变频调速技术在粗纱机上的应用
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明电变频器系统在纺织行业粗纱机电气控制系统应用分析1 引言粗纱机是纺纱体系中不可缺少的工序。
关于粗纱机纺纱性能等方面的技术进步,国内外做了许多研究,并取得庞大进展,专门在20世纪后期,由于电子运算机技术、传感技术专门是变频调速技术在粗纱机上的应用,以及粗纱机牵伸、加压、卷绕成形等纺纱技术在不断改进,当代新型粗纱机已进展成高速度、高质量、高产、高效的现代化粗纱机。
随着新型变频器的不断推陈出新,变频调速技术日新月异,为满足粗纱机的负载特性及工艺要求提供了良好条件,变频器理想的操纵功能再加上电脑的配合也简化了粗纱机的机械结构,为实现多电机操纵提供了条件,为实现粗纱机的高速化和机电一体化开创了道路。
2 粗纱机介绍及相关功能需求润发集团公司下属纺织分厂引进了天津纺织机械厂生产的TJFA458A型粗纱机30台,该机型性能之优,被国内外用户所公认。
该机型在功能操作方面具有专门的优势,设备集编程操纵、交流变频调速、伺服跟踪操纵等先进技术于一体,自使用以来,电气操纵系统运行良好,故障率低,易于爱护。
电气操纵系统由PLC 可编程操纵器、变频器、换向操纵、电磁离合器、红外光电探测器组成。
该操纵系统分别由电缆进行连接通信,对设备的换向、运转、落纱部分进行操纵,完成机器的正常动作程序。
主机采纳日本明电变频器,具有操作显示、频率修改、查看功能码、功能码重新设定、功能码设定、故障显示等功能。
新型TJFA458A粗纱机,以这种高性能为基础,不断改进,确立了国内领先的稳固地位。
专门是高质量明电变频器在该机型上的应用,达到了追求粗纱质量的提高,降低单锭成本的要求。
该机型采纳新型封闭式高速锭翼,机电结合式成形结构,采纳可编程序操纵器和变频器操纵。
慢速启动,满纱自动操纵,实现定长、定位、定向停车。
PV4液晶显示,品种适应性强,适纺纯棉、纯涤、纯粘及其混纺。
纤维长度22-65毫米。
额定功率低,主电机为8.6kW,全机14.2kW〔含巡回式清洁器〕。
变频调速技术在化纤行业中的应用
随着化纤行业的发展,变频调速技术在其生产制造过程中得到了广泛应用。
变频调速技术通过控制电机转速,实现不同工艺要求的生产运行,提高化纤生产的效率,降低生产成本,同时也能提高产品质量和生产安全性。
1. 在纺丝机中的应用
纺丝机是化纤生产中最重要的生产设备之一,其负责将化学纤维材料进行拉伸,形成细丝。
这一过程需要严格控制纺丝机的速度和张力,以使生产出的细丝具有所需的物理特性。
传统的纺丝机一般采用传统的AC电机,并且在生产过程中使用变压器进行调速,但是这种调速方式的效率低,调节精度不够。
与此相比,变频调速技术可以实现无级调节,从而适应不同的生产要求,并且可以通过控制器实现自动化调节。
改用变频调速技术后,纺丝机能够更好地满足生产需求,提高纺丝效率,减少了耗能。
在化纤生产的过程中,原料需要进行加热和处理。
这时需要使用加热炉进行加热。
使用比较传统的调压器进行加热炉的温度控制很容易产生温度波动,影响化纤生产的效率和产品的质量。
运用变频调速技术,可以确保加热炉的温度稳定,实现温度的精准控制,有效提高化纤生产的效率,达到节能的目的。
化纤工厂生产过程中,需要使用风机进行空气循环,这一过程中风机尤其是大型风机所需的马力大,因而需要动力负荷特别大。
使用变频调速技术,可以根据需要调节风机转速,实现空气流量精准控制,使加热均匀、通风良好,保证了生产过程的正常进行并节省了能源资源。
变频器在粗纱机上的应用一、引言在纺纱工艺中,粗纱工序有着举足轻重的地位,随着电力电子技术发展,采用PLC 控制,变频调速,机电一体化等技术取代传统的机械结构,以新型的悬锭粗纱机逐步取代托锭粗纱机,提高纺机整机的可靠性,提高纺制质量和自动化操作。
尤其是近几年来变频调速技术在粗纱机上的广泛应用,使得粗纱机有了更为广阔的发展前景。
二、变频技术在粗纱机上的应用状况分析根据纺纱工艺的要求,粗纱机将棉条经罗拉牵伸后,由前罗拉出纱,进行加捻,然后按照卷绕成形的要求,将纱卷绕在筒管上,由于前罗拉出纱速度是恒定的,而卷绕速度是随着卷绕直径的增大按反比例降速,传统的粗纱机采用机械式锥轮变速机构,皮带在上、下锥轮上移动,达到改变卷绕和升降速度,完成粗纱卷绕成形。
在粗纱生产过程中影响成纱质量的因素之一就是开停车及点动时所产生的细节问题。
1、单电机驱动的粗纱机粗纱机主传动由一台交流异步电动机驱动,为了解决电机起动时升速太快引起粗纱的断头。
以及停车时产生粗纱条干不均匀等质量问题,传统解决方案是加装电抗器、时间继电器和电磁离合器,统称为“防细节装置”。
另外在纺制不同品种需要改变全机速度时,由人工替换皮带轮方式实现变速。
应用变频技术就能够很好的解决平滑启动,消除机械启动时的冲击力,实现无级调速,满足生产工艺要求,提高成纱质量。
应用此技术在纺制不同品种变化的情况时,不需改变牙齿或皮带轮,设备工艺转速的改变只需通过变频设定就可完成,但仍保留锥轮变速机构。
目前新型粗纱机及老机改造采用交流变频技术。
使这一工艺难题得以解决。
经对FA413型粗纱机改造前后成纱质量测试,启动段粗纱条干CV%下降2-3%,粗纱粗细节下降90%以上。
2、多电机驱动的粗纱机由于机械式锥轮变速机构的传动速度稳定性较差,操作难度大,易引起粗纱质量不稳定。
因而多家厂商又推出了多电动机传动的新型粗纱机,取消了锥轮变速机构、成形机构、差动机构、摆动机构和换向机构等,还取消了捻度、升降、卷绕、张力、成形角度等变换齿轮,采用4台电机分别传动牵伸罗拉(产生牵伸倍数),锭翼(使粗纱绕卷到纱管上),筒管(使粗纱产生捻度)和龙筋升降(完成卷绕形状)。
丹佛斯变频器纺织机械改造中的应用一、丹佛斯变频器在传统粗纱机改造中的应用:在粗纱生产过程中影响成纱质量的因素之一就是开、停车及点动时所产生的细节问题。
对于传统的粗纱机而言,解决细节问题的手段是:启动加装电抗器使之在粗纱启动时电动机处于三相不平衡状态,从而降低电动机的起动力矩,以达到软启动的目的。
二是加装时间继电器与电磁离合器,使粗纱机在仃车时铁炮与筒管卷绕相脱离,筒管停止卷绕,而前罗拉则仍以惯性继续输出粗纱。
使前罗拉与锭壳之间的粗纱有一定的松弛程度,防止粗纱再次开车时产生的过度张力。
这两项防细节措施在实际使用过程中都在着致命弱点:一是启动过程中的电抗器。
它的作用原理是,当粗纱机启动时电抗器串接在三相回路中的一相,使电动机处在三相不平衡状态以降低电动机的启动力矩。
当粗纱机启动结束达到额定转速时,必须将电抗器短接,使电动机恢复三相平衡,投入正常运行。
这一环节是过时间继电器来完成的,如果时间继电器一但出现问题,就无法短接电抗器这样就会造成电动机长期运行在三相不平衡状态,这样就会导至电机发热烧毁;二是停车时的防细节装置是由两个时间继电器一个接触器与电磁离合器组成的,在生产实践中故璋率极高,且两个时间继电器的配合调节难度较大,目前此装置正常运行的极少。
综上所述,粗纱的防细节问题一直未能得到有效解决。
要消除开停车的粗纱细节较为理想的措施就是进行交流变频技术改造。
利用变频器固有的V /F特性,使粗纱机主机电机按设定的时间启动与停止。
这样就可使粗纱主机启动与停止实现平滑,从而消除牵伸与卷绕之间的传动差异,消除机械冲击力与滑溜率,另外还可避免铁炮皮带打滑现象,消除开停车及点动时所产生的粗纱细节。
粗纱机的工艺转速可通过变频器的参数来实现需更换皮带轮。
经过改造,不但降低材料消耗,对电动机进行全保护,并且具有节电功能。
下面就是一款粗纱机A453的改造实例:1.变频器选择考虑到纺纱生产环境恶劣,粗纱又是重载起动,所以选用2800系列5.5KW的2855丹佛斯变频器。
变频器在纺织机械中的高速控制纺织工业作为我国的传统支柱产业之一,在现代化的高速纺织生产中扮演着至关重要的角色。
而在纺织机械的高速运转过程中,变频器作为一种重要的控制设备,发挥着关键的作用。
本文将从变频器的原理和在纺织机械中的高速控制方面进行论述。
一、变频器的原理变频器,也被称为变频调速器,是一种通过改变电机供电频率而实现控制电机转速的装置。
其主要由整流部分、滤波部分、逆变部分和控制部分组成,通过控制部分对电机供电频率进行调节,从而达到控制电机转速的目的。
变频器的工作原理是将交流电转化为直流电,然后再将直流电通过逆变器转换为可变频率的交流电,最后供给给电机。
通过改变供电频率,变频器能够精确地调整电机的转速,实现对机械运转过程的精细控制。
二、变频器在纺织机械中的应用1. 节能效果显著在纺织机械中使用变频器控制电机的转速,可以根据不同的工艺要求,调整纺纱、织造等工艺过程中的运转速度。
相较于传统的定频控制方式,变频器控制可以根据不同的生产需求进行精确调节,避免了电机无效运转,降低了能源的浪费,达到了节能的效果。
2. 提高生产效率纺织机械在高速运转的过程中,传统的定频电机无法灵活应对变化的工艺要求,往往存在启动时间长、转速不稳定等问题。
而变频器的应用,可以根据生产实际需要,对电机的转速进行精确调控,快速启动,稳定运行,从而提高了生产效率。
3. 降低机械故障率在纺织机械的工作过程中,传统的定频电机由于无法适应不同工作负荷的变化,容易导致电机过载、过热等问题,加大了机械的故障率。
而变频器的使用可以根据工作负荷的实际变化,自动调整电机的供电频率,使电机在更为合理的负荷范围内运行,有效降低了机械故障率,延长了机械的使用寿命。
4. 增强机械的可调性和稳定性纺织机械作为一个复杂的工艺系统,其运行过程中对于转速的精细控制要求高。
而传统的定频控制方式无法实现对转速的精确调节,容易导致机械的加速、减速过程不稳定。
而变频器的应用,可以根据机械实际的工作负荷和运行状态,精确控制电机的转速,并能够灵活应对不同的工艺要求,增强了机械的可调性和稳定性。
变频调速技术在细纱机上的应用江苏省苏州新苏纶纺织有限公司缪定蜀0 前言变频器作为一项成熟的高新技术在细纱机上的应用日趋加快。
现有的国内外细纱机均已配备或可配备变频调速装置,其主要优势在于能够根据一落纱的大、中、小纱张力变化规律实现自动无级变速,优化纺纱条件,以尽可能地保持纺纱各阶段的张力稳定,对进一步降低断头,减少毛羽,实现优质高产,降低能耗和减轻值车工劳动强度都将起到积极作用。
此外,变频调速有利于加强纺织厂机电一体化和计算机推广应用,实现在线检测、显示和控制,提高工艺过程的控制精度,保证质量,实现现代企业计算机网络管理。
1 变频调速的调整方式细纱机利用变频器调节锭子速度快慢,无论是进口机型或国产机型通常有两种形式。
一种较常见的是定长制方式,即按不同纺纱号数所纺的满纱总长划分为十点,设定长度区间,每个区间根据实际生产中的断头情况来设置相应的锭子速度,达到减少断头的目的。
该方式设置较为精细,但在更改品种时则需全部重新设置,工艺调整不简便。
另一种则是定位制方式,即根据实际纺纱中钢领板级升在大、中、小纱几个主要位置段设置相应速度来减少断头,从更换品种上讲,调整方便,也较直观。
本文介绍的细纱变频装置即为定位制形式。
2 纺纱张力变化特点锭子在恒速运转时,一落纱的断头分布是小纱最多,大纱次之,中纱最少。
细纱卷绕高速回转形成气圈,气圈在不同纺纱阶段的波动影响纺纱张力的大小,是造成断头多少的直接因素。
弄清一落纱中气圈张力的变化特点对控制纺纱张力平稳变化,减少断头十分关键。
(1)纺纱张力与锭子速度的关系:纺纱张力与锭子速度呈抛物线关系,即当锭速增大时,纺纱张力随着增大,且锭子速度愈高,纺纱张力增加幅度更大。
(2)一落纱中纺纱张力的变化:在始纺空管时纺纱张力最大,是因为气圈最长而卷绕直径偏小。
随着钢领板上升,气圈张力趋小,但在管底成形完成前后出现气圈凸形最大,张力最不稳定,造成钢丝圈运动也不稳定。
管底成形完成之后,卷绕直径的变化对纱条张力影响起着主要作用,钢领板位置在上升(小直径处)时纺纱张力大,气圈凸形小。
变频器在纺纱机械中的高速控制随着纺纱技术的不断发展,纺纱机械对于高速控制的需求越来越大。
而变频器作为一种重要的电力设备,在纺纱机械中发挥着关键作用。
本文将探讨变频器在纺纱机械中的高速控制,并详细阐述变频器的原理、优势以及在纺纱机械中的应用。
一、变频器的基本原理变频器是一种能够改变电源频率及其电压大小的电力调节装置。
它通过电子技术实现对电动机的速度调节,可根据用户要求进行频率和电压的调整,进而控制电机的运行速度。
变频器由整流器、中间直流环节、逆变器等组成,能够将输入电源的交流电转变为稳定的直流电后再通过逆变器将直流电转变为所需要的交流电。
二、变频器的优势1.高精度控制:变频器能够精确控制电动机的速度,可以根据不同的生产需求进行调节,实现高精度的纺纱操作。
2.节能环保:变频器通过调整电动机的运行频率和转速,有效减少能源的消耗,并降低电机的工作温度,减少能源浪费和环境污染。
3.提高机械稳定性:通过变频器对纺纱机械进行高速控制,可以有效提高机械的稳定性和可靠性,减少机械的振动和噪音。
三、变频器在纺纱机械中的应用1.纺纱机械的变频控制:纺纱机械中的传动系统通常使用电动机驱动,传统的固定频率控制方式难以满足高速纺纱的要求。
通过变频器对电动机进行控制,可以实现电动机的高速运行,并且能够根据不同的纺纱工艺要求进行频率调整,提高纺纱机械的生产效率和品质。
2.纺纱机械的负载均衡:在纺纱机械的工作过程中,不同工序对电动机的负载要求不同。
通过变频器对电动机的速度进行调节,可以实现纺纱机械负载的均衡,提高纺纱的质量和稳定性。
3.纺纱机械的故障监测与保护:变频器具有故障监测和保护功能,可以实时检测电动机的运行状态,并在出现异常情况时及时报警,并采取相应的保护措施,提高纺纱机械的安全性和可靠性。
四、总结变频器在纺纱机械中的高速控制具有重要意义。
通过变频器的应用,可以实现纺纱机械的精细化控制,提高纺纱的质量和生产效率。
同时,变频器还能够降低能源消耗,减少环境污染,并提高纺纱机械的稳定性和可靠性。
变频调速技术在粗纱机上的应用
2007年8月6日本网整理
1 引言
粗纱机适用于普梳和精梳棉型纤维,60mm以下的化学纤维及其它混纺纤维,将并条后的熟条加工成不同号数和捻度的粗纱,供细纱机纺制细纱。
根据纺纱工艺的要求,粗纱机将棉条经罗拉牵伸后,由前罗拉出纱,进行加捻,然后按照卷装形成的要求,将纱卷绕在筒管上,由于前罗拉出纱速度是恒定的,而卷绕速度是随着卷绕直径的增大而降速,传统的粗纱机采用机械式锥轮变速机构,皮带在上、下锥轮上平行移动,达到改变卷绕和升降速度,完成粗纱卷绕成形。
传统粗纱机主传动由一台交流异步电动机驱动,为了解决电机起动时升速太快引起粗纱的断头或者产生粗纱条干不均匀等质量问题,而在交流电机主回路中串联电抗器,实现电动机的软起动,另外在纺制不同品种需要改变全机速度时,由人工替换皮带轮方式实现变速,20世纪90年代中开始用新型的悬锭粗纱机逐步取代托锭粗纱机并在悬锭粗纱机上推广了变频调速,然而,由于锥轮变速传动速度的稳定性较差,操作难度大,易引起粗纱质量不稳定。
因而多家厂商又推出了多电动机传动的新型粗纱机,有2台电机、3台电机、4台电机和7台电机传动的粗纱机,其中采用4台电机传动的粗纱机应用较普遍。
2 主要的技术特征锭翼速度最高速1500 r/min~1800 r/min 锭数 132、120、108等控制参数起动、停止时间控制(起动时间6 s ~16s,停止时间8 s ~3s),粗纱张力控制,即恒张力卷绕。
3 传动高速悬锭粗纱机取消了传统粗纱机中的锥轮(俗称铁炮),成形机构、差动机构、摆动机构和换向机构等,还取消了捻度、升降、卷绕、张力、成形角度等变换齿轮,而采用4台电机分别传动牵伸罗拉(产生牵伸倍数),锭翼(使粗纱绕卷到纱管上),筒管(使粗纱产生捻度)和龙筋升降(完成卷绕形状)。
罗拉、锭翼、筒管和龙筋升降分别为4kW、4kW、5.5kW和0.55kW交流异步电机传动,变频调速。
采用4台电动机传动后,除简化了机械结构,取消了上述机构齿轮外,还降低了噪声,提高了车速,减少粗纱断头,增加单机产量(主机速度提高了30%以上)保证粗纱质量稳定,同时改变工艺简便、快捷。
4 控制系统目前4电机传动的粗纱机控制有二种控制方案。
第一种方案,采用PLC或PCC加触摸屏,通过RS-485通讯方式或CAN BUS现场总线控制4台变频器和电动机的运转。
第二种方案,采用单片机自制的专用控制器,通过RS-485通讯控制4台变频器和电动机的运转,此种方案造价低,但可靠性和通用性不如第一种方案。
本文不详述。
采用PLC可编程控制器或PCC可编程计算机控制器加触摸屏通过CAN BUS现场总线控制4台变频器和相应电动机的运行速度,如EJK211型粗纱机全机控制采用了PCC加触摸屏和CAN BUS总线的控制系统,系统原理框图如图1。
图1 粗纱机控制系统原理框图
该系统中PCC或PLC作为上位机,采用CAN通讯适配卡与CAN总线连接。
CAN总线上的各部件(变频器等)必须具有CAN标准通讯接口。
变频器(4 台)采用共直流母线供电方式,共直流母线供电可以采用将4台通用变频器的直流电源相互并联方式或采用将一台变频器的直流电源供电给其余3台逆变器的方式。
4台电动机均带编码器实现速度闭环控制,保证高精度调速。
PCC可编程计算机控制器通过CAN BUS现场总线控制4台变频器和电动机按多个数学模型或根据实测粗纱张力进行控制。
4台变频器和电动机按工艺所需的规律运转。
例如锭翼卷绕速度随卷绕直径的增大而降速,保证恒张力卷绕。
牵伸罗拉、锭翼、筒管和龙筋升降传动的4台电动机的运转速度按工艺要求,应保持一定比例关系,如牵伸倍数、粗纱捻度需改变,则绽翼速度,筒管速度也应
相应的改变,4台变频器和电动机的频率和转速按工艺要求在触摸屏上设定,采用RS-485通讯方式输入PCC,再通过CAN BUS总线控制变频器和电动机运转。
触摸屏用于工艺参数的设定、修改、调用、储存和显示,设定、修改、调用和储存的工艺参数有最高车速,粗纱支数、捻度、牵伸倍数,径向卷绕密度、轴向卷绕密度、卷绕系数、纺纱系数等,显示上述工艺参数外,还有单锭时产量,一落纱中纺纱累计长度,单班产量累计、各变频器的输出频率、电流、电压以及故障报警等。
4.1 共直流母线供电的变频调速
多电机传动的粗纱机采用共直流母线供电的方式,主要有两种。
(1)4台变频器的直流电路相互并联
此种共直流母线供电方式如图2。
将4台变频器的直流侧电路相互并联,在起动、升速、降速、停车过程中若M1和M4处于电动运行状态,M2和M3处于发电运行状态,其再生能量足以消耗在处于电动运行的M1和M4中,因而,直流母线的电压不会升高,各台电动机的转速比例关系可保持稳定。
(2)将其中一台变频器的直流电源供电给其它三台逆变器
此种共直流母线供电方式如图3。
其中主变频器的整流桥容量需适当放大,以满足其余3台逆变器所需的直流电源。
这两种共直流母线供电方式工作原理没有本质差别,只是第二种方式将整流电源做在主变频器内,其他3台变频器改为逆变器,这样简化了电路,降低了成本。
粗纱机采用共直流母线供电的变频调速、获得较好的效果。
例如,提高了牵伸罗拉、锭翼、筒管和龙筋升降传动电动机在升速、降速、起动和停止过程中的同步协调运作能力,如当全机一旦出现失电时,可以保持粗纱不断头。
4.2 CAN总线
CAN总线是专门为传输短小,实时的控制信息而设计的适用于小范围分布式实时系统,如汽车是最早采用CAN总线的行业,现在各种机械设备(包括纺织机械)楼宇自动化等广泛推广应用。
CAN即是控制器局域网络,是一种总线式串行通讯网络,主要特征有。
图2 各变频器直流电路并联的共直流母线电路图图 3 主变频器直流电源供其他逆变器的共直流母线电路图
(1)采用多种方式工作,网络上任一节点均可在任何时刻主动向网络上其它节点发送信息,而无需占用地址等节点信息,因此可方便地构成多机备份系统,同时还可接收总线上的信息。
(2) CAN的直接通讯距离最大可达10km(对应速率5kbps以下),通讯速率最高可达1Mbps(对应传送距离40m)。
(3)CAN网络上的节点信息分成不同的优先级,可满足不同的实时要求,当两个以上节点同时向总线发送信息时,优先级低的节点主动退出发送,而最高优先的节点可不受影响地继续传输数据。
(4)CAN的通信介质可为双绞线,同轴电缆或光纤,选择较灵活。
(5)CAN采用短帧传送,每帧的有效字节数为8个,传输时间短,受干扰的概率低,当节点出错时,可自动关闭,抗干扰能力强,可靠性高。
5 结束语粗纱机是棉纺设备中的主要机台之一,近两年粗纱机年产量达4000台以上,配用变频器5000台以上,因目前销售还是单电机传动粗纱机占有较大比例,主要是价格较低,但多电机传动粗纱机已逐年增加,相信这是粗纱机的发展趋势。