈纤维进行的，无法实时对聚丙烯腈在制造过程中(例如收卷过程中)进行监控，当收卷过程中纤维稳定性出现问题，无法及时获取相关信息，聚丙烯腈纤维工业化生产过程中，往往是多个纺位，如若不能及时发现纤维稳定性问题，将造成大量的纤维浪费，使得纤维性能下降、生产成本提高。
技术实现思路
1、因此，本发明提供一种蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置及控制方法，能够克服现有技术中缺少对聚丙烯腈纤维生产制造过程中的稳定性的实时监测，导致聚丙烯腈纤维稳定性问题不能被及时获知以进行必要的处理，造成纤维浪费，使得纤维性能下降、生产成本提高的技术问题。
2、为了解决上述问题，本发明提供一种蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置，包括张力检测装置及蒸汽牵伸机，所述张力检测装置与所述蒸汽牵伸机的目标纺位对应设置，所述张力检测装置包括安装支架，所述安装支架的第一侧面上组装有伸缩缸，所述伸缩缸的伸缩杆的自由端上设有第一导轮，纤维丝束被张紧于所述第一导轮上，所述张力检测装置还包括拉力传感器以及稳定性判断模块，所述第一导轮通过所述拉力传感器与所述伸缩杆的自由端连接，所述稳定性判断模块被配置为：依据所述拉力传感器检测的实时张力值判断张紧于所述第一导轮上的纤维丝束的长程稳定性。
3、在一些实施方式中，所述张力检测装置具有多个，各所述张力检测装置与蒸汽牵伸机的各纺位分别一一对应设置，所述稳定性判断模块还被配置为：依据各所述拉力传感器检测的实时张力值判断不同纺位纤维丝束的稳定性。
4、在一些实施方式中，所述第一侧面上还设有分别处于所述第一导轮的两侧的第二导轮及第三导轮，所述纤维丝束沿着其穿入牵伸方向被依次张紧于所述第一导轮、第二导轮及第三导轮上，所述伸缩杆具有伸出位置与回缩位置，当所述伸缩杆处于所述伸出位置时，所述伸缩杆经由所述第一导轮施加预设张力于牵伸状态下的所述纤维丝束上，当所述伸缩杆处于所述回缩位置时，所述伸缩杆经由所述第一导轮将处于断丝状态下的所述纤维丝束内的部分抽出。
5、在一些实施方式中，所述张力检测装置还包括吸丝枪，所述吸丝枪的负压吸口处于所述纤维丝束穿入牵引路径上。
6、在一些实施方式中，所述吸丝枪组装于所述第一侧面上，且所述负压吸口与处于所述回缩位置的所述第一导轮的顶面区域相对应。
7、在一些实施方式中，所述伸缩杆由所述伸出位置缩回至所述回缩位置的位移为l1，所述蒸汽牵伸机的入口侧排废腔的入口与减压腔的出口之间的间距为l2，2l1≥l2≥l1。
8、在一些实施方式中，所述张力检测装置还包括电磁止轮器，所述电磁止轮器组装于所述第一侧面上，所述电磁止轮器用于在所述纤维丝束发生断丝时制动所述第二导轮；所述电磁止轮器能够被触发运行制动所述第二导轮，并在所述吸丝枪运行预设时间后解除对所述第二导轮的制动。
9、本发明还提供一种如上述的蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置的控制方法，包括如下步骤：
10、获取所述蒸汽牵伸机的各纺位的纤维丝束的实时张力值ts；
11、判断所述实时张力值ts与第一预设张力值ty1之间的大小关系；
12、当ty1≥ts≥0.97ty1时，获取各纺位分别对应的纤维丝束的长程稳定性，和/或，获取所述蒸汽牵伸机的各个不同纺位纤维丝束的稳定性；
13、当0.9ty1＜ts＜0.97ty1时，发出报警信息以提示操作人员检修。
14、在一些实施方式中，获取各纺位分别对应的纤维丝束的长程稳定性包括：
15、获取同一纺位第一预设时间段内的预设间隔时长得到的n个实时张力值，计算n个实时张力值的第一平均值t平均值1及第一标准偏差t标准偏差1，计算该束纤维丝束的稳定性离散系数cv单束＝(t标准偏差1/t平均值1)×100％，n不小于50；或者，
16、获取所述蒸汽牵伸机的各个不同纺位纤维丝束的稳定性包括：
17、获取各不同纺位的分别对应的纤维丝束在第二预设时间段内的预设间隔时长得到的m个实时张力值，所述蒸汽牵伸机的纺位个数为a，计算n×a个实时张力值的第二平均值t平均值2及第二标准偏差t标准偏差2，计算所有所述纺位的总体纤维丝束的稳定性离散系数cv所有纺位＝(t标准偏差2/t平均值2)×100％，m不小于20。
18、在一些实施方式中，当所述蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置的伸缩杆具有伸出位置与回缩位置，且包括吸丝枪、电磁止轮器时，当ts≤0.9ty1时，控制所述伸缩杆由所述伸出位置切换为所述回缩位置，控制所述吸丝枪同步运行，控制所述电磁止轮器运行制动第二导轮并在所述吸丝枪运行预设时间后控制所述电磁止轮器解除对所述第二导轮的制动。
19、本发明提供的一种蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置及控制方法具有如下有益效果：
20、通过在蒸汽牵伸机处设置本发明的张力检测装置，能够在聚丙烯腈纤维丝束在引导牵伸过程中对其长程稳定性进行在线检测，能够指导操作人员在纤维收卷之前对纤维的长程稳定性进行判断以利于及时对生产线进行必要的处理，保证生产线的纤维品质，降低对收卷的纤维进行降级品处理的风险，降低生产成本。需要特别强调的是，本发明中的张力检测装置采用拉力传感器实现对相应的纤维丝束的稳定性在线检测，对生产线的改造需求极小，降低改造成本。
1.一种蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置，其特征在于，包括张力检测装置(4)及蒸汽牵伸机，所述张力检测装置(4)与所述蒸汽牵伸机的目标纺位对应设置，所述张力检测装置(4)包括安装支架(41)，所述安装支架(41)的第一侧面上组装有伸缩缸(42)，所述伸缩缸(42)的伸缩杆(421)的自由端上设有第一导轮(422)，纤维丝束(400)被张紧于所述第一导轮(422)上，所述张力检测装置(4)还包括拉力传感器(45)以及稳定性判断模块(47)，所述第一导轮(422)通过所述拉力传感器(45)与所述伸缩杆(421)的自由端连接，所述稳定性判断模块(47)被配置为：依据所述拉力传感器(45)检测的实时张力值判断张紧于所述第一导轮(422)上的纤维丝束(400)的长程稳定性。
2.根据权利要求1所述的蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置，其特征在于，所述张力检测装置(4)具有多个，各所述张力检测装置(4)与蒸汽牵伸机的各纺位分别一一对应设置，所述稳定性判断模块(47)还被配置为：依据各所述拉力传感器(45)检测的实时张力值判断不同纺位纤维丝束(400)的稳定性。
3.根据权利要求1或2所述的蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置，其特征在于，所述第一侧面上还设有分别处于所述第一导轮(422)的两侧的第二导轮(431)及第三导轮(432)，所述纤维丝束(400)沿着其穿入牵伸方向被依次张紧于所述第一导轮(422)、第二导轮(431)及第三导轮(432)上，所述伸缩杆(421)具有伸出位置与回缩位置，当所述伸缩杆(421)处于所述伸出位置时，所述伸缩杆(421)经由所述第一导轮(422)施加预设张力于牵伸状态下的所述纤维丝束(400)上，当所述伸缩杆(421)处于所述回缩位置时，所述伸缩杆(421)经由所述第一导轮(422)将处于断丝状态下的所述纤维丝束(400)内的部分抽出。
4.根据权利要求3所述的蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置，其特征在于，所述张力检测装置(4)还包括吸丝枪(44)，所述吸丝枪(44)的负压吸口处于所述纤维丝束(400)穿入牵引路径上。
5.根据权利要求4所述的蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置，其特征在于，所述吸丝枪(44)组装于所述第一侧面上，且所述负压吸口与处于所述回缩位置的所述第一导轮(422)的顶面区域相对应。
6.根据权利要求3所述的蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置，其特征在于，所述伸缩杆(421)由所述伸出位置缩回至所述回缩位置的位移为l1，所述蒸汽牵伸机的入口侧排废腔(501)的入口与减压腔(502)的出口之间的间距为l2，2l1≥l2≥l1。
7.根据权利要求4所述的蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置，其特征在于，所述张力检测装置(4)还包括电磁止轮器(46)，所述电磁止轮器(46)组装于所述第一侧面上，所述电磁止轮器(46)用于在所述纤维丝束(400)发生断丝时制动所述第二导轮(431)；所述电磁止轮器(46)能够被触发运行制动所述第二导轮(431)，并在所述吸丝枪(44)运行预设时间后解除对所述第二导轮(431)的制动。
8.一种如权利要求1至7中任一项所述的蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置的控制方法，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，获取各纺位分别对应的纤维丝束的长程稳定性包括：
10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当所述蒸汽牵伸机纤维丝束运行状态监测装置的伸缩杆(31)具有伸出位置与回缩位置，且包括吸丝枪(44)、电磁止轮器(46)时，当ts≤0.9ty1时，控制所述伸缩杆(31)由所述伸出位置切换为所述回缩位置，控制所述吸丝枪(44)同步运行，控制所述电磁止轮器(46)运行制动第二导轮(431)并在所述吸丝枪(44)运行预设时间后控制所述电磁止轮器(46)解除对所述第二导轮(431)的制动。
