臺達變頻器VFD-F在自動絡筒機的節能應用
一． 引言
自動絡筒機是實現紡織企業產業升級的關鍵設備，國內市場每年有約2600臺左右的需求量，上世紀90年代初，中國自動絡筒機大部分依賴進口，主要進口機型為第二代和第三代自動絡筒機。上世紀90年中期以來，青島宏大公司和上海二紡機分別從意大利和德國引進第二代自動絡筒機技術并形成產量，在引進消化吸收基礎上，近年，兩家公司分別于自主研發了第三代自動絡筒機，并形成批量。目前我國棉紡織企業正在使用的各種絡筒機的數量大約有3萬臺。
圖1 絡筒機在紡紗工藝流程中的位置
二． 絡筒機基本工序
絡筒(又稱絡紗)是織前準備的第一道工序，它的任務是將來自紡部的管紗或絞紗在絡筒機上加工成符合一定要求的筒子。
絡筒工序可以概括為以下兩點：
A. 由于鋼領直徑限制，使得細紗紗管上的容紗量十分有限，無法直接用于織造，通過絡筒工序將原紗(或長絲)做成大容量圈套的筒子，提供給整經、卷緯、針織、無梭織機的供緯或漂染等工序。一般中特紗的筒子其繞長度可達10萬米左右。
B. 清除紗線上的某些疵點、雜技、改善紗線品質。由紡廠運來的原紗一般有較多的外觀疵點，在通過絡筒機上的清紗裝置時，可以清除其上的絨毛，塵屑及弱紗、粗結等雜質疵點，這樣，既可改善織物的外觀質量，又因剔除了紗線上的薄弱環節而提高了它們的平均強度，減少了紗線的后道工序中的斷頭。
圖2 典型的自動絡筒機
目前市場第三代自動絡筒機，上紗、清紗、退捻、斷紗捻接、卷繞成形均實現自動控制完成，除此外，其技術先進性還體現在：
a．筒紗張力均勻，密度均勻且可控;
b.適應特殊卷裝要求;
c.筒紗長度精度的可控;
d.適應各種不同紗線的絡紗;
e.絡筒工序實現低能耗;
f.絡筒工藝實現低回絲消耗.
其中絡筒工序的低能耗，主要是通過風機變頻恒負壓控制技術實現的。
三. 自動絡筒機能耗分析
自動絡筒機目前已全面實現單錠控制，單錠動力驅動中大量采用小功率直流無刷電機和步進電機，方便的實現單錠啟停控制。同時，單錠的啟停，直接影響筒紗吸紗臂風口的作用與否，同時影響空氣負壓大小和用量。
第二代、第三代早期自動絡筒機，負壓風機由工頻直接驅動，風機電機功率按最大負壓和耗氣量設計，即不管單錠絡筒啟動與否，風機電機滿負荷運轉，功耗浪費大。
第三代后期自動絡筒機負壓風機由變頻器控制，負壓傳感器實時檢測負壓風道負壓，其能根據耗氣量大小自動調節吸風電機轉速. 如沒有或僅較少錠位動作,則吸風電機低速運行，這時可降低風機功耗50%以上。如在某較短時段有很多錠位同時動作,其負壓傳感器會及時采集當時負壓值,直接傳送給變頻器控制板，通過變頻器自動運算，迅速改變電機轉速,以保證負壓準確維持在設定值上，保證紗頭捕捉迅速有效，達到節能恒負壓控制的目的。
按絡筒機中負壓風機所功耗比,有案例支持此項設計可使整機平均功耗最多能降低27%。
表1：青島宏大公司某型自動絡筒機使用風機變頻前后功耗對比
|
項目 |
無變頻 |
使用變頻后 |
結論 |
|
裝機功率 |
27.5 KW |
27.5 KW |
---- |
|
風機功率 |
15.0 KW |
15.0 KW |
----- |
|
吸風負壓 |
65mbar（峰值） |
50 mbar（恒定） |
恒定負壓，吸紗穩定 |
|
平均運行功率 |
26.5 KW |
21.3KW |
整機節能22.6%；風機節能41% |
負壓風機使用變頻后，除節能外，還有如下優點：
(1) 電動機從2Hz開始軟起動，對電機、空壓機、電網的沖擊大為減小；
(2) 延長了設備的使用壽命，減少了設備的維修量和維護費用；
(3) 進一步完善了保護功能，如熱保護、過電流、過電壓、欠電壓、短路、缺相保護等功能；
(4) 符合環保節能方針的要求，提升企業形象。
四. 負壓風機變頻控制的實現
A. 基本配線 如圖3
圖3 風機變頻配線圖
B. 調試參數和說明
|
參數號P |
參數功能 |
默認值 |
修改值 |
說明 |
|
01-00 |
最高操作頻率 |
60.0 |
50.0 |
★ |
|
01-01 |
最大電壓頻率 |
60.0 |
50.0 |
★ |
|
01-02 |
最高輸出電壓 |
440.0 |
380.0 |
★ |
|
01-05 |
最低操作頻率 |
1.50 |
2.0 |
|
|
01-06 |
最低輸出電壓 |
5.5 |
15.0 |
|
|
01-07 |
上限頻率 |
60.0 |
50.0 |
★ |
|
01-09 |
第一加速時間 |
10.0 |
20.0 |
★單位：S |
|
01-10 |
第一減速時間 |
10.0 |
20.0 |
★ |
|
02-00 |
頻率指令來源 |
00 |
00 |
由面板設定恒負壓 |
|
02-01 |
運作命令來源 |
00 |
01 |
★ 外部端子控制 |
|
02-03 |
載波頻率 |
10 |
3 |
低值減少電磁干擾，但增加電機噪聲 |
|
03-00 |
多功能輸出1 |
00 |
23 |
變頻故障報警時RC1-RA1 導通 |
|
04-09 |
最小AVI電壓 |
0.0 |
|
★傳感器檢測到最小負壓時電位 |
|
04-10 |
最大AVI電壓 |
10.0 |
|
★傳感器檢測到最大負壓時電位 |
|
07-02 |
電機滿載電流 |
100% |
|
依電機標牌設定 |
|
07-03 |
電機無載電流 |
30% |
|
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