變頻器在紡織機(jī)械中的推廣應(yīng)用

1引言

近年來隨著激烈的市場競爭以及紡織機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)水平的不斷提高，國內(nèi)外紡機(jī)普遍進(jìn)入變頻調(diào)速驅(qū)動時代。變頻調(diào)速取代了傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，從清花、梳棉、條并、粗紗、細(xì)紗、絡(luò)筒、整經(jīng)、漿紗、無梭織機(jī)等主體工藝流程和基本織機(jī)裝備已經(jīng)普遍采用。而且新開發(fā)的紡織機(jī)械中幾乎無一例外地應(yīng)用了交流變頻調(diào)速技術(shù)，大大地提高了紡機(jī)設(shè)備的可靠性，提高了紡織質(zhì)量和自動化程度。

2 紡織機(jī)械中的變頻調(diào)速

交流變頻調(diào)速技術(shù)作為紡織機(jī)械中應(yīng)用的必然趨勢，具備以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：

（1） 減少功耗降低成本，具有顯著的節(jié)電效果。

（2） 可以使異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。

（3） 簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高了生產(chǎn)速度和生產(chǎn)效率。

（4） 啟動平滑，消除了機(jī)械的沖擊力，提高了紡機(jī)設(shè)備的可靠性。

3 變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

3.1變頻器驅(qū)動特性分類

變頻器控制的紡織機(jī)械的電機(jī)主要使用的是三相感應(yīng)交流異步電機(jī)。

（1）采用變頻器開環(huán)控制異步電機(jī)調(diào)速稱為V/F形式。該種形式電路簡單可靠，但調(diào)速范圍小，調(diào)速精度低，而且低性能不理想，因此多用于針織機(jī)或性能要求不高的紡織機(jī)械上。

（2）采用無速度傳感器矢量控制變頻器。該變頻器具備優(yōu)良的低速性能，電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，同時具有較好的加速特性、轉(zhuǎn)矩特性以及電流限制特性等，適應(yīng)印染機(jī)械的調(diào)速等。

（3）采用帶速度反饋的矢量變頻控制異步電機(jī)，閉環(huán)變頻調(diào)速。應(yīng)用功率絕緣柵雙級型晶體管（IGBT）代替一般的大功率管（GTR），提高了變頻器的開關(guān)頻率。實(shí)現(xiàn)了高頻響應(yīng)、高精度、智能化，適用于調(diào)速性能要求較高且恒張力、恒線速的紡織機(jī)械上。

3.2變頻器紡織應(yīng)用分類

按變頻器應(yīng)用到紡織機(jī)械上的情況，分為三種類型：

（1） 一臺主機(jī)選用一臺變頻器控制一臺電機(jī)，如細(xì)紗機(jī)、并條機(jī)等（1拖1）。

（2） 一臺主機(jī)選用一臺變頻器控制多臺電機(jī)，如氣流紡紗機(jī)、并紗機(jī)等（1拖多）。

（3） 一臺主機(jī)選用多臺變頻器控制多臺電機(jī)，并由計算機(jī)控制多電機(jī)協(xié)調(diào)同步，實(shí)現(xiàn)卷繞成型功能，如分條整經(jīng)機(jī)等（多拖多）。

4 變頻調(diào)速帶來的技術(shù)進(jìn)步

4.1 軟啟動

當(dāng)電機(jī)通過工頻直接啟動時，它將會產(chǎn)生7～8倍的電機(jī)額定電流。這個額定電流值將大大增加電機(jī)繞組的電應(yīng)力并產(chǎn)生熱量，從而降低電機(jī)壽命。而變頻調(diào)速則可在零速零電壓啟動（當(dāng)然要給予適當(dāng)轉(zhuǎn)矩提升）。一旦頻率和電壓的關(guān)系建立，變頻器就可按照V/F或矢量控制方式帶動負(fù)載進(jìn)行工作。使用變頻調(diào)速能夠充分降低啟動電流，提高繞組承受力，降低電機(jī)的維護(hù)成本。

4.2 無級調(diào)速

紡紗工藝流程中要求加工設(shè)備的電氣轉(zhuǎn)動穩(wěn)定，點(diǎn)動、啟動及升降速都應(yīng)平滑實(shí)現(xiàn)，這樣才能使纖維的牽伸均勻，降低重量不勻值。在紡機(jī)設(shè)備的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)中，都是由皮帶和齒輪來承擔(dān)。由于電機(jī)啟動硬度的原因，在點(diǎn)動與啟動過程中，不可避免地會出現(xiàn)皮帶打滑、齒輪沖擊等現(xiàn)象。在機(jī)械傳動中，齒輪越多，造成齒輪損傷的機(jī)率就越大。應(yīng)用交流變頻技術(shù)就能很好地實(shí)現(xiàn)平滑啟動，消除機(jī)械啟動時的沖擊力，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，滿足工藝生產(chǎn)要求，提高了生產(chǎn)效率和成紗質(zhì)量，降低了運(yùn)行成本。應(yīng)用此技術(shù)在紗支品種變化的情況時，不需改變皮帶輪，設(shè)備工藝轉(zhuǎn)速的改變只需通過變頻設(shè)定就可完成。

4.3 優(yōu)化工藝過程

運(yùn)用變頻調(diào)速能夠優(yōu)化工藝過程，并能根據(jù)工藝過程迅速改變，還能通過遠(yuǎn)程PLC或其它控制器來實(shí)現(xiàn)速度變化。如同可控的加速一樣，在變頻調(diào)速中，停止方式可以受控，并且可以選擇不同的停止方式，從而使整個系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

5 紡織工程應(yīng)用實(shí)例

交流變頻調(diào)速應(yīng)用于紡織機(jī)械中，可以說幾乎各個工序的機(jī)械上有應(yīng)用。如FA506型細(xì)紗機(jī)、F1272型精梳機(jī)、FA201B型梳棉機(jī)，特別是F1520型細(xì)紗機(jī)1008錠，錠速可按10段變頻器調(diào)速控制。某棉紡廠使用的梳棉機(jī)老機(jī)在設(shè)計方面由于受到當(dāng)時的技術(shù)條件、設(shè)備制造成本、市場需求等因素的限制，不可避免地存在著一些缺陷，如傳動系統(tǒng)中的電磁離合器由于故障率高，經(jīng)常造成停車，不時出現(xiàn)火警，給生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量造成一定的損失，要保持與維護(hù)需投入大量的人力與物力。慣性輪電磁離合器被棄用，從而產(chǎn)生細(xì)條，嚴(yán)重時出現(xiàn)破邊、棉網(wǎng)拉斷等現(xiàn)象，影響生條質(zhì)量。為避免這種現(xiàn)象，某些操作工人用不正當(dāng)?shù)牟僮鞣椒▉韽浹a(bǔ)以上設(shè)備的缺陷，但造成了大量的廢條，大大降低了生產(chǎn)效率。采用交流變頻調(diào)速技術(shù)，改變了以上出現(xiàn)的這些現(xiàn)象，為老機(jī)改造提供了一個很好的范例。

對于細(xì)紗機(jī)而言，由于利用變頻器去掉了成形機(jī)構(gòu)中的成形凸輪，進(jìn)而克服了由于成形凸輪造成的桃底有停頓、桃頂有沖擊等現(xiàn)象，使得細(xì)紗卷形狀良好，以便于下一道工序的高速退繞。同時利用變頻器控制主電機(jī)的變速來控制錠子的轉(zhuǎn)速，使得細(xì)紗在大中小紗時轉(zhuǎn)速在變化，以減少紗的斷頭率，從而提高了生產(chǎn)效率。

6結(jié)束語

交流變頻調(diào)速技術(shù)在紡織設(shè)備中的應(yīng)用是必要的，對傳統(tǒng)的紡織設(shè)備推廣應(yīng)用也是可行的。現(xiàn)在從事生產(chǎn)的紡織設(shè)備中交流變頻技術(shù)應(yīng)用較少。原因有：一是近年來紡織行業(yè)效益不佳，無能力應(yīng)用這一新技術(shù)，在設(shè)備造型配置上，由于價差成本因素放棄了采用新技術(shù)的設(shè)備；二是目前運(yùn)行的紡織設(shè)備大多是七八十年代生產(chǎn)的，但是這一新技術(shù)當(dāng)時還未得到應(yīng)用；三是管理水平與維修力量欠缺，不敢選用技術(shù)含量高的設(shè)備。隨著社會的進(jìn)步、技術(shù)的發(fā)展和我國加入WTO，就必須提高我國現(xiàn)有紡織設(shè)備的裝備水平，增加技術(shù)含量，增加紡織產(chǎn)品在國際市場上的競爭力。因此，交流變頻調(diào)速這一高新技術(shù)將在紡織設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用，從而推進(jìn)紡織工業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步。