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明电变频器系统在纺织行业粗纱机电气控制系统应用分析

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明电变频器系统在纺织行业粗纱机电气控制系统应用分析

1 引言
粗纱机是纺纱体系中不可缺少的工序。对于粗纱机纺纱性能等方面的技术进步, 国内外做了许多研究, 并取得巨大进展, 特别在20世纪后期, 由于电子计算机技术、 传感技术特别是变频调速技术在粗纱机上的应用, 以及粗纱机牵伸、 加压、 卷绕成形等纺纱技术在不断改进, 当代新型粗纱机已发展成高速度、 高质量、 高产、 高效的现代化粗纱机。随着新型变频器的不断推陈出新, 变频调速技术日新月异, 为满足粗纱机的负载特性及工艺要求提供了良好条件, 变频器理想的控制功能再加上电脑的配合也简化了粗纱机的机械结构, 为实现多电机控制提供了条件, 为实现粗纱机的高速化和机电一体化开辟了道路。

2 粗纱机介绍及相关功能需求
润发集团公司下属纺织分厂引进了天津纺织机械厂生产的TJFA458A型粗纱机30台, 该机型性能之优, 被国内外用户所公认。该机型在功能操作方面具有独特的优势, 设备集编程控制、 交流变频调速、 伺服跟踪控制等先进技术于一体, 自使用以来, 电气控制系统运行良好, 故障率低, 易于维护。电气控制系统由PLC可编程控制器、 变频器、 换向控制、 电磁离合器、 红外光电探测器组成。该控制系统分别由电缆进行连接通信, 对设备的换向、 运转、 落纱部分进行控制, 完成机器的正常动作程序。主机采用日本明电变频器, 具有操作显示、 频率修改、 查看功能码、 功能码重新设定、 功能码设定、 故障显示等功能。
新型TJFA458A粗纱机, 以这种高性能为基础, 不断改进, 确立了国内领先的稳固地位。特别是高质量明电变频器在该机型上的应用, 达到了追求粗纱质量的提高, 降低单锭成本的要求。该机型采用新型封闭式高速锭翼, 机电结合式成形结构, 采用可编程序控制器和变频器控制。慢速启动,满纱自动控制, 实现定长、 定位、 定向停车。PV4液晶显示 品种适应性强, 适纺纯棉、 纯涤、 纯粘及其混纺。纤维长度22－65毫米。额定功率低, 主电机为8.6kW, 全机14.2kW( 含巡回式清洁器) 。是同类产品中最低者。传动平稳, 机器振动小。下面是该机型具体工艺参数, 见表1。
表1 TJFA458A粗纱机工艺参数表

3 粗纱机采用明电舍变频调速系统后的效果
明电变频器在该机型粗纱机上使用后, 成为了理想的慢速启动装置。在以往诸多的慢速启动装置中, 无论是油压、 离合器摩擦片式、 单相电抗器式, 还是双向可控硅式都是电机在额定电压380V、 标准频率为50 Hz条件下进行启动, 其强大的启动转矩, 靠上述装置去软化、 吸收、 抵消, 不论哪一种都要付出代价, 这不但是增加一套装置, 花费成本, 更主要的是带来负面效应, 如发热及相关危害等。变频器的原理不是软化、 吸收、 抵消, 而是靠其本身的设置来完成的。如我们设置变频器的启动频率为1Hz, 按变频器的U／F曲线, 则启动电压仅为7.6V, 我们再设启动时间, 如15s, 照此, 粗纱机将从1 Hz开始启动, 电压从7.6V开始, 在15s内频率从1Hz到50Hz, 电压从7.6V到380V, 不难想像其启动是平滑的, 能够说启动瞬间的冲击就不存在了, 无疑因开车而引起的细节和断头将降低到最低程度。
明电变频器在粗纱机上使用, 还可实现定位停车。粗纱机在纺纱过程中有三种情况停车: 光电断头停车、 满纱停车和人为停车。无论哪一种停车, 都将按下述程序进行, 在停车设置的时间内(如12s)频率从50Hz减小到3Hz-3Hz, 使粗纱机车速降至爬行速度。待转到所设置的位置, 由定位传感器发出信号才停车。这样可充分发挥变频器的作用, 一是低速定位容易、 准确, 方便挡车工再接头操作, 二是低速停车, 能够防止和减少因高速停车所引发细节的产生。改变车速容易、 快捷, 只须在变频器操作面板上用按键设置即可, 便于工艺参数和其它参数(如运转频率、 锭子转速及电机电流)的监测, 方便了管理。
粗纱机应用明电变频器后节能效果也很明显, 突出表现在电机温升大幅度降低, 在长期运转情况下, 其表面温度仅与人体温度相当, 一般变频器控制的电机启动电流不超过1.5倍额定电流, 一般说变频器在生产中使用可节电10％-30％。在粗纱机上安装使用后须进一步确认。粗纱机使用明电变频器后, 机械故障和电气故障明显降低。从理论上和实践上都证明了这一点, 前者是因为启动、 制动柔和, 冲击力几乎没有, 齿轮磨损和顶丝松动少, 另外因有了锭翼定位停车, 挡车工点动也少了。即使用点动, 也不会有冲击, 电气故障降低更突出, 因为过去容易出故障的带触点的接触器和继电器都被变频器取代, 而变频器本身的故障率极低。图1为整个控制系统方框图。

图1 系统控制方框图

4 明电舍变频器具体应用和参数设置
日本明电舍株式会社就推出矢量控制技术的VT230S系列变频器( 0.4-660kW) ,完美的矢量控制技术、 电流跟踪控制技术、 磁通补偿功能保证了变频器的输出转矩, 转差补偿减少了因负载变化引起的转速波动, 电机自适应功能、 自动整定电机参数, 使变频器同电机一体化。其功率范围广阔: 0.4～660kW /400V系列, 调速范围宽: 0.1～440Hz , 特长加减时间: 0.01～60,000秒, 带有参数拷贝/比较功能、 内置PID控制器、 内置多泵控制器、 内置程序控制器。PWM软声调谐专利, 完全环保化的产品。而且一机多能: 无传感器矢量控制、 有传感器高性能矢量控制、 PM电机节能驱动、 V/F恒转矩控制(最大转矩提升)、 V/F变转矩控制;动态启动功能可自动跟踪电机转速并投入运行, 切换控制简便易行。适用于JIS、 JEC、 JEM、 CE、 UL等标准规范, 在国内引进成套设备中大量采用.新增了PROFIBUS接口, 方便于网络连接。可分离式操作器、 数码旋钮功能的遥控式面板和快速旋转菜单。操作器采用大型飞梭旋钮,使操作更加便利。操作器可简单取下,配合延长线可置于变频器以外的地方。还有比较重要的一点就是节能效果非常好, 下面是该型号变频器具体应用于粗纱机控制系统的接线图和详细参数设定值。

表2 粗纱机明电舍变频器主要参数设定表

5 结束语
高性能变频调速技术在粗纱机上的使用, 近年来已得到广大纺织厂的认同, 特别是该系列悬锭粗纱机, 具有高速、 大卷装和运转平稳的特点, 再配上变频器控制, 其设备性能优势将得到更好的发挥。降低了故障率和维修费用, 现代化粗纱机大都实现了计算机控制系统的变频调速技术, 从而简化了粗纱成形机构, 使机器结构简化, 变频电机在PLC控制指令下运行, 从根本上消除了开关车粗纱细节, 实现了粗纱卷绕张力调节, 提高了成纱质量, 防细节效果十分明显。并步入粗纱卷绕技术的高科技化。