長期以來，變頻調(diào)速系統(tǒng)就以其優(yōu)良的性能受到矚目，而近年來，電力電子技術(shù)的發(fā)展，大功率晶體管及IGBT半導(dǎo)體電力開關(guān)的問世，更為變頻器的發(fā)展提供了廣闊的前景，使變頻器在各行各業(yè)的應(yīng)用更為廣泛。

1、紡絲工藝及生產(chǎn)對調(diào)速系統(tǒng)的要求

滌綸紡絲是將干燥過的聚酯切片由螺桿擠壓機(jī)制成紡絲熔體，經(jīng)過熔體過濾器過濾后，紡絲熔體由計(jì)量泵計(jì)量并壓入紡絲組件，由噴絲孔噴出的熔體細(xì)流經(jīng)紡絲側(cè)吹風(fēng)窗冷卻成形，絲束冷卻成形后，在進(jìn)入紡絲甬道之前，進(jìn)行集束上油，最終形成纖維。

由于該兩部位高速紡絲機(jī)主要用于新產(chǎn)品的開發(fā)及差別化長絲的小批量生產(chǎn)，所以，為滿足生產(chǎn)工藝的需要，對電氣傳動提出如下要求：

（1）調(diào)整范圍廣D=31；

（2）轉(zhuǎn)速精度高001%02%；

（3）控制系統(tǒng)靈敏、精確；

（4）可靠性高，在滌綸生產(chǎn)中，各生產(chǎn)工藝都是連續(xù)生產(chǎn)，傳動系統(tǒng)故障將會產(chǎn)生大量廢絲、廢料。

若停車時(shí)間較長，再恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)，要花很多時(shí)間和耗用不少的易損零配件（如：組件濾網(wǎng)、墊圈等）；

（5）維修簡單，維修量少。

為此，螺桿擠壓機(jī)、計(jì)量泵及油劑泵的驅(qū)動裝置均采用了交流電動機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)組成及工作特點(diǎn)

（1）螺桿擠壓機(jī)的驅(qū)動裝置選用的是日本富士產(chǎn)FRNG9S系列的數(shù)字變頻器。該變頻器是高性能的PWM控制的交直交變換器。主要由二極管橋式整流和帶有32位微處理器控制系統(tǒng)的逆變器組成。整流器將380V、50Hz三相交流電變成直流電，為逆變器提供恒定的直流電壓信號。而逆變器中由于采用了IGBT作為其功率器件，使它的性能有了很大提高。其一是高載波控制，使輸出電流波形有明顯改善，從而減輕了電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)顫動。其二是開關(guān)頻率提高，使之超過人耳聽力的范圍，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)轉(zhuǎn)的靜音化。其三是消耗功率減少，體積趨于更小。

SDC31是裝有微處理器的通用指示調(diào)節(jié)儀，能夠進(jìn)行溫度、壓力、流量及速度等的控制，進(jìn)行使現(xiàn)場測量信號同預(yù)先設(shè)定值一致的PID控制運(yùn)算等，并輸出控制結(jié)果。

電氣控制單元則由空氣開關(guān)、中間繼電器、熔斷器、控制按鈕等組成。

因?yàn)槁輻U擠壓機(jī)控制目標(biāo)并非轉(zhuǎn)速恒定而是出口壓力恒定，所以該系統(tǒng)采用的是壓力負(fù)反饋閉環(huán)控制。

工作過程如下：壓力變送器將熔體壓力變?yōu)殡娦盘?，送至SDC31數(shù)字調(diào)節(jié)儀中，進(jìn)行壓力顯示并調(diào)節(jié)。數(shù)字調(diào)節(jié)儀切換開關(guān)處于自動位置時(shí)，若檢測到的壓力電流信號與壓力控制設(shè)定值的差值為零，則數(shù)字調(diào)節(jié)儀控制變頻器的頻率穩(wěn)定不變；若差值出現(xiàn)正、負(fù)偏差，則數(shù)字調(diào)節(jié)儀將對偏差進(jìn)行比例、積分和微分等運(yùn)算，并輸出控制結(jié)果給變頻器，調(diào)節(jié)其頻率，從而調(diào)節(jié)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，使熔體壓力維持在設(shè)定水平上，形成熔體壓力的自動控制。如將數(shù)字調(diào)節(jié)儀切換開關(guān)置于！手動？操作位置，就可進(jìn)行手動操作。

本系統(tǒng)采用的是三相異步電動機(jī)的單閉環(huán)變頻調(diào)速，改變了以往螺桿拖動均為直流調(diào)速的模式，既具有直流調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)良的調(diào)速性能，又具有交流調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)速精度高、抗干擾能力強(qiáng)、維修方便的特點(diǎn)。

（2）化纖紡絲采用齒輪泵作為計(jì)量泵，又稱紡絲泵。其作用是將紡絲熔體定量、定壓地連續(xù)輸向噴絲組件，通過噴絲板微孔噴成絲束，以保證紡絲支數(shù)的均勻。

通常情況下，計(jì)量泵的傳動形式有2種，一是大變頻調(diào)速驅(qū)動，即由一臺大功率變頻器U來驅(qū)動多臺永磁同步電動機(jī)，我廠4套上海二紡機(jī)生產(chǎn)的POY紡絲機(jī)的計(jì)量泵就是采用這種驅(qū)動方式。二是多臺小變頻器驅(qū)動，即每1臺電動機(jī)均由1臺小變頻器單獨(dú)驅(qū)動，一一對應(yīng)。

其中：Q1Q4為空氣開關(guān)，U1U4為變頻器，M1M4為永磁同步電動機(jī)本文介紹的兩部位高速紡絲機(jī)的計(jì)量泵就是采用第二種驅(qū)動方式。它比大變頻調(diào)速器驅(qū)動方式具有以下優(yōu)點(diǎn)：某一電動機(jī)故障只能使相應(yīng)的變頻器停止工作，而不會造成整個(gè)紡絲系統(tǒng)停車；變頻器可以軟啟動，故選擇變頻器時(shí)，可以大大減少容量，降低成本；每1臺變頻器可以分別設(shè)定其運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，所以1臺紡絲機(jī)可以同時(shí)生產(chǎn)4種規(guī)格的POY絲，有利于新產(chǎn)品的開發(fā)與研究。

計(jì)量泵調(diào)速系統(tǒng)的變頻器同樣選用FRNG9S系列，而電機(jī)采用的是FTY7504型永磁同步電動機(jī)。永磁同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子是永久磁鐵，定子與一般的鼠籠式電動機(jī)相同。當(dāng)輸給同步電動機(jī)的頻率改變時(shí)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速也隨之改變。（n=60f/pn-轉(zhuǎn)速f-電源頻率p-極對數(shù)）因?yàn)镕RNG9S系列變頻器精確度可達(dá)001%02%，所以在與永磁同步電動機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)，無需采用閉環(huán)控制，而是采用最經(jīng)濟(jì)、簡單的開環(huán)控制方式就可保證電機(jī)轉(zhuǎn)速的精度要求，基本保證電機(jī)轉(zhuǎn)速的精度與變頻器的頻率精度相同。

（3）在利用高速紡絲機(jī)生產(chǎn)時(shí)，為了順利進(jìn)行合成纖維紡絲及加工，減少絲束間的摩擦和絲束與導(dǎo)絲鉤間的摩擦，減少靜電，必須人工賦予纖維一定的柔軟性、平滑性和抗靜電性，就需要在紡絲時(shí)施加一定的合纖油劑。這項(xiàng)工作就由油劑泵來實(shí)現(xiàn)。

油劑泵驅(qū)動采用的是FRNG9S系列變頻器與三相異步電動機(jī)構(gòu)成開環(huán)的控制方式。

根據(jù)工藝要求，改變變頻器的設(shè)定頻率，從而改變油劑泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到工藝要求的絲線上油率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

3、其它問題

用于紡絲生產(chǎn)的富士FRNG9S系列變頻器具有很強(qiáng)的保護(hù)功能，如電動機(jī)的短路保護(hù)，接地故障保護(hù)，中間回路過電壓、欠電壓保護(hù)，逆變器過熱保護(hù)等，并且，在操作面板上以代碼顯示跳閘原因，所以，故障診斷大大簡化，維修方便。

因?yàn)楸緩S的兩部位高速紡絲機(jī)采用高精度、高可靠性的變頻調(diào)速系統(tǒng)，故障率大大減少，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行和新產(chǎn)品的開發(fā)，滿足了市場的需求。