變頻調速及PLC技術在棉紡設備上的應用
摘要:針對近年來國內外紡織機械設備制造商采用先進變頻調速及PLC可編程控制技術等先進電子技術取代傳統的機械傳動結構,從而提高機械設備整機的穩定性、可靠性的趨勢,分析了變頻調速和PLC技術的優點及其在棉紡設備中推廣應用的必要性,通過實例分析了該技術在清花棉卷均勻成形、梳棉機、粗紗機、漿紗及整經設備等方面的應用,指出應用變頻調速及PLC技術的棉紡設備的價格較高,雖然目前維修方面的成本較高、難度較大,但隨著產品的日益國際化,該技術必將大幅提高產品產量和質量,擴大品種的適應性。 棉紡設備的傳動系統,都是由電機帶動皮帶與齒輪來實現,由于普通電動機啟動,停止瞬問速度急劇變化及啟動力矩無法控制的原因,在點動與啟動過程中,不可避免地會出現皮帶打滑,齒輪沖擊,皮帶損耗量大等現象。在機械傳動輪系中,齒輪越多,速度控制越不穩定和不靈敏,應用交流變頻技術就能夠很好的實現平滑啟動,調節啟動力矩,消除機械啟動時的沖擊力,實現無級調速和各環節的高度同步性,滿足生產工藝要求,提高成紗質量。應用變頻控制技術可以在紗號工藝品種變化時,不必改變工藝牙齒或皮帶輪,改變設備工藝只需通過變頻參數設定就可完成,迅速而簡便。而PLC技術的應用可大幅減少控制開關的使用,有效降低控制環節及元器件的故障,提高生產效率。 3交流變頻調速及PLC技術在紡織設備中的應用 3.1變頻調速及PLC技術在新型國產棉紡設備中的應用 我公司現有設備中的A186F、FA212梳棉機,FA311F、FA320并條機,FA334條卷機,FA497粗紗機,FA344并卷機,F1268精梳機,FA506、FA506AS細紗機,營口D3?1000整經機,進口設備上津田駒HS一20細紗機,津田駒ZA、ZAX系列噴氣織機,瑞士C4梳棉機,村田MJS一802噴氣紡紗機等都已經采用了這項技術。 3.2清花棉卷均勻成形中的應用 目前的清花成卷機均勻裝置采用鐵炮調整裝置,其精度較低,同時其機械傳動部件存在難以克服的機械傳動滯后和打滑等隨機性誤差,棉卷的質量較差,廢卷率較高。在采用變頻調速技術后,利用位移傳感器檢測棉層厚度發生的變化,將棉層變量轉換成對應的電訊號與設定值進行比較再經過運算矯正電路調整控制器,調整變頻器的輸出信號,改變電機速度使輸出棉量保持恒定,實現棉卷厚度的均勻及重量的恒定,從而提高正卷率,降低不勻率。同樣的原理,這項技術也可應用于梳棉機輸出棉條的均勻及重量的恒定控制中,從而提高生條質量。 3.3梳棉機中的應用 梳棉機如A186D、A186F梳棉機道夫傳動系統中的電磁離合器由于故障率較高,經常造成停臺,出現摩擦打火,對生產效率、產品質量及安全生產造成很大影響,要保持與維護需投人大量的人力與物力。有些企業慣性輪電磁離合器被棄用,這樣在道夫慢轉快的過程中產生細條,嚴重時出現破邊,棉網拉斷的現象,影響生條質量。A186D梳棉機為了使道夫達到升、降速平滑,在機械傳動中設計雙速電機,慣性輪、電磁離合器,用電氣加機械的手段來實現。A186F梳棉機設計中又增加了電動機的星一三角轉換這一控制環節,改善了升、降速斜率。而FA212、FA224等梳棉機采用了交流變頻調速,從而實現了道夫升速斜率的任意調節,道夫工藝轉速的任意可變功能,完全解決了老機中存在的問題,為老機改造提供一個好的范例。為此,我們對公司的A186D、A186F共計40臺設備用富士FRENIC50()00P系列,法國ATl5、ATl6系列,國產西普PI系列等變頻器實施了變頻改造,取得了很好的效果。對A186D、A186F老機進行交流變頻調速改造后,不但提高了設備性能,降低故障停臺,減少機械事故,還提高了生產效率與生條質量。 3.4粗紗機上的應用 粗紗機的錠子卷繞與羅拉的轉速在開停車時容易產生差異,造成粗紗張力的過大與過小,這樣就很容易形成粗紗細節,為了減少細節的產生,在粗紗機傳動系統中設計有電抗器、時間繼電器、電磁離合器,統稱為防細節裝置。電抗器的作用是在粗紗機啟動時使主電機處于三相不平衡狀態,從而降低電機的啟動力矩,達到軟啟動、低速運行的目的,時間繼電器與電磁離合器則是在粗紗機停車時鐵炮與筒管卷繞相脫離,筒管停止卷繞,而前羅拉則仍以慣性繼續輸出粗紗,使得羅拉與錠子之間的粗紗有一定的松弛程度,防止粗紗再次開車時產生過度張力。 這種防細節裝置存在很多缺陷:一是電抗器串在電動機主控三相回路中的一相,利用三相不平衡原理來降低電機的啟動力矩,當粗紗機啟動結束后通過時間繼電器將電抗器短接,使電動機恢復三相平衡狀態,投入正常運行。時間繼電器一旦出現問題,就會使電動機長期處于三相不平衡運行,造成電機過熱而燒壞;二是停車用的電磁離合器的離合時問是通過兩個時間繼電器配合調節來實現的,對粗紗的松弛程度比較難掌握,調節難度較大,再者電磁 離合器的故障率也較高;三是電抗器本身發熱也容易燒壞發生故障,調節精度很差。因此,這種裝置使粗紗的防細節問題根本沒有得到很好的解決。采用交流變頻調速技術使這一工藝難題得以解決。目前新型粗紗機如賽特環球的FA497粗紗機采用了四單元變頻驅動設計,錠翼、羅拉、卷繞、升降分別控制,采取閉環控制設計,實現了速度的平穩過渡,具有很高的控制精度。 3.5在漿紗、整經設備中的應用 變頻調速在漿紗機上的應用減少了機械傳動和電機。在G142系列漿紗老機改造中采用交流變頻調速,減少原設計中的第一組機械無級變速器,同時省去了一個伺服電機和一個慢速電機。為了滿足上漿工藝中,車速由慢速、主機加升降速改造成了車速由啟動到工藝車速的無間斷無級調速,保證了伸長的一致性和上漿的均勻性。我們對三臺G142B(C)140漿紗機改造的過程中應用SANKEN公司的SAMCO一M系列變頻器結合IPM公司的IPl612A 220PLC可編程控制器,利用ⅠP1612A一220PLC的模擬量控制方式,實現了運行全過程中的恒張力控制,同時對邊軸也改為變頻同步控制,保證了啟動時張力的穩定。改造后設備運行的穩定性大大提高,設備的機械故障也大幅下降。 我公司津田駒HS一20漿紗機則使用了兩臺最新型的矢量變頻器分別控制卷繞和邊軸,配合兩臺PIV變速器及編碼器,對整個過程分退繞、上漿、卷繞三部分進行精確控制,保證設備在爬行、低速、高速、加速及減速過程中的恒張力控制,使好軸率大幅提高。 我們還對德國生產的祖克(SUCKER)漿紗機的直流調速控制系統及津田駒HS20?1漿紗機的上蠟裝置利用富土的FRN系列變頻器進行了改造,改造后故障率下降80%,設備運行穩定可靠。 公司在D3?1000整經機中也使用了SANKEN公司SAMCO一VF系列變頻器,配以富士可編程控制器的控制方式,有效地提高了經軸的質量,保證了漿紗過程的平穩退繞。 目前,新型漿紗機如鹽城GA338、鄭紡機的GA308等都已采用了伺服變頻驅動控制單元配合工業控制專業計算機,具有人機智能對話界面,實現高精度和穩定的運行控制,同時具有故障預警和處理方案,可以指導維護人員迅速處理問題,提高運轉效率。 3.6在新產品生產中的應用 在生產竹節紗的過程中,我們利用臺達DVP24ES。0R系列PLC可編程控制器結合DLM一3電磁離合器,實現了高精度、多節距、循環控制,甚至還可根據每臺設備不同的機械狀態進行微調,保證產品的一致性。同時還對公司A201E精梳機利用PLC進行改造,改造后故障率明顯下降。 3.7在空調中的應用 交流變頻調速在生產車間溫度及濕度調節過程中的應用更廣泛,節能效果顯著,溫濕度更加穩定均衡。在空調風機控制中,可根據車間環境條件及一年四季氣候的變化對風機進行無級調速,擴大了調節范圍,因風機大部分工作在50%~80%的效率中,這樣就具有良好的節電效果,節電高達50%左右,同時改變了過去生產車間溫濕度變化差異較大,難以調節,造成生產不穩定的狀況。在水泵控制應用中,可根據水量調整供水水泵轉速,實現節能,同時也實現了接近恒壓供水。本公司的5套空調用SANKEN的SAMCO?VF系列和富土的FRN系列變頻器進行了變頻技術改造后取得了很好的經濟效益,車間的溫濕度更加穩定。 4結束語 變頻調速及PLC可編程控制技術在棉紡織設備上的應用很有必要。但是,目前也存在一些問題,特別是在維修方面:一是由于設備是高新技術,維修的難度本身就很大,而又缺少維修方面的資料和人員培訓,造成設備一旦出現故障必須將設備返廠修理,必然影響正常生產;二是設備制造廠處于保護的目的,對其程序進行保密,不提供任何相關資料,一旦出現故障也必須要返生產廠重新編寫控制程序;三是設備價格對目前的紡織企業來講比較高,造成維護成本大幅上升。但是隨著我國加入WTO,市場競爭更加激烈,必須大幅提高我國現有棉紡織設備的裝備水平,增加技術含量,生產多品種、高附加值的棉紗、布,以滿足日益變化的市場需求,提高在國際市場上的競爭力。因此,交流變頻調速和PLC可編程控制這些高新技術必將在棉紡織設備中得到廣泛的應用。 |