細(xì)紗機(jī)交流變頻技術(shù)改造
概述
目前，現(xiàn)產(chǎn)的國內(nèi)外細(xì)紗機(jī)均己配備或可配備變頻器調(diào)速裝置。細(xì)紗機(jī)變頻改造應(yīng)用的主要優(yōu)勢在于能夠根據(jù)落紗的大，中，小紗張力變化規(guī)律實現(xiàn)自動無極變速，優(yōu)化紡紗條件，以盡可能地保持紡紗各階段的張力穩(wěn)定。對進(jìn)一步降低斷頭，減少毛羽，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，降低能耗和減輕值車工勞動強(qiáng)度將起到積極作用。
無錫市普萊特機(jī)電有限公司獨創(chuàng)的梳棉、粗紗、細(xì)紗機(jī)、氣流紡等變頻改造（應(yīng)用）項目已為全國多家紡織企業(yè)所使用，其明顯的節(jié)能效果、有效的減低損耗，減少維修費用等優(yōu)點用受到紡織業(yè)同仁的一致好評！本方案適用于：FA502﹑FA503﹑FA504﹑FA506﹑FA507﹑FA512﹑FA513等系列細(xì)紗機(jī)。
一、 變頻調(diào)速技術(shù)在細(xì)紗機(jī)的應(yīng)用原理
1、細(xì)紗機(jī)利用變頻器調(diào)節(jié)錠子速度快慢，一種較常見的是定長制方式，即按不同紡紗號數(shù)所紡的滿紗總長劃分為多點，設(shè)定長度區(qū)間，每個區(qū)間根據(jù)實際生產(chǎn)中的斷頭情況來設(shè)置相應(yīng)的錠子速度，達(dá)到減少斷頭的目的。
2、紡紗張力變化特點
錠子在恒速運轉(zhuǎn)時，一落紗的斷頭分布是小紗最多，大紗次之，中紗最少。細(xì)紗卷繞高速回轉(zhuǎn)形成氣圈，氣圈在不同紡紗階段的波動影響紡紗張力的大小，是造成斷頭多少的直接因素。一落紗中氣圈張力的變化特點對控制紡紗張力平穩(wěn)變化，減少斷頭十分關(guān)鍵。
2.1 紡紗張力與錠子速度的關(guān)系；紡紗張力與錠子速度呈拋物線關(guān)系，即當(dāng)錠速增大時，紡紗張力隨著增大，且錠子速度愈高，紡紗張力增加幅度更大。
2.2 一落紗中紡紗張力的變化；在始紡空管時紡紗張力最大，是因為氣圈最長而卷繞直徑偏小。隨著鋼領(lǐng)板上升，氣圈張力趨小，但在管底成形完成前后山現(xiàn)氣凹形最大，張力最不穩(wěn)定，造成鋼絲圈運動也不穩(wěn)不定期。管底成形完成之后，卷繞直徑的變化對紗條張力影響起著主要作用，鋼領(lǐng)板位置在上升（小直徑處）時紡紗張力大，氣圈凹形小。鋼領(lǐng)板位置在底部（大直徑處）時紡紗張力小，氣圈凹形大。中紗階段紡紗張力和氣圈形狀最穩(wěn)定階段。大紗滿紗前氣圈凹形較平直，但高度過小時紡紗張力有急劇回升現(xiàn)象，且失去對張力的調(diào)節(jié)作用，張力不穩(wěn)定。紗線卷繞每次作短動程升降，且上升慢，下降塊。經(jīng)用張力儀測定，在鋼領(lǐng)板由上轉(zhuǎn)向下的瞬間，張力峰值出現(xiàn)突變，這時氣圈形變化也較大，易引起斷頭及捻度傳遞不勻。
3、調(diào)速與紡紗張力的匹配
根據(jù)一落紗中紡紗張力的變化規(guī)律，通過調(diào)整錠速來之進(jìn)行控制。變速位置主要控制三個方面：一是大紗，小紗卷繞小直徑時采用較低的錠速；中紗卷繞大直徑，張力小，可采用較高的錠速：二是對鋼領(lǐng)上升及下降中張力突變部位可進(jìn)行相應(yīng)變速；小紗上升時紡紗張力漸小，錠速可適時增快，下降時張力漸大，可減慢錠速；三是空筒管開車生頭時，張力波動大，采用適宜接頭的低速運行。
本系統(tǒng)生頭速度選擇為工藝速度的 70%，如過低反而造成接頭困難。管紗成形全過程中降低錠速最好不要超過工藝速的10%。因錠速過低會影響紗紡成形，從而造成卷繞不良。如降速幅度較大時，也要適當(dāng)加重鋼絲圈，對平衡全過和程紡紗張力、改善成形與減少毛羽均有利。
本系統(tǒng)變頻調(diào)速是通過改變預(yù)設(shè)頻率數(shù)值來改變錠子速度。由于頻率變化與錠速基本呈線性關(guān)系（扣除錠帶滑溜率等因素），頻率數(shù)值增減百分比即視作錠速變化百分比；頻率變化基準(zhǔn)值為 42Hz (通過增大電機(jī)皮帶輪的直徑降低電機(jī)轉(zhuǎn)速還可以節(jié)電) 。變頻裝置上有顯示窗口及數(shù)據(jù)輸入平臺，按不同紡紗段變速要求，依據(jù)圖1中對應(yīng)的頻率比乘率比乘以頻率基準(zhǔn)值，按順序（即對應(yīng)紡紗長度）輸入頻率實際值即可。紡紗整個過程每一對應(yīng)位置的頻率及頻率變化的速率均可顯示
二、變頻調(diào)速在細(xì)紗紡紗過程中降低成本
安裝變頻器后的細(xì)紗機(jī)，在小紗和大紗時應(yīng)降低了5%～8%。的速度（目的是降低斷頭率），在中紗時根據(jù)車況提高5%～15%的速度，而中紗的長度占整個細(xì)紗長度的80%,也就是紡紗的整體速度提高了近10%,大大提高了錠子的有效運轉(zhuǎn)時間,提高了細(xì)紗機(jī)的生產(chǎn)效率，產(chǎn)量也就提高了近10%。其次,對提高產(chǎn)品質(zhì)量有作用。.千錠時斷頭率降低,因斷頭的減少擋車工可以將節(jié)省的時間用來做清潔工作，減少了許多突發(fā)的紗疵，,保證了成紗質(zhì)量。對某些有一定難度的品種如強(qiáng)捻紗，包芯紗,麻棉紗及高檔精梳產(chǎn)品,通過變速選擇生產(chǎn)過程最佳點,可最大程度提高單產(chǎn),減少后接頭，回花減少,皮輥花也相應(yīng)減少,也就是節(jié)約了返工浪費的原料；采用變頻器控制主電機(jī)可最大潛力挖掘電機(jī)的無功率，充分利用和提高功率因數(shù)，從而達(dá)到節(jié)電的目的。安裝了變頻器的細(xì)紗機(jī)功率因數(shù)從原來的0.78提高至0.29，降低了無功電流，降低了線路損耗，節(jié)省了電能，并且在同等產(chǎn)量的情況下設(shè)備用電減少。
三、變頻調(diào)速能夠降低細(xì)紗斷頭率及毛羽
細(xì)紗斷頭原因有多種，在排除空調(diào)、機(jī)械、操作及清潔不良，筒管不良，粗細(xì)紗不良等因素后，采用變頻調(diào)速可使紗斷頭率降低10%左右。無論與本機(jī)臺比還是與相鄰機(jī)臺比斷頭都明顯降低。　
其次，細(xì)紗機(jī)采用變頻調(diào)速后，各紗段毛羽都減少了。經(jīng)某棉紡廠測定 ,細(xì)紗生產(chǎn)過程中，細(xì)紗機(jī)在小紗時從11900r/min增大至13950r/min，錠速增加17.22%；大紗錠速增加10%，毛羽值H增加17.1%。該廠在同粗紗、同錠條件下也測算過毛羽數(shù)隨錠速呈正比例增加，所得結(jié)論與上吻合。而細(xì)紗機(jī)采用變頻調(diào)速后，設(shè)定小紗，大紗降速10%，中紗增速5%?？梢姼骷喍蚊鸲紲p少，其中小紗毛羽減幅達(dá)38.12%。
當(dāng)無變頻調(diào)速時，大、中、小紗因鋼領(lǐng)或鋼絲圈因素毛羽數(shù)不同，出現(xiàn)部分明顯突增的情況為正常毛羽數(shù)的3至4倍。而且國產(chǎn)鋼領(lǐng)普遍存在著本身表面處理質(zhì)量離散較大的問題。因此，毛羽極差大。然而采用變頻調(diào)速器后各組機(jī)臺小紗段毛羽數(shù)均同步下降，說明降速后可明顯減緩紡紗張力，縮小錠差。
四、變頻調(diào)速與成紗捻度
紡紗時捻度在一落紗過程中的變化規(guī)律為： (1)卷繞直徑相同時，紗條捻度隨氣圈高度減少而增加，滿紗部位的紗條捻度小紗為多；（2）在鋼領(lǐng)板一次動程內(nèi)，卷繞小直徑時的紗條捻度較卷繞大直徑時多，且鋼領(lǐng)板下降時紗條的捻度比上升時略多。從根本上講，鑒于環(huán)錠紡正繞成形特點，其存在不同情況，捻度不勻是客觀存在的，當(dāng)然捻度差異相差不會很大。而真正影響捻不勻的因素主要有滾盤、滾筒、錠子狀況及錠帶盤之間的滑溜差異，錠子與筒管配套不良，筒管本身質(zhì)量問題造成運行中跳管等情況。
變頻調(diào)速本身是控制錠速的變化，與前羅拉輸出是同步的，對捻度的變化也是同步的，但不能糾正因滑溜差異產(chǎn)生的捻不勻。此外，在上述提到的鋼領(lǐng)板上升及下降轉(zhuǎn)換瞬間紡紗強(qiáng)力最大，不僅易造成斷頭，且紡紗段因張力波動大對捻度傳遞不利。當(dāng)然，改善捻度要綜合考慮，如紡紗工藝優(yōu)化，應(yīng)用新型紡紗器材如高性能橡膠錠帶，運用新技術(shù)如單錠電機(jī)傳動等，但變頻調(diào)速無論從理論上或?qū)嵺`中看均不會惡化捻不勻。
五、用好變頻器發(fā)揮最大功效
應(yīng)用變頻器調(diào)速技術(shù)將會給企業(yè)帶來巨大效益，如何用好變頻器，使其發(fā)揮最大功效還需注意以下事項：第一，變頻器容許的功率與配制的細(xì)紗機(jī)主軸電機(jī)的實際使用功率要有10%的余地。否則，會由于機(jī)臺間機(jī)械傳動阻力差異及工藝上壓力調(diào)整等因素造成變頻器負(fù)荷過重或過載停車。第二變頻器本身有散熱片和風(fēng)扇進(jìn)行冷卻，但在使用過程中，如直接用于細(xì)紗車間會造成風(fēng)道很快堵塞無法正常工作，甚至過熱停車，較好的解決辦法是值車工定時做清潔。第三，細(xì)紗車間在高溫高濕季度通常在30℃～３５℃。變頻器工作允許的環(huán)境溫度為60℃，能夠滿足細(xì)紗工作環(huán)境溫度要求。第四變頻器可根據(jù)參數(shù)調(diào)整報警系統(tǒng)，具有200%過載能力?？稍谏形闯霈F(xiàn)停車前發(fā)現(xiàn)問題，并預(yù)先報警，對變頻器起著可靠的保護(hù)作用。第五細(xì)紗錠速度通常高達(dá)15000r/min左右，變頻器變速啟動與傳統(tǒng)電機(jī)啟動不同，如啟動時間過短或鋼領(lǐng)板位置不當(dāng)，均可能造成開車后斷頭明顯增加，甚至無法開車。通過對變頻器參數(shù)的優(yōu)選則可達(dá)到最少的斷頭效果。
六、變頻改造與傳統(tǒng)擴(kuò)錠的優(yōu)勢
變頻器的應(yīng)用對紡紗產(chǎn)量的影響也很大，通過大幅度提高紡紗中紗時的紡紗速度，在斷頭基本不變的情況下，提高細(xì)紗機(jī)的產(chǎn)量。在國內(nèi)許多紡紗廠己收經(jīng)收到明顯的效果。許多紡織廠為了增加產(chǎn)量只能采用增加細(xì)紗機(jī)數(shù)量，增加錠子數(shù)量的方法實現(xiàn)，大家應(yīng)該換換思路，通過提高每一錠生產(chǎn)效率，提高單臺細(xì)紗機(jī)的產(chǎn)量來實現(xiàn)不是更好嗎？這樣就可以在不增加設(shè)備，不增加廠房，不增加工人的情況下，增加了產(chǎn)量，增加了企業(yè)競爭力。
我們作過一個簡單統(tǒng)計，新增５千紗錠生產(chǎn)能力，變頻改造和傳統(tǒng)的增加設(shè)備的方式所需投入資金進(jìn)行了比較：傳統(tǒng)投資方式：要求有設(shè)備投資，廠房投資，士地投資，動力投資，器材投資（不含前紡設(shè)備）大約180萬元，并且每年新增費用人工及電費等也有20多萬元。而采用改裝變頻器的方式提高產(chǎn)量，只需要在一百二十臺細(xì)紗機(jī)上加裝就可以，全部投資只有150多萬，而且不會產(chǎn)生新增費用，減輕了企業(yè)負(fù)擔(dān)。
結(jié)語：
交流變頻調(diào)速技術(shù)在棉紡織設(shè)備上的應(yīng)用是必要的，對傳統(tǒng)的棉紡織設(shè)備推廣應(yīng)用也是可行的。由于目前運行的設(shè)備大多是七、八十年代出廠的，交流變頻技術(shù)在正服役的棉紡織設(shè)備中應(yīng)用較少，但是雖著社會的進(jìn)步，技術(shù)的發(fā)展，就必須提高我國現(xiàn)有棉紡織設(shè)備的裝備水平，增加技術(shù)含量，提高企業(yè)整體效益。增加棉紗，布在國際市場上的競爭力。因此，交流變頻調(diào)速這一高新技術(shù)必將在棉紡織設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，同時也是紡機(jī)設(shè)備在今后很長一段時間內(nèi)的發(fā)展趨勢。我們呼吁，廣大紡織企業(yè)應(yīng)盡快加大技術(shù)改造的力度，加快技改步伐，進(jìn)一步推動我國傳統(tǒng)紡織產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

以上資料由無錫市普萊特機(jī)電有限公司提供