摘要：傳統(tǒng)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)改變整機(jī)轉(zhuǎn)速，需要通過更換皮帶盤來實現(xiàn)的，其不能實現(xiàn)運轉(zhuǎn)過程中的變速。因此，造成小紗及大紗階段產(chǎn)生較高斷頭率，從而影響紗線的產(chǎn)量及質(zhì)量，并損失原料。采用變頻調(diào)速器可實現(xiàn)細(xì)紗機(jī)的無級變速，使紡紗過程在小、中、大紗階段所受張力波動幅度縮小，減少斷頭率，從而提高紗線產(chǎn)量、質(zhì)量；配置網(wǎng)絡(luò)化通訊模塊，可以方便的進(jìn)行生產(chǎn)監(jiān)控和管理。
關(guān)鍵詞：細(xì)紗機(jī) 變頻器
一． 引言
細(xì)沙工序的好壞直接影響到紗線的質(zhì)量和產(chǎn)量。細(xì)紗生產(chǎn)中，細(xì)紗斷頭是影響產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和能耗的關(guān)鍵。
我國目前紡紗廠中仍有大量傳統(tǒng)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)在使用，隨著國家政策和市場對節(jié)能降耗的需求，傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)升級改造市場凸顯。圖1為細(xì)紗機(jī)單邊結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1 細(xì)紗機(jī)單邊結(jié)構(gòu)示意圖
二． 環(huán)錠細(xì)沙機(jī)工藝中的節(jié)能改造點
環(huán)錠細(xì)紗機(jī)紡紗工藝中，一般將一個紗錠的成型過程按紗錠大小分為：小紗階段、中紗階段、大紗階段。小、中、大紗的具體分界點一般按不同紗線種類的紡紗長度確定。
傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)紡紗過程中，整機(jī)速度在整個紗錠成型過程中恒定不變，這樣造成：小紗階段張力波動大；中紗張力波動小而穩(wěn)定但速度過低；大紗張力波動又有所增加。張力波動的變化規(guī)律決定了小紗斷頭最多，中紗斷頭最少，大紗斷頭較多的分布規(guī)律。傳動細(xì)紗機(jī)為解決小紗和大沙斷頭多影響紗線質(zhì)量的弊病，采取整機(jī)已較低車速運轉(zhuǎn)的方式。這種工藝方式，限制了車速的提高，而中紗斷頭少，車速潛力不能發(fā)揮，影響了機(jī)器生產(chǎn)效率的提高。
為解決以上矛盾，采用主電機(jī)變頻控制方式，在小紗時低速運行，中紗提速，大紗適當(dāng)減速的方式，模擬整個紡紗過程紗線張力變化情況，同時實現(xiàn)張力波動小，從而總體提高紡紗效率的功效。圖2為采用臺達(dá)方案的變頻細(xì)沙機(jī)
控制柜。
圖2 臺達(dá)變頻細(xì)沙機(jī)控制柜
三． 變頻改造優(yōu)勢
細(xì)沙機(jī)的網(wǎng)絡(luò)變頻改造具有一下優(yōu)勢：
1．提高產(chǎn)品質(zhì)量：千錠時斷頭率降低,因斷頭的減少擋車工可以將節(jié)省的時間用來作清潔工作減少了許多突發(fā)的紗疵.提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
2．提高產(chǎn)量：安裝變頻器后的細(xì)紗機(jī)，雖然在小紗和大紗時降低了5％-8％的速度（目的是降低斷頭率），但在中紗時根據(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％，也就使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)效率和產(chǎn)量。產(chǎn)量也就提高了近10％。
3.節(jié)約原料：斷頭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。
4.更改工藝方便：降低勞動強(qiáng)度更換品種或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速時，不需更換皮帶盤，直接修改變頻器參數(shù)就可以實現(xiàn)。
5.紡特殊品種效果好：對某些紡紗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)、減少斷頭。
6.采用變頻器控制可以節(jié)約用電：
（1）主電機(jī)可最大潛力挖掘電機(jī)的無功功率，充分利用和提高功率因數(shù)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0.92降低了無功電流，降低了線路損耗，節(jié)省了電能。
（2）大大減少用電設(shè)備的工作時間，從而達(dá)到節(jié)電的目的。安裝了變頻器的細(xì)紗機(jī)在同等產(chǎn)量的情況下輔助用電設(shè)備如吸棉電機(jī)用電，照明用電，空調(diào)用電，回風(fēng)用電等設(shè)備的用電量也大大減少。
7.節(jié)約生產(chǎn)成本：細(xì)紗斷頭的減少為值車工擴(kuò)大看臺、減少萬錠用工、節(jié)約生產(chǎn)成本提供了可能。
8.減少小線毛羽：通過變頻降速對減少小線毛羽效果較好，有利于減小大、中、小紗毛羽值的極差具有潛在的商業(yè)價值。
9.可以聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控：變頻器配合PLC與計算機(jī)局域網(wǎng)可連為一體，監(jiān)視在線生產(chǎn)情況。表3為某廠細(xì)沙機(jī)變頻改造前后斷頭率和毛羽指數(shù)作了對比。
表3 改造前后對照表
明顯可以看出，變頻改造后，斷頭率和毛羽指數(shù)均優(yōu)于改造前。
四． 臺達(dá)提供的幾種細(xì)紗機(jī)改造方案
1. 簡易改造方案
針對客戶低成本改造要求，我們提供利用變頻器三段速控制簡易改造方案。
這種方案，只需加裝變頻器和
接近開關(guān)。將接近開關(guān)安裝在主軸上作為計數(shù)信號，利用臺達(dá)變頻器內(nèi)部計數(shù)器（
接線端子TRG）計數(shù)，將變頻多功能輸出端子MO1、MO2對應(yīng)之參數(shù)3-01、3-02分別設(shè)定：指定計數(shù)設(shè)定值到達(dá)指示和設(shè)定計數(shù)值到達(dá)指示。
同時通過換算紗線長度對應(yīng)計數(shù)值，設(shè)定3-08設(shè)定計數(shù)值和3-09到達(dá)計數(shù)值。但紗線紡到一定長度，變頻器多功能輸出端子MO1、MO2動作，再既有外部控制線路，切換變頻多段速輸入端子，控制變頻實現(xiàn)小、中、大紗錠三段不同速度，提高紡紗效率和質(zhì)量。
2. 優(yōu)化能效方案
實際紡紗過程中，細(xì)紗的小、中、大紗并的判定并無嚴(yán)格界限，且紗線不同，判定的紡紗長度也不同，簡易方案在不同紗線的紡紗過程中并非達(dá)到提高速度最佳效果。
現(xiàn)場紡紗張力測量中，張力的波動過程是一個漸進(jìn)曲線過程，并非三段臺階式。為充分發(fā)揮設(shè)備潛能，可以針對不同紡紗長度的設(shè)定不同變頻速度，穩(wěn)定張力波動，減少斷頭。如圖4
圖4 速度設(shè)定
利用臺達(dá)變頻器的R485通訊功能，配合臺達(dá)DVP系列PLC的通訊程序，可以方便的在不同紗線長度段改變變頻頻率，達(dá)到產(chǎn)量和質(zhì)量的最優(yōu)化。
此方案的基本配置如下：DOPAS38(或TP04)+DVP24ES+VFD110B43P
3. 網(wǎng)絡(luò)化變頻方案
現(xiàn)代紡紗車間隨著自動化水平的提高，對設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控能力提成了更高要求。細(xì)沙車間作為紡紗工藝工程中配置最多的機(jī)型，不少客戶需要對細(xì)紗車間實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，中控室采集每臺車班次、產(chǎn)量等關(guān)鍵信息。
臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品利用其強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)整合能力，在方案2的理論基礎(chǔ)上，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。實現(xiàn)細(xì)紗機(jī)單臺故障監(jiān)控、產(chǎn)量統(tǒng)計、參數(shù)設(shè)定等功能。
對比前兩種方案，此種方案改造成本較高，但可提供車間管理的自動化水平。其電氣構(gòu)架如圖5
圖5 細(xì)紗機(jī)網(wǎng)絡(luò)改造構(gòu)架
臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，考慮成本和數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定性，我們構(gòu)建以太網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。
圖6 中央監(jiān)控PC對單機(jī)變頻速度的設(shè)定
六、結(jié)論
臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品擁有完整的自動化產(chǎn)品產(chǎn)品線，針對細(xì)紗機(jī)改造，我們擁有不同成本和效果的改造方案，同時可以滿足客戶個性化的配置要求。
圖6 使用臺達(dá)機(jī)電產(chǎn)品的細(xì)紗機(jī)車間
根據(jù)不同廠家型號的老式細(xì)紗機(jī)提供不同的改造配置，憑借臺達(dá)強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)兼容能力，支持Enthernet、CanOpen、DeviceNet、Modbus等主流協(xié)議，配合紡織行業(yè)專用無風(fēng)扇平板散熱式變頻器VFDB-P，能完成細(xì)紗機(jī)車間對高溫、高濕、高可靠性、網(wǎng)絡(luò)化的要求。
基于我們對紡織行業(yè)的理解和多年實踐，我們能夠為客戶提供個性化、全流程、系統(tǒng)化集中解決方案。為更好的服務(wù)紡織行業(yè)客戶，公司專門成立的紡織行業(yè)應(yīng)用處，全面應(yīng)對紡織全流程控制問題。
參考文獻(xiàn)
1 孫衛(wèi)國.紡紗技術(shù) .北京：中國紡織出版社.2005
2 臺達(dá)DVP28SV 安裝說明.上海：中達(dá)電通股份有限公司.2008
3 臺達(dá)DVP系列PLC編程手冊.上海：中達(dá)電通股份有限公司.2007
4 臺達(dá)VFD B-P變頻器使用手冊.上海：中達(dá)電通股份有限公司.2008
