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变频器在化纤纺织机械上应用

变频器在化纤纺织机械上应用


  • 变频器在化纤纺织机械上应用

在针织布生产工艺设备中,供热供气、漂染、后整理三大系统均是应用变频调速技术的重要领域。

1、 在供热供气系统上的应用
针织布在印染和后整理工艺中都离不开热能和压缩空气。热能主要有蒸汽热
能和导热油作介质的热能两种。蒸汽热能供应印染工艺设备如漂染工艺的高温高压染色机、常温染色机、拉缸等。导热油作介质的热能供应烘干设备,如后整理工艺的印花机、烘干机、树脂定型机等设备。蒸汽供热锅炉在燃油价格较高的情况下,大多数采用燃煤锅炉。燃煤锅炉中的引风机、鼓风机,以往调节风量都 用风门来调节,采用变频调速技术后,可以通过调节电机的转速达到调节风机风量的目的。同样对锅炉的给水泵,利用变频器调节给水泵的流量达到恒水位连续供水。以15吨燃煤锅炉为例,引风机90KW,变频器的运行频率在40HZ左右;鼓风机45KW,变频器的运行频率在40-50HZ左右;给水泵30KW,变频器的运行频率在40HZ左右。锅炉的供气压力可以稳定在1MPA左右。这样就能保证染色机所需的0.5-0.7MPA压力的蒸汽热能,印染40-50T针织布生产的需要。以导热油作介质供热的燃煤锅炉(又叫有机热载体炉),对导热油循环泵采用变频调速技术,通过调节循环泵的转速来调节导热油的供油压力。同样对鼓风机、引风机、也可装上变频器控制风量,把导热油的供热温度控制在设定范围之内。以400万大卡有机热载体炉为例,循环泵的电机功率为75KW,变频器的运行频率在40-50 HZ左右;引风机功率为30KW,运行频率在30HZ左右,鼓风机功率为15KW,运行频率在45-50HZ;导热油的工作温度250-260摄氏度,工作压力为0.4MPA,可以供应4-5部树脂定型机或印花机、烘干机所需的热能。织布机,染色机,定型机都要有一定压力的压缩空气来推动汽缸或阀门工作。通常采用集中控制供气的方式,根据生产的需要、用气量的大小,开一台或两台压缩机,过去开一台压缩机不够用气,开两台压缩机又有多时,压缩空气有相当一部分要经安全阀放掉,浪费很大,采用变频调速技术后,利用变频器内置的PID功能,在总供气口装上压力变送器,能很好地解决这个问题,在够气压时,变频器自动调低频率驱动电机运转,一旦供气不足,低于设定压力,变频器自动上升频率驱动电机运转,从而保证供气压力不变。其原理框图如下:压力变送器PID调节器
图一 变频恒压供气原理框图

2、 在漂染系统上的应用
染色工艺是客户对针织布产品质量要求较高的关键工艺,其产品质量的好坏直接关系到企业的声誉。染色机自动化程度的高低,对控制产品质量有很大的关系。20世纪80年代的染色机,对染液的温度用简单的温控器控制,染液喷嘴压力用手动阀门来调节,导布棍的转速用滑差电机或用机械式无级调速器调速,这种调速方式不节能,机械磨损严重,产品质量不稳定。目前国产染色机,特别是高温高压染色机,采用PLC(PC)可编程控制,配置变频器利用可编程控制器控制染液按设定的速率升温、降温、保温。还可以对导布棍、循环泵的转速实现定时、定速控制,控制原理框图如下:温度传感器水位传感器

图二 循环风机多台同步控制原理框图
如一台AMSA632型高温高压染色机,用PLC可编程控制器,再利用变频器内置的P多段速度控制,可以使得染色机的循环泵和导布棍电机的运行频率自动地设置在进布时20HZ升温,保温时30HZ,降温时35HZ,溢洗时50HZ等不同的频段上运行。对工艺上消除色花、色差等质量问题能达到很好的控制效果。

3、 在后整理系统上的应用
后整理是针织布的最后一道工序,对工艺质量要求严格,需要自动化程度较
高的控制手段。后整理工艺设备有开幅机和树脂定型机等设备,一般定型机长度都在40米以下,烘箱工作温度在200摄氏度左右。是除印花机外,控制技术较为复杂的设备,过去此类设备部分用直流电机控制主传动,缩码装置作同步运转;用二速或三速电机来控制烘箱的循环风机;效果并不理想。目前国外和台湾生产定型机,大多数采用数字式同步控制器带变频控制异步电机作同步运转,使得针织布在定型机上匀速通过几十米长的烘箱,对控制布的克重,厚薄均匀、条花、色差等质量问题,基本能达到要求。如台湾生产的皇吉公司定型机,用一台速度控制器同时控制6台以上变频器带动循环风机运转,电机的运行频率可在30-60HZ范围内调节,用DSC-316D型数字式同步控制器配置变频器可以同时控制主传动、缩码装置、起布、摆布等多台异步电机作同步运行

图三 定型机DSC-316D同步控制原理框图

这种DSC-316D同步控制器具有综合各种类比信号进行数字化处理的系统功能,可作单机定速,也可作多机串并联使用。此装置采用闭环控制模式,以电机上的编码器(PG),作为速度反馈信号,这样可以解决因温度等其他外界因素变化而产生的速度误差,提高系统同步控制的精度,因而此类同步控制是目前针织布定型机采用变频调速技术、整机自动化程度最高的机型之一。

4、 应用效果
实践证明,推广使用变频调速技术确实给企业带来了良好的经济效益。
1) 节能省电。安装变频器后,设备的平均节电率在25%以上。特别是在风机、水泵、空气压缩机等地方使用变频调速技术后,收到很好的节电效果。
2) 变频器节电的直接效应是使企业的用电下降,变压器负载减轻。为企业的发展,增加新设备打下了基础。
3) 变频器又是一种软启动装置,它的启动电流很小。大功率电机装上变频器后,再也不会发生因设备启动电流过大跳闸现象。
4) 变频器对缺相、过电压、过电流等电机的故障都能得到很好的保护,并能在变频器上显示出来,使维修人员能及时排除故障,保证生产。
总之,随着变频调速技术的日益成熟及变频器的成本下降,变频调速技术在针织行业的应用会越来越广泛,有理由相信,变频调速技术在节能和控制方面将会发挥更大的效能,必将给企业带来更高的经济效益。
附:佛山槎针变频器使用节电效果对照表
安装地点 安装部位 电机功率 工频运行电流 变频运行电流 变频运行频率 节电率
染色机 循环泵 15KW 15A 10A 40HZ 33%
循环泵 22KW 23A 17A 40HZ 36%
定型机 循环风机 15KW 20A 14-18A 35-50HZ 30%
循环泵 22KW 23A 16A 45HZ 30%
10吨煤炉 引风机 55KW 68A 36-40A 37-40HZ 40%
鼓风机 30KW 40A 30-40A 45-50HZ 25%
15吨煤炉 引风机 90KW 160A 80-100A 40-45HZ 37%
鼓风机 45KW 50A 45-50A 45-50HZ 20%
400万大卡煤炉 循环泵 75KW 130A 80-90A 40-45HZ 30%
引风机 45KW 60A 30A 37HZ 50%
鼓风机 15KW 18A 12-15A 45-50HZ 25%
空压机 15KW 21A 10-18A 30-50HZ 14-50%
空压机 7.5KW 10A 7A 25HZ 30%
烘干机 循环风机 15KW 16A 10A 45HZ 37%
定型机 冷风机 7.5KW 11A 7A 35HZ 36%


SM93剑杆织机采用变频调速使用情况报告

一、 原有调速系统概述
在织布的生产工艺过程中,根据其生产工艺要求的不同(比如织布的纬线密度、经轴的质量差异等),要求机台的主电机输出一个相对较匹配的车速,以达到提高生产效率的目的。故此,一台织布机一般需配备56个电机皮带轮,根据以往的车速经验,选取较接近理想车速的皮带轮对机台进行调速。但是,这种调速方式具有以下缺点:
1 经常更换皮带轮,劳动强度比较大;而且容易损坏皮带轮。
2 调速精度不高。更换皮带轮是一种有级调速方式,还是难以寻找到理想车速点。
3 断线、断头率较高。比如某个经轴只能承受290/分的车速,若以偏高的300/分车速运转,就容易断线,影响其效率。
4 运行方式不经济。在断线卸载运行时,电机照样恒速运转,此时消耗的功率是无用功率。
二、 变频调速改造可行性分析
根据变频调速的原理可知,变频调速是无级调速方式。调速范围大(0400HZ均可,一般情况下可使用3070HZ),其调速的精确度可达0.01HZ。若采用变频调速,只选取一个皮带轮即可,采取调整变频器的输出频率就可达到机台车速的目的。因此,变频调速给织布机造就了一种很理想的调速方式。其主要特点下面接合实例进行总结分析。
三、 变频调速使用情况实例
2002年底至2003年初,我公司与佛山市棉织四厂共同努力,对其中87台意大利生产的SM93剑杆织机进行了变频调速改造,实践证明,取得了比较好的效果。
1 实现了无级调速。未改造前,其采用更换皮带轮的有级调速方式,最多也只能实现5级车速;改造后,电机转速、机台车速快慢任意可调。见下表所示:
参数比较 改造前 改造后(选用340/分的皮带轮)
调速范围 260/分,300/分,340/分,360/分,430/ 车速范围 频率运行范围
204/――476/ 3070HZ
调速精度 最高相差20/ 0.01HZ(即车速0.068/分)
2 实现了较为经济的节能运行方式,每节约一分钱就是增加一分钱的利润。由于织布时经常断线,此时电机消耗的功率是无用功率,采用变频调速后可参数设定其节能输出(即非全压输出),此时电机运行电流也随之下降,根据电机运行功率计算公式P1.732UI*COSΦ可知,其消耗的功率呈平方比下降。实际对同一品种布监测数据表明:
日产量 耗电 每米用电 节电比例 提高生产效率
改造前 126m 596KW 0.473 KW ――― ――――――
改造后 148m 66.5 KW 0.45 KW 4.86% 14.86%
3
提高了生产效率。从上表分析数据可知,在较为理想的车速下运行,减少了断线、断头率,从而提高了生产效率,提高了机台利用率。若以每台织机30万元价值计算,相当于为每台织机减少了约四万多元设备投资。
4 提高了织布机的自动化程度。机台织布工人都可根据实际需要按"↓""↑"调整车速,从根本上解决了更换皮带轮的麻烦。
四、 在改造中应注意的问题
1 由于机台配用的是普通的三相交流电机,其散热风扇的运行频率与电机绕组的运行频率相同。故在选择皮带轮时直径不宜过大,致使变频器运行频率较低,从而导致电动机温度偏高。
2 因织布机启动方式是:先启动电机,再通过电磁离合器瞬间加载,此时电机的运行电流急剧加升,以4.5KW电机为例,现场实测其瞬间加载电流为1620A。故在变频器选型时应放大一个规格,为避免加载时变频器出现过流保护。
3 因织布车间纺织飞花较多,容易影响变频器的散热风扇赌塞。因此,应常保持变频器散热器、散热风扇的清洁。
五、 变频器的选择
我公司生产的SP500GSF)系列变频器在纺织行业已成功应用多年,其体积小,安装方便,具有较完善的过流、过热、过载、过压、欠压等保护功能。并且其设计两行显示屏,可同时显示两个运行参数(如车速和运行频率),也可方便切换,给操作工人极大的方便。


关键词:纺织机械变频器,化纤机械变频器,张力变频器

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