采用變頻調速器實現細紗機恒張力自動紡紗控制

[摘要] 傳統細紗機由于其運行轉速是通過更換皮帶盤來實現的，不能實現運轉過程中的變速，因此造成小紗及大紗階段產生較高斷頭率，損失原料，并影響紗線的產量及質量。采用變頻調速器可實現細紗機的無級變速，使紗線在各個階段所受張力恒定，從而提高產值量。
一、概述
細紗機是紡紗過程中的最后一道工序，精紡機械的運行時間最長，且需要強驅動力。由于該道工序的好壞直接影響到紗線的質量和產量，選擇細紗機傳動用電氣元件是重要的關鍵。細紗斷頭是細紗生產最主要的危害，它是細紗生產實現優質高產低耗大卷裝的主要障礙，是提高勞動生產率和設備生產率的絆腳石。
我們知道，以前國產細紗機普遍是不調速的，針對不同品種，通過選用不同的皮帶盤來確定錠子的轉速，這類細紗機其紗線在不同階段所受張力如下：
圖中虛線為某一品種細紗適應的最佳張力
A 為紡紗速度過高時細紗所受張力曲線（轉速為n1）。
B 為采用最佳皮帶盤紡紗時所受張力曲線（轉速為n2）
C 為紡紗速度過低時細紗所受張力曲線（轉速為n3）
從以上張力曲線圖我們可以看出，在紡紗速度不變的情況下，紗線在紡紗的不同階段所受張力是不同的。小紗時所受張力最大，中紗時所受張力最小，大紗時所受張力又比中紗大。
如選用n1的速度紡紗（曲線A），由于紗線所受張力大于所能承受的張力，生產時會產生很多的斷頭，從而影響產品的質量，使消耗增大。如采用n3的速度紡紗（曲線C）雖斷頭率較低，但產量又會受到很大影響，產量偏低。從圖中可以看出，選用速度n2（曲線B）較為理想。因此選用合適皮帶盤達到最佳紡速是保證細紗生產的關鍵。
但即使選擇好了最佳工藝速度，仍存在著小紗、大紗時斷頭較多，中紗時存在著“速度損失”。如果能使紡紗速度在小、中、大紗時做不同調整，將張力曲線B矯正為恒張力曲線（即圖中虛線），則可同時達到小紗大紗時基本無斷頭，中紗速度得以加快的目的，使產量、質量同步提高。設備能夠高效，方便地紡高支紗，以增強產品在市場上的競爭力，提高產品附加值。
二、細紗機變頻調速恒張力運行的實現
采用變頻調速器控制細紗機的主傳動電機，可方便地達到以上目的。一九九四年我們采用日本SANKEN電機株式會社研制的新型低噪音、多功能變頻調速器SAMCO—L系統，開發了滿足細紗機運行的特殊功能，使紡紗速度自動按以下工藝曲線運行。
因為張力與轉速成近似的反比關系，小紗和大紗時，適當地降低轉速，可減小細紗所受張力。中紗時，使轉速高于原不調速時的轉速（此時張力仍低于所能承受的最大極限張力），彌補原不調速時的“速度損失”，以提高產量。
改變紡紗品種時，只需通過變頻器鍵盤改變5個參數，即可改變以上工藝曲線。
CD 41=小紗運行轉速 n1 CD141=小紗運行時間 T1
CD 42=中紗運行轉速 n2 CD142=小紗運行時間 T2
CD 43=大紗運行轉速 n3
（以上數據可用密碼保護，使無關人員無法隨意改變）
由于小、中、大紗階段直接反映在細紗錠子上，這三個階段無明顯的分界點，無法測量，我們采用紡紗時間取代。針對一般品種細紗，小紗階段大約需要1-2.5小時，中紗階段約5-8小時，大紗階段約1-2小時。具體數據由經驗豐富的車間工藝員來設定。需要注意的是，大紗階段的時間是不確定的。實用中我們設定CD143為最大數值65000秒（約18小時），當一落紗紡完時，變頻器停止輸出，落紗信號有效，使變頻器的圖形運轉程序復位。這樣上新的一落紗時，變頻器便又從小紗階段開始運行了。改造后的細紗機電氣控制如圖3。

三、改造效果
通過控制回路的設計，采用SAMCO—L系列變頻調速器改造的細紗機，可保證擋車工按以前的操作程序操作，操作臺不做任何改動。同時具有中途停車、紡滿自停、自動倒捻等原有功能。突然停電時變頻器內部的工藝曲線依然存在，并可記憶此時的工藝速度及運行時間（自動記憶工藝斷點）。在電網恢復正常后，電機可軟起動到達停電時的工藝點，并繼續完成工藝曲線，如圖4。
SAMCO—L系列變頻器有較強的狀態顯示能力，運行時可顯示當前所處的工作點，即處于哪一個階段（小紗、中紗、大紗），當前錠子的轉速，本階段運行還剩多少時間。便于企業進行產質量監測和管理，并可實現不停機交接班（可統計產量）,如圖5。