明電變頻器系統(tǒng)在紡織行業(yè)粗紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用分析.doc

明電變頻器系統(tǒng)在紡織行業(yè)粗紗機(jī)電氣控制系統(tǒng)應(yīng)用分析1 引言 粗紗機(jī)是紡紗體系中不可缺少的工序。對(duì)于粗紗機(jī)紡紗性能等方面的技術(shù)進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外做了許多研究，并取得巨大進(jìn)展，尤其在20世紀(jì)后期，由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)特別是變頻調(diào)速技術(shù)在粗紗機(jī)上的應(yīng)用，以及粗紗機(jī)牽伸、加壓、卷繞成形等紡紗技術(shù)在不斷改進(jìn)，當(dāng)代新型粗紗機(jī)已發(fā)展成高速度、高質(zhì)量、高產(chǎn)、高效的現(xiàn)代化粗紗機(jī)。隨著新型變頻器的不斷推陳出新，變頻調(diào)速技術(shù)日新月異，為滿(mǎn)足粗紗機(jī)的負(fù)載特性及工藝要求提供了良好條件，變頻器理想的控制功能再加上電腦的配合也簡(jiǎn)化了粗紗機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)多電機(jī)控制提供了條件，為實(shí)現(xiàn)粗紗機(jī)的高速化和機(jī)電一體化開(kāi)辟了道路。 2 粗紗機(jī)介紹及相關(guān)功能需求潤(rùn)發(fā)集團(tuán)公司下屬紡織分廠引進(jìn)了天津紡織機(jī)械廠生產(chǎn)的TJFA458A型粗紗機(jī)30臺(tái)，該機(jī)型性能之優(yōu)，被國(guó)內(nèi)外用戶(hù)所公認(rèn)。該機(jī)型在功能操作方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，設(shè)備集編程控制、交流變頻調(diào)速、伺服跟蹤控制等先進(jìn)技術(shù)于一體，自使用以來(lái)，電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行良好，故障率低，易于維護(hù)。電氣控制系統(tǒng)由PLC可編程控制器、變頻器、換向控制、電磁離合器、紅外光電探測(cè)器組成。該控制系統(tǒng)分別由電纜進(jìn)行連接通信，對(duì)設(shè)備的換向、運(yùn)轉(zhuǎn)、落紗部分進(jìn)行控制，完成機(jī)器的正常動(dòng)作程序。主機(jī)采用日本明電變頻器，具有操作顯示、頻率修改、查看功能碼、功能碼重新設(shè)定、功能碼設(shè)定、故障顯示等功能。新型TJFA458A粗紗機(jī)，以這種高性能為基礎(chǔ)，不斷改進(jìn)，確立了國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的穩(wěn)固地位。特別是高質(zhì)量明電變頻器在該機(jī)型上的應(yīng)用，達(dá)到了追求粗紗質(zhì)量的提高，降低單錠成本的要求。該機(jī)型采用新型封閉式高速錠翼，機(jī)電結(jié)合式成形結(jié)構(gòu)，采用可編程序控制器和變頻器控制。慢速啟動(dòng),滿(mǎn)紗自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)定長(zhǎng)、定位、定向停車(chē)。PV4液晶顯示，品種適應(yīng)性強(qiáng)，適紡純棉、純滌、純粘及其混紡。纖維長(zhǎng)度2265毫米。額定功率低，主電機(jī)為8.6kW，全機(jī)14.2kW（含巡回式清潔器）。是同類(lèi)產(chǎn)品中最低者。傳動(dòng)平穩(wěn)，機(jī)器振動(dòng)小。下面是該機(jī)型具體工藝參數(shù)，見(jiàn)表1。表1 TJFA458A粗紗機(jī)工藝參數(shù)表3 粗紗機(jī)采用明電舍變頻調(diào)速系統(tǒng)后的效果明電變頻器在該機(jī)型粗紗機(jī)上使用后，成為了理想的慢速啟動(dòng)裝置。在以往諸多的慢速啟動(dòng)裝置中，無(wú)論是油壓、離合器摩擦片式、單相電抗器式，還是雙向可控硅式都是電機(jī)在額定電壓380V、標(biāo)準(zhǔn)頻率為50 Hz條件下進(jìn)行啟動(dòng)，其強(qiáng)大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，靠上述裝置去軟化、吸收、抵消，不管哪一種都要付出代價(jià)，這不僅是增加一套裝置，花費(fèi)成本，更主要的是帶來(lái)負(fù)面效應(yīng)，如發(fā)熱及相關(guān)危害等。變頻器的原理不是軟化、吸收、抵消，而是靠其本身的設(shè)置來(lái)完成的。如我們?cè)O(shè)置變頻器的啟動(dòng)頻率為1Hz，按變頻器的UF曲線，則啟動(dòng)電壓僅為7.6V，我們?cè)僭O(shè)啟動(dòng)時(shí)間，如15s，照此，粗紗機(jī)將從1 Hz開(kāi)始啟動(dòng)，電壓從7.6V開(kāi)始，在15s內(nèi)頻率從1Hz到50Hz，電壓從7.6V到380V，不難想像其啟動(dòng)是平滑的，可以說(shuō)啟動(dòng)瞬間的沖擊就不存在了，無(wú)疑因開(kāi)車(chē)而引起的細(xì)節(jié)和斷頭將降低到最低程度。明電變頻器在粗紗機(jī)上使用，還可實(shí)現(xiàn)定位停車(chē)。粗紗機(jī)在紡紗過(guò)程中有三種情況停車(chē)：光電斷頭停車(chē)、滿(mǎn)紗停車(chē)和人為停車(chē)。無(wú)論哪一種停車(chē)，都將按下述程序進(jìn)行，在停車(chē)設(shè)置的時(shí)間內(nèi)(如12s)頻率從50Hz減小到3Hz-3Hz，使粗紗機(jī)車(chē)速降至爬行速度。待轉(zhuǎn)到所設(shè)置的位置，由定位傳感器發(fā)出信號(hào)才停車(chē)。這樣可充分發(fā)揮變頻器的作用，一是低速定位容易、準(zhǔn)確，方便擋車(chē)工再接頭操作，二是低速停車(chē)，可以防止和減少因高速停車(chē)所引發(fā)細(xì)節(jié)的產(chǎn)生。改變車(chē)速容易、快捷，只須在變頻器操作面板上用按鍵設(shè)置即可，便于工藝參數(shù)和其他參數(shù)(如運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、錠子轉(zhuǎn)速及電機(jī)電流)的監(jiān)測(cè)，方便了管理。粗紗機(jī)應(yīng)用明電變頻器后節(jié)能效果也很明顯，突出表現(xiàn)在電機(jī)溫升大幅度降低，在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，其表面溫度僅與人體溫度相當(dāng)，一般變頻器控制的電機(jī)啟動(dòng)電流不超過(guò)1.5倍額定電流，通常說(shuō)變頻器在生產(chǎn)中使用可節(jié)電10-30。在粗紗機(jī)上安裝使用后須進(jìn)一步確認(rèn)。粗紗機(jī)使用明電變頻器后，機(jī)械故障和電氣故障明顯降低。從理論上和實(shí)踐上都證明了這一點(diǎn)，前者是因?yàn)閱?dòng)、制動(dòng)柔和，沖擊力幾乎沒(méi)有，齒輪磨損和頂絲松動(dòng)少，另外因有了錠翼定位停車(chē)，擋車(chē)工點(diǎn)動(dòng)也少了。即使用點(diǎn)動(dòng)，也不會(huì)有沖擊，電氣故障降低更突出，因?yàn)檫^(guò)去容易出故障的帶觸點(diǎn)的接觸器和繼電器都被變頻器取代，而變頻器本身的故障率極低。圖1為整個(gè)控制系統(tǒng)方框圖。圖1 系統(tǒng)控制方框圖4 明電舍變頻器具體應(yīng)用和參數(shù)設(shè)置2000年日本明電舍株式會(huì)社就推出矢量控制技術(shù)的VT230S系列變頻器（0.4-660kW）,完美的矢量控制技術(shù)、電流跟蹤控制技術(shù)、磁通補(bǔ)償功能保證了變頻器的輸出轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)差補(bǔ)償減少了因負(fù)載變化引起的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，電機(jī)自適應(yīng)功能、自動(dòng)整定電機(jī)參數(shù)，使變頻器同電機(jī)一體化。其功率范圍廣闊：0.4660kW /400V系列，調(diào)速范圍寬：0.1440Hz ，特長(zhǎng)加減時(shí)間：0.0160,000秒，帶有參數(shù)拷貝/比較功能、內(nèi)置PID控制器、內(nèi)置多泵控制器、內(nèi)置程序控制器。PWM軟聲調(diào)諧專(zhuān)利，完全環(huán)?；漠a(chǎn)品。而且一機(jī)多能：無(wú)傳感器矢量控制、有傳感器高性能矢量控制、PM電機(jī)節(jié)能驅(qū)動(dòng)、V/F恒轉(zhuǎn)矩控制(最大轉(zhuǎn)矩提升)、V/F變轉(zhuǎn)矩控制;動(dòng)態(tài)啟動(dòng)功能可自動(dòng)跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)速并投入運(yùn)行，切換控制簡(jiǎn)便易行。適用于JIS、JEC、JEM、CE、UL等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，在國(guó)內(nèi)引進(jìn)成套設(shè)備中大量采用.新增了PROFIBUS接口，方便于網(wǎng)絡(luò)連接?？煞蛛x式操作器、數(shù)碼旋鈕功能的遙控式面板和快速旋轉(zhuǎn)菜單。操作器采用大型飛梭旋鈕,使操作更加便利。操作器可簡(jiǎn)單取下,配合延長(zhǎng)線可置于變頻器以外的地方。還有比較重要的一點(diǎn)就是節(jié)能效果非常好，下面是該型號(hào)變頻器具體應(yīng)用于粗紗機(jī)控制系統(tǒng)的接線圖和詳細(xì)參數(shù)設(shè)定值。表2 粗紗機(jī)明電舍變頻器主要參數(shù)設(shè)定表5 結(jié)束語(yǔ)高性能變頻調(diào)速技術(shù)在粗紗機(jī)上的使用，近年來(lái)已得到廣大紡織廠的認(rèn)同，尤其是該系列懸錠粗紗機(jī)，具有高速、大卷裝和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的特點(diǎn)，再配上變頻器控制，其設(shè)備性能優(yōu)勢(shì)將得到更好的發(fā)揮。降低