變頻器使粗紗機實現穩定控制

　　賽特環球機械（青島）有限公司生產粗紗機有20多年的歷史。公司在1986年消化吸收了日本豐田FL16的技術，成功開發了中國第一臺高速懸錠粗紗機。2001年，公司又開發成功了四電機電腦粗紗機，成為國內最早生產電腦粗紗機的廠家。
　　隨著紡紗設備技術的發展，原來由單變頻驅動的粗紗機可以改為四變頻分別驅動其機械傳動單元，形成電氣的集散化控制，靈活高效地將粗紗機的控制方式改進更新，使機械傳動系統大大簡化，適應了市場需求。
　　由于粗紗機紡紗的特殊要求，粗紗機常年不間斷工作，需要頻繁啟動、點動，容易造成粗紗細節，直接影響產品質量。而且控制四變頻電腦粗紗機的任何一個變頻器出現故障，都會造成爛紗和打頭，這就要求所使用的變頻器具有很高的可靠性。同時，如果在紡紗過程中電源突然中斷，4個電機若不能受控停車，也會造成粗紗的打頭?？梢?，在四變頻電腦粗紗機的控制過程中各電機的同步性和可靠性是至關重要的。
　　粗紗機的變頻控制
　　賽特環球生產的粗紗機最早采用兩變頻和兩伺服的控制方式來完成，但這種控制方式相對比較復雜，成本較高，在市場上沒有競爭力，而且也不能有效解決電源突然中斷時粗紗打頭的現象。變頻技術的發展使四電機電腦粗紗機使用4個變頻器來完全取代伺服控制成為可能。經過長時間的論證和實驗，賽特環球選用了丹麥丹佛斯（DANFOSS）生產的FC300系列變頻器。
　　憑借在行業內多年的經驗和應用知識，丹佛斯傳動部能夠提供可靠的、用戶友好的變頻器來滿足來自不同行業和領域的客戶需要，其標準化的模塊設計具有極大的靈活性，能夠在短時間內實現所需要的功能。
　　FC300系列變頻器在紡織行業里有很廣泛的應用，尤其在進口的歐洲紡機上得到非常成功的應用。該系列變頻器采用異步伺服控制方式，具有很高的控制精度和可靠性。它的使用還大大增加了整個機器運行的穩定性、可靠性及靈活性，使故障率降到最低水平。
　　AutomationDrive代表了一種理念，即通過單臺或多臺變頻器在從標準到伺服的整個運行范圍內控制任何機器或生產線。智能化的即插即用技術和無可比擬的可靠性，讓變頻器操作變得更加簡單。
　　VLTFC300系列是一款全能型的變頻器，具有可靠、精確的負荷處理功能，能夠估計實際負載所產生的電機電流，并進行補償，使設備運行平緩；內置了智能邏輯控制器，可進行簡單的PLC功能和數據計算功能，實現電機的自動控制；具有能量儲備功能，可使用動能產生的功率在發生掉電時控制減速；選裝的MCO305控制卡是一種綜合可編程運動控制器，它使變頻器增加了更多的功能性和靈活性。配置了MCO305運動控制器，VLTAutomationDrive就成了智能變頻器，以高精度的動態控制、同步控制（電子軸）、定位和電子凸輪控制，實現各種復雜的系統應用。
　　控制系統的設計
　　當粗紗機由單變頻轉向四變頻驅動時，部分機械連接可以取消，由電氣傳動取代。四變頻所驅動的部分分別為羅拉、錠翼、筒管（卷繞）和龍筋，其電機功率大約分別為3千瓦、5.5千瓦、11千瓦和0.75千瓦；對應其電機功率和負載狀況，其變頻器的功率選擇為4千瓦、7.5千瓦(錠翼的滿車負載率可能在90%以上，考慮到其啟動、停止狀態，其變頻器驅動功率應放大)、11千瓦，升降電機選用1.5千瓦變頻器。
　　在實際的運行過程中，對粗紗機的要求是保證紗線的線速度恒定，并且按照標準成形。根據以上各驅動單元分析，當使用前羅拉或錠翼為主機的時候，則需要另外一個和筒管保證同主機的線速度一致，折合機械齒輪系數，則需要這3個傳動單元具有帶電子齒輪比的同步功能。另外，龍筋驅動部分對于主機的跟隨體現在線速度跟隨，但是位置狀態根據工藝成型需求進行設定跟隨。
　　根據上述的系統說明，其技術要點在于除龍筋外的3個驅動單元根據電子齒輪比保證嚴格的角同步、龍筋的速度同步和位置關系。根據其機械運行規律來說，對于多單元同步驅動的要點則在于除正常運行狀態外的點動、起動、停止狀態的同步跟隨性能和斷電時的多單元同步功能。在主回路連接上，筒管主回路連接電網，通過筒管變頻器的直流母線端子連接其他幾臺變頻的直流端子，中間可連接熔斷器用于保護變頻器。為了保證同步性能，負載較為穩定的錠翼作為主機，其編碼器信號（主機位置信號）通過其編碼器二口連接至其它驅動部分的編碼器二口，從機的編碼器一口連接本身電機的編碼器信號做速度閉環，再根據編碼器二口上的主機位置信號做同步運行。
　　與粗紗機匹配更好
　　目前，國內四電機粗紗機的變頻器主要采用一些通用的矢量型變頻器，如施耐德公司生產的ATV71系列、三菱公司的FR500系列。這些通用矢量型變頻器是為滿足不同行業的需求而設計，通用性強、功能多，但因為不是針對紡機行業來量身定做的，在粗紗機的應用上還存在一些問題。
　　DANFOSS變頻器采用異步伺服控制方式，啟動時沒有爬行現象，可有效防止開停車的粗紗細節問題，并且各電機的同步采用角速度同步，同步精度高。而通用矢量型變頻器的同步采用速度同步或位置同步，同角速度同步相比同步精度要差，尤其是啟動和停止時會有較大的同步誤差，影響成紗的質量。
　　DANFOSS變頻器采用特殊的斷電停車控制方式，利用能量反饋，不加任何儲能裝置來保證4個電機的突然掉電的同步，防止紗線的打頭。而現在粗紗機上使用的變頻器大多數要使用電容、蓄電池等儲能裝置，這些儲能裝置的容量會隨時間的變化而下降，最后失去斷電同步停車的作用。
　　賽特環球將DANFOSS變頻器應用到四電機電腦粗紗機的控制上，收到了很好的效果，產品質量有了顯著提高，四電機電腦粗紗機易出粗紗細節的問題得到了徹底解決，變頻器參數調整方便、同步性能好、故障率低、節電效果明顯。目前，賽特環球將該同步運行系統申請了國家發明專利（專利號為：200510045181.0）。使用DANFOSS變頻控制系統的四電機電腦粗紗機在客戶的使用中得到了客戶的高度評價，目前已成為賽特環球的主力機型，并且已出口到印度、巴基斯坦等國家。(賽特環球機械（青島）有限公司劉增喜崔桂華)