基础知识：送经系统组成、经纱张力控制原理、张力波动的基本类型与特征

送经系统是织造设备中决定经纱张力稳定性的核心执行单元，其任务是在织机每一纬循环中，根据经纱消耗量精确、及时地补充经纱，使经纱张力始终维持在工艺设定值附近。理解送经系统的组成、张力控制原理以及张力波动的类型与特征，是分析和解决实际生产中张力波动问题的前提。本章将系统梳理这三部分基础知识，为后续章节的故障诊断与优化打下理论基础。

2.1 送经系统的组成与功能边界

送经系统在织机中承担着“按需供纱”的核心任务。一套完整的送经系统通常由机械执行单元、传感检测单元、控制运算单元和驱动单元四大部分组成。机械执行单元包括经轴、送经辊（或送经罗拉）、导纱辊、张力辊及相应的轴承和传动齿轮；传感检测单元以张力传感器（压电式或应变片式）为核心，部分机型还配有经轴半径检测编码器；控制运算单元是送经控制器（通常为专用MCU或PLC模块）；驱动单元则包括送经伺服电机及其驱动器。

从功能边界来看，送经系统需要与主传动系统、卷取系统、开口系统协同工作。送经系统的输出量是经纱的线速度或送经量，其输入量是张力传感器反馈的张力信号和织机主轴角度信号。理解这一边界至关重要——张力波动问题有时并非送经系统本身故障，而是卷取张力异常或开口运动干涉导致的，因此排查时必须先界定问题是否在送经系统的控制域内。

子系统	关键部件	功能职责	典型失效模式
机械执行单元	经轴、送经辊、张力辊	支撑经纱、输出送经量、传递张力	轴承磨损、辊面损伤、经轴偏心
传感检测单元	张力传感器、编码器	实时采集张力信号与经轴半径	传感器漂移、信号线接触不良
控制运算单元	送经控制器、PID模块	处理反馈信号、输出控制指令	参数失配、程序跑飞、滤波不当
驱动单元	伺服电机、减速机构	驱动送经辊按指令转动	电机响应滞后、减速箱间隙

2.2 经纱张力控制原理

经纱张力控制的核心逻辑是：通过张力传感器实时检测经纱张力值，与设定张力值进行比较，将偏差信号送入控制器，控制器经过PID或更高级算法运算后，输出控制量给伺服驱动器，调节送经电机的转速或转角，从而改变送经量，使张力回归设定值。这一闭环控制系统的响应速度和控制精度直接决定了张力波动的幅度和频率。

在实际工程中，张力控制分为两种基本模式：恒张力控制模式和恒送经量控制模式。恒张力控制模式以张力传感器信号为反馈量，适用于大多数织造场景；恒送经量控制模式则以经轴半径和主轴转角推算送经量，不依赖张力传感器，常用于传感器故障时的应急模式。现代织机普遍采用张力反馈为主、送经量为前馈的复合控制策略，以兼顾响应速度和稳态精度。

张力控制的另一个重要原理是动态前馈补偿。由于织机在开口、打纬过程中经纱张力会周期性变化，单纯依靠反馈控制存在滞后。现代送经系统会采集织机主轴角度信号，根据织造工艺建立张力变化的前馈模型，在张力偏差尚未形成时就提前调整送经量。例如，在打纬瞬间经纱张力峰值到来之前，控制器会预先加速送经，以抵消张力冲击。

2.3 张力波动的基本类型与特征

从工程诊断的角度，张力波动可分为三大类：周期性波动、随机性波动和瞬态冲击波动。每一类波动都有其独特的频率特征、幅值特征和产生机理，识别这些特征是快速定位故障源的关键。

周期性波动是最常见的一类，其特点是张力信号呈现规律性的正弦或锯齿波形态，频率与织机转速或某个旋转部件的转频相关。例如，经轴偏心导致的张力波动频率等于经轴转速，送经辊磨损导致的波动频率等于送经辊转速。周期性波动的幅值通常相对稳定，不会随时间衰减。诊断时可通过频谱分析确定波动频率，再与各旋转部件的转频对比，即可锁定故障源。

随机性波动表现为张力信号的无规律跳变，频带较宽，幅值大小不一。其来源包括纱线毛羽或棉结引起的局部张力突变、张力辊轴承滚动体缺陷、传感器信号受电磁干扰等。随机性波动较难通过频谱分析定位，往往需要结合时域统计特征（如标准差、峰值因子）和现场观察来判断。

瞬态冲击波动发生在织机状态切换的瞬间，如开车、停车、点动、换梭、自动接头等。其特征是张力信号出现一个大幅度的尖峰或跌落，随后在数个织造循环内逐渐恢复。瞬态冲击波动的幅值可能达到正常张力的1.5～3倍，对布面质量影响极大，容易造成横档疵点。其产生原因主要是送经系统响应速度跟不上状态切换时的经纱需求突变。

2.4 案例拆解：经轴偏心引起的周期性张力波动

某织造车间一台喷气织机在织造高密平纹织物时，布面出现规律性横向条纹，经停率上升。操作人员反映张力表读数在设定值±8%范围内周期性摆动，摆动周期约为经轴每转一圈的时间。

初始现象与数据：织机车速650rpm，经轴初始直径800mm，经轴转速约0.26rps（即每转约3.8秒）。张力波动周期实测为3.8秒，与经轴转频完全吻合。张力波动幅值约±8%，且不随车速变化而改变频率特征。

分析判断过程：根据波动周期与经轴转频一致，初步判断为经轴相关问题。进一步检查经轴安装精度，发现经轴法兰端面跳动达0.8mm（标准应小于0.3mm），确认经轴偏心是张力波动的直接原因。经轴偏心导致退绕半径在每一转中呈正弦变化，送经系统为维持张力恒定而周期性调整送经速度，但反馈控制存在滞后，无法完全消除张力偏差。

实际操作步骤：① 停机，拆卸经轴；② 使用千分表测量经轴法兰端面跳动和轴颈径向跳动；③ 重新校正经轴安装位置，调整法兰连接螺栓的紧固顺序和扭矩；④ 复测端面跳动至0.2mm以内；⑤ 重新开机，观察张力波形。

结果对比：修复后张力波动幅值从±8%降至±2%以内，布面横向条纹消失，经停率从每10万纬15次降至3次。该案例说明，周期性张力波动应优先排查旋转部件的几何精度问题。

2.5 常见误区与总结复盘

在送经张力波动的基础认知中，工程人员常存在以下误区：一是将所有张力波动都归因于送经系统故障，忽略了卷取系统、开口系统甚至车间温湿度变化对张力的影响；二是只关注张力幅值大小，不分析波动频率和波形形态，导致故障定位方向错误；三是过度依赖PID参数调整，忽视机械本体问题——事实上，机械磨损和安装精度问题引发的张力波动，仅靠调参无法根治。