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    摘要：傳統(tǒng)環(huán)錠細紗機改變整機轉(zhuǎn)速，需要通過更換皮帶盤來實現(xiàn)的，其不能實現(xiàn)運轉(zhuǎn)過程中的變速。因此，造成小紗及大紗階段產(chǎn)生較高斷頭率，從而影響紗線的產(chǎn)量及質(zhì)量，并損失原料。采用變頻調(diào)速器可實現(xiàn)細紗機的無級變速，使紡紗過程在小、中、大紗階段所受張力波動幅度縮小，減少斷頭率，從而提高紗線產(chǎn)量、質(zhì)量；配置網(wǎng)絡(luò)化通訊模塊，可以方便的進行生產(chǎn)監(jiān)控和管理。

    關(guān)鍵詞：細紗機 變頻器 

    1 引言

    細沙工序的好壞直接影響到紗線的質(zhì)量和產(chǎn)量。細紗生產(chǎn)中，細紗斷頭是影響產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和能耗的關(guān)鍵。
我國目前紡紗廠中仍有大量傳統(tǒng)環(huán)錠細紗機在使用，隨著國家政策和市場對節(jié)能降耗的需求，傳統(tǒng)細紗機升級改造市場凸顯。圖1為細紗機單邊結(jié)構(gòu)示意圖。

                          

                           圖1 細紗機單邊結(jié)構(gòu)示意圖

    2 環(huán)錠細沙機工藝中的節(jié)能改造點

    環(huán)錠細紗機紡紗工藝中，一般將一個紗錠的成型過程按紗錠大小分為：小紗階段、中紗階段、大紗階段。小、中、大紗的具體分界點一般按不同紗線種類的紡紗長度確定。

    傳統(tǒng)細紗機紡紗過程中，整機速度在整個紗錠成型過程中恒定不變，這樣造成：小紗階段張力波動大；中紗張力波動小而穩(wěn)定但速度過低；大紗張力波動又有所增加。張力波動的變化規(guī)律決定了小紗斷頭最多，中紗斷頭最少，大紗斷頭較多的分布規(guī)律。傳動細紗機為解決小紗和大沙斷頭多影響紗線質(zhì)量的弊病，采取整機已較低車速運轉(zhuǎn)的方式。這種工藝方式，限制了車速的提高，而中紗斷頭少，車速潛力不能發(fā)揮，影響了機器生產(chǎn)效率的提高。

    為解決以上矛盾，采用主電機變頻控制方式，在小紗時低速運行，中紗提速，大紗適當減速的方式，模擬整個紡紗過程紗線張力變化情況，同時實現(xiàn)張力波動小，從而總體提高紡紗效率的功效。圖2為采用臺達方案的變頻細沙機控制柜。

                           

                      圖2 臺達變頻細沙機控制柜

    3 變頻改造優(yōu)勢

    細沙機的網(wǎng)絡(luò)變頻改造具有一下優(yōu)勢：

    1．提高產(chǎn)品質(zhì)量：千錠時斷頭率降低,因斷頭的減少擋車工可以將節(jié)省的時間用來作清潔工作減少了許多突發(fā)的紗疵.提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

    2．提高產(chǎn)量：安裝變頻器后的細紗機，雖然在小紗和大紗時降低了5％-8％的速度（目的是降低斷頭率），但在中紗時根據(jù)車況提高5％-15%的速度，而中紗的長度占整個細紗長度的80％，也就使紡紗的整體速度提高了近10％，大大提高了錠子的有效運轉(zhuǎn)時間，提高了細紗機的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量。產(chǎn)量也就提高了近10％。

    3.節(jié)約原料：斷頭減少后接頭回花減少，皮輥花也相應(yīng)減少，也就是節(jié)約了返工浪費的原料。

    4.更改工藝方便：降低勞動強度更換品種或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速時，不需更換皮帶盤，直接修改變頻器參數(shù)就可以實現(xiàn)。 

    5.紡特殊品種效果好：對某些紡紗有一定難度的品種如強捻紗、包芯紗、麻棉紗及高檔精梳產(chǎn)品，通過變速選擇生產(chǎn)過程最佳點，可最大程度提高單產(chǎn)、減少斷頭。

    6.采用變頻器控制可以節(jié)約用電：   

    （1）主電機可最大潛力挖掘電機的無功功率，充分利用和提高功率因數(shù)安裝了變頻器的細紗機功率因數(shù)從原來的0.78提高至0.92降低了無功電流，降低了線路損耗，節(jié)省了電能。   

    （2）大大減少用電設(shè)備的工作時間，從而達到節(jié)電的目的。安裝了變頻器的細紗機在同等產(chǎn)量的情況下輔助用電設(shè)備如吸棉電機用電，照明用電，空調(diào)用電，回風用電等設(shè)備的用電量也大大減少。

    7.節(jié)約生產(chǎn)成本：細紗斷頭的減少為值車工擴大看臺、減少萬錠用工、節(jié)約生產(chǎn)成本提供了可能。

    8.減少小線毛羽：通過變頻降速對減少小線毛羽效果較好，有利于減小大、中、小紗毛羽值的極差具有潛在的商業(yè)價值。

    9.可以聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控：變頻器配合PLC與計算機局域網(wǎng)可連為一體，監(jiān)視在線生產(chǎn)情況。

    表3為某廠細沙機變頻改造前后斷頭率和毛羽指數(shù)作了對比。

   

                                 表3 改造前后對照表

    明顯可以看出，變頻改造后，斷頭率和毛羽指數(shù)均優(yōu)于改造前。

    4 臺達提供的幾種細紗機改造方案

    4.1簡易改造方案

    針對客戶低成本改造要求，我們提供利用變頻器三段速控制簡易改造方案。

    這種方案，只需加裝變頻器和接近開關(guān)。將接近開關(guān)安裝在主軸上作為計數(shù)信號，利用臺達變頻器內(nèi)部計數(shù)器（接線端子TRG）計數(shù)，將變頻多功能輸出端子MO1、MO2對應(yīng)之參數(shù)3-01、3-02分別設(shè)定：指定計數(shù)設(shè)定值到達指示和設(shè)定計數(shù)值到達指示。

    同時通過換算紗線長度對應(yīng)計數(shù)值，設(shè)定3-08設(shè)定計數(shù)值和3-09到達計數(shù)值。但紗線紡到一定長度，變頻器多功能輸出端子MO1、MO2動作，再既有外部控制線路，切換變頻多段速輸入端子，控制變頻實現(xiàn)小、中、大紗錠三段不同速度，提高紡紗效率和質(zhì)量。

    4.2優(yōu)化能效方案

    實際紡紗過程中，細紗的小、中、大紗并的判定并無嚴格界限，且紗線不同，判定的紡紗長度也不同，簡易方案在不同紗線的紡紗過程中并非達到提高速度最佳效果。

    現(xiàn)場紡紗張力測量中，張力的波動過程是一個漸進曲線過程，并非三段臺階式。為充分發(fā)揮設(shè)備潛能，可以針對不同紡紗長度的設(shè)定不同變頻速度，穩(wěn)定張力波動，減少斷頭。如圖4利用臺達變頻器的R485通訊功能，配合臺達DVP系列PLC的通訊程序，可以方便的在不同紗線長度段改變變頻頻率，達到產(chǎn)量和質(zhì)量的最優(yōu)化。

    此方案的基本配置如下：DOPAS38(或TP04)+DVP24ES+VFD110B43P

                  

                          圖4 速度設(shè)定

    4.3網(wǎng)絡(luò)化變頻方案

    現(xiàn)代紡紗車間隨著自動化水平的提高，對設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控能力提成了更高要求。細沙車間作為紡紗工藝工程中配置最多的機型，不少客戶需要對細紗車間實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，中控室采集每臺車班次、產(chǎn)量等關(guān)鍵信息。

    臺達機電產(chǎn)品利用其強大的網(wǎng)絡(luò)整合能力，在方案2的理論基礎(chǔ)上，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。實現(xiàn)細紗機單臺故障監(jiān)控、產(chǎn)量統(tǒng)計、參數(shù)設(shè)定等功能。

    對比前兩種方案，此種方案改造成本較高，但可提供車間管理的自動化水平。其電氣構(gòu)架如圖5臺達機電產(chǎn)品支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，考慮成本和數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性，我們構(gòu)建以太網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。

               

                                圖5 細紗機網(wǎng)絡(luò)改造構(gòu)架

                   

                  圖6 中央監(jiān)控PC對單機變頻速度的設(shè)定

    5 結(jié)論

    臺達機電產(chǎn)品擁有完整的自動化產(chǎn)品產(chǎn)品線，針對細紗機改造，我們擁有不同成本和效果的改造方案，同時可以滿足客戶個性化的配置要求。

                      

                  圖6 使用臺達機電產(chǎn)品的細紗機車間

    根據(jù)不同廠家型號的老式細紗機提供不同的改造配置，憑借臺達強大的網(wǎng)絡(luò)兼容能力，支持Enthernet、CanOpen、DeviceNet、Modbus等主流協(xié)議，配合紡織行業(yè)專用無風扇平板散熱式變頻器VFDB-P，能完成細紗機車間對高溫、高濕、高可靠性、網(wǎng)絡(luò)化的要求。

    基于我們對紡織行業(yè)的理解和多年實踐，我們能夠為客戶提供個性化、全流程、系統(tǒng)化集中解決方案。為更好的服務(wù)紡織行業(yè)客戶，公司專門成立的紡織行業(yè)應(yīng)用處，全面應(yīng)對紡織全流程控制問題。 

    參考文獻

    孫衛(wèi)國.紡紗技術(shù) .北京：中國紡織出版社.2005
    臺達DVP28SV 安裝說明.上海：中達電通股份有限公司.2008
    臺達DVP系列PLC編程手冊.上海：中達電通股份有限公司.2007
    臺達VFD B-P變頻器使用手冊.上海：中達電通股份有限公司.2008