（精編版）變頻器棉紡行業(yè)技術(shù)論文

1、關(guān)注我 實(shí)時(shí)更新 最新資料變頻器棉紡行業(yè)技術(shù)論文1引言我國加入WTO后，由于紡織品配額壁壘 的取消，中國 的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)“棉紡織品”憑其獨(dú)特 的優(yōu)勢全方位進(jìn)軍國際市場，其出口量幾十倍，甚至成百倍地增長。給國際，尤其是歐美市場帶來了新一輪 的沖擊波。隨之而來 的國際競爭也趨于白熱化，其競爭焦點(diǎn)也突出在質(zhì)量、品種和價(jià)格三大焦點(diǎn)。如何提高和穩(wěn)定質(zhì)量？如何降低成本？如何適應(yīng)多品種小批量？這些問題已成為棉紡廠老總?cè)找顾伎?的主旋律。以上三大問題解決 的迫切性，給交流變頻在棉紡行業(yè) 的使用帶來了前所未有迅速發(fā)展 的前景。2寬范圍 的調(diào)速及軟啟動(dòng)能穩(wěn)定可靠地保證棉紗質(zhì)量(1)目前不少棉紡老廠50%60%以上 的

2、設(shè)備都是五十年代以前 的，甚至解放前 的設(shè)備還在使用。棉紗質(zhì)量競爭檔次 的不斷提高已對這些設(shè)備構(gòu)成了嚴(yán)重 的威脅，要么淘汰，要么改造，別無他法。可是原棉紡設(shè)備中 的A字頭梳棉機(jī)道夫傳動(dòng)都采用雙速電機(jī)及摩擦離合器形式，因此，從慢速生頭到快速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生 的意外牽伸及變速箱齒輪磨損產(chǎn)生 的“打頓”使棉條重不勻及cv%嚴(yán)重超標(biāo)，往往使成紗等級大幅下降甚至成為不合格品。目前新開發(fā) 的梳棉機(jī)道夫傳動(dòng)已采用交流變頻加普通異步電動(dòng)機(jī)，由于變頻 的升降速范圍很寬，可達(dá)0.13600秒，且取消變速箱，離合器，直接采用同步齒形帶傳動(dòng)道夫，升降速非常平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高，且無噪聲，它 的使用從根本上克服了原A字頭梳棉機(jī)弊

3、病，從而可確實(shí)可靠地保證棉條質(zhì)量。(2)原粗紗機(jī)一直采用錐形(鐵炮)變速機(jī)構(gòu)，但錐形變速皮帶打滑導(dǎo)致變速不準(zhǔn)，影響繞紗張力和成形不好 的質(zhì)量問題?，F(xiàn)采用交流變頻調(diào)速，去掉了錐形變速機(jī)構(gòu)，使以上難題迎刃而解，從根本上把好了粗紗 的質(zhì)量關(guān)。而對于細(xì)紗機(jī)來說，由于新型機(jī)采用變頻調(diào)速器去掉了成行機(jī)構(gòu)中 的成型凸輪，進(jìn)而克服了由于成行凸輪所造成 的桃底有停頓，桃頂有沖擊 的難題，使細(xì)紗卷繞成形質(zhì)量大為提高。主電機(jī)采用變頻調(diào)速后，使得細(xì)紗在大、中、小紗時(shí) 的轉(zhuǎn)速在變化，大大減少了細(xì)紗 的斷頭率，使成紗質(zhì)量得到了可靠保證。3充分利用變頻 的“節(jié)能”功能，可最大限度 的降低產(chǎn)品成本(1)由于變頻器具有優(yōu)越 的

4、軟啟動(dòng)及恒扭矩功能，它可以在100%-150%扭矩下將異步電動(dòng)機(jī) 的啟動(dòng)電流限制在額定電流附近。啟動(dòng)沖擊對電機(jī)容量及電網(wǎng) 的限制條件已不存在。采用變頻后可徹底消除以前 的大馬拉小車及電動(dòng)機(jī)功率過剩問題。以前由于不使用變頻器，為保證啟動(dòng)時(shí)有足夠 的扭矩和減少對電網(wǎng) 的沖擊，送風(fēng)及大慣量負(fù)載裝機(jī)功率往往高出所需功率 的40%50%，變壓器容量也高出實(shí)際很多。這樣非但設(shè)備投資有很大一塊浪費(fèi)，而且電動(dòng)機(jī)、變壓器空載損耗(銅耗、鐵耗) 的一塊電費(fèi)也相當(dāng)驚人。(2)風(fēng)機(jī)、空調(diào)變頻調(diào)速節(jié)能相當(dāng)可觀由流體力 學(xué)可知，風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速 的平方成正比;Q/Qe=n/neH/He=(n/ne)

5、2P/Pe=(n/ne)3式中:Qe風(fēng)機(jī) 的額定風(fēng)(流)量;He風(fēng)機(jī) 的額定壓力;Pe風(fēng)機(jī) 的額定功率;ne風(fēng)機(jī) 的額定轉(zhuǎn)速;由式中可知，若風(fēng)機(jī)效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)風(fēng)量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速可成比例下降，此時(shí)風(fēng)機(jī) 的輸出功率是成立方關(guān)系下降。風(fēng)機(jī)在棉紡設(shè)備中應(yīng)用量大、面廣，其傳動(dòng)絕大部分為大功率交流電機(jī)，耗電量在棉紡設(shè)備中是大戶。以前風(fēng)機(jī)都采用電機(jī)恒速傳動(dòng)，調(diào)節(jié)風(fēng)門 的辦法調(diào)節(jié)風(fēng)量。這種調(diào)節(jié)方式雖然簡單，但它是以增加管網(wǎng)損失，耗費(fèi)大量能源為代價(jià) 的。如采用“風(fēng)機(jī)專用變頻”來自動(dòng)調(diào)速，就可以從根本上防止電能浪費(fèi)，單從公式p/pe=(n/ne)3來算，其節(jié)約 的電費(fèi)就可想而知了?？照{(diào)是棉紡廠離不開 的首選設(shè)

6、備，據(jù)某大公司提供 的數(shù)據(jù)，今年12臺(tái)空調(diào)使用變頻后節(jié)電24余萬元，空調(diào)用電年耗平均下降了7個(gè)百分點(diǎn)。(3)變頻器 的使用，使原有 的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)生了一個(gè)質(zhì) 的飛躍，它變得既簡單，又可靠。拿梳棉機(jī)道夫傳動(dòng)來講，使用變頻取消了減速箱，慣性飛輪，帶電刷 的電磁離合器及雙速電機(jī)后，以前維修工最頭痛、最繁忙 的變速箱漏油問題、齒輪磨損調(diào)換問題、離合器失靈損壞問題，工藝變化調(diào)換“變產(chǎn)”齒輪問題已全不存在。變頻器 的使用，使維修工工作量急劇下降;維修備件倉庫急劇萎縮;梳棉機(jī) 的停臺(tái)率直線下降;而產(chǎn)量、質(zhì)量卻直線上升。反之，產(chǎn)品 的成本亦將成倍下降！4變頻器 的通訊方式變頻器強(qiáng)大 的通訊及軟件功能幾乎可與所有

7、品牌 的PLC、工業(yè)式觸摸屏及工控機(jī)組成、靈活多變 的數(shù)控系統(tǒng)(見圖1)。通過觸摸屏或鍵盤對軟件中 的某些數(shù)據(jù)稍加改動(dòng)就可適應(yīng)新 的棉紡工藝。例如在梳棉機(jī)上只要改變其“總牽伸比”，“刺棍速度”、“蓋板速度”、“棉條重量”等參數(shù)，就可進(jìn)行新產(chǎn)品試制。使用這種模式后，產(chǎn)品更新快，批量形成早，產(chǎn)品在國際市場上 的高速反應(yīng)能力大大提高，形成你有我有，你無我有 的大好局面。5交流變頻調(diào)速方案 的選擇設(shè)備 的不同，電動(dòng)機(jī)種類 的不同，會(huì)出現(xiàn)多種不同 的變頻調(diào)速方案。這里只討論三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī) 的調(diào)速方案。(1)開環(huán)控制 的通用變頻器調(diào)速系統(tǒng)控制框圖見圖2。圖2中VVVF通用變頻器;M異步電動(dòng)機(jī)。該方案結(jié)

8、構(gòu)簡單，調(diào)速范圍較寬，可靠性高，價(jià)格低廉。它基本能滿足一般調(diào)速精度不十分高 的場合。是目前棉紡行業(yè)較普遍使用 的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠型品種。其缺點(diǎn)是調(diào)速精度較低，一般為2%左右，且低速性能不夠理想，轉(zhuǎn)速會(huì)隨負(fù)荷力矩而變動(dòng)。目前廣泛應(yīng)用在風(fēng)機(jī)、水泵、空調(diào)等一般要求不高 的紡機(jī)上。(2)無速度傳感器 的矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)控制框圖如圖3所示，圖3中VVVF矢量變頻器。由于矢量變頻器可以分別對電動(dòng)機(jī) 的磁通和轉(zhuǎn)距電流進(jìn)行檢測、控制，自動(dòng)改變電壓和頻率，使指令值和檢測實(shí)際值達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)了矢量控制。雖然它是開環(huán)控制系統(tǒng)，但是大大提升了靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)品質(zhì)，轉(zhuǎn)速精度可達(dá)5%。轉(zhuǎn)速響應(yīng)也較快。在設(shè)備要求不是十分高

9、的情況下，采用該方案是非常合適 的，它可達(dá)到控制結(jié)構(gòu)簡單，可靠性又高 的實(shí)效，該方案目前已在FA系列梳棉機(jī)上開始使用并獲得比較理想 的效果。(3)帶速度傳感器矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)控制框圖如圖4所示。矢量閉環(huán)變頻調(diào)速是一種最為理想 的控制方式，他類同于伺服、直流閉環(huán)調(diào)速，但性價(jià)比又大大優(yōu)于兩者。我廠已在FA218C梳棉機(jī)前后比例跟蹤上成功使用該方案，效果非常理想。該方案具有以下優(yōu)點(diǎn):(a)可以從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行速度控制，即甚低速亦能運(yùn)行，調(diào)速范圍可達(dá)100:1或1000:1。(b)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，轉(zhuǎn)速精度高。(c)加速度特性好，抗負(fù)載突變能力強(qiáng)。其缺點(diǎn)是:價(jià)格較貴，按裝速度傳感器必須與電機(jī)同軸，且增加了

10、反饋環(huán)節(jié)，這些都給安裝維護(hù)增加了一定技術(shù)難度。因此對于轉(zhuǎn)速精度要求不是特別高，負(fù)載變化不是十分劇烈 的場合，建議選用開環(huán)矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)為好。6對付變頻干擾 的對策變頻器內(nèi)部由于存在IGBT等高速工作開關(guān)，故在電路中會(huì)出現(xiàn)分布電感和分布電容，他們之間 的能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象，形成發(fā)射電磁波，從而產(chǎn)生高頻(1GHZ左右)電磁噪聲或電磁干擾，干擾嚴(yán)重時(shí)將會(huì)導(dǎo)致弱電設(shè)備如PLC、電子計(jì)數(shù)器、工控機(jī)等無法正常工作。為此必須采用相應(yīng)措施:(1)布線時(shí)，變頻器主回路必須與信號回路垂直或離開20-30公分。(2)信號線采用屏蔽線或者塑料絞合線，導(dǎo)線絞合后噪聲信號 的大部分會(huì)相互抵消。(3)變頻必須使用單獨(dú)接地極，不能與其它動(dòng)力設(shè)備接地相連。且兩者相距最小為5米，更不能將變頻接地連在零線上。(4)頻率參數(shù)設(shè)置應(yīng)盡量小于5KHZ。(5)時(shí)在變頻器 的輸入、輸出端安裝變頻專用濾波器。7結(jié)論隨著變頻技術(shù) 的不斷發(fā)展和價(jià)格 的大幅跳水，其性價(jià)比和使