变频调速技术在纺织机械行业应用概述

1 引言 纺织是具有悠久历史的传统工业，近年来随着世界经济一体化的发展，国际市场竞争日趋激烈，当前发生的我国和欧美纺织贸易战，要求限制我国纺织品进口数量，突显出我国产品竞争的实力。主要原因之一就是我国纺织企业近十多年来对其装备进行了大规模的更新和改造，使纺织品的质量和生产效率大大提高。除了进口大量先进的纺织机械外，国产纺机质量和自动化水平也有显著提高，对纺织业竞争实力的提升起到了关键作用。而纺机的进步又得以于市场的需求和现代电子技术和设备的发展。市场对于纺织品质量的要求愈来愈高，对市场要求反应速度也愈来愈快，花色品种也愈来愈多，传统的纺织设备性能难以满足需要，用高新技术提高设备的自动化程度是纺织品市场竞争的必由之路。 2 纺织机械自动化的几个主要着力点 纺织机械的自动化的几个主要着力点: (1) 保证纱、条和丝的条干均匀，保证纱、线、丝、布低张力运行，以提高成品、半成品质量。因此，设备的速度控制极为重要，是纺织机械自动化课题的重中之重。 (2) 各种工业操作的程序控制。如粘胶机、分条整经机、自动络筒机、立锭式毛纺细纱机、电子多臂机、电子提花装置、各种间歇式染色机等。 (3) 各种工艺参数的在线控制，如温度、压力、流量、浓度等。 (4) 各种疵点的自动检测和消除。如异型纤维和金属杂物检测和排除、各类断头检测，纱、布疵点检测、纬斜检测和矫正等。 3 应用范围与效果 速度控制要求几乎覆盖了化纤、纺纱、织布(含准备)、印花、染色、整理、针织、非织造布的各个门类的设备，是控制纺织品的成品和半成品质量的关键。多年来纺织机械的传动不断吸取新技术，以提高其性能。如变频调速很早就用于纺织设备。早在上世纪40年代，粘胶纺丝机就采用了电锭—变频机组的变频调速系统。到70年代初，熔断纺丝机(涤纶、锦纶)采用了静止变频器—永磁式同步电机变频调速。近十几年来由于电力电子器件的飞速发展，性能、可靠性的提高，矢量控制的出现，更进一步改善了变频器的调速性能，使变频器成为纺织设备广泛采用的控制电源。 3.1 提高生产效率 为提高生产效率，新型纺纱设备的运转速度提高很多，机器的启动和制动要求平滑，以避免产生细节和断头。纺织设备因纺制的纱支和原料不同，设计速度也不一样，所以主电机多采用变频器控制的普通异步电机或变频电机传动。如面广量大的棉纺细纱机，在纺小纱时张力较大，容易断头，速度需要适当低些，为此曾用4/6极双速电机，现在采用了变频调速控制，问题得到了较好解决。梳棉机、并条机、粗纱机等主要新型棉纺设备的主电机也都用变频电源(变频器)供电。针织机器中，大圆机和经编机的主电机也都采用变频调速技术。 3.2 提高产品质量 为提高成品及半成品的条干质量(均匀度)，纺纱设备采取多电机分部驱动有关部件，协调电机间速度的控制系统可采用多种方式，其中变频器-交流电机控制系统为最多。如近年来我国一些纺织企业开发的新型粗纱机，用4台电机分别传动罗拉、锭翼、筒管和龙筋升降。取消了传统的锥轮变速机构、皮带复位机构、成形机构、差动装置、张力微调装置等复杂的机械结构。罗拉、锭翼和筒管都采用变频调速，龙筋为伺服驱动，由工控机、伺服和变频技术及数学模型等硬件和软件构成的控制系统，实现粗纱机的欠伸、卷绕、成形等各种功能，提高了车速和控制精度，人机对话方面工艺参数设定和调整，受到广大用户的欢迎。又如新型梳棉机也实现了多电机分部传动，其给棉电机、道夫电机、大压辊电机和圈条器电机采用闭环矢量控制系统，保证了良好的调速特性。另一种新型梳棉机采用多电机，其锡林、刺棍、盖板、道夫均为单独变频器传动，全机由变频、伺服系统通过现场总线技术实现棉箱给棉、到伏剥棉及圈条器等的同步运行，增加了设备的柔性化，方便了使用和调整。近期推出的紧密纺细纱有的就将锭子、前罗拉、中罗拉、钢领板分别用4台变频器控制4台变频电机传动，由可编程控制器(PLC)控制。 3.3 多台电动机同步传动 纺织行业有不少设备是多锭(位)的，其锭速要求一致。此类设备现在采用变频器集中供电具有优势。如前所述的各种粘胶纺丝机都采用电锭(独立电机)和变频器传动。熔融纺丝有数十个纺丝位，每个纺丝位都由计量泵、导丝盘、牵引辊等组成，并各自由一台永磁式同步电机传动。为了保持纤维的捻度一致，要求纺丝位不同而功能相同的电机(例如计量泵电机)，必须保持完全同步运行。同时还要求同一纺丝位而功能不同的电机(例如计量泵—导丝盘—牵引辊电机)之间必须保持比例协调同步运行，以保证牵伸倍数一致。所有功能相同的电机用一台变频器供电。由于采用永磁式同步电机，系统用开环控制方式，能够保证转速的控制精度，而系统比较简单。此外，帘子线直捻机和牵伸加捻机也都是单锭单电机变频传动。我国首创的单电机传动纺纱器的转杯纺纱机，其100多个纺纱器电机用一台变频器供电，大大简化了传动结构，有利于高速。还有上世纪90年代初研制成功的电锭细纱机，有480~1000个锭子用一台变频器供电，省去齿轮、锭盘、锭带(故障多发处)等多个传动部件，减少机物料消耗。但是因为与传统细纱机的价格比过高，没有推广。 3.4多单元同步传动 布匹的前处理(精练、漂白、丝光)、印花、染色、后整理设备普遍采用多单元同步变频调速，主要是保持布的低张力正常运行。如炼漂联合机、丝光机、连续热熔轧染联合机等等。圆网和平网印花机的多单元同步控制也采用了变频技术。大容量(日产100~200t)涤纶短纤后处理联合机，其变频系统的总装机容量约1700~5000kW的多单元变频传动系统已经开发成功，并销往国内外。 此外生产线中传送物料的风机也有采用变频供电的，以控制风量和风速，并有节电效果。 4 结束语 总之，纺织机械的速度控制非常重要，所以大量采用了变频技术，很好地解决了生产中的各种要求。在纺织行业在各行业中是最先应用变频器的行业之一，也是使用变频器的大用户。 信息来源于：变频器世界