紡織企業(yè)中變頻器的運(yùn)用

殷翔芝

[摘要]試對(duì)紡織企業(yè)中變頻器的調(diào)速技術(shù)及其運(yùn)用作探析，旨在闡述該機(jī)械對(duì)紡織的促進(jìn)作用。變頻器的合理使用能夠提高棉紡的效率和紡織質(zhì)量，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，提升經(jīng)濟(jì)效率。變頻器節(jié)能的特有功能符合企業(yè)的科學(xué)發(fā)展理念，幫助企業(yè)提升產(chǎn)品的質(zhì)量檔次和科技含量。

[關(guān)鍵詞]紡織 變頻器 運(yùn)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TS1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0120024－01

隨著國(guó)際紡織品配額壁壘的取消，中國(guó)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)“棉紡織品”憑其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)全方位進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng)，其出口量幾十倍，甚至成百倍地增長(zhǎng)。給國(guó)際，尤其是歐美市場(chǎng)帶來(lái)了新一輪的沖擊波。紡織企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)也突現(xiàn)在質(zhì)量、品種和價(jià)格這三方面。企業(yè)適應(yīng)多品種小批量，降低生產(chǎn)成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量檔次是當(dāng)前企業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。歸根到底，發(fā)揮企業(yè)的機(jī)械設(shè)備的最大效能應(yīng)是其發(fā)展的關(guān)鍵之步，也是交流變頻器在紡織行業(yè)中運(yùn)用條件。

一、變頻器在紡織企業(yè)中運(yùn)用的必然

（一）設(shè)備老化，更新?lián)Q代不夠及時(shí)

原棉紡設(shè)備中的A字頭梳棉機(jī)道夫傳動(dòng)都采用雙速電機(jī)及摩擦離合器形式，因此，從慢速生頭到快速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的意外牽伸及變速箱齒輪磨損產(chǎn)生的“打頓”使棉條重不勻及cv%嚴(yán)重超標(biāo)，往往使成紗等級(jí)大幅下降。目前新開(kāi)發(fā)的梳棉機(jī)道夫傳動(dòng)已采用交流變頻加普通異步電動(dòng)機(jī)，由于變頻的升降速范圍很寬，可達(dá)0.1～3600秒，且取消變速箱，離合器，直接采用同步齒形帶傳動(dòng)道夫，升降速非常平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高，且無(wú)噪聲，它的使用從根本上克服了原A字頭梳棉機(jī)弊病，從而可確實(shí)可靠地保證棉條質(zhì)量。

（二）原粗紗機(jī)一直采用錐形（鐵炮）變速機(jī)構(gòu)，但錐形變速皮帶打滑導(dǎo)致變速不準(zhǔn)，影響繞紗張力和成形不好的質(zhì)量問(wèn)題

現(xiàn)采用交流變頻調(diào)速，去掉了錐形變速機(jī)構(gòu)，使以上難題迎刃而解，從根本上把好了粗紗的質(zhì)量關(guān)。而對(duì)于細(xì)紗機(jī)來(lái)說(shuō)，由于新型機(jī)采用變頻調(diào)速器去掉了成行機(jī)構(gòu)中的成型凸輪，進(jìn)而克服了由于成行凸輪所造成的桃底有停頓，桃頂有沖擊的難題，使細(xì)紗卷繞成形質(zhì)量大為提高。主電機(jī)采用變頻調(diào)速后，使得細(xì)紗在大、中、小紗時(shí)的轉(zhuǎn)速在變化，大大減少了細(xì)紗的斷頭率，使成紗質(zhì)量得到了可靠保證。

二、變頻器在紡織企業(yè)中運(yùn)用能夠降低生產(chǎn)成本

（一）變頻器的運(yùn)用能夠降低電力資源的消耗

不使用變頻器前，為保證啟動(dòng)時(shí)有足夠的扭矩和減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，送風(fēng)及大慣量負(fù)載裝機(jī)功率往往高出所需功率的40%～50%，變壓器容量也高出實(shí)際很多。這樣非但設(shè)備投資有很大一塊浪費(fèi)，而且電動(dòng)機(jī)、變壓器空載損耗（銅耗、鐵耗）的一塊電費(fèi)也相當(dāng)驚人。

由于變頻器具有優(yōu)越的軟啟動(dòng)及恒扭矩功能，它可以在100%-150%扭矩下將異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流限制在額定電流附近。啟動(dòng)沖擊對(duì)電機(jī)容量及電網(wǎng)的限制條件已不存在。采用變頻后可徹底消除以前的大馬拉小車(chē)及電動(dòng)機(jī)功率過(guò)剩問(wèn)題。

（二）風(fēng)機(jī)、空調(diào)變頻調(diào)速節(jié)能相當(dāng)可觀

空調(diào)是棉紡廠(chǎng)離不開(kāi)的首選設(shè)備，是生產(chǎn)的必備設(shè)備。由流體力學(xué)可知，風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速的平方成正比。我們可通過(guò)以下計(jì)算公式予以說(shuō)明：

（1）Q/Qe=n/ne；（2）H/He=(n/ne)²；（3）P/Pe=(n/ne)³。

其中公式中的字母代表為：Qe－風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)（流）量；He風(fēng)機(jī)的額定壓力；Pe風(fēng)機(jī)的額定功率；ne風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。

由式中可知，若風(fēng)機(jī)效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)風(fēng)量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速可成比例下降，此時(shí)風(fēng)機(jī)的輸出功率是成立方關(guān)系下降。風(fēng)機(jī)在棉紡設(shè)備中應(yīng)用量大、面廣，其傳動(dòng)絕大部分為大功率交流電機(jī)，耗電量在棉紡設(shè)備中是大戶(hù)。以前風(fēng)機(jī)都采用電機(jī)恒速傳動(dòng)，調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)的辦法調(diào)節(jié)風(fēng)量。這種調(diào)節(jié)方式雖然簡(jiǎn)單，但它是以增加管網(wǎng)損失，耗費(fèi)大量能源為代價(jià)的。如采用“風(fēng)機(jī)專(zhuān)用變頻”來(lái)自動(dòng)調(diào)速，就可以從根本上防止電能浪費(fèi)，單從公式p/pe=(n/ne)3來(lái)算，其節(jié)約的電費(fèi)就可想而知了。

（三）變頻器使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變得更為可靠

梳棉機(jī)道夫傳動(dòng)使用變頻取消了減速箱，慣性飛輪，帶電刷的電磁離合器及雙速電機(jī)后，以前維修工最繁忙的變速箱漏油問(wèn)題、齒輪磨損調(diào)換問(wèn)題、離合器失靈損壞問(wèn)題，工藝變化調(diào)換“變產(chǎn)”齒輪問(wèn)題已全不存在。變頻器的使用，使維修工工作量急劇下降；維修備件倉(cāng)庫(kù)急劇萎縮；梳棉機(jī)的停臺(tái)率直線(xiàn)下降；而產(chǎn)量、質(zhì)量卻直線(xiàn)上升。反之，產(chǎn)品的成本亦將成倍下降！

三、變頻器的選擇方案探析

（一）矢量變頻器，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能好

由于矢量變頻器可以分別對(duì)電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行檢測(cè)、控制，自動(dòng)改變電壓和頻率，使指令值和檢測(cè)實(shí)際值達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)了矢量控制。雖然它是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，但是大大提升了靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)品質(zhì)，轉(zhuǎn)速精度可達(dá)5%。

在設(shè)備要求不是十分高的情況下，采用該方案是非常合適的，它可達(dá)到控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性又高的實(shí)效，該方案目前已在FA系列梳棉機(jī)上開(kāi)始使用并獲得比較理想的效果。

（二）矢量閉環(huán)變頻器，性?xún)r(jià)比優(yōu)良

矢量閉環(huán)變頻調(diào)速是一種最為理想的控制方式，他類(lèi)同于伺服、直流閉環(huán)調(diào)速，但性?xún)r(jià)比又大大優(yōu)于兩者。我廠(chǎng)已在FA218C梳棉機(jī)前后比例跟蹤上成功使用該方案，效果非常理想。該方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可以從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行速度控制，即甚低速亦能運(yùn)行，調(diào)速范圍可達(dá)100:1或1000:1；（2）動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，轉(zhuǎn)速精度高；（3）加速度特性好，抗負(fù)載突變能力強(qiáng)。

因此對(duì)于轉(zhuǎn)速精度要求不是特別高，負(fù)載變化不是十分劇烈的場(chǎng)合，建議選用開(kāi)環(huán)矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)為好。

四、變頻器使用的注意點(diǎn)

變頻器內(nèi)部由于存在IGBT等高速工作開(kāi)關(guān)，故在電路中會(huì)出現(xiàn)分布電感和分布電容，他們之間的能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，形成發(fā)射電磁波，從而產(chǎn)生高頻（1GHZ左右）電磁噪聲或電磁干擾，干擾嚴(yán)重時(shí)將會(huì)導(dǎo)致弱電設(shè)備如PLC、電子計(jì)數(shù)器、工控機(jī)等無(wú)法正常工作。對(duì)此，應(yīng)該注意：

1．布線(xiàn)時(shí)，變頻器主回路必須與信號(hào)回路垂直或離開(kāi)20-30公分。

2．信號(hào)線(xiàn)采用屏蔽線(xiàn)或者塑料絞合線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)絞合后噪聲信號(hào)的大部分會(huì)相互抵消。

3．變頻必須使用單獨(dú)接地極，不能與其它動(dòng)力設(shè)備接地相連。且兩者相距最小為5米，更不能將變頻接地連在零線(xiàn)上。

4．頻率參數(shù)設(shè)置應(yīng)盡量小于5KHZ。

5．在變頻器的輸入、輸出端安裝變頻專(zhuān)用濾波器。

總之，變頻器在紡織企業(yè)中的運(yùn)用已日趨成熟，企業(yè)依據(jù)發(fā)展的實(shí)際需要，挑選適合其運(yùn)用的變頻器有利促進(jìn)棉紡設(shè)備改造，提高產(chǎn)品質(zhì)量。