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变频技术在纺织行业中的应用

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变频技术在纺织行业中的应用

  • 分类:列举工程实例
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  • 发布时间:2013-08-07 03:42
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【概要描述】  一、前言   近10 年来在激烈的市场竞争中,国内外纺机厂商均在采用PLC、变频调速、机电一体化等电技术来取代传统的机械结构,从而提高纺制质量和自动化程度。同时使纺机整机的可靠性提高,扩大了品种的适应性,操纵也更加简单方便。原来老的纺织厂家也纷纷投资改造老机设备,其中采用较多的技术就是交流变频调速技术。   在纺织企业中,电费和人员工资是企业变动成本的主要部分,通过变频技术的运用可达到明显提高生产工艺和节能的目的。在纺织行业中,几乎所有生产工艺中利用电机传动的领域,均可用变频调速器进行改造。目前已大范围运用的领域主要有:络筒机、粗纱机、细纱机、编织机、针织机、印染机械、绕线机、手套机等等。   二、交流变频调速技术的优点   交流变频调速技术近二十年来在一些技术先进的国家得到迅速的普及推广,并在电子拖动中逐步占据主导地位,形成了电力电子学理论。电力电子学就是使用电子半导体元件进行电力变频和控制的技术。1973 年美国电气学会在其主办的电力电子学大会上,将电力电子学定义为:是研究电气电子和控制的边缘领域的技术学科。电力电子学使本来不适用于调速的交流异步电动机,具有和直流电动机一样的调速性能。   交流变频调速传动具有以下特点:   1、可以使普通异步电动机实现无级调速。   2、启动电流小,减少电源设备容量。   3、启动平滑,消除机械的冲击力,保护机械设备。   4、对电机具有保护功能,降低电机的维修费用。   5、具有显著的节电效果。   由于交流变频调速传动技术具有上述特点,逐步在取代直流调速装置,成为现代电气传动的发展方向。   三、部分纺织设备中的应用说明   1.在新型国产棉纺设备中的广泛应用   在2000 年第七届中国国际纺织机械展中,FA201B 梳棉机、FA326 并条机、FA423 粗纱机、FA710 高速并条机、FA231 倍捻机均采用变频调速。新型国产细纱机F1513 系列F0128系列采用PLC(可编程序控制)和变频调速器,使纺纱全程可根据设定程序进行调速纺纱。特别是EJM128JL 型细纱机1008 锭、锭速可按10 段变频调速控制。FA716 并纱基础集体变频调速,还可使用后不同品种需要,实行单锭,分组或分段变频调速,适应棉毛等多品种并纱卷绕的要求。   2.在梳棉机上的应用   梳棉机老机在设计方面由于受到当时的技术条件、设备制造成本、市场需要等因素的限制不可避免的存在着一些缺陷。如梳棉机道传动系统中的电磁离合器由于故障较高,经常造成停台,不时出火警,给生产效率与产品质量造成一定的损失,要保持与维护需投入大量的人力与物力。有些企业惯性轮电磁离合器被弃用,这样在道夫慢转快的过程中产生细条,严重时出现破边、棉网拉断等,严重影响生条质量。有的企业为避免这种现象,用其他的操作办法来弥补以上设备缺陷,但不可避免的造成大量的废条,同样是不可取的。梳棉机为了使道夫达到升、降速平滑,在机械传动中设计双速电机、惯性轮、电磁离合器,用电气加机械的手段来实现。梳棉机设计中又增加了电动机的星-三角转换这一控制环节,从而进一步改善了升、降速斜率。以上改造虽然提高了设备的控制性能,但仍然无法达到任意调节的要求,均存在的一些局限,而且机械结构复杂,加工和现场改造量非常大,取得效果一般。实际中,对梳绵老机进行交流变频调速改造,不但提高设备性能,降低故障停台,还能提高生产效率与生条质量,为老机改造提供一个好的范例。在新机中梳棉机采用了交流变速调速,从而实现了道夫升速斜率的任意调节,道夫工艺转速的任意可变的功能,使用效果非常好。   3.在粗纱机上的应用   变频器在粗纱机上的应用主要目的是为了取代防细节装置。粗纱机的筒管卷绕与前罗拉的转速在开停时容易产生差异,造成粗纱张力的过大与过小,这样就很容易形成粗纱的粗细节,为了减少粗细节的产生,在粗纱机传动设计有电抗器、时间继电器加电磁离合器,统称为防细节装置。电抗器的作用是在粗纱机启动时使主电机处于三相不平衡状态,从而降低电机的启动力矩,达到软启动的目的,时间继电器与电磁离合器则是在粗纱机停车时铁炮与筒管卷绕相脱离,筒管停止卷绕,而前罗拉则仍以惯性继续输出粗纱,使罗拉与锭翼之间的粗纱又一定的松弛程度,防止粗纱再次开车时产生过度张力。此种防细节装置在实际使用过程中存在严重的缺陷。一是电抗器串在三相回路中的一相,利用三相不平衡原理来降低电机的启动力矩,当粗纱机启动结束后通过时间继电器将电抗器短接,使电动机恢复三相平衡状态,投入正常运行。如果时间继电器一旦出现问题,就会使电机长期处于三相不平衡运行,造成电机过热而烧坏。二是停车用的电磁离合器的离合时间是通过两个时间继电器配合调节来实现的,使粗纱的松弛程度掌握难度较大,再者电磁离合器的故障也较高。因此这种防细节装置,在实际生产中能保持的很少,粗纱的防细节问题一直没有得到很好的解决。目前新型粗纱机及老机改造采用交流变频技术,使这一工艺难题得以解决。经对FA413 型粗纱机改造前后成纱质量测试,启动段粗纱条干CV%下降2-3%,粗纱粗细节下降90%以上。   4.在浆纱机上的应用   变频调速在浆纱机上的应用主要是为了减少机械结构和电机。在G142 系列浆纱老机改造中采用交流变频调速,减少原设计中的第一组机械无级变速器,同时省去了一个伺服电机和一个慢速电机。而在满足上浆工艺上,车速由慢速、主机加升降速改造成了车速由启动道工艺车速的无间断无级调速,为车速变化调整压力实现浆纱上浆率均衡提供了条件。   5.在纺织空调中的应用   在空调风机控制中应用,可根据车间环境条件对风机进行无级调速,扩大了调节范围,因风机大部分工作在50-80%的效率中,这样就具有良好的节电效果最高时达到60%以上。在水泵控制应用中,可根据水量调整供水水泵转速,实现节能同时也实现了恒压供水要求。   6.在卷染机上的运用方案介绍   目前,在纺织品加工市场中,布匹染色是重要的一道工序。卷染机主要实现对成品坯布进行漂白、上色、整压、磨面等相关纺织品加工工艺的完成。卷染机控制方面要求具备自动计数(上布道数)、自动掉头(来回多次漂白或染色)、自动停车(急停且稳定,不能有布匹松弛或下垂)等功能。在整个加工工艺过程中,要求保持布匹的拉伸张力和线速度恒定,因此对整个机械传动系统的自控控制水平要求较高。卷染机工作时,是一个中心轴卷曲控制系统。成品坯布首先通过上布电机匀速卷到其中的一个滚筒上,滚筒的传动轴上安装有计数用的接近开关(即滚筒每旋转一卷,接近开关产生一个脉冲),此时卷染机专用张力控制器计下一整匹坯布的道数。上卷完毕后,采用人工的方式把布匹的一头,穿过染池、连动轴,卷到另外一个滚筒上面并缠紧,开动卷染机,便可进行坯布的染色。此时两个滚筒朝着同一个方向运转,控制的要求是始终要保持坯布上的拉伸张力恒定,并且坯布经过染液的时间一致,也就是线速度要保持恒定。这是一个没有线速度反馈,同样,也没有张力反馈的驱动控制系统,因此,控制系统需要适当调整放卷变频器的输出频率来达到该种独特的要求。   该卷染机以卷染机专用张力控制器作为主控制器,采用触摸屏作为人机界面,它主要完成的是张力、线速度的设定、布道计数、相应匹配频率、电机输出转矩的给定、以及相关逻辑动作的控制。变频器和控制器之间采用485 通讯(Modbus 协议)。由控制示意图可见:两台完全一样的变频器,它们均工作于有PG 矢量控制模式下。上布时刻,卷染机专用张力控制器记录下卷在滚筒上面的总圈数,然后由操作工测量该布卷的直径,把这个值输入到控制器,控制器将根据坯布的直径和总圈数,可以精确计算出来单层布的厚度。采用这种方法控制系统可以轻松获得时实转动半径,且误差较小。控制器通过实转动半径,用户设定的张力、线速度,准确计算出相应的转矩(收卷电机)和匹配频率(放卷电机),通过串行485通讯,传输给变频器作为控制收、放卷电机的基本参数。恒张力的控制,则是利用矢量变频器的转矩控制功能来实现的。由卷染机的工作原理可知,放卷侧的电机始终处于发电状态,通常的做法都是采用制动单元加制动电阻,将负载回馈给变频器的电能以热量的形式消耗掉。对于卷染机这样长期工作在发电状态下的设备来说,这种方式对电能的浪费是很大的,同时,也因为要配备大的电阻箱而占用电气控制柜的空间。变频器可以方便支持公用直流母线,将两台变频器的直流母线直接并联,这样卷染机正常工作时,因为放卷制动所产生的电量通过并联的母线又回馈到收卷的电机上,从而使电能得到充分利用,极大地提高了电能的使用效率。但是在快速停车的时候,两台电机都处于发电状态,在其中的一台变频器上面仍旧并联了一个制动电阻,这个制动电阻的工作是短时的,能耗很小,主要是防止在系统停车时造成的变频器过压故障。   四、结束语   交流变频调速技术在棉纺织设备上的应用是必要的,对传统的棉纺织设备推广应用也是可行的。现正在服役的棉纺织设备中交流变频技术应用较小。主要原因在于:一是目前运行的设备大多是七八十年代出场的,当时这一新技术还未得到应用;二是近年来棉纺织行业效益不佳,没有能力应用这一新技术,在设备选型上,由于价差因素放弃了采用新技术的设备;三是管理水平与维修力量不佳,而不敢选用技术含量高的设备。随着社会的进步,技术的发展和加入WTO,就必须提高我国现有棉纺织设备的装备水平,增在技术含量,增加棉纱、布在国际市场上的竞争力。因此,交流变频调速这一高新技术将在棉纺织设备中得到广泛的应用。

变频技术在纺织行业中的应用

【概要描述】  一、前言

  近10 年来在激烈的市场竞争中,国内外纺机厂商均在采用PLC、变频调速、机电一体化等电技术来取代传统的机械结构,从而提高纺制质量和自动化程度。同时使纺机整机的可靠性提高,扩大了品种的适应性,操纵也更加简单方便。原来老的纺织厂家也纷纷投资改造老机设备,其中采用较多的技术就是交流变频调速技术。

  在纺织企业中,电费和人员工资是企业变动成本的主要部分,通过变频技术的运用可达到明显提高生产工艺和节能的目的。在纺织行业中,几乎所有生产工艺中利用电机传动的领域,均可用变频调速器进行改造。目前已大范围运用的领域主要有:络筒机、粗纱机、细纱机、编织机、针织机、印染机械、绕线机、手套机等等。

  二、交流变频调速技术的优点

  交流变频调速技术近二十年来在一些技术先进的国家得到迅速的普及推广,并在电子拖动中逐步占据主导地位,形成了电力电子学理论。电力电子学就是使用电子半导体元件进行电力变频和控制的技术。1973 年美国电气学会在其主办的电力电子学大会上,将电力电子学定义为:是研究电气电子和控制的边缘领域的技术学科。电力电子学使本来不适用于调速的交流异步电动机,具有和直流电动机一样的调速性能。

  交流变频调速传动具有以下特点:

  1、可以使普通异步电动机实现无级调速。

  2、启动电流小,减少电源设备容量。

  3、启动平滑,消除机械的冲击力,保护机械设备。

  4、对电机具有保护功能,降低电机的维修费用。

  5、具有显著的节电效果。

  由于交流变频调速传动技术具有上述特点,逐步在取代直流调速装置,成为现代电气传动的发展方向。

  三、部分纺织设备中的应用说明

  1.在新型国产棉纺设备中的广泛应用

  在2000 年第七届中国国际纺织机械展中,FA201B 梳棉机、FA326 并条机、FA423 粗纱机、FA710 高速并条机、FA231 倍捻机均采用变频调速。新型国产细纱机F1513 系列F0128系列采用PLC(可编程序控制)和变频调速器,使纺纱全程可根据设定程序进行调速纺纱。特别是EJM128JL 型细纱机1008 锭、锭速可按10 段变频调速控制。FA716 并纱基础集体变频调速,还可使用后不同品种需要,实行单锭,分组或分段变频调速,适应棉毛等多品种并纱卷绕的要求。

  2.在梳棉机上的应用

  梳棉机老机在设计方面由于受到当时的技术条件、设备制造成本、市场需要等因素的限制不可避免的存在着一些缺陷。如梳棉机道传动系统中的电磁离合器由于故障较高,经常造成停台,不时出火警,给生产效率与产品质量造成一定的损失,要保持与维护需投入大量的人力与物力。有些企业惯性轮电磁离合器被弃用,这样在道夫慢转快的过程中产生细条,严重时出现破边、棉网拉断等,严重影响生条质量。有的企业为避免这种现象,用其他的操作办法来弥补以上设备缺陷,但不可避免的造成大量的废条,同样是不可取的。梳棉机为了使道夫达到升、降速平滑,在机械传动中设计双速电机、惯性轮、电磁离合器,用电气加机械的手段来实现。梳棉机设计中又增加了电动机的星-三角转换这一控制环节,从而进一步改善了升、降速斜率。以上改造虽然提高了设备的控制性能,但仍然无法达到任意调节的要求,均存在的一些局限,而且机械结构复杂,加工和现场改造量非常大,取得效果一般。实际中,对梳绵老机进行交流变频调速改造,不但提高设备性能,降低故障停台,还能提高生产效率与生条质量,为老机改造提供一个好的范例。在新机中梳棉机采用了交流变速调速,从而实现了道夫升速斜率的任意调节,道夫工艺转速的任意可变的功能,使用效果非常好。

  3.在粗纱机上的应用

  变频器在粗纱机上的应用主要目的是为了取代防细节装置。粗纱机的筒管卷绕与前罗拉的转速在开停时容易产生差异,造成粗纱张力的过大与过小,这样就很容易形成粗纱的粗细节,为了减少粗细节的产生,在粗纱机传动设计有电抗器、时间继电器加电磁离合器,统称为防细节装置。电抗器的作用是在粗纱机启动时使主电机处于三相不平衡状态,从而降低电机的启动力矩,达到软启动的目的,时间继电器与电磁离合器则是在粗纱机停车时铁炮与筒管卷绕相脱离,筒管停止卷绕,而前罗拉则仍以惯性继续输出粗纱,使罗拉与锭翼之间的粗纱又一定的松弛程度,防止粗纱再次开车时产生过度张力。此种防细节装置在实际使用过程中存在严重的缺陷。一是电抗器串在三相回路中的一相,利用三相不平衡原理来降低电机的启动力矩,当粗纱机启动结束后通过时间继电器将电抗器短接,使电动机恢复三相平衡状态,投入正常运行。如果时间继电器一旦出现问题,就会使电机长期处于三相不平衡运行,造成电机过热而烧坏。二是停车用的电磁离合器的离合时间是通过两个时间继电器配合调节来实现的,使粗纱的松弛程度掌握难度较大,再者电磁离合器的故障也较高。因此这种防细节装置,在实际生产中能保持的很少,粗纱的防细节问题一直没有得到很好的解决。目前新型粗纱机及老机改造采用交流变频技术,使这一工艺难题得以解决。经对FA413 型粗纱机改造前后成纱质量测试,启动段粗纱条干CV%下降2-3%,粗纱粗细节下降90%以上。

  4.在浆纱机上的应用

  变频调速在浆纱机上的应用主要是为了减少机械结构和电机。在G142 系列浆纱老机改造中采用交流变频调速,减少原设计中的第一组机械无级变速器,同时省去了一个伺服电机和一个慢速电机。而在满足上浆工艺上,车速由慢速、主机加升降速改造成了车速由启动道工艺车速的无间断无级调速,为车速变化调整压力实现浆纱上浆率均衡提供了条件。

  5.在纺织空调中的应用

  在空调风机控制中应用,可根据车间环境条件对风机进行无级调速,扩大了调节范围,因风机大部分工作在50-80%的效率中,这样就具有良好的节电效果最高时达到60%以上。在水泵控制应用中,可根据水量调整供水水泵转速,实现节能同时也实现了恒压供水要求。

  6.在卷染机上的运用方案介绍

  目前,在纺织品加工市场中,布匹染色是重要的一道工序。卷染机主要实现对成品坯布进行漂白、上色、整压、磨面等相关纺织品加工工艺的完成。卷染机控制方面要求具备自动计数(上布道数)、自动掉头(来回多次漂白或染色)、自动停车(急停且稳定,不能有布匹松弛或下垂)等功能。在整个加工工艺过程中,要求保持布匹的拉伸张力和线速度恒定,因此对整个机械传动系统的自控控制水平要求较高。卷染机工作时,是一个中心轴卷曲控制系统。成品坯布首先通过上布电机匀速卷到其中的一个滚筒上,滚筒的传动轴上安装有计数用的接近开关(即滚筒每旋转一卷,接近开关产生一个脉冲),此时卷染机专用张力控制器计下一整匹坯布的道数。上卷完毕后,采用人工的方式把布匹的一头,穿过染池、连动轴,卷到另外一个滚筒上面并缠紧,开动卷染机,便可进行坯布的染色。此时两个滚筒朝着同一个方向运转,控制的要求是始终要保持坯布上的拉伸张力恒定,并且坯布经过染液的时间一致,也就是线速度要保持恒定。这是一个没有线速度反馈,同样,也没有张力反馈的驱动控制系统,因此,控制系统需要适当调整放卷变频器的输出频率来达到该种独特的要求。

  该卷染机以卷染机专用张力控制器作为主控制器,采用触摸屏作为人机界面,它主要完成的是张力、线速度的设定、布道计数、相应匹配频率、电机输出转矩的给定、以及相关逻辑动作的控制。变频器和控制器之间采用485 通讯(Modbus 协议)。由控制示意图可见:两台完全一样的变频器,它们均工作于有PG 矢量控制模式下。上布时刻,卷染机专用张力控制器记录下卷在滚筒上面的总圈数,然后由操作工测量该布卷的直径,把这个值输入到控制器,控制器将根据坯布的直径和总圈数,可以精确计算出来单层布的厚度。采用这种方法控制系统可以轻松获得时实转动半径,且误差较小。控制器通过实转动半径,用户设定的张力、线速度,准确计算出相应的转矩(收卷电机)和匹配频率(放卷电机),通过串行485通讯,传输给变频器作为控制收、放卷电机的基本参数。恒张力的控制,则是利用矢量变频器的转矩控制功能来实现的。由卷染机的工作原理可知,放卷侧的电机始终处于发电状态,通常的做法都是采用制动单元加制动电阻,将负载回馈给变频器的电能以热量的形式消耗掉。对于卷染机这样长期工作在发电状态下的设备来说,这种方式对电能的浪费是很大的,同时,也因为要配备大的电阻箱而占用电气控制柜的空间。变频器可以方便支持公用直流母线,将两台变频器的直流母线直接并联,这样卷染机正常工作时,因为放卷制动所产生的电量通过并联的母线又回馈到收卷的电机上,从而使电能得到充分利用,极大地提高了电能的使用效率。但是在快速停车的时候,两台电机都处于发电状态,在其中的一台变频器上面仍旧并联了一个制动电阻,这个制动电阻的工作是短时的,能耗很小,主要是防止在系统停车时造成的变频器过压故障。

  四、结束语

  交流变频调速技术在棉纺织设备上的应用是必要的,对传统的棉纺织设备推广应用也是可行的。现正在服役的棉纺织设备中交流变频技术应用较小。主要原因在于:一是目前运行的设备大多是七八十年代出场的,当时这一新技术还未得到应用;二是近年来棉纺织行业效益不佳,没有能力应用这一新技术,在设备选型上,由于价差因素放弃了采用新技术的设备;三是管理水平与维修力量不佳,而不敢选用技术含量高的设备。随着社会的进步,技术的发展和加入WTO,就必须提高我国现有棉纺织设备的装备水平,增在技术含量,增加棉纱、布在国际市场上的竞争力。因此,交流变频调速这一高新技术将在棉纺织设备中得到广泛的应用。

  • 分类:列举工程实例
  • 作者:
  • 来源:
  • 发布时间:2013-08-07 03:42
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  一、前言

  近10 年来在激烈的市场竞争中,国内外纺机厂商均在采用PLC、变频调速、机电一体化等电技术来取代传统的机械结构,从而提高纺制质量和自动化程度。同时使纺机整机的可靠性提高,扩大了品种的适应性,操纵也更加简单方便。原来老的纺织厂家也纷纷投资改造老机设备,其中采用较多的技术就是交流变频调速技术。

  在纺织企业中,电费和人员工资是企业变动成本的主要部分,通过变频技术的运用可达到明显提高生产工艺和节能的目的。在纺织行业中,几乎所有生产工艺中利用电机传动的领域,均可用变频调速器进行改造。目前已大范围运用的领域主要有:络筒机、粗纱机、细纱机、编织机、针织机、印染机械、绕线机、手套机等等。

  二、交流变频调速技术的优点

  交流变频调速技术近二十年来在一些技术先进的国家得到迅速的普及推广,并在电子拖动中逐步占据主导地位,形成了电力电子学理论。电力电子学就是使用电子半导体元件进行电力变频和控制的技术。1973 年美国电气学会在其主办的电力电子学大会上,将电力电子学定义为:是研究电气电子和控制的边缘领域的技术学科。电力电子学使本来不适用于调速的交流异步电动机,具有和直流电动机一样的调速性能。

  交流变频调速传动具有以下特点:

  1、可以使普通异步电动机实现无级调速。

  2、启动电流小,减少电源设备容量。

  3、启动平滑,消除机械的冲击力,保护机械设备。

  4、对电机具有保护功能,降低电机的维修费用。

  5、具有显著的节电效果。

  由于交流变频调速传动技术具有上述特点,逐步在取代直流调速装置,成为现代电气传动的发展方向。

  三、部分纺织设备中的应用说明

  1.在新型国产棉纺设备中的广泛应用

  在2000 年第七届中国国际纺织机械展中,FA201B 梳棉机、FA326 并条机、FA423 粗纱机、FA710 高速并条机、FA231 倍捻机均采用变频调速。新型国产细纱机F1513 系列F0128系列采用PLC(可编程序控制)和变频调速器,使纺纱全程可根据设定程序进行调速纺纱。特别是EJM128JL 型细纱机1008 锭、锭速可按10 段变频调速控制。FA716 并纱基础集体变频调速,还可使用后不同品种需要,实行单锭,分组或分段变频调速,适应棉毛等多品种并纱卷绕的要求。

  2.在梳棉机上的应用

  梳棉机老机在设计方面由于受到当时的技术条件、设备制造成本、市场需要等因素的限制不可避免的存在着一些缺陷。如梳棉机道传动系统中的电磁离合器由于故障较高,经常造成停台,不时出火警,给生产效率与产品质量造成一定的损失,要保持与维护需投入大量的人力与物力。有些企业惯性轮电磁离合器被弃用,这样在道夫慢转快的过程中产生细条,严重时出现破边、棉网拉断等,严重影响生条质量。有的企业为避免这种现象,用其他的操作办法来弥补以上设备缺陷,但不可避免的造成大量的废条,同样是不可取的。梳棉机为了使道夫达到升、降速平滑,在机械传动中设计双速电机、惯性轮、电磁离合器,用电气加机械的手段来实现。梳棉机设计中又增加了电动机的星-三角转换这一控制环节,从而进一步改善了升、降速斜率。以上改造虽然提高了设备的控制性能,但仍然无法达到任意调节的要求,均存在的一些局限,而且机械结构复杂,加工和现场改造量非常大,取得效果一般。实际中,对梳绵老机进行交流变频调速改造,不但提高设备性能,降低故障停台,还能提高生产效率与生条质量,为老机改造提供一个好的范例。在新机中梳棉机采用了交流变速调速,从而实现了道夫升速斜率的任意调节,道夫工艺转速的任意可变的功能,使用效果非常好。

  3.在粗纱机上的应用

  变频器在粗纱机上的应用主要目的是为了取代防细节装置。粗纱机的筒管卷绕与前罗拉的转速在开停时容易产生差异,造成粗纱张力的过大与过小,这样就很容易形成粗纱的粗细节,为了减少粗细节的产生,在粗纱机传动设计有电抗器、时间继电器加电磁离合器,统称为防细节装置。电抗器的作用是在粗纱机启动时使主电机处于三相不平衡状态,从而降低电机的启动力矩,达到软启动的目的,时间继电器与电磁离合器则是在粗纱机停车时铁炮与筒管卷绕相脱离,筒管停止卷绕,而前罗拉则仍以惯性继续输出粗纱,使罗拉与锭翼之间的粗纱又一定的松弛程度,防止粗纱再次开车时产生过度张力。此种防细节装置在实际使用过程中存在严重的缺陷。一是电抗器串在三相回路中的一相,利用三相不平衡原理来降低电机的启动力矩,当粗纱机启动结束后通过时间继电器将电抗器短接,使电动机恢复三相平衡状态,投入正常运行。如果时间继电器一旦出现问题,就会使电机长期处于三相不平衡运行,造成电机过热而烧坏。二是停车用的电磁离合器的离合时间是通过两个时间继电器配合调节来实现的,使粗纱的松弛程度掌握难度较大,再者电磁离合器的故障也较高。因此这种防细节装置,在实际生产中能保持的很少,粗纱的防细节问题一直没有得到很好的解决。目前新型粗纱机及老机改造采用交流变频技术,使这一工艺难题得以解决。经对FA413 型粗纱机改造前后成纱质量测试,启动段粗纱条干CV%下降2-3%,粗纱粗细节下降90%以上。

  4.在浆纱机上的应用

  变频调速在浆纱机上的应用主要是为了减少机械结构和电机。在G142 系列浆纱老机改造中采用交流变频调速,减少原设计中的第一组机械无级变速器,同时省去了一个伺服电机和一个慢速电机。而在满足上浆工艺上,车速由慢速、主机加升降速改造成了车速由启动道工艺车速的无间断无级调速,为车速变化调整压力实现浆纱上浆率均衡提供了条件。

  5.在纺织空调中的应用

  在空调风机控制中应用,可根据车间环境条件对风机进行无级调速,扩大了调节范围,因风机大部分工作在50-80%的效率中,这样就具有良好的节电效果达到60%以上。在水泵控制应用中,可根据水量调整供水水泵转速,实现节能同时也实现了恒压供水要求。

  6.在卷染机上的运用方案介绍

  目前,在纺织品加工市场中,布匹染色是重要的一道工序。卷染机主要实现对成品坯布进行漂白、上色、整压、磨面等相关纺织品加工工艺的完成。卷染机控制方面要求具备自动计数(上布道数)、自动掉头(来回多次漂白或染色)、自动停车(急停且稳定,不能有布匹松弛或下垂)等功能。在整个加工工艺过程中,要求保持布匹的拉伸张力和线速度恒定,因此对整个机械传动系统的自控控制水平要求较高。卷染机工作时,是一个中心轴卷曲控制系统。成品坯布首先通过上布电机匀速卷到其中的一个滚筒上,滚筒的传动轴上安装有计数用的接近开关(即滚筒每旋转一卷,接近开关产生一个脉冲),此时卷染机专用张力控制器计下一整匹坯布的道数。上卷完毕后,采用人工的方式把布匹的一头,穿过染池、连动轴,卷到另外一个滚筒上面并缠紧,开动卷染机,便可进行坯布的染色。此时两个滚筒朝着同一个方向运转,控制的要求是始终要保持坯布上的拉伸张力恒定,并且坯布经过染液的时间一致,也就是线速度要保持恒定。这是一个没有线速度反馈,同样,也没有张力反馈的驱动控制系统,因此,控制系统需要适当调整放卷变频器的输出频率来达到该种独特的要求。

  该卷染机以卷染机专用张力控制器作为主控制器,采用触摸屏作为人机界面,它主要完成的是张力、线速度的设定、布道计数、相应匹配频率、电机输出转矩的给定、以及相关逻辑动作的控制。变频器和控制器之间采用485 通讯(Modbus 协议)。由控制示意图可见:两台完全一样的变频器,它们均工作于有PG 矢量控制模式下。上布时刻,卷染机专用张力控制器记录下卷在滚筒上面的总圈数,然后由操作工测量该布卷的直径,把这个值输入到控制器,控制器将根据坯布的直径和总圈数,可以精确计算出来单层布的厚度。采用这种方法控制系统可以轻松获得时实转动半径,且误差较小。控制器通过实转动半径,用户设定的张力、线速度,准确计算出相应的转矩(收卷电机)和匹配频率(放卷电机),通过串行485通讯,传输给变频器作为控制收、放卷电机的基本参数。恒张力的控制,则是利用矢量变频器的转矩控制功能来实现的。由卷染机的工作原理可知,放卷侧的电机始终处于发电状态,通常的做法都是采用制动单元加制动电阻,将负载回馈给变频器的电能以热量的形式消耗掉。对于卷染机这样长期工作在发电状态下的设备来说,这种方式对电能的浪费是很大的,同时,也因为要配备大的电阻箱而占用电气控制柜的空间。变频器可以方便支持公用直流母线,将两台变频器的直流母线直接并联,这样卷染机正常工作时,因为放卷制动所产生的电量通过并联的母线又回馈到收卷的电机上,从而使电能得到充分利用,极大地提高了电能的使用效率。但是在快速停车的时候,两台电机都处于发电状态,在其中的一台变频器上面仍旧并联了一个制动电阻,这个制动电阻的工作是短时的,能耗很小,主要是防止在系统停车时造成的变频器过压故障。

  四、结束语

  交流变频调速技术在棉纺织设备上的应用是必要的,对传统的棉纺织设备推广应用也是可行的。现正在服役的棉纺织设备中交流变频技术应用较小。主要原因在于:一是目前运行的设备大多是七八十年代出场的,当时这一新技术还未得到应用;二是近年来棉纺织行业效益不佳,没有能力应用这一新技术,在设备选型上,由于价差因素放弃了采用新技术的设备;三是管理水平与维修力量不佳,而不敢选用技术含量高的设备。随着社会的进步,技术的发展和加入WTO,就必须提高我国现有棉纺织设备的装备水平,增在技术含量,增加棉纱、布在国际市场上的竞争力。因此,交流变频调速这一高新技术将在棉纺织设备中得到广泛的应用。

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