摘要: 交流變頻技術(shù)在新型紡織設(shè)備及老機改造中的應(yīng)用，交流變頻技術(shù)應(yīng)用的必要性，可行性及性價比分析。 1、前言 　　 近10年來在激烈的市場競爭中，國內(nèi)外紡機廠商，采用PLC控制，變頻調(diào)速，機電一體化等以電子技術(shù)更多的取代傳統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)，提高紡機整機的可靠性，提高紡制質(zhì)量和自動化程度，擴大品種的適應(yīng)性，使用操縱易便。各紡織廠家也投資改造老機設(shè)備。這里面有一個采用較多的技術(shù)交流變頻調(diào)速技術(shù)。 2、交流變頻調(diào)速技術(shù)的優(yōu)點 　　 交流變頻調(diào)速技術(shù)近二十年來在一些技術(shù)先進的國家得到迅速的普及推廣，并在電子拖動中逐步占據(jù)主導(dǎo)地位，形成了電力電子學(xué)理論。 電力電子學(xué)就是使用電子半導(dǎo)體元件進行電力變頻和控制的技術(shù)。1973年美國電氣學(xué)會在其主辦的電力電子學(xué)大會上，將電力電子學(xué)定義為：是研究電氣電子和控制的邊緣領(lǐng)域的技術(shù)學(xué)科。電力電子學(xué)是本來不適用于調(diào)速的交流異步電動機，具有和直流電動機一樣的調(diào)速性能。 交流變頻調(diào)速傳動具有以下特點： 　　 2.1可以使普通異步電動機實現(xiàn)無級調(diào)速。 　　 2.2啟動電流小，減少電源設(shè)備容量。 　　 2.3啟動平滑,消除機械的沖擊力，保護機械設(shè)備。 　　 2.4對電機具有保護功能,降低電機的維修費用。 　　 2.5具有顯著的節(jié)電效果。 　　 由于交流變頻調(diào)速傳動技術(shù)具有上述特點，已開始取代直流調(diào)速裝置，成為現(xiàn)代電氣傳動的發(fā)展方向。 3、交流變頻技術(shù)在棉紡織設(shè)備中推廣應(yīng)用的必要性 紡紗工藝流程中要求加工設(shè)備的電氣傳動穩(wěn)定，點動、啟動及升降速都應(yīng)平滑實現(xiàn)，這樣才能是纖維的牽伸均勻，降低重量不勻和條干CV值。在棉紡設(shè)備的傳動系統(tǒng)中，都是由皮帶與齒輪來承擔(dān)，由于電動機啟動硬度的原因，在點動與啟動過程中，不可避免地會出現(xiàn)皮帶打滑，齒輪沖擊等現(xiàn)象。在機械傳動輪系中，齒輪越多，造成齒輪損傷的機率就越大，應(yīng)用交流變頻技術(shù)就能夠很好的解決平滑啟動，消除機械啟動時的沖擊力，實現(xiàn)無級調(diào)速，滿足生產(chǎn)工藝要求，提高成紗質(zhì)量。應(yīng)用此技術(shù)在紗支品種變化的 情況時，不需改變牙齒或皮帶輪，設(shè)備工藝轉(zhuǎn)速的改變只需通過變頻設(shè)定就可完成。 4. 交流變頻技術(shù)在紡 織設(shè)備中的應(yīng)用4.1交流變頻調(diào)速在新型國產(chǎn)棉紡設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。在2000年第七屆中國國際紡織機械展中，F(xiàn)A201B梳棉機、FA326并條機、FA423粗紗機、FA710高速并條機、FA231倍捻機均采用變頻調(diào)速。新型國產(chǎn)細(xì)紗機F1513系列、F0128系列采用PLC，可編程序控制，變頻調(diào)速、紡紗全程可根據(jù)設(shè)定程序進行調(diào)速紡紗。特別是EJM128JL型細(xì)紗機1008錠，錠速可按10段變頻調(diào)速控制。FA716并紗基礎(chǔ)集體變頻調(diào)速，還可使用后不同品種需要，實行單錠，分組或分段變頻調(diào)速，適應(yīng)棉毛等多品種并紗卷繞的要求。 4.2交流變頻調(diào)速在梳棉機中的應(yīng)用 4.2.1梳棉機老機在設(shè)計方面由于受到當(dāng)時的技術(shù)條件、設(shè)備制造成本，市場需要等因素的限制不可避免的存在著一些缺陷。如A186D型梳棉機道傳動系統(tǒng)中的電磁離合器由于故障較高，經(jīng)常造成停臺，不時出火警，給生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)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。有些企業(yè)慣性輪電磁離合器被棄用。這樣在道夫慢轉(zhuǎn)快的過程中產(chǎn)生細(xì)條，嚴(yán)重時出現(xiàn)破邊，棉網(wǎng)拉斷的現(xiàn)象影響生條質(zhì)量。有的企業(yè)為避免這種現(xiàn)象，用不當(dāng)?shù)牟僮鬓k法來彌補以上設(shè)備缺陷，但要造成大量的廢條，同樣是不可取的。 4.2.2改善梳棉機運行狀態(tài)的過程。A186D梳棉機為了使道夫達到升、降速平滑，在機械傳動中設(shè)計雙速電機，慣性輪、電磁離合器，用電氣加機械的手段來實現(xiàn)。 A186E、A186F、FA201梳棉機設(shè)計中又增加了電動機的星-三角轉(zhuǎn)換這一控制環(huán)節(jié)，從而進一步改善了升、降速斜率。FA201B、FA212梳棉機采用了交流變速調(diào)速，從而實現(xiàn)了道夫升速斜率的任意調(diào)節(jié)，道夫工藝轉(zhuǎn)速的任意可變的功能。為老機改造提供一個好的范例。 對A186D老機進行交流變頻調(diào)速改造，不但提高設(shè)備性能，降低故障停臺。還能提高生產(chǎn)效率與生條質(zhì)量。 4.3變頻調(diào)速在粗紗機上的應(yīng)用取代防細(xì)節(jié)裝置 粗紗機的筒管卷繞與前羅拉的轉(zhuǎn)速在開停時容易產(chǎn)生差異，造成粗紗張力的過大與過小，這樣就很容易形成粗紗的粗細(xì)節(jié)，為了減少粗細(xì)節(jié)的產(chǎn)生，在粗紗機傳動設(shè)計有電抗器，時間繼電器加電磁離合器，統(tǒng)稱為防細(xì)節(jié)裝置。電抗器的作用是在粗紗機啟動時使主電機處于三相不平衡狀態(tài)，從而降低電機的啟動力矩，達到軟啟動的目的，時間繼電器與電磁離合器則是在粗紗機停車時鐵炮與筒管卷繞相脫離，筒管停止卷繞，而前羅拉則仍以慣性繼續(xù)輸出粗紗，使用羅拉與錠翼之間的粗紗又一定的松弛程度，防止粗紗再次開車時產(chǎn)生過度張力。 此種防細(xì)節(jié)裝置在實際使用過程中存在嚴(yán)重的缺陷。一是電抗器串在三相回路中的一相，利用三相不平衡原理來降低電機的啟動力矩，當(dāng)粗紗機啟動結(jié)束后通過時間繼電器將電抗器短接，使電動機恢復(fù)三相平衡狀態(tài)，投入正常運行。如果時間繼電器一旦出現(xiàn)問題，就會使電機長期處于三相不平衡運行，造成電機過熱而燒壞。二是停車用的電磁離合器的離合時間是通過兩個時間繼電器配合調(diào)節(jié)來實現(xiàn)的，使粗紗的松弛程度掌握難度較大，再者電磁離合器的故障也較高；因此這種防細(xì)節(jié)裝置，在實際生產(chǎn)中能保持的很少，粗紗的防細(xì)節(jié)問題一直沒有得到很好的解決。目前新型粗紗機及老機改造采用交流變頻技術(shù)。使這一工藝難題得以解決。經(jīng)對FA413型粗紗機改造前后成紗質(zhì)量測試，啟動段粗紗條干CV%下降2-3%，粗紗粗細(xì)節(jié)下降90%以上。 4.4變頻調(diào)速在漿紗機上的應(yīng)用減少了機械結(jié)構(gòu)和電機 在G142系列漿紗老機改造中采用交流變頻調(diào)速，減少原設(shè)計中的第一組機械無級變速器，同時省去了一個伺服電機和一個慢速電機。而在滿足上漿工藝上，車速由慢速、主機加升降速改造成了車速由啟動道工藝車速的無間斷無級調(diào)速。為車速變化調(diào)整壓力實現(xiàn)漿紗上漿率均衡提供了條件。 4.5變頻調(diào)速在紡織空調(diào)中的應(yīng)用使節(jié)能顯著 在空調(diào)風(fēng)機控制中應(yīng)用，可根據(jù)車間環(huán)境條件對風(fēng)機進行無級調(diào)速，擴大了調(diào)節(jié)范圍，因風(fēng)機大部分工作在50-80%的效率中，這樣就具有良好的節(jié)電效果高達60%左右，在水泵控制應(yīng)用中可根據(jù)水量調(diào)整供水水泵轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)節(jié)能同時也實現(xiàn)了接近恒壓供水。 5、交流變頻調(diào)速技術(shù)在棉紡織設(shè)備上推廣應(yīng)用的可行性。 交流變頻調(diào)速技術(shù)在新型國產(chǎn)棉紡織設(shè)備中已比較廣泛。目前服役的棉紡織設(shè)備中推廣應(yīng)用的極少。棉紡織技術(shù)雜志閻磊主編曾在《我國紡織工業(yè)技術(shù)進步的思考與建議》[2000.1>一文中就提到了采用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)紡織設(shè)備問題，現(xiàn)棉紡織企業(yè)所使用的設(shè)備大都是七、八十年代生產(chǎn)的設(shè)備，這些設(shè)備從機械狀態(tài)來講仍可使用相當(dāng)一段時間，近期全部更新是不可能的，但對其進行部分電氣傳動改造是完全可行的。 以梳棉、粗紗兩個工序的設(shè)備實施變頻技術(shù)改造為例。一個5萬錠生產(chǎn)規(guī)模的棉紡企業(yè)，梳棉工序配置80臺左右設(shè)備，粗紗工序配置20臺左右設(shè)備。若梳棉機為186D或A186F型，其改造費A用約為28萬元左右，但在變頻技術(shù)改造過程中取消了電磁離合器、2個接觸器，還有中間繼電器和整流器等。這些電氣材料節(jié)約近1000元，他有效保護道夫電機，道夫傳動輪系，降低故障率，減少維修費用，這樣每單臺可節(jié)約材料費用1200元，80臺就可節(jié)約9.6萬元。通過簡單測算，投資回收期為4.35年，總投資收益率為22.97%。 粗紗機的變頻技術(shù)改造也具有良好的性價比。粗紗工序全部改造費用為22萬元，也可節(jié)約電抗器、接觸器、時間繼電器、電磁離合器等材料消耗?！? 6、結(jié)束語 交流變頻調(diào)速技術(shù)在棉紡織設(shè)備上的應(yīng)用是必要的，對傳統(tǒng)的棉紡織設(shè)備推廣應(yīng)用也是可行的。 現(xiàn)正在服役的棉紡織設(shè)備中交流變頻技術(shù)應(yīng)用較小。這里的因素很多：一是目前運行的設(shè)備大多是七八十年代出場的，但是這一新技術(shù)還未得到應(yīng)用，二是近年來棉紡織行業(yè)效益不佳，沒有能力應(yīng)用這一新技術(shù)，在設(shè)備選型上，由于價差因素放棄了采用新技術(shù)的設(shè)備；三是管理水平與維修力量不佳，而不敢選用技術(shù)含量高的設(shè)備。隨著社會的進步，技術(shù)的發(fā)展和加入WTO，就必須提高我國現(xiàn)有棉紡織設(shè)備的裝備水平，增在技術(shù)含量，增加棉紗、布在國際市場上的競爭力。因此，交流變頻調(diào)速這一高新技術(shù)將在棉紡織設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。