摘要：傳統(tǒng)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)改變整機(jī)轉(zhuǎn)速，需要通過更換皮帶盤來實(shí)現(xiàn)的，其不能實(shí)現(xiàn)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的變速。因此，造成小紗及大紗階段產(chǎn)生較高斷頭率，從而影響紗線的產(chǎn)量及質(zhì)量，并損失原料。采用變頻調(diào)速器可實(shí)現(xiàn)細(xì)紗機(jī)的無級(jí)變速，使紡紗過程在小、中、大紗階段所受張力波動(dòng)幅度縮小，減少斷頭率，從而提高紗線產(chǎn)量、質(zhì)量；配置網(wǎng)絡(luò)化通訊模塊，可以方便的進(jìn)行生產(chǎn)監(jiān)控和管理。

關(guān)鍵詞：細(xì)紗機(jī)  變頻器

一．引言 

     細(xì)沙工序的好壞直接影響到紗線的質(zhì)量和產(chǎn)量。細(xì)紗生產(chǎn)中，細(xì)紗斷頭是影響產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和能耗的關(guān)鍵。

      我國目前紡紗廠中仍有大量傳統(tǒng)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)在使用，隨著國家政策和市場(chǎng)對(duì)節(jié)能降耗的需求，傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)升級(jí)改造市場(chǎng)凸顯。圖1為細(xì)紗機(jī)單邊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1 細(xì)紗機(jī)單邊結(jié)構(gòu)示意圖 

二．    環(huán)錠細(xì)沙機(jī)工藝中的節(jié)能改造點(diǎn)

      環(huán)錠細(xì)紗機(jī)紡紗工藝中，一般將一個(gè)紗錠的成型過程按紗錠大小分為：小紗階段、中紗階段、大紗階段。小、中、大紗的具體分界點(diǎn)一般按不同紗線種類的紡紗長(zhǎng)度確定。

      傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)紡紗過程中，整機(jī)速度在整個(gè)紗錠成型過程中恒定不變，這樣造成：小紗階段張力波動(dòng)大；中紗張力波動(dòng)小而穩(wěn)定但速度過低；大紗張力波動(dòng)又有所增加。張力波動(dòng)的變化規(guī)律決定了小紗斷頭最多，中紗斷頭最少，大紗斷頭較多的分布規(guī)律。傳動(dòng)細(xì)紗機(jī)為解決小紗和大沙斷頭多影響紗線質(zhì)量的弊病，采取整機(jī)已較低車速運(yùn)轉(zhuǎn)的方式。這種工藝方式，限制了車速的提高，而中紗斷頭少，車速潛力不能發(fā)揮，影響了機(jī)器生產(chǎn)效率的提高。

      為解決以上矛盾，采用主電機(jī)變頻控制方式，在小紗時(shí)低速運(yùn)行，中紗提速，大紗適當(dāng)減速的方式，模擬整個(gè)紡紗過程紗線張力變化情況，同時(shí)實(shí)現(xiàn)張力波動(dòng)小，從而總體提高紡紗效率的功效。圖2為采用臺(tái)達(dá)方案的變頻細(xì)沙機(jī)控制柜。

圖2   臺(tái)達(dá)變頻細(xì)沙機(jī)控制柜

三．    變頻改造優(yōu)勢(shì)

細(xì)沙機(jī)的網(wǎng)絡(luò)變頻改造具有一下優(yōu)勢(shì)：

1．提高產(chǎn)品質(zhì)量：千錠時(shí)斷頭率降低,因斷頭的減少擋車工可以將節(jié)省的時(shí)間用來作清潔工作減少了許多突發(fā)的紗疵.提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

2．提高產(chǎn)量：安裝變頻器后的細(xì)紗機(jī)，雖然在小紗和大紗時(shí)降低了5％-8％的速度（目的是降低斷頭率），但在中紗時(shí)根據(jù)車況提高5％-15%的速度，而中紗的長(zhǎng)度占整個(gè)細(xì)紗長(zhǎng)度的80％，也就使紡紗的整體速度提高了近10％，大大提高了錠子的有效運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，提高了細(xì)紗機(jī)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量。產(chǎn)量也就提高了近10％。
3.節(jié)約原料：斷頭減少后接頭回花減少，皮輥花也相應(yīng)減少，也就是節(jié)約了返工浪費(fèi)的原料。
4.更改工藝方便：降低勞動(dòng)強(qiáng)度更換品種或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速時(shí)，不需更換皮帶盤，直接修改變頻器參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)。
5.紡特殊品種效果好：對(duì)某些紡紗有一定難度的品種如強(qiáng)捻紗、包芯紗、麻棉紗及高檔精梳產(chǎn)品，通過變速選擇生產(chǎn)過程最佳點(diǎn)，可最大程度提高單產(chǎn)、減少斷頭。

6.采用變頻器控制可以節(jié)約用電：
   （1）主電機(jī)可最大潛力挖掘電機(jī)的無功功率，充分利用和提高功率因數(shù)安裝了變頻器的細(xì)紗機(jī)功率因數(shù)從原來的0.78提高至0.92降低了無功電流，降低了線路損耗，節(jié)省了電能。
   （2）大大減少用電設(shè)備的工作時(shí)間，從而達(dá)到節(jié)電的目的。安裝了變頻器的細(xì)紗機(jī)在同等產(chǎn)量的情況下輔助用電設(shè)備如吸棉電機(jī)用電，照明用電，空調(diào)用電，回風(fēng)用電等設(shè)備的用電量也大大減少。
7.節(jié)約生產(chǎn)成本：細(xì)紗斷頭的減少為值車工擴(kuò)大看臺(tái)、減少萬錠用工、節(jié)約生產(chǎn)成本提供了可能。
8.減少小線毛羽：通過變頻降速對(duì)減少小線毛羽效果較好，有利于減小大、中、小紗毛羽值的極差具有潛在的商業(yè)價(jià)值。
9.可以聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控：變頻器配合PLC與計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)可連為一體，監(jiān)視在線生產(chǎn)情況。表3為某廠細(xì)沙機(jī)變頻改造前后斷頭率和毛羽指數(shù)作了對(duì)比。

表3   改造前后對(duì)照表

明顯可以看出，變頻改造后，斷頭率和毛羽指數(shù)均優(yōu)于改造前。

四．    臺(tái)達(dá)提供的幾種細(xì)紗機(jī)改造方案

1. 1.      簡(jiǎn)易改造方案

       針對(duì)客戶低成本改造要求，我們提供利用變頻器三段速控制簡(jiǎn)易改造方案。

      這種方案，只需加裝變頻器和接近開關(guān)。將接近開關(guān)安裝在主軸上作為計(jì)數(shù)信號(hào)，利用臺(tái)達(dá)變頻器內(nèi)部計(jì)數(shù)器（接線端子TRG）計(jì)數(shù)，將變頻多功能輸出端子MO1、MO2對(duì)應(yīng)之參數(shù)3-01、3-02分別設(shè)定：指定計(jì)數(shù)設(shè)定值到達(dá)指示和設(shè)定計(jì)數(shù)值到達(dá)指示。

      同時(shí)通過換算紗線長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)值，設(shè)定3-08設(shè)定計(jì)數(shù)值和3-09到達(dá)計(jì)數(shù)值。但紗線紡到一定長(zhǎng)度，變頻器多功能輸出端子MO1、MO2動(dòng)作，再既有外部控制線路，切換變頻多段速輸入端子，控制變頻實(shí)現(xiàn)小、中、大紗錠三段不同速度，提高紡紗效率和質(zhì)量。

1. 2.      優(yōu)化能效方案

      實(shí)際紡紗過程中，細(xì)紗的小、中、大紗并的判定并無嚴(yán)格界限，且紗線不同，判定的紡紗長(zhǎng)度也不同，簡(jiǎn)易方案在不同紗線的紡紗過程中并非達(dá)到提高速度最佳效果。

      現(xiàn)場(chǎng)紡紗張力測(cè)量中，張力的波動(dòng)過程是一個(gè)漸進(jìn)曲線過程，并非三段臺(tái)階式。為充分發(fā)揮設(shè)備潛能，可以針對(duì)不同紡紗長(zhǎng)度的設(shè)定不同變頻速度，穩(wěn)定張力波動(dòng)，減少斷頭。如圖4

      利用臺(tái)達(dá)變頻器的R485通訊功能，配合臺(tái)達(dá)DVP系列PLC的通訊程序，可以方便的在不同紗線長(zhǎng)度段改變變頻頻率，達(dá)到產(chǎn)量和質(zhì)量的最優(yōu)化。

      此方案的基本配置如下：DOPAS38(或TP04)+DVP24ES+VFD110B43P

           圖4 速度設(shè)定

1. 3.      網(wǎng)絡(luò)化變頻方案

      現(xiàn)代紡紗車間隨著自動(dòng)化水平的提高，對(duì)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控能力提成了更高要求。細(xì)沙車間作為紡紗工藝工程中配置最多的機(jī)型，不少客戶需要對(duì)細(xì)紗車間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，中控室采集每臺(tái)車班次、產(chǎn)量等關(guān)鍵信息。

      臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品利用其強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)整合能力，在方案2的理論基礎(chǔ)上，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)細(xì)紗機(jī)單臺(tái)故障監(jiān)控、產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)、參數(shù)設(shè)定等功能。

      對(duì)比前兩種方案，此種方案改造成本較高，但可提供車間管理的自動(dòng)化水平。其電氣構(gòu)架如圖5

      臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，考慮成本和數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性，我們構(gòu)建以太網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。

圖5 細(xì)紗機(jī)網(wǎng)絡(luò)改造構(gòu)架

 圖6  中央監(jiān)控PC對(duì)單機(jī)變頻速度的設(shè)定

六、結(jié)論

      臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品擁有完整的自動(dòng)化產(chǎn)品產(chǎn)品線，針對(duì)細(xì)紗機(jī)改造，我們擁有不同成本和效果的改造方案，同時(shí)可以滿足客戶個(gè)性化的配置要求。

圖7 使用臺(tái)達(dá)機(jī)電產(chǎn)品的細(xì)紗機(jī)車間

      根據(jù)不同廠家型號(hào)的老式細(xì)紗機(jī)提供不同的改造配置，憑借臺(tái)達(dá)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)兼容能力，支持Enthernet、CanOpen、DeviceNet、Modbus等主流協(xié)議，配合紡織行業(yè)專用無風(fēng)扇平板散熱式變頻器VFDB-P，能完成細(xì)紗機(jī)車間對(duì)高溫、高濕、高可靠性、網(wǎng)絡(luò)化的要求。

      基于我們對(duì)紡織行業(yè)的理解和多年實(shí)踐，我們能夠?yàn)榭蛻籼峁﹤€(gè)性化、全流程、系統(tǒng)化集中解決方案。為更好的服務(wù)紡織行業(yè)客戶，公司專門成立的紡織行業(yè)應(yīng)用處，全面應(yīng)對(duì)紡織全流程控制問題。

參考文獻(xiàn)

1 孫衛(wèi)國.紡紗技術(shù) .北京：中國紡織出版社.2005

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4 臺(tái)達(dá)VFD B-P變頻器使用手冊(cè).上海：中達(dá)電通股份有限公司.2008