淺析變頻技術(shù)應(yīng)用于紡紗設(shè)備對產(chǎn)品品質(zhì)的影響和提升

韓忠山

摘 要：相對于傳統(tǒng)的電機(jī)拖動技術(shù)，變頻技術(shù)不僅具有明顯的節(jié)能效果，還能相對容易地實現(xiàn)設(shè)備的平滑調(diào)速，配合人機(jī)操作界面還能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜的工藝要求。達(dá)到降低成本、簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)、提質(zhì)降耗的目的。在相當(dāng)一段時期內(nèi)，紡織行業(yè)由于設(shè)備落后，很多企業(yè)存在生產(chǎn)效率低、勞動強(qiáng)度大、產(chǎn)品低端的問題。近年來，借助飛速發(fā)展的計算機(jī)技術(shù)開發(fā)新材料、新工藝，加大對設(shè)備的更新改造成為整個行業(yè)的發(fā)展方向。文章對變頻技術(shù)在紡紗設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，希望能夠提高產(chǎn)品的品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：變頻技術(shù)；紡紗設(shè)備；產(chǎn)品品質(zhì)；提升

紡紗工序是整個紡織生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，成紗質(zhì)量的高低對產(chǎn)品的品質(zhì)和成本影響極大。由此，國內(nèi)外很多紡織設(shè)備生產(chǎn)廠家在研發(fā)出諸如氣流紡、渦流紡等新概念紡紗設(shè)備的同時對傳統(tǒng)的紡紗設(shè)備應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行改造，其中采用變頻技術(shù)對紡紗機(jī)的主傳動系統(tǒng)結(jié)合PLC可編程控制技術(shù)的革新改造最為普遍，效果也最為明顯。

傳統(tǒng)的紡紗生產(chǎn)分為粗紗和細(xì)紗兩道工序，一般的工藝流程為：原料喂入→清花→梳棉→頭并→二并→粗紗→細(xì)紗→后加工。其中紡紗工序（粗、細(xì)紗）的作用是通過對棉（毛）條的牽伸、加捻、卷繞和成型，為后續(xù)的產(chǎn)品織造做好準(zhǔn)備。

1 變頻技術(shù)在粗紗機(jī)上的應(yīng)用

（1）傳統(tǒng)粗紗階段是在棉條經(jīng)羅拉牽伸后，由前羅拉出紗進(jìn)行加捻，然后卷裝成形繞在筒管上。傳統(tǒng)的粗紗機(jī)前羅拉出紗速度是恒定，而卷繞速度隨著卷繞直徑的增大按反比例減小，機(jī)器采用機(jī)械式錐輪變速機(jī)構(gòu)，皮帶在上、下錐輪上移動，達(dá)到改變卷繞和升降速度實現(xiàn)粗紗卷繞成形。由于錐形齒輪加鐵炮的變速機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性較差、控制精度低，往往引起產(chǎn)品質(zhì)量波動。同時，在設(shè)備起機(jī)時電動機(jī)升速太快也引起粗紗斷頭或者條干不勻等質(zhì)量問題。

（2）采用變頻技術(shù)的粗紗機(jī)能很好地解決，新型粗紗機(jī)采用4臺變頻電機(jī)分別傳動牽伸羅拉、錠翼、筒管和龍筋升降完成整套工藝，取消了原設(shè)備中的錐輪、成形、擺動和換向機(jī)構(gòu)等，還取消了捻度、升降、卷繞、張力、成形角度等變換齒輪，極大地簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高了車速、減少了斷頭、提高了單機(jī)效率和質(zhì)量，同時改變工藝簡便、快捷。采用新型變頻傳動的粗紗機(jī)的控制框圖和思路如下：

圖1

圖1中PLC控制器通過現(xiàn)場總線控制變頻器和電動機(jī)。根據(jù)產(chǎn)品和工藝的需要預(yù)先設(shè)定算法并通過觸摸屏進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)定，檢測裝置實測粗紗張力進(jìn)行實時反饋。電動機(jī)自帶編碼器實現(xiàn)速度閉環(huán)控制以保證調(diào)速精度。從而實現(xiàn)錠翼卷繞速度隨卷繞直徑的增大而降速，確保恒張力卷繞，牽伸羅拉、錠翼、筒管和龍筋升降傳動的運轉(zhuǎn)速度按工藝要求和綻翼速度，筒管速度保持一定比例關(guān)系實現(xiàn)無級自適應(yīng)改變。

2 變頻技術(shù)在細(xì)紗機(jī)上的應(yīng)用

（1）細(xì)紗緊跟粗紗后面對粗紗進(jìn)一步牽伸、加捻后卷繞成型，出來的紗線用來織造面料。傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)的錠子、羅拉及鋼領(lǐng)板的升降都靠主電機(jī)傳動，主電機(jī)采用雙速電機(jī)，啟動時用低速，正常運轉(zhuǎn)后用高速且恒速不變。由于錠子速度不變，不能實現(xiàn)在紡紗過程中對大、中、小紗時錠子轉(zhuǎn)速的動態(tài)控制，故紗線斷頭率偏高。而且實現(xiàn)牽伸、加捻、卷繞、成型的一系列凸棘輪、連桿機(jī)構(gòu)的精度可靠性也低。造成織造時退管困難。如果在生產(chǎn)中能夠根據(jù)整個筒紗各階段的張力變化規(guī)律實現(xiàn)錠子轉(zhuǎn)速的自適應(yīng)調(diào)整，保證紡紗各階段的張力恒定，做到小紗、大紗階段基本無斷頭，中紗階段又可以達(dá)到紡紗速度的目的，從而使產(chǎn)量、質(zhì)量同步提高。

（2）變頻技術(shù)順應(yīng)生產(chǎn)的需要應(yīng)用到細(xì)紗機(jī)上，其主要優(yōu)勢是能夠根據(jù)落紗的大、中、小紗張力變化規(guī)律實現(xiàn)自動無級變速，優(yōu)化落紗條件以盡可能地保存紡紗各階段的張力穩(wěn)定。在新型細(xì)紗機(jī)中采用變頻技術(shù)后可以根據(jù)在細(xì)紗紡紗時張力與錠子速度的關(guān)系，即當(dāng)錠速增大時紡紗張力隨著增大，且錠子速度越高，紡紗張力增加值就越大，合理調(diào)整錠速來控制紡紗張力，使紡紗過程的張力變化近似于恒定。即在小紗時紗線張力大，我們使用較低的錠速來減少斷頭；當(dāng)小紗上升時紗線張力漸小適時增快錠速；當(dāng)中紗紗線張力小時，使用較高的錠速；當(dāng)大紗開始時，紗線張力漸大，我們又減慢錠速；快到滿管位置時又使用較低的適位停車錠速；在空筒管開車生頭時紗線張力波動大，還可采用適宜接頭的低速運行；這樣就可以根據(jù)需要，實現(xiàn)細(xì)紗機(jī)在紡紗運轉(zhuǎn)過程中的變錠速控制，從而有效地降低細(xì)紗的斷頭率，提高細(xì)紗機(jī)的生產(chǎn)效率。

3 新型細(xì)紗機(jī)采用變頻調(diào)速的實現(xiàn)方式

細(xì)紗機(jī)利用變頻器調(diào)節(jié)錠子速度快慢一般采用定長制方式，即按照不同紡紗支數(shù)所紡的滿紗總長度區(qū)間，每個區(qū)間根據(jù)實際生產(chǎn)中的斷頭情況來設(shè)置相應(yīng)的錠子速度達(dá)到減少設(shè)斷頭的目的。

4 紡紗機(jī)采用變頻技術(shù)拖動的效果和優(yōu)勢

（1）簡化了復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，取消了錐棘輪等變速連桿裝置，提高了設(shè)備可靠性；（2）主機(jī)速度提高了35%，噪音降低，斷頭率減少，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；（3）應(yīng)用觸摸屏人機(jī)界面，操作方便、直觀，更換工藝品種方便；（4）節(jié)約電能的消耗；（5）變頻調(diào)速有利于加強(qiáng)紡織廠機(jī)電一體化和計算機(jī)技術(shù)的推廣應(yīng)用，實現(xiàn)在線檢測、顯示和控制。

通過上述分析可以看出，變頻器應(yīng)用于紡紗機(jī)相較于傳統(tǒng)的繼電控制，無論是產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗，還是用人用工方面都有優(yōu)越性。因此，加強(qiáng)變頻技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用對于整體提升我國的紡織行業(yè)水平具有重大的意義。