變頻器在紡織機(jī)械上應(yīng)用系列

一、 變頻調(diào)速技術(shù)在細(xì)紗機(jī)的應(yīng)用原理

1、細(xì)紗機(jī)利用變頻器調(diào)節(jié)錠子速度快慢，一種較常見(jiàn)的是定長(zhǎng)制方式，即按不同紡紗號(hào)數(shù)所紡的滿(mǎn)紗總長(zhǎng)劃分為多點(diǎn)，設(shè)定長(zhǎng)度區(qū)間，每個(gè)區(qū)間根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的斷頭情況來(lái)設(shè)置相應(yīng)的錠子速度，達(dá)到減少斷頭的目的。 


2、紡紗張力變化特點(diǎn) 
錠子在恒速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，一落紗的斷頭分布是小紗最多，大紗次之，中紗最少。細(xì)紗卷繞高速回轉(zhuǎn)形成氣圈，氣圈在不同紡紗階段的波動(dòng)影響紡紗張力的大小，是造成斷頭多少的直接因素。一落紗中氣圈張力的變化特點(diǎn)對(duì)控制紡紗張力平穩(wěn)變化，減少斷頭十分關(guān)鍵。 


2.1 紡紗張力與錠子速度的關(guān)系；紡紗張力與錠子速度呈拋物線(xiàn)關(guān)系，即當(dāng)錠速增大時(shí)，紡紗張力隨著增大，且錠子速度愈高，紡紗張力增加幅度更大。 


2.2 一落紗中紡紗張力的變化；在始紡空管時(shí)紡紗張力最大，是因?yàn)闅馊ψ铋L(zhǎng)而卷繞直徑偏小。隨著鋼領(lǐng)板上升，氣圈張力趨小，但在管底成形完成前后山現(xiàn)氣凹形最大，張力最不穩(wěn)定，造成鋼絲圈運(yùn)動(dòng)也不穩(wěn)不定期。管底成形完成之后，卷繞直徑的變化對(duì)紗條張力影響起著主要作用，鋼領(lǐng)板位置在上升（小直徑處）時(shí)紡紗張力大，氣圈凹形小。鋼領(lǐng)板位置在底部（大直徑處）時(shí)紡紗張力小，氣圈凹形大。中紗階段紡紗張力和氣圈形狀最穩(wěn)定階段。大紗滿(mǎn)紗前氣圈凹形較平直，但高度過(guò)小時(shí)紡紗張力有急劇回升現(xiàn)象，且失去對(duì)張力的調(diào)節(jié)作用，張力不穩(wěn)定。紗線(xiàn)卷繞每次作短動(dòng)程升降，且上升慢，下降塊。經(jīng)用張力儀測(cè)定，在鋼領(lǐng)板由上轉(zhuǎn)向下的瞬間，張力峰值出現(xiàn)突變，這時(shí)氣圈形變化也較大，易引起斷頭及捻度傳遞不勻。 


3、調(diào)速與紡紗張力的匹配 
根據(jù)一落紗中紡紗張力的變化規(guī)律，通過(guò)調(diào)整錠速來(lái)之進(jìn)行控制。變速位置主要控制三個(gè)方面：一是大紗，小紗卷繞小直徑時(shí)采用較低的錠速；中紗卷繞大直徑，張力小，可采用較高的錠速：二是對(duì)鋼領(lǐng)上升及下降中張力突變部位可進(jìn)行相應(yīng)變速；小紗上升時(shí)紡紗張力漸小，錠速可適時(shí)增快，下降時(shí)張力漸大，可減慢錠速；三是空筒管開(kāi)車(chē)生頭時(shí)，張力波動(dòng)大，采用適宜接頭的低速運(yùn)行。 


本系統(tǒng)生頭速度選擇為工藝速度的 70%，如過(guò)低反而造成接頭困難。管紗成形全過(guò)程中降低錠速最好不要超過(guò)工藝速的10%。因錠速過(guò)低會(huì)影響紗紡成形，從而造成卷繞不良。如降速幅度較大時(shí)，也要適當(dāng)加重鋼絲圈，對(duì)平衡全過(guò)和程紡紗張力、改善成形與減少毛羽均有利。 


本系統(tǒng)變頻調(diào)速是通過(guò)改變預(yù)設(shè)頻率數(shù)值來(lái)改變錠子速度。由于頻率變化與錠速基本呈線(xiàn)性關(guān)系（扣除錠帶滑溜率等因素），頻率數(shù)值增減百分比即視作錠速變化百分比；頻率變化基準(zhǔn)值為 42Hz (通過(guò)增大電機(jī)皮帶輪的直徑降低電機(jī)轉(zhuǎn)速還可以節(jié)電) 。變頻裝置上有顯示窗口及數(shù)據(jù)輸入平臺(tái)，按不同紡紗段變速要求，依據(jù)圖1中對(duì)應(yīng)的頻率比乘率比乘以頻率基準(zhǔn)值，按順序（即對(duì)應(yīng)紡紗長(zhǎng)度）輸入頻率實(shí)際值即可。紡紗整個(gè)過(guò)程每一對(duì)應(yīng)位置的頻率及頻率變化的速率均可顯示


二、變頻調(diào)速在細(xì)紗紡紗過(guò)程中降低成本
安裝變頻器后的細(xì)紗機(jī)，在小紗和大紗時(shí)應(yīng)降低了5%～8%。的速度（目的是降低斷頭率），在中紗時(shí)根據(jù)車(chē)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%,也就是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，產(chǎn)量也就提高了近10%。其次,對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量有作用。.千錠時(shí)斷頭率降低,因斷頭的減少擋車(chē)工可以將節(jié)省的時(shí)間用來(lái)做清潔工作，減少了許多突發(fā)的紗疵，,保證了成紗質(zhì)量。對(duì)某些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(guò)變速選擇生產(chǎn)過(guò)程最佳點(diǎn),可最大程度提高單產(chǎn),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；采用變頻器控制主電機(jī)可最大潛力挖掘電機(jī)的無(wú)功率，充分利用和提高功率因數(shù)，從而達(dá)到節(jié)電的目的。安裝了變頻器的細(xì)紗機(jī)功率因數(shù)從原來(lái)的0.78提高至0.29，降低了無(wú)功電流，降低了線(xiàn)路損耗，節(jié)省了電能，并且在同等產(chǎn)量的情況下設(shè)備用電減少。


三、變頻調(diào)速能夠降低細(xì)紗斷頭率及毛羽
細(xì)紗斷頭原因有多種，在排除空調(diào)、機(jī)械、操作及清潔不良，筒管不良，粗細(xì)紗不良等因素后，采用變頻調(diào)速可使紗斷頭率降低10%左右。無(wú)論與本機(jī)臺(tái)比還是與相鄰機(jī)臺(tái)比斷頭都明顯降低。　


其次，細(xì)紗機(jī)采用變頻調(diào)速后，各紗段毛羽都減少了。經(jīng)某棉紡廠(chǎng)測(cè)定 ,細(xì)紗生產(chǎn)過(guò)程中，細(xì)紗機(jī)在小紗時(shí)從11900r/min增大至13950r/min，錠速增加17.22%；大紗錠速增加10%，毛羽值H增加17.1%。該廠(chǎng)在同粗紗、同錠條件下也測(cè)算過(guò)毛羽數(shù)隨錠速呈正比例增加，所得結(jié)論與上吻合。而細(xì)紗機(jī)采用變頻調(diào)速后，設(shè)定小紗，大紗降速10%，中紗增速5%。可見(jiàn)各紗段毛羽都減少，其中小紗毛羽減幅達(dá)38.12%。


當(dāng)無(wú)變頻調(diào)速時(shí)，大、中、小紗因鋼領(lǐng)或鋼絲圈因素毛羽數(shù)不同，出現(xiàn)部分明顯突增的情況為正常毛羽數(shù)的3至4倍。而且國(guó)產(chǎn)鋼領(lǐng)普遍存在著本身表面處理質(zhì)量離散較大的問(wèn)題。因此，毛羽極差大。然而采用變頻調(diào)速器后各組機(jī)臺(tái)小紗段毛羽數(shù)均同步下降，說(shuō)明降速后可明顯減緩紡紗張力，縮小錠差。


四、變頻調(diào)速與成紗捻度 
紡紗時(shí)捻度在一落紗過(guò)程中的變化規(guī)律為： (1)卷繞直徑相同時(shí)，紗條捻度隨氣圈高度減少而增加，滿(mǎn)紗部位的紗條捻度小紗為多；（2）在鋼領(lǐng)板一次動(dòng)程內(nèi)，卷繞小直徑時(shí)的紗條捻度較卷繞大直徑時(shí)多，且鋼領(lǐng)板下降時(shí)紗條的捻度比上升時(shí)略多。從根本上講，鑒于環(huán)錠紡正繞成形特點(diǎn)，其存在不同情況，捻度不勻是客觀(guān)存在的，當(dāng)然捻度差異相差不會(huì)很大。而真正影響捻不勻的因素主要有滾盤(pán)、滾筒、錠子狀況及錠帶盤(pán)之間的滑溜差異，錠子與筒管配套不良，筒管本身質(zhì)量問(wèn)題造成運(yùn)行中跳管等情況。 
　　

變頻調(diào)速本身是控制錠速的變化，與前羅拉輸出是同步的，對(duì)捻度的變化也是同步的，但不能糾正因滑溜差異產(chǎn)生的捻不勻。此外，在上述提到的鋼領(lǐng)板上升及下降轉(zhuǎn)換瞬間紡紗強(qiáng)力最大，不僅易造成斷頭，且紡紗段因張力波動(dòng)大對(duì)捻度傳遞不利。當(dāng)然，改善捻度要綜合考慮，如紡紗工藝優(yōu)化，應(yīng)用新型紡紗器材如高性能橡膠錠帶，運(yùn)用新技術(shù)如單錠電機(jī)傳動(dòng)等，但變頻調(diào)速無(wú)論從理論上或?qū)嵺`中看均不會(huì)惡化捻不勻。


五、用好變頻器發(fā)揮最大功效
應(yīng)用變頻器調(diào)速技術(shù)將會(huì)給企業(yè)帶來(lái)巨大效益，如何用好變頻器，使其發(fā)揮最大功效還需注意以下事項(xiàng)：第一，變頻器容許的功率與配制的細(xì)紗機(jī)主軸電機(jī)的實(shí)際使用功率要有10%的余地。否則，會(huì)由于機(jī)臺(tái)間機(jī)械傳動(dòng)阻力差異及工藝上壓力調(diào)整等因素造成變頻器負(fù)荷過(guò)重或過(guò)載停車(chē)。第二變頻器本身有散熱片和風(fēng)扇進(jìn)行冷卻，但在使用過(guò)程中，如直接用于細(xì)紗車(chē)間會(huì)造成風(fēng)道很快堵塞無(wú)法正常工作，甚至過(guò)熱停車(chē)，較好的解決辦法是值車(chē)工定時(shí)做清潔。第三，細(xì)紗車(chē)間在高溫高濕季度通常在30℃～３５℃。變頻器工作允許的環(huán)境溫度為60℃，能夠滿(mǎn)足細(xì)紗工作環(huán)境溫度要求。第四變頻器可根據(jù)參數(shù)調(diào)整報(bào)警系統(tǒng)，具有200%過(guò)載能力。可在尚未出現(xiàn)停車(chē)前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并預(yù)先報(bào)警，對(duì)變頻器起著可靠的保護(hù)作用。第五細(xì)紗錠速度通常高達(dá)15000r/min左右，變頻器變速啟動(dòng)與傳統(tǒng)電機(jī)啟動(dòng)不同，如啟動(dòng)時(shí)間過(guò)短或鋼領(lǐng)板位置不當(dāng)，均可能造成開(kāi)車(chē)后斷頭明顯增加，甚至無(wú)法開(kāi)車(chē)。通過(guò)對(duì)變頻器參數(shù)的優(yōu)選則可達(dá)到最少的斷頭效果。


六、變頻改造與傳統(tǒng)擴(kuò)錠的優(yōu)勢(shì)
變頻器的應(yīng)用對(duì)紡紗產(chǎn)量的影響也很大，通過(guò)大幅度提高紡紗中紗時(shí)的紡紗速度，在斷頭基本不變的情況下，提高細(xì)紗機(jī)的產(chǎn)量。在國(guó)內(nèi)許多紡紗廠(chǎng)己收經(jīng)收到明顯的效果。許多紡織廠(chǎng)為了增加產(chǎn)量只能采用增加細(xì)紗機(jī)數(shù)量，增加錠子數(shù)量的方法實(shí)現(xiàn)，大家應(yīng)該換換思路，通過(guò)提高每一錠生產(chǎn)效率，提高單臺(tái)細(xì)紗機(jī)的產(chǎn)量來(lái)實(shí)現(xiàn)不是更好嗎？這樣就可以在不增加設(shè)備，不增加廠(chǎng)房，不增加工人的情況下，增加了產(chǎn)量，增加了企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。
我們作過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)，新增５千紗錠生產(chǎn)能力，變頻改造和傳統(tǒng)的增加設(shè)備的方式所需投入資金進(jìn)行了比較：傳統(tǒng)投資方式：要求有設(shè)備投資，廠(chǎng)房投資，士地投資，動(dòng)力投資，器材投資（不含前紡設(shè)備）大約180萬(wàn)元，并且每年新增費(fèi)用人工及電費(fèi)等也有20多萬(wàn)元。而采用改裝變頻器的方式提高產(chǎn)量，只需要在一百二十臺(tái)細(xì)紗機(jī)上加裝就可以，全部投資只有150多萬(wàn)，而且不會(huì)產(chǎn)生新增費(fèi)用，減輕了企業(yè)負(fù)擔(dān)。


結(jié)語(yǔ)：
交流變頻調(diào)速技術(shù)在棉紡織設(shè)備上的應(yīng)用是必要的，對(duì)傳統(tǒng)的棉紡織設(shè)備推廣應(yīng)用也是可行的。由于目前運(yùn)行的設(shè)備大多是
七、八十年代出廠(chǎng)的，交流變頻技術(shù)在正服役的棉紡織設(shè)備中應(yīng)用較少，但是雖著社會(huì)的進(jìn)步，技術(shù)的發(fā)展，就必須提高我國(guó)現(xiàn)有棉紡織設(shè)備的裝備水平，增加技術(shù)含量，提高企業(yè)整體效益。增加棉紗，布在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，交流變頻調(diào)速這一高新技術(shù)必將在棉紡織設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)也是紡機(jī)設(shè)備在今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)。我們呼吁，廣大紡織企業(yè)應(yīng)盡快加大技術(shù)改造的力度，加快技改步伐，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)傳統(tǒng)紡織產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。