變頻調(diào)速及PLC技術(shù)在棉紡設(shè)備上的應(yīng)用
摘要:針對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外紡織機(jī)械設(shè)備制造商采用先進(jìn)變頻調(diào)速及PLC可編程控制技術(shù)等先進(jìn)電子技術(shù)取代傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu),從而提高機(jī)械設(shè)備整機(jī)的穩(wěn)定性、可靠性的趨勢(shì),分析了變頻調(diào)速和PLC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及其在棉紡設(shè)備中推廣應(yīng)用的必要性,通過(guò)實(shí)例分析了該技術(shù)在清花棉卷均勻成形、梳棉機(jī)、粗紗機(jī)、漿紗及整經(jīng)設(shè)備等方面的應(yīng)用,指出應(yīng)用變頻調(diào)速及PLC技術(shù)的棉紡設(shè)備的價(jià)格較高,雖然目前維修方面的成本較高、難度較大,但隨著產(chǎn)品的日益國(guó)際化,該技術(shù)必將大幅提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量,擴(kuò)大品種的適應(yīng)性。 棉紡設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng),都是由電機(jī)帶動(dòng)皮帶與齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn),由于普通電動(dòng)機(jī)啟動(dòng),停止瞬問(wèn)速度急劇變化及啟動(dòng)力矩?zé)o法控制的原因,在點(diǎn)動(dòng)與啟動(dòng)過(guò)程中,不可避免地會(huì)出現(xiàn)皮帶打滑,齒輪沖擊,皮帶損耗量大等現(xiàn)象。在機(jī)械傳動(dòng)輪系中,齒輪越多,速度控制越不穩(wěn)定和不靈敏,應(yīng)用交流變頻技術(shù)就能夠很好的實(shí)現(xiàn)平滑啟動(dòng),調(diào)節(jié)啟動(dòng)力矩,消除機(jī)械啟動(dòng)時(shí)的沖擊力,實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速和各環(huán)節(jié)的高度同步性,滿足生產(chǎn)工藝要求,提高成紗質(zhì)量。應(yīng)用變頻控制技術(shù)可以在紗號(hào)工藝品種變化時(shí),不必改變工藝牙齒或皮帶輪,改變?cè)O(shè)備工藝只需通過(guò)變頻參數(shù)設(shè)定就可完成,迅速而簡(jiǎn)便。而PLC技術(shù)的應(yīng)用可大幅減少控制開關(guān)的使用,有效降低控制環(huán)節(jié)及元器件的故障,提高生產(chǎn)效率。 3交流變頻調(diào)速及PLC技術(shù)在紡織設(shè)備中的應(yīng)用 3.1變頻調(diào)速及PLC技術(shù)在新型國(guó)產(chǎn)棉紡設(shè)備中的應(yīng)用 我公司現(xiàn)有設(shè)備中的A186F、FA212梳棉機(jī),FA311F、FA320并條機(jī),FA334條卷機(jī),FA497粗紗機(jī),FA344并卷機(jī),F1268精梳機(jī),FA506、FA506AS細(xì)紗機(jī),營(yíng)口D3?1000整經(jīng)機(jī),進(jìn)口設(shè)備上津田駒HS一20細(xì)紗機(jī),津田駒ZA、ZAX系列噴氣織機(jī),瑞士C4梳棉機(jī),村田MJS一802噴氣紡紗機(jī)等都已經(jīng)采用了這項(xiàng)技術(shù)。 3.2清花棉卷均勻成形中的應(yīng)用 目前的清花成卷機(jī)均勻裝置采用鐵炮調(diào)整裝置,其精度較低,同時(shí)其機(jī)械傳動(dòng)部件存在難以克服的機(jī)械傳動(dòng)滯后和打滑等隨機(jī)性誤差,棉卷的質(zhì)量較差,廢卷率較高。在采用變頻調(diào)速技術(shù)后,利用位移傳感器檢測(cè)棉層厚度發(fā)生的變化,將棉層變量轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的電訊號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較再經(jīng)過(guò)運(yùn)算矯正電路調(diào)整控制器,調(diào)整變頻器的輸出信號(hào),改變電機(jī)速度使輸出棉量保持恒定,實(shí)現(xiàn)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(xiàng)技術(shù)也可應(yīng)用于梳棉機(jī)輸出棉條的均勻及重量的恒定控制中,從而提高生條質(zhì)量。 3.3梳棉機(jī)中的應(yīng)用 梳棉機(jī)如A186D、A186F梳棉機(jī)道夫傳動(dòng)系統(tǒng)中的電磁離合器由于故障率較高,經(jīng)常造成停臺(tái),出現(xiàn)摩擦打火,對(duì)生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量及安全生產(chǎn)造成很大影響,要保持與維護(hù)需投人大量的人力與物力。有些企業(yè)慣性輪電磁離合器被棄用,這樣在道夫慢轉(zhuǎn)快的過(guò)程中產(chǎn)生細(xì)條,嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)破邊,棉網(wǎng)拉斷的現(xiàn)象,影響生條質(zhì)量。A186D梳棉機(jī)為了使道夫達(dá)到升、降速平滑,在機(jī)械傳動(dòng)中設(shè)計(jì)雙速電機(jī),慣性輪、電磁離合器,用電氣加機(jī)械的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。A186F梳棉機(jī)設(shè)計(jì)中又增加了電動(dòng)機(jī)的星一三角轉(zhuǎn)換這一控制環(huán)節(jié),改善了升、降速斜率。而FA212、FA224等梳棉機(jī)采用了交流變頻調(diào)速,從而實(shí)現(xiàn)了道夫升速斜率的任意調(diào)節(jié),道夫工藝轉(zhuǎn)速的任意可變功能,完全解決了老機(jī)中存在的問(wèn)題,為老機(jī)改造提供一個(gè)好的范例。為此,我們對(duì)公司的A186D、A186F共計(jì)40臺(tái)設(shè)備用富士FRENIC50()00P系列,法國(guó)ATl5、ATl6系列,國(guó)產(chǎn)西普PI系列等變頻器實(shí)施了變頻改造,取得了很好的效果。對(duì)A186D、A186F老機(jī)進(jìn)行交流變頻調(diào)速改造后,不但提高了設(shè)備性能,降低故障停臺(tái),減少機(jī)械事故,還提高了生產(chǎn)效率與生條質(zhì)量。 3.4粗紗機(jī)上的應(yīng)用 粗紗機(jī)的錠子卷繞與羅拉的轉(zhuǎn)速在開停車時(shí)容易產(chǎn)生差異,造成粗紗張力的過(guò)大與過(guò)小,這樣就很容易形成粗紗細(xì)節(jié),為了減少細(xì)節(jié)的產(chǎn)生,在粗紗機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)有電抗器、時(shí)間繼電器、電磁離合器,統(tǒng)稱為防細(xì)節(jié)裝置。電抗器的作用是在粗紗機(jī)啟動(dòng)時(shí)使主電機(jī)處于三相不平衡狀態(tài),從而降低電機(jī)的啟動(dòng)力矩,達(dá)到軟啟動(dòng)、低速運(yùn)行的目的,時(shí)間繼電器與電磁離合器則是在粗紗機(jī)停車時(shí)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(xù)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(shí)產(chǎn)生過(guò)度張力。 這種防細(xì)節(jié)裝置存在很多缺陷:一是電抗器串在電動(dòng)機(jī)主控三相回路中的一相,利用三相不平衡原理來(lái)降低電機(jī)的啟動(dòng)力矩,當(dāng)粗紗機(jī)啟動(dòng)結(jié)束后通過(guò)時(shí)間繼電器將電抗器短接,使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)三相平衡狀態(tài),投入正常運(yùn)行。時(shí)間繼電器一旦出現(xiàn)問(wèn)題,就會(huì)使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于三相不平衡運(yùn)行,造成電機(jī)過(guò)熱而燒壞;二是停車用的電磁離合器的離合時(shí)問(wèn)是通過(guò)兩個(gè)時(shí)間繼電器配合調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,對(duì)粗紗的松弛程度比較難掌握,調(diào)節(jié)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(fā)熱也容易燒壞發(fā)生故障,調(diào)節(jié)精度很差。因此,這種裝置使粗紗的防細(xì)節(jié)問(wèn)題根本沒(méi)有得到很好的解決。采用交流變頻調(diào)速技術(shù)使這一工藝難題得以解決。目前新型粗紗機(jī)如賽特環(huán)球的FA497粗紗機(jī)采用了四單元變頻驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),錠翼、羅拉、卷繞、升降分別控制,采取閉環(huán)控制設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了速度的平穩(wěn)過(guò)渡,具有很高的控制精度。 3.5在漿紗、整經(jīng)設(shè)備中的應(yīng)用 變頻調(diào)速在漿紗機(jī)上的應(yīng)用減少了機(jī)械傳動(dòng)和電機(jī)。在G142系列漿紗老機(jī)改造中采用交流變頻調(diào)速,減少原設(shè)計(jì)中的第一組機(jī)械無(wú)級(jí)變速器,同時(shí)省去了一個(gè)伺服電機(jī)和一個(gè)慢速電機(jī)。為了滿足上漿工藝中,車速由慢速、主機(jī)加升降速改造成了車速由啟動(dòng)到工藝車速的無(wú)間斷無(wú)級(jí)調(diào)速,保證了伸長(zhǎng)的一致性和上漿的均勻性。我們對(duì)三臺(tái)G142B(C)140漿紗機(jī)改造的過(guò)程中應(yīng)用SANKEN公司的SAMCO一M系列變頻器結(jié)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(shí)現(xiàn)了運(yùn)行全過(guò)程中的恒張力控制,同時(shí)對(duì)邊軸也改為變頻同步控制,保證了啟動(dòng)時(shí)張力的穩(wěn)定。改造后設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性大大提高,設(shè)備的機(jī)械故障也大幅下降。 我公司津田駒HS一20漿紗機(jī)則使用了兩臺(tái)最新型的矢量變頻器分別控制卷繞和邊軸,配合兩臺(tái)PIV變速器及編碼器,對(duì)整個(gè)過(guò)程分退繞、上漿、卷繞三部分進(jìn)行精確控制,保證設(shè)備在爬行、低速、高速、加速及減速過(guò)程中的恒張力控制,使好軸率大幅提高。 我們還對(duì)德國(guó)生產(chǎn)的祖克(SUCKER)漿紗機(jī)的直流調(diào)速控制系統(tǒng)及津田駒HS20?1漿紗機(jī)的上蠟裝置利用富土的FRN系列變頻器進(jìn)行了改造,改造后故障率下降80%,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定可靠。 公司在D3?1000整經(jīng)機(jī)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(jīng)軸的質(zhì)量,保證了漿紗過(guò)程的平穩(wěn)退繞。 目前,新型漿紗機(jī)如鹽城GA338、鄭紡機(jī)的GA308等都已采用了伺服變頻驅(qū)動(dòng)控制單元配合工業(yè)控制專業(yè)計(jì)算機(jī),具有人機(jī)智能對(duì)話界面,實(shí)現(xiàn)高精度和穩(wěn)定的運(yùn)行控制,同時(shí)具有故障預(yù)警和處理方案,可以指導(dǎo)維護(hù)人員迅速處理問(wèn)題,提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率。 3.6在新產(chǎn)品生產(chǎn)中的應(yīng)用 在生產(chǎn)竹節(jié)紗的過(guò)程中,我們利用臺(tái)達(dá)DVP24ES。0R系列PLC可編程控制器結(jié)合DLM一3電磁離合器,實(shí)現(xiàn)了高精度、多節(jié)距、循環(huán)控制,甚至還可根據(jù)每臺(tái)設(shè)備不同的機(jī)械狀態(tài)進(jìn)行微調(diào),保證產(chǎn)品的一致性。同時(shí)還對(duì)公司A201E精梳機(jī)利用PLC進(jìn)行改造,改造后故障率明顯下降。 3.7在空調(diào)中的應(yīng)用 交流變頻調(diào)速在生產(chǎn)車間溫度及濕度調(diào)節(jié)過(guò)程中的應(yīng)用更廣泛,節(jié)能效果顯著,溫濕度更加穩(wěn)定均衡。在空調(diào)風(fēng)機(jī)控制中,可根據(jù)車間環(huán)境條件及一年四季氣候的變化對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速,擴(kuò)大了調(diào)節(jié)范圍,因風(fēng)機(jī)大部分工作在50%~80%的效率中,這樣就具有良好的節(jié)電效果,節(jié)電高達(dá)50%左右,同時(shí)改變了過(guò)去生產(chǎn)車間溫濕度變化差異較大,難以調(diào)節(jié),造成生產(chǎn)不穩(wěn)定的狀況。在水泵控制應(yīng)用中,可根據(jù)水量調(diào)整供水水泵轉(zhuǎn)速,實(shí)現(xiàn)節(jié)能,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了接近恒壓供水。本公司的5套空調(diào)用SANKEN的SAMCO?VF系列和富土的FRN系列變頻器進(jìn)行了變頻技術(shù)改造后取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益,車間的溫濕度更加穩(wěn)定。 4結(jié)束語(yǔ) 變頻調(diào)速及PLC可編程控制技術(shù)在棉紡織設(shè)備上的應(yīng)用很有必要。但是,目前也存在一些問(wèn)題,特別是在維修方面:一是由于設(shè)備是高新技術(shù),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(xùn),造成設(shè)備一旦出現(xiàn)故障必須將設(shè)備返廠修理,必然影響正常生產(chǎn);二是設(shè)備制造廠處于保護(hù)的目的,對(duì)其程序進(jìn)行保密,不提供任何相關(guān)資料,一旦出現(xiàn)故障也必須要返生產(chǎn)廠重新編寫控制程序;三是設(shè)備價(jià)格對(duì)目前的紡織企業(yè)來(lái)講比較高,造成維護(hù)成本大幅上升。但是隨著我國(guó)加入WTO,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈,必須大幅提高我國(guó)現(xiàn)有棉紡織設(shè)備的裝備水平,增加技術(shù)含量,生產(chǎn)多品種、高附加值的棉紗、布,以滿足日益變化的市場(chǎng)需求,提高在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。因此,交流變頻調(diào)速和PLC可編程控制這些高新技術(shù)必將在棉紡織設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。 |