ED2003系列变频器在粗纱机上的应用

一、棉纺行业在我国尽管不是支柱产业，但由于它居劳动力密集型产业，在我国仍然是一个量大面广、　　产值可观的行业，尤其我们即将加入世贸组织（WTO），我国的纺织工业又将掀起一个新的发展高潮。粗纱机在棉纺行业特别是传统纺纱工艺流程中，占有很重要的位置，它对纺纱的产量和质量起着举足轻重的作用。我国在实行压锭以前，全国有4000万纱锭，按配比粗纱机拥有量约为18000台～20000台左右，如果压锭到指定目标全国纱锭为3000万锭，粗纱机拥有量应为12000台～15000台。
在这15000台粗纱机中除极少量进口设备外，绝大多数为国产设备，这些设备可分为三个档次：
　　1、20世纪70年代中以前的产品，主要机型为A453型粗纱机，其特点：锭距小、速度低，居低档机型。
　　2、20世纪70年代中以后的产品，机型为A456型（A454）粗纱机，其特点：锭距加大，速度提高，居中档机型，至今仍有生产，也可称为我国棉纺行业主导机型。
　　3、20世纪90年代以后的产品，机型为FA401系列，包含FA402、FA403、FA458等，其特点是：锭距大、成型大、速度高、自动化程度高，是我国目前主推机型。
以上三种机型各自拥有台数所占比例估计为：2：7：1
（以上提供数据属估计数，非官方统计数）
　　二、前面所介绍的三个档次的粗纱机，前两个档次叫普通型粗纱机，第三个档次因锭翼传动方式不同于前二者，叫悬锭粗纱机，因传动方式在锭翼上部，所以有利于提高转速而不摆头，又由于上龙筋将锭翼旋转气流与罗拉吐出粗纱条杆隔开，也利于提高转速，等等。不管哪一档次的粗纱机其功能主结构是基本相同的。
　　粗纱机机械结构由以下部分组成：
　　1、牵伸部分：主要包括罗拉及摇架。其功能是将棉条牵引拉伸成粗纱，拉长倍数4～12。
　　2、卷绕部分：包括锭翼和筒管。筒管速度高于锭翼速度 ，利用速度差，将罗拉吐出的粗纱卷在筒管上，在纺一筒纱过程中锭翼速度恒定，而筒管速度每绕一层纱递减一次。
　　3、龙筋升降及成型部分：为保证粗纱退绕（在细纱机上进行）的顺利，历来粗纱筒纱的的形状呈枣核形或说近似有机化学的环形链。
　　为保证如此形状，除每层纱速度要递减一次（保证线速度不变）外，上下动程也要逐步减小。筒管速度的递减是靠两个锥轮之间传动皮带的定量移动实现的，龙筋升降是靠换向机构，而成型部分是一个特有的机械结构。
　　粗纱机的工艺要求及负载特性：
　　在单机传动的粗纱机中，除功能性主电机外各部位的动作配匹都是靠机械完成的，所以粗纱纺纱工艺对机器提出如下要求：
　　1、机器传动平稳，无机械波，匹配同步，保证条杆均匀。
　　2、罗拉牵伸与筒管卷绕起、制动配合默契。起动时罗拉应略有超前（微量），而停车时应筒管卷绕在先，否则会产生细节或粗断头。
单电机传动的粗纱机除机械结构先保证以外，有些功能是靠电气控制去完善和补偿的，随着科技的发展越来越显示出电气控制尤其是机电一体化，在粗纱机中起着不可低估的作用：
　　1、慢速启动装置，在使用变频器以前国产粗纱机都配有单相电杭器式软启动装置，用以减少起动的冲击防止断头和细节。
　　2、防细节装置：为防止启动时牵伸和卷绕配合不默契造成细节，该装置在停车时预留一部分“余纱”供“卷绕”用，成功地防止细节产生。
　　3、电子计量装置：预置筒纱长度，定量满纱自动停车，比以往机械表要可靠方便。
　　4、光电断纱自停和断条自停装置，在进入19世纪80年代以来，粗纱机的光电自停已成为不可缺少的装置，它为提高纺纱质量和减轻劳动强度都起着很大作用。
除上述电气控制装置外，目前又有CCD动力控制装置出现，估计也很快在粗纱机上推广使用。
三、变频器在粗纱机上的应用
　　粗纱机和其他纺织机械一样，要求有一个缓慢的启动过程，除共性以外，粗纱机对启动软化有一个更突出的要求，从工艺上说是防止断头和细节，是工艺要求突出，从机械特性上来说，唯有粗纱机的负载特性带有风阻特点，从实践数据得知，粗纱机功率随速度提高呈1.5次方关系上升，如此特点在起动瞬间有较其他机械有更大的起动转矩和冲击。为此利用变频器调整加速时间和S形曲线都可以较好地解决这一问题。归纳起来变频器在粗纱机上应用有如下好处：
　　1、调速方便：由于生产的必须（包括纺纱品种、工艺、系数的改变），粗纱机要不时改变车速，过去用调换皮带轮的办法，费时、费力，使变频器就极方便了。
　　2、可实现理想的慢速启动过程（S 曲线）
（1）减少机器的损坏和噪声。
（2）减少粗纱断头和细节，有利提高产品产量和质量。
　　3、利用变频器的低速运转，可实现停车的准确定位，停车方便档车工的操作。
　　4、节能。
　　5、方便机器运转状态的监控，如电机电流、转速等。
　　6、专用变频器可含计量表，可以降低成本，优化结构，提高可靠性。
　　7、专用变频器可实现大小纱变速功能（小纱高速，大纱低速），可最大限度发挥粗纱机生产能力。
　　8、利用变频器通讯功能，可以为今后计算机网络管理打下基础。
四、粗纱机专用变频器的构想及要求：
　　1、粗纱机的三种工作速度
　　（1）正常纺纱速度：以50HZ为上限的一个可选速度，通过面板设置或电位器设置，而启动钮和停车钮。
　　（2）点车速度：有专用按钮控制，不带自锁，目前定在15HZ，无须调整。
实践证明两次“点车”按钮按下时间间隔应大于1.5秒～2.5秒，否则易过载。间隔时间应能人为设置范围，建设为1.0～5.0秒。（注：点车是点动在纺织行业的行话）
　　（3）爬行速度：定为1.5HZ，粗纱机在工艺停车时（包括人工操作“停车钮”；满纱自停；光电断头自停）车速从正常纺纱速度下降到爬行速度后等待专用传感器（定位用）信号再使速度变为0。
定位用传感器只有在1.5HZ后才起作用，可以通过时间控制或频率到达信号控制，用时间控制较为方便，即得到“停车”信号后，速度从正常纺纱下降瞬间开始计时，一般在15秒左右即可以到1.5HZ，这个时间我们叫等待时间，设定范围建议为1.0秒～20.0秒。
　　2、大小纱变速的要求：（这里只指正常纺纱速度）目前通用变频器在粗纱机上使用，纺一落纱的正常纺纱速度是不变的，假如是45HZ，纺3个小时一落纱。速度提不高原因就是大纱不易太高，所以整个过程都不高，使用变频器后可以作到小纱时能高就高，充分发挥生产潜力，这样可以变成50HZ1.5小时后逐步降到45HZ（用小时），工作曲线如图：