變頻器在紡織機械中的推廣應用

1引言
近年來隨著激烈的市場競爭以及紡織機械機電一體化技術水平的不斷提高，國內外紡機普遍進入變頻調速驅動時代。變頻調速取代了傳統的機械結構，從清花、梳棉、條并、粗紗、細紗、絡筒、整經、漿紗、無梭織機等主體工藝流程和基本織機裝備已經普遍采用。而且新開發的紡織機械中幾乎無一例外地應用了交流變頻調速技術，大大地提高了紡機設備的可靠性，提高了紡織質量和自動化程度。
2 紡織機械中的變頻調速
交流變頻調速技術作為紡織機械中應用的必然趨勢，具備以下明顯的優點：
(1) 減少功耗降低成本，具有顯著的節電效果。
(2) 可以使異步電機實現無級調速。
(3) 簡化了機械結構，提高了生產速度和生產效率。
(4) 啟動平滑，消除了機械的沖擊力，提高了紡機設備的可靠性。
3 變頻調速技術的應用
3.1變頻器驅動特性分類
變頻器控制的紡織機械的電機主要使用的是三相感應交流異步電機。
(1)采用變頻器開環控制異步電機調速稱為V/F形式。該種形式電路簡單可靠，但調速
范圍小，調速精度低，而且低性能不理想，因此多用于針織機或性能要求不高的紡織機械上。
(2)采用無速度傳感器矢量控制變頻器。該變頻器具備優良的低速性能，電路結構簡單，
可靠性高，同時具有較好的加速特性、轉矩特性以及電流限制特性等，適應印染機械的調速等。
(3)采用帶速度反饋的矢量變頻控制異步電機，閉環變頻調速。應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頻率。實現了高頻響應、高精度、智能化，適用于調速性能要求較高且恒張力、恒線速的紡織機械上。
3.2變頻器紡織應用分類
按變頻器應用到紡織機械上的情況，分為三種類型：
(1) 一臺主機選用一臺變頻器控制一臺電機，如細紗機、并條機等（1拖1）。
(2) 一臺主機選用一臺變頻器控制多臺電機，如氣流紡紗機、并紗機等（1拖多）。
(3) 一臺主機選用多臺變頻器控制多臺電機，并由計算機控制多電機協調同步，實現卷繞成型功能，如分條整經機等（多拖多）。
4 變頻調速帶來的技術進步
4.1 軟啟動
當電機通過工頻直接啟動時，它將會產生7～8倍的電機額定電流。這個電流值將
大大增加電機繞組的電應力并產生熱量，從而降低電機壽命。而變頻調速則可在零速零電壓啟動（當然要給予適當轉矩提升）。一旦頻率和電壓的關系建立，變頻器就可按照V/F或矢量控制方式帶動負載進行工作。使用變頻調速能夠充分降低啟動電流，提高繞組承受力，降低電機的維護成本；
4.2 無級調速
紡紗工藝流程中要求加工設備的電氣轉動穩定，點動、啟動及升降速都應平滑實現，這樣才能使纖維的牽伸均勻，降低重量不勻值。在紡機設備的轉動系統中，都是由皮帶和齒輪來承擔。由于電機啟動硬度的原因，在點動與啟動過程中，不可避免地會出現皮帶打滑、齒輪沖擊等現象。在機械傳動中，齒輪越多，造成齒輪損傷的機率就越大。應用交流變頻技術就能很好地實現平滑啟動，消除機械啟動時的沖擊力，實現無級調速，滿足工藝生產要求，提高了生產效率和成紗質量，降低了運行成本。應用此技術在紗支品種變化的情況時，不需改變皮帶輪，設備工藝轉速的改變只需通過變頻設定就可完成。
4.3 優化工藝過程
運用變頻調速能夠優化工藝過程，并能根據工藝過程迅速改變，還能通過遠程PLC
或其它控制器來實現速度變化。如同可控的加速一樣，在變頻調速中，停止方式可以受控，并且可以選擇不同的停止方式，從而使整個系統更加穩定。
5 紡織工程應用實例
交流變頻調速應用于紡織機械中，可以說幾乎各個工序的機械上有應用了。如FA506型細紗機、F1272型精梳機、FA201B型梳棉機，特別是F1520型細紗機1008錠，錠速可按10段變頻器調速控制。某棉紡廠使用的梳棉機老機在設計方面由于受到當時的技術條件、設備制造成本、市場需求等因素的限制，不可避免地存在著一些缺陷，如傳動系統中的電磁離合器由于故障率高，經常造成停車，不時出現火警，給生產效率和產品質量造成一定的損失，要保持與維護需投入大量的人力與物力。慣性輪電磁離合器被棄用，從而產生細條，嚴重時出現破邊、棉網拉斷等現象，影響生條質量。為避免這種現象，某些操作工人用不正當的操作方法來彌補以上設備的缺陷，但造成了大量的廢條，大大降低了生產效率。采用交流變頻調速技術，改變了以上出現的這些現象，為老機改造提供了一個很好的范例。
對于細紗機而言，由于利用變頻器去掉了成形機構中的成形凸輪，進而克服了由于成形凸輪造成的桃底有停頓、桃頂有沖擊等現象，使得細紗卷形狀良好，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的變速來控制錠子的轉速，使得細紗在大中小紗時轉速在變化，以減少紗的斷頭率，從而提高了生產效率。
6結束語
交流變頻調速技術在紡織設備中的應用是必要的，對傳統的紡織設備推廣應用也是可行的。現在從事生產的紡織設備中交流變頻技術應用較少。原因有：一是近年來紡織行業效益不佳，無能力應用這一新技術，在設備造型配置上，由于價差成本因素放棄了采用新技術的設備；二是目前運行的紡織設備大多是七八十年代生產的，但是這一新技術當時還未得到應用；三是管理水平與維修力量欠缺，不敢選用技術含量高的設備。隨著社會的進步、技術的發展和我國加入WTO，就必須提高我國現有紡織設備的裝備水平，增加技術含量，增加紡織產品在國際市場上的競爭力。因此，交流變頻調速這一高新技術將在紡織設備中得到廣泛的應用，從而推進紡織工業產業技術進步。