變頻器棉紡行業(yè)技術(shù)論文_優(yōu)秀論文

1、 變頻器棉紡行業(yè)技術(shù)論文1引言我國(guó)加入WTO后, 由于紡織品配額壁壘的取消, 中國(guó)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)“棉紡織品”憑其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)全方位進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng), 其出口量幾十倍, 甚至成百倍地增長(zhǎng)。給國(guó)際, 尤其是歐美市場(chǎng)帶來(lái)了新一輪的沖擊波。隨之而來(lái)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)也趨于白熱化, 其競(jìng)爭(zhēng)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(wèn)題已成為棉紡廠老總?cè)找顾伎嫉闹餍?。以上三大?wèn)題解決的迫切性, 給交流變頻在棉紡行業(yè)的使用帶來(lái)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%以上的設(shè)備都是五十年代以前的, 甚至解

2、放前的設(shè)備還在使用。棉紗質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)檔次的不斷提高已對(duì)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(wú)他法?？墒窃藜徳O(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(jí)大幅下降甚至成為不合格品。目前新開(kāi)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(wú)噪聲, 它的使用從根本上克服了原A字頭梳棉機(jī)弊病, 從而可確實(shí)可靠

3、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(wèn)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(duì)于細(xì)紗機(jī)來(lái)說(shuō), 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)越的軟啟動(dòng)及恒扭

4、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(duì)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(chē)及電動(dòng)機(jī)功率過(guò)剩問(wèn)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(duì)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)2P/Pe=(n

5、/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(mén)的辦法調(diào)節(jié)風(fēng)量。這種調(diào)節(jié)方式雖然簡(jiǎn)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(zhuān)用變頻”來(lái)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(lái)算, 其節(jié)約的電費(fèi)就可想而知了?？照{(diào)是棉紡廠離不開(kāi)的首選設(shè)備, 據(jù)某

6、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(wàn)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(jiǎn)單, 又可靠。拿梳棉機(jī)道夫傳動(dòng)來(lái)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(wèn)題、齒輪磨損調(diào)換問(wèn)題、離合器失靈損壞問(wèn)題, 工藝變化調(diào)換“變產(chǎn)”齒輪問(wèn)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(cāng)庫(kù)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品牌的

7、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(jiàn)圖1)。通過(guò)觸摸屏或鍵盤(pán)對(duì)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(guó)際市場(chǎng)上的高速反應(yīng)能力大大提高, 形成你有我有, 你無(wú)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(lèi)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(kāi)環(huán)控制的通用變頻器調(diào)速系統(tǒng)控制框圖見(jiàn)圖2。圖2中VVVF通用變頻器;M異步電動(dòng)機(jī)。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 調(diào)

8、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(chǎng)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(wú)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(duì)電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)距電流進(jìn)行檢測(cè)、控制, 自動(dòng)改變電壓和頻率, 使指令值和檢測(cè)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(kāi)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(jiǎn)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(kāi)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(lèi)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

10、機(jī)同軸, 且增加了反饋環(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(duì)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(chǎng)合, 建議選用開(kāi)環(huán)矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)為好。6對(duì)付變頻干擾的對(duì)策變頻器內(nèi)部由于存在IGBT等高速工作開(kāi)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(wú)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(hào)回路垂直或離開(kāi)20-30公分。(2)信號(hào)線采用屏蔽線或者塑料絞合線, 導(dǎo)線絞合后噪聲信號(hào)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