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變頻器的應(yīng)用與粗紗機(jī)負(fù)載特性的改善

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變頻器的應(yīng)用與粗紗機(jī)負(fù)載特性的改善

發(fā)布時(shí)間: 2006/10/3 文章出處: 　

粗紗機(jī)的負(fù)載特性
粗紗機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)特征不同于開清棉機(jī)、梳棉機(jī)、并條機(jī)和細(xì)紗機(jī)，它是以拖動(dòng)錠翼的粗紗錠子為主要負(fù)荷的紡織機(jī)械。經(jīng)過實(shí)際測試，粗紗錠子的負(fù)載約占其電機(jī)輸出功率的60％左右，其負(fù)載主要來源于錠翼的風(fēng)阻轉(zhuǎn)矩，盡管錠翼翅膀的斷面已設(shè)計(jì)成風(fēng)阻很小的流線形，但依然表現(xiàn)出風(fēng)阻負(fù)荷的特征。表1為A454型粗紗機(jī)錠子轉(zhuǎn)速為915r／min時(shí)空車的功率消耗分配，表2為A454型粗紗機(jī)升速過程功率消耗情況。

從表2數(shù)據(jù)可以看出，粗紗機(jī)的負(fù)載與錠子轉(zhuǎn)速呈接近1．5次方的關(guān)系。眾所周知，恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載時(shí)，兩者呈1次方的關(guān)系，即線性關(guān)系；純風(fēng)阻負(fù)載的設(shè)備，兩者呈3次方的關(guān)系，所以說粗紗機(jī)的負(fù)載特性介于恒轉(zhuǎn)矩與風(fēng)阻負(fù)載之間。
如果以粗紗機(jī)錠子的最高轉(zhuǎn)速選用電機(jī)，勢必會(huì)在啟動(dòng)的瞬間表現(xiàn)出較多的功率余量，一定會(huì)產(chǎn)生較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，其動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩大，相應(yīng)啟動(dòng)的時(shí)間就會(huì)縮短，即表現(xiàn)出較大的啟動(dòng)沖擊力。
傳統(tǒng)的粗紗機(jī)與其他棉紡設(shè)備相比，另外一個(gè)特點(diǎn)就是其龍筋及筒管傳動(dòng)是靠差速箱及上下錐輪的皮帶傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，在驟然啟動(dòng)的情況下，皮帶的打滑是在所難免的，這就是粗紗機(jī)在啟動(dòng)瞬間產(chǎn)生細(xì)節(jié)的主要原因。
從20世紀(jì)60年代起，國外就推出了慢速啟動(dòng)裝置，如瑞士立達(dá)的電阻降壓裝置，英國普拉特的摩擦片離合器，意大利蒂瑪?shù)偎褂蛪貉b置，意大利馬佐里單相電抗及原西德因果斯他特三相可控硅等。我國粗紗機(jī)最早采用的是當(dāng)時(shí)應(yīng)用較為廣泛的單相電抗器式慢速啟動(dòng)裝置，該裝置利用三相電流不平衡的原理，產(chǎn)生逆序轉(zhuǎn)矩分量，從而減小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，達(dá)到慢速啟動(dòng)的效果，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、好掌握等優(yōu)點(diǎn)，其不可避免的缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)三相電流不對(duì)稱，最大一相接近10倍額定電流，慢速時(shí)間越長，電機(jī)發(fā)熱越厲害，電抗器也越容易燒壞。要兼顧多方面的因素，使用中啟動(dòng)時(shí)間一般不超過3 s-4 s，這種啟動(dòng)裝置無論對(duì)于啟動(dòng)時(shí)間的延續(xù)來講，還是對(duì)于減弱啟動(dòng)瞬間的沖擊力來講都不能滿足要求。
到20世紀(jì)80年代中期，我國從進(jìn)口樣機(jī)上又移植了防細(xì)節(jié)裝置，以彌補(bǔ)慢速啟動(dòng)裝置的不足，由于該裝置須靠自然慣性實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，影響因素多，如大紗、小紗、電壓、車況、車間環(huán)境(溫濕度)和龍筋升與降等諸多條件都要兼顧，一方面力爭防細(xì)效果明顯(停車時(shí)粗紗下垂明顯)，又要防止過大而冒紗造成全車斷頭，所以可用的空間很小，而且調(diào)整非常困難。盡管我國的A454型、A456型粗紗機(jī)和FA401型、FA402型懸錠粗紗機(jī)也先后都配備有防細(xì)節(jié)裝置，但其效果的確切結(jié)論難以說清。
2 應(yīng)用變頻器后粗紗機(jī)的負(fù)載特性
20世紀(jì)末，變頻器的出現(xiàn)及迅速推廣，為滿足粗紗機(jī)的負(fù)載特性及工藝要求提供了良好條件，變頻器理想的控制功能再加上電腦的配合也簡化了粗紗機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)多電機(jī)控制提供了條件，為實(shí)現(xiàn)粗紗機(jī)的高速化和機(jī)電一體化開辟了道路。下面僅以單電機(jī)傳動(dòng)的粗紗機(jī)為例，介紹應(yīng)用變頻器后粗紗機(jī)的負(fù)載特性。
變頻器在單電機(jī)傳動(dòng)的粗紗機(jī)上使用，成為理想的慢速啟動(dòng)裝置。在以往諸多的慢速啟動(dòng)裝置中，無論是油壓、離合器摩擦片式、單相電抗器式，還是雙向可控硅式都是電機(jī)在額定電壓380V、標(biāo)準(zhǔn)頻率為50 Hz條件下進(jìn)行啟動(dòng)，其強(qiáng)大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，靠上述裝置去軟化、吸收、抵消，不管哪一種都要負(fù)出代價(jià)，這不僅是增加一套裝置，花費(fèi)成本，更主要的是帶來負(fù)面效應(yīng)，如發(fā)熱及相關(guān)危害等。
變頻器的原理不是軟化、吸收、抵消，而是靠其本身的設(shè)置來完成的。如我們?cè)O(shè)置變頻器的啟動(dòng)頻率為1 Hz，按變頻器的U／F曲線，則啟動(dòng)電壓僅為7．6V，我們?cè)僭O(shè)啟動(dòng)時(shí)間，如15 s，照此，粗紗機(jī)將從1 Hz開始啟動(dòng)，電壓從7．6 V開始，在15 s內(nèi)頻率從1 Hz到50Hz，電壓從7．6V到380V，不難想像其啟動(dòng)是平滑的，可以說啟動(dòng)瞬間的沖擊就不存在了，無疑因開車而引起的細(xì)節(jié)和斷頭將降低到最低程度。
變頻器在單電機(jī)傳動(dòng)的粗紗機(jī)上使用，可實(shí)現(xiàn)定位停車。粗紗機(jī)在紡紗過程中有三種情況停車：光電斷頭停車、滿紗停車和人為停車。無論哪一種停車，都將按下述程序進(jìn)行，在停車設(shè)置的時(shí)間內(nèi)(如12s)頻率從50 Hz減小到2 Hz-3 Hz，使粗紗機(jī)車速降至爬行速度。待轉(zhuǎn)到所設(shè)置的位置，由定位傳感器發(fā)出信號(hào)才停車。這樣可充分發(fā)揮變頻器的作用，一是低速定位容易、準(zhǔn)確，方便擋車工再接頭操作，二是低速停車，可以防止和減少因高速停車所引發(fā)細(xì)節(jié)的產(chǎn)生。
改變車速容易、快捷，只須在變頻器操作面板上用按鍵設(shè)置即可，便于工藝參數(shù)和電流(如運(yùn)轉(zhuǎn)頻率、錠子轉(zhuǎn)速及電機(jī)電流)的監(jiān)測，方便了管理。還有一些品牌變頻器為粗紗機(jī)設(shè)計(jì)專用軟件，除顯示上述參數(shù)外，還有計(jì)長表功能和累計(jì)長度功能，使用起來很方便。
節(jié)能效果也很明顯，突出表現(xiàn)在電機(jī)溫升大幅度降低，在長期運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，其表面溫度僅與人體溫度相當(dāng)，一般變頻器控制的電機(jī)啟動(dòng)電流不超過1．5倍額定電流，通常說變頻器在生產(chǎn)中使用可節(jié)電10％-30％．在粗紗機(jī)上安裝使用后須進(jìn)一步確認(rèn)。
單電機(jī)傳動(dòng)的粗紗機(jī)使用變頻器后，機(jī)械故障和電氣故障明顯降低。從理論上和實(shí)踐上都證明了這一點(diǎn)，前者是因?yàn)閱?dòng)、制動(dòng)柔和，沖擊力幾乎沒有，齒輪磨滅和頂絲松動(dòng)少，另外因有了錠翼定位停車，擋車工點(diǎn)動(dòng)機(jī)臺(tái)也少了。即使用點(diǎn)動(dòng)，也不會(huì)有沖擊，電氣故障降低更突出，因?yàn)檫^去容易出故障的帶觸點(diǎn)的接觸器和繼電器都被變頻器取代，而變頻器本身的故障率極低。
以上是對(duì)單電機(jī)傳動(dòng)的粗紗機(jī)使用變頻器后的負(fù)載特性的分析，這也是近幾年通過大量實(shí)踐后歸納總結(jié)出來的。變頻器在粗紗機(jī)上的使用，近年來已得到廣大紡織廠的認(rèn)同，尤其是FA系列懸錠粗紗機(jī)，其固有高速、大卷裝和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)的特點(diǎn)，再配上變頻器控制，其設(shè)備性能優(yōu)勢將得到更好的發(fā)揮。
3 用變頻器改造A系列粗紗機(jī)可提高設(shè)備性能
A系列的A454型、A456型和A453型粗紗機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、性能特點(diǎn)易掌握、好保養(yǎng)的特點(diǎn)，實(shí)踐證明，通過變頻改造，配備理想適用的變頻器也會(huì)使機(jī)器檔次提高。應(yīng)用變頻器改造A系列粗紗機(jī)，改造前應(yīng)做好選型，采用具有粗紗機(jī)專用功能的變頻器，以便合理科學(xué)地用好大小紗變速功能。有兩種形式可供選擇，一種是勻速遞減型，一種是先恒速再遞減型。
對(duì)粗紗機(jī)進(jìn)行變頻改造后，取代了老機(jī)原有的慢速啟動(dòng)裝置和防細(xì)裝置，簡化了機(jī)構(gòu)，降低了故障率和維修費(fèi)用，并且減少了細(xì)節(jié)，提高了成紗質(zhì)量，防細(xì)節(jié)效果十分明顯。

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