变频调速技术的应用是纺织设备工业发展必然趋势

1　引言  　　近年来随着激烈的市场竞争，随着纺织机械机电一体化技术水平的不断提高，国内外纺机厂家采用了变频调速技术，取代了传统的机械结构，从清花、梳棉、条并、粗纱、细纱、络筒、整经、浆纱、无梭织机等均已采用，而且在大多数新开发的纺织机械中几乎无一例外地应用了交流变频调速技术，大大地提高了纺机设备的可靠性，提高了纺织质量和自动化程度。  　　2　交流变频调速技术是纺织机械中应用的必然趋势  　　它具备以下明显的优点:  　　（1）减少功耗降低成本，具有显著的节电效果;  　　（2）可以使异步电机实现无级调速;  　　（3）简化了机械结构，提高了生产速度和生产效率;  　　（4）启动平滑，消除了机械的冲击力，提高了纺机设备的可靠性。    　　3　交流变频调速技术的应用  　　3.1　变频器控制的纺织机械所采用的变频器  　　电机主要使用的是三相感应交流异步电机，下面简述一下不同形式的变频器:  　　（1）采用变频器开环控制异步电机调速称为v/f形式  　　该种形式电路简单可靠，但调速范围小，调速精度低，而且低速性能不理想，因此多用　　于针织机或性能要求不高的纺织机械上;  　　（2）采用无速度传感器矢量控制变频器  　　该变频器具备优良的低速性能，电路结构简单，可靠性高，同时具有较好的加速特性、转矩特性以及电流限制特性等，适用于印染机械的调速等;  　　（3）采用带速度反馈的矢量变频控制异步电机，闭环控制变频调速  　　应用功率绝缘栅双级型晶体管（igbt）代替一般的大功率管（gtr），提高了变频器的开关频率。实现了高频响应、高精度、智能化，适用于调速性能要求较高且恒张力、恒线速的纺织机械上。  　　3.2　纺织机械上应用的三种类型  　　（1）一台主机选用一台变频器控制一台电机，如细纱机、并条机等;  　　（2）一台主机选用一台变频器控制多台电机，如气流纺纱机、并纱机等;  　　（3）一台主机选用多台变频器控制多台电机，并由计算机控制多电机协调同步，实现卷绕成型功能，如分条整经机等。    　　4　交流变频调速技术在纺织机械中推广应用的必要性  　　（1）当电机通过工频直接启动时，它将会产生7－8倍的电机额定电流。这个电流值将大大增加电机绕组的电应力并产生热量，从而降低电机寿命。而变频调速则可在零速零电压启动（当然要给予适当转矩提升）。一旦频率和电压的关系建立，变频器就可按照v/f控制方式或矢量控制方式带动负载进行工作。使用变频调速能够充分降低启动电流，提高绕组承受力，降低电机的维护成本;  　　（2）纺纱工艺流程中要求加工设备的电气传动系统在运行中稳定，点动、启动及升降速都应平滑实现，这样才能使纤维的牵伸均匀，降低重量不匀值。在纺机设备的传动系统中，都是由皮带和齿轮来承担。由于电机启动硬度的原因，在点动与启动过程中，不可避免地会出现皮带打滑、齿轮冲击等现象。在机械传动中，齿轮越多，造成齿轮损伤的机率就越大。应用交流变频技术就能很好地实现平滑启动，消除机械启动时的冲击力，实现无级调速，满足工艺生产要求，提高了生产效率和成纱质量，降低了运行成本。应用此技术在纱支品种变化的情况时，不需改变皮带轮，设备工艺转速的改变只需通过变频设定就可完成;  　　（3）运用变频调速能够优化工艺过程，并能根据工艺过程迅速改变转速，还能通过远程plc或其它控制器来实现速度变化;  　　（4）如同可控的加速一样，在变频调速中，停止方式可以受控，并且可以选择不同的停止方式，从而使整个系统更加稳定。    　　5　交流变频调速在纺织机械中的应用实例  　　交流变频调速应用于纺织机械中，可以说几乎各个工序的机械上都有应用了。如fa506型细纱机、f1272型精梳机、fa201b型梳棉机，特别是f1520型细纱机1008锭，锭速可按10段速度由变频器调速控制。  　　某棉纺厂使用的梳棉机老设备在设计方面由于受到当时的技术条件、设备制造成本、市场需求等因素的限制，不可避免地存在着一些缺陷，如传动系统中的电磁离合器由于故障率高，经常造成停车，不时出现火警，给生产效率和产品质量造成一定的损失，要保持与维护需投入大量的人力与物力。惯性轮电磁离合器被弃用，从而产生细条，严重时出现破边、棉网拉断等现象，影响生条质量。为避免这种现象，某些操作工人用不正当的操作方法来弥补以上设备的缺陷，但造成了大量的废条，大大降低了生产效率。采用交流变频调速技术，改变了以上出现的这些现象，为老设备改造提供了一个很好的范例。  　　对于细纱机而言，由于利用变频器去掉了成形机构中的成形凸轮，进而克服了由于成形凸轮造成的挑底有停顿、挑顶有冲击等现象，使得细纱卷形状良好，以便于下一道工序的高速退绕。同时利用变频器控制主电机的变速来控制锭子的转速，使得细纱在大中小纱时转速在变化，以减少纱的断头率，从而提高了生产效率。    　　6　交流变频调速技术在纺织设备中应用展望  　　交流变频调速技术在纺织设备中的应用是必然的，对传统的纺织设备推广应用也是可行的。  　　现在从事生产的纺织设备中交流变频技术应用较少。原因有:一是近年来纺织行业效益不佳，无能力应用这一新技术，在设备造型配置上，由于价差成本因素放弃了采用新技术的设备;二是目前运行的纺织设备大多是上世纪70～80年代生产的，但是这一新技术当时还未得到应用;三是管理水平与维修力量欠缺，不敢选用技术含量高的设备。随着社会的进步、技术的发展和我国加入wto后形势发展的要求，就必须提高我国现有纺织设备的装备水平，增加技术含量，增加纺织产品在国际市场上的竞争力。因此，交流变频调速这一高新技术将在纺织设备中得到广泛的应用，从而纺织工业真正处于先进水平。    　　7　结束语  　　交流变频调速技术在纺织设备中的应用越来越广泛，这在很大程度上推动了纺织设备的技术进步，变频调速技术的应用已是纺织设备工业发展必然趋势。