近年來(lái)隨著(zhù)紡織機械、機電一體化技術(shù)水平的不斷提高和紡織行業(yè)的特點(diǎn)，對紡織品的要求不斷更新，基于諸多的原因，對紡織設備提出了較高的要求。近10年來(lái)在激烈的市場(chǎng)競爭中，國內外紡機廠(chǎng)商采用PLC控制，變頻調速，機電一體化等以電子技術(shù)更多的取代傳統的機械結構，提高紡機整機的可靠性、紡制質(zhì)量和自動(dòng)化程度，擴大品種的適應性，使用操縱簡(jiǎn)便。各紡織廠(chǎng)家也投資改造老設備。交流變頻調速技術(shù)就是被采用較多的技術(shù)，在大多數新開(kāi)發(fā)的紡織機械產(chǎn)品中幾乎無(wú)一例外地應用了變頻器。

　　一、交流變頻調速的特點(diǎn)

　　1、 減少功耗，降低成本

　　紡織廠(chǎng)離不開(kāi)空調設備,當空調電機使用變頻調速器控制后，可根據車(chē)間環(huán)境條件對風(fēng)機進(jìn)行無(wú)級調速，擴大了調節范圍，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電效果，高達60%左右；在水泵控制應用中可根據水量調整供水水泵轉速，實(shí)現節能同時(shí)也實(shí)現了接近恒壓供水。以上兩個(gè)主要耗能設備應用變頻調速降低了功耗，大大節省了用電支出。普傳科技公司對其中一個(gè)客戶(hù)使用情況進(jìn)行了測試，全年12臺空調機可節電24余萬(wàn)元，空調用電單耗平均下降了6、7個(gè)百分點(diǎn)。

　　2、簡(jiǎn)化了機構、提高了性能

　　通過(guò)PLC可編程序控制器或工控機的控制，再經(jīng)變頻器實(shí)現多電機的同步協(xié)調運轉。根據生產(chǎn)工藝曲線(xiàn)控制各機構的運動(dòng)，進(jìn)而簡(jiǎn)化了機構。比如粗紗機利用變頻調速，去掉了錐輪變速機構，從而克服了錐輪變速皮帶打滑變速不準的問(wèn)題。

　　而對于細紗機來(lái)說(shuō)，由于利用變頻器去掉了成形機構中的成形凸輪，進(jìn)而克服了由于成形凸輪所造成的桃底有停頓、桃頂有沖擊的現象。使得細紗卷形狀良好。以便于下一道工序的高速退繞。同時(shí)利用變頻器控制三十九主電機的變速來(lái)控制錠子的轉數，使得細紗在大中小紗時(shí)轉速在變化，減少紗的斷頭率。

　　交流變頻調速技術(shù)在新型國產(chǎn)棉紡織設備中已比較廣泛。目前服役的棉紡織設備中推廣應用的極少 ?，F棉紡織企業(yè)所使用的設備大都是七、八十年代生產(chǎn)的設備，這些設備從機械狀態(tài)來(lái)講仍可使用相當一段時(shí)間，近期全部更新是不可能的，但對其進(jìn)行部分電氣傳動(dòng)改造是完全可行的。

　　以梳棉、粗紗兩個(gè)工序的設備實(shí)施變頻技術(shù)改造為例。一個(gè)5萬(wàn)錠生產(chǎn)規模的棉紡企業(yè)，梳棉工序配置80臺左右設備，粗紗工序配置20臺左右設備。若梳棉機為186D或A186F型，其改造費A用約為28萬(wàn)元左右，但在變頻技術(shù)改造過(guò)程中取消了電磁離合器、2個(gè)接觸器，還有中間繼電器和整流器等。這些電氣材料節約近1000元，它有效保護道夫電機，道夫傳動(dòng)輪系，降低故障率，減少維修費用，這樣每單臺可節約材料費用1200元，80臺就可節約9.6萬(wàn)元。通過(guò)簡(jiǎn)單測算，投資回收期為4.35年，總投資收益率為22.97%。

　　二、交流變頻技術(shù)的應用

　　變頻器控制的紡織機械涉及的交流電機主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)就是常用的Y系列的交流異步電機，這種電機主要應用于調速精度要求不高、調速范圍不大的紡機上；而另一類(lèi)為交流變頻調速專(zhuān)用異步電機；主要用于調速精度要求高、調速范圍大的機器上。

　　下面介紹一下應用于紡織機械的普傳科技不同系列的變頻器。

　　1、PI168系列變頻器：用變頻器開(kāi)環(huán)控制異步電機調速稱(chēng)為V/F形式。這種方式電路簡(jiǎn)單、可靠。但調速范圍在10：1范圍以?xún)?，調速精度較低2%~5%，并且低速性能不理想。因此多用于針織機或要求不高的紡織機械上。

　　2、PI7000系列高性能變頻器：采用無(wú)速度傳感器矢量控制變頻器。其有優(yōu)良的低速特性。電路結構簡(jiǎn)單，可靠性高。同時(shí)還具有較好的加減特性、轉矩特性以及電流限制特性等。調速精度可達0.5%~1.0%。調速范圍在20：1范圍以?xún)?。適合印染機械的調速等。

　　3、PI7000S變頻器采用帶速度反饋的矢量變頻控制異步電機，閉環(huán)變頻調速，調速范圍可達100：1?？蓪?shí)現高頻響應、高精度、智能化。適用于調速要求較高且恒張力、恒線(xiàn)速的分條整經(jīng)機、漿紗機、熱定型機以及化纖長(cháng)絲紡紗設備等。

　　三、變頻調速器在紡織機械中的應用實(shí)例

　　變頻器應用于紡紗機械中，可以說(shuō)幾乎各個(gè)工序的機械上都應用了。包括開(kāi)清棉機、梳棉機、條卷機、精梳機、并條機以及粗紗機、細紗機和洛簡(jiǎn)機等。對于織造機械則有漿紗機、整經(jīng)機等。另外針織機、無(wú)紡布、化纖機械、印染機械上也大量適用了變頻器。

　　1、粗紗機

　　粗紗機的筒管卷繞與前羅拉的轉速在開(kāi)停時(shí)容易產(chǎn)生差異，造成粗紗張力的過(guò)大與過(guò)小，這樣就很容易形成粗紗的粗細節，為了減少粗細節的產(chǎn)生，在粗紗機傳動(dòng)設計有電抗器，時(shí)間繼電器加電磁離合器，統稱(chēng)為防細節裝置。電抗器的作用是在粗紗機啟動(dòng)時(shí)使主電 機處于三相不平衡狀態(tài)，從而降低電機的啟動(dòng)力矩，達到軟啟動(dòng)的目的，時(shí)間繼電器與電磁離合器則是在粗紗機停車(chē)時(shí)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(kāi)車(chē)時(shí)產(chǎn)生過(guò)度張力。

　　此種防細節裝置在實(shí)際使用過(guò)程中存在嚴重的缺陷。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(lái)降低電機的啟動(dòng)力矩，當粗紗機啟動(dòng)結束后通過(guò)時(shí)間繼電器將電抗器短接，使電動(dòng)機恢復三相平衡狀態(tài)，投入正常運行。如果時(shí)間繼電器一旦出現問(wèn)題，就會(huì )使電機長(cháng)期處于三相不平衡運行，造成電機過(guò) 熱而燒壞。二是停車(chē)用的電磁離合器的離合時(shí)間是通過(guò)兩個(gè)時(shí)間繼電器配合調節來(lái)實(shí)現的，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 細節裝置，在實(shí)際生產(chǎn)中能保持的很少，粗紗的防細節問(wèn)題一直沒(méi)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FA491型粗紗機改造前后成紗質(zhì)量測試，啟動(dòng)段粗紗條干CV%下降2-3%，粗紗粗細節下降90%以上。

　　FA491高速懸粗紗機為我國近年來(lái)開(kāi)發(fā)出的新型粗紗機。采用工控機、PLC及變頻器控制4臺電機，分別轉動(dòng)錠翼、羅拉、簡(jiǎn)管及龍筋升降，去掉了錐輪變速裝置、成型裝置等，簡(jiǎn)化了機構。效率高、可靠性高，低噪音，便于操作及維護保養。工藝適應性好，減少斷頭。最高速可達標1500rpm，實(shí)現了人機對話(huà)、停車(chē)與自動(dòng)定位等新技術(shù)。是一種高水平的粗紗機。

　　2、漿紗機

　　變頻調速在漿紗機上的應用，減少了機械結構和電機。在G142系列漿紗老機改造中采用交流變頻調速，減少原設計中的第一組機械無(wú)級變速器，同時(shí)省去了一個(gè)伺服電機和一個(gè)慢速電機。而在滿(mǎn)足上漿工藝上，車(chē)速由慢速、主機加升降速改造成了車(chē)速由啟動(dòng)道工藝車(chē)速的無(wú)間斷無(wú)級調速，為車(chē)速變化調整壓力，實(shí)現漿紗上漿率均衡提供了條件。
GA308型漿紗機為交流分布傳動(dòng)。其中上漿槽、下漿槽及烘筒為交流變頻電機傳動(dòng)，而織軸及拖引輥為交流伺服變頻電機單獨傳動(dòng)。共適用了5臺變頻器、2臺伺服控制器以及壓力、溫度、回潮率等傳感器。由工控機和可編程序控制器PLC控制。構成了一分布控制系統。其中PLC用來(lái)整機的動(dòng)作以及回潮率、烘房及漿槽的溫度及壓漿輥壓力等參數控制。整機受工控機的控制。此機控制精度高，性能穩定，故障率低，是一種高質(zhì)量、高水平的設備。

　　3、棉紡織設備中應用

　　紡紗工藝流程中要求加工設備的電氣傳動(dòng)穩定，點(diǎn)動(dòng)、啟動(dòng)及升降速都應平滑實(shí)現，這樣才能使纖維的牽伸均勻，降低重量不勻和條干CV值。在棉紡設備的傳動(dòng)系統中，都是由皮帶與齒輪來(lái)承擔，由于電動(dòng)機啟動(dòng)硬度的原因，在點(diǎn)動(dòng)與啟動(dòng)過(guò)程中，不可避免地會(huì )出現皮帶打滑，齒輪沖擊等現象。在機械傳動(dòng)輪系中，齒輪越多，造成齒輪損傷的機率就越大，應用交流變頻技術(shù)就能夠很好的解決平滑啟動(dòng)，消除機械啟動(dòng)時(shí)的沖擊力，實(shí)現無(wú)級調速，滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求，提高成紗質(zhì)量。應用此技術(shù)在紗支品種變化的 情況時(shí)，不需改變牙齒或皮帶輪，設備工藝轉速的改變只需通過(guò)變頻設定就可完成。

　　梳棉機老機在設計方面由于受到當時(shí)的技術(shù)條件、設備制造成本，市場(chǎng)需要等因素的限制不可避免的存在著(zhù)一些缺陷。如A186D型梳棉機道傳動(dòng)系統中的電磁離合器由于故障較高，經(jīng)常造成停臺，不時(shí)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。這樣在道夫慢轉快的過(guò)程中產(chǎn)生細條，嚴重時(shí)出現破邊，棉網(wǎng)拉斷的現象影響生條質(zhì)量。有的企業(yè)為避免這種現象，用不當的操作辦法來(lái)彌補以上設備缺陷，但要造成大量的廢條，同樣是不可取的。

　　改善梳棉機運行狀態(tài)的過(guò)程。A186D梳棉機為了使道夫達到升、降速平滑，在機械傳動(dòng)中設計雙速電機，慣性輪、電磁離合器，用電氣加機械的手段來(lái)實(shí)現。A186E、A186F、FA201梳棉機設計中又增加了電動(dòng)機的星-三角轉換這一控制環(huán)節，從而進(jìn)一步改善了升、降速斜率。FA201B、FA212梳棉機采用了交流變頻調速，從而實(shí)現了道夫升速斜率的任意調節，道夫工藝轉速的任意可變的功能。為老機改造提供一個(gè)好的范例。

　　對A186D老機進(jìn)行交流變頻調速改造，不但提高設備性能，降低故障停臺。還能提高生產(chǎn)效率與生條質(zhì)量。

　　結束語(yǔ)

　　交流變頻調速技術(shù)在紡織設備上的應用是必要的，對傳統的紡織設備推廣應用也是可行的。

　　我國紡織業(yè)國際化邁進(jìn)的進(jìn)程正在加快。但與國際先進(jìn)水平比還有很大的差距，為了縮小差距，我們應在紡織機械的機電一體化的水平上不斷提高，把交流變頻技術(shù)更好地應用于紡織機械的控制之中，要不斷開(kāi)發(fā)有我國自主知識產(chǎn)權的高質(zhì)量、高水平的變頻器以及交流伺服電機控制器，積極推廣智能化技術(shù)、現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，實(shí)現網(wǎng)絡(luò )控制，通過(guò)數顯儀表及觸摸屏實(shí)現人機對話(huà)。