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        淺析變頻技術(shù)應(yīng)用于紡紗設(shè)備對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響和提升

        2015-05-30 15:23:18韓忠山
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年16期
        關(guān)鍵詞:變頻技術(shù)產(chǎn)品品質(zhì)提升

        韓忠山

        摘 要:相對(duì)于傳統(tǒng)的電機(jī)拖動(dòng)技術(shù),變頻技術(shù)不僅具有明顯的節(jié)能效果,還能相對(duì)容易地實(shí)現(xiàn)設(shè)備的平滑調(diào)速,配合人機(jī)操作界面還能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜的工藝要求。達(dá)到降低成本、簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)、提質(zhì)降耗的目的。在相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi),紡織行業(yè)由于設(shè)備落后,很多企業(yè)存在生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、產(chǎn)品低端的問題。近年來(lái),借助飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)新材料、新工藝,加大對(duì)設(shè)備的更新改造成為整個(gè)行業(yè)的發(fā)展方向。文章對(duì)變頻技術(shù)在紡紗設(shè)備中的應(yīng)用進(jìn)行了分析,希望能夠提高產(chǎn)品的品質(zhì)。

        關(guān)鍵詞:變頻技術(shù);紡紗設(shè)備;產(chǎn)品品質(zhì);提升

        紡紗工序是整個(gè)紡織生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),成紗質(zhì)量的高低對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)和成本影響極大。由此,國(guó)內(nèi)外很多紡織設(shè)備生產(chǎn)廠家在研發(fā)出諸如氣流紡、渦流紡等新概念紡紗設(shè)備的同時(shí)對(duì)傳統(tǒng)的紡紗設(shè)備應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行改造,其中采用變頻技術(shù)對(duì)紡紗機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合PLC可編程控制技術(shù)的革新改造最為普遍,效果也最為明顯。

        傳統(tǒng)的紡紗生產(chǎn)分為粗紗和細(xì)紗兩道工序,一般的工藝流程為:原料喂入→清花→梳棉→頭并→二并→粗紗→細(xì)紗→后加工。其中紡紗工序(粗、細(xì)紗)的作用是通過對(duì)棉(毛)條的牽伸、加捻、卷繞和成型,為后續(xù)的產(chǎn)品織造做好準(zhǔn)備。

        1 變頻技術(shù)在粗紗機(jī)上的應(yīng)用

        (1)傳統(tǒng)粗紗階段是在棉條經(jīng)羅拉牽伸后,由前羅拉出紗進(jìn)行加捻,然后卷裝成形繞在筒管上。傳統(tǒng)的粗紗機(jī)前羅拉出紗速度是恒定,而卷繞速度隨著卷繞直徑的增大按反比例減小,機(jī)器采用機(jī)械式錐輪變速機(jī)構(gòu),皮帶在上、下錐輪上移動(dòng),達(dá)到改變卷繞和升降速度實(shí)現(xiàn)粗紗卷繞成形。由于錐形齒輪加鐵炮的變速機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性較差、控制精度低,往往引起產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)。同時(shí),在設(shè)備起機(jī)時(shí)電動(dòng)機(jī)升速太快也引起粗紗斷頭或者條干不勻等質(zhì)量問題。

        (2)采用變頻技術(shù)的粗紗機(jī)能很好地解決,新型粗紗機(jī)采用4臺(tái)變頻電機(jī)分別傳動(dòng)牽伸羅拉、錠翼、筒管和龍筋升降完成整套工藝,取消了原設(shè)備中的錐輪、成形、擺動(dòng)和換向機(jī)構(gòu)等,還取消了捻度、升降、卷繞、張力、成形角度等變換齒輪,極大地簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu),提高了車速、減少了斷頭、提高了單機(jī)效率和質(zhì)量,同時(shí)改變工藝簡(jiǎn)便、快捷。采用新型變頻傳動(dòng)的粗紗機(jī)的控制框圖和思路如下:

        圖1

        圖1中PLC控制器通過現(xiàn)場(chǎng)總線控制變頻器和電動(dòng)機(jī)。根據(jù)產(chǎn)品和工藝的需要預(yù)先設(shè)定算法并通過觸摸屏進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)定,檢測(cè)裝置實(shí)測(cè)粗紗張力進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋。電動(dòng)機(jī)自帶編碼器實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制以保證調(diào)速精度。從而實(shí)現(xiàn)錠翼卷繞速度隨卷繞直徑的增大而降速,確保恒張力卷繞,牽伸羅拉、錠翼、筒管和龍筋升降傳動(dòng)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度按工藝要求和綻翼速度,筒管速度保持一定比例關(guān)系實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)自適應(yīng)改變。

        2 變頻技術(shù)在細(xì)紗機(jī)上的應(yīng)用

        (1)細(xì)紗緊跟粗紗后面對(duì)粗紗進(jìn)一步牽伸、加捻后卷繞成型,出來(lái)的紗線用來(lái)織造面料。傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)的錠子、羅拉及鋼領(lǐng)板的升降都靠主電機(jī)傳動(dòng),主電機(jī)采用雙速電機(jī),啟動(dòng)時(shí)用低速,正常運(yùn)轉(zhuǎn)后用高速且恒速不變。由于錠子速度不變,不能實(shí)現(xiàn)在紡紗過程中對(duì)大、中、小紗時(shí)錠子轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)控制,故紗線斷頭率偏高。而且實(shí)現(xiàn)牽伸、加捻、卷繞、成型的一系列凸棘輪、連桿機(jī)構(gòu)的精度可靠性也低。造成織造時(shí)退管困難。如果在生產(chǎn)中能夠根據(jù)整個(gè)筒紗各階段的張力變化規(guī)律實(shí)現(xiàn)錠子轉(zhuǎn)速的自適應(yīng)調(diào)整,保證紡紗各階段的張力恒定,做到小紗、大紗階段基本無(wú)斷頭,中紗階段又可以達(dá)到紡紗速度的目的,從而使產(chǎn)量、質(zhì)量同步提高。

        (2)變頻技術(shù)順應(yīng)生產(chǎn)的需要應(yīng)用到細(xì)紗機(jī)上,其主要優(yōu)勢(shì)是能夠根據(jù)落紗的大、中、小紗張力變化規(guī)律實(shí)現(xiàn)自動(dòng)無(wú)級(jí)變速,優(yōu)化落紗條件以盡可能地保存紡紗各階段的張力穩(wěn)定。在新型細(xì)紗機(jī)中采用變頻技術(shù)后可以根據(jù)在細(xì)紗紡紗時(shí)張力與錠子速度的關(guān)系,即當(dāng)錠速增大時(shí)紡紗張力隨著增大,且錠子速度越高,紡紗張力增加值就越大,合理調(diào)整錠速來(lái)控制紡紗張力,使紡紗過程的張力變化近似于恒定。即在小紗時(shí)紗線張力大,我們使用較低的錠速來(lái)減少斷頭;當(dāng)小紗上升時(shí)紗線張力漸小適時(shí)增快錠速;當(dāng)中紗紗線張力小時(shí),使用較高的錠速;當(dāng)大紗開始時(shí),紗線張力漸大,我們又減慢錠速;快到滿管位置時(shí)又使用較低的適位停車錠速;在空筒管開車生頭時(shí)紗線張力波動(dòng)大,還可采用適宜接頭的低速運(yùn)行;這樣就可以根據(jù)需要,實(shí)現(xiàn)細(xì)紗機(jī)在紡紗運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的變錠速控制,從而有效地降低細(xì)紗的斷頭率,提高細(xì)紗機(jī)的生產(chǎn)效率。

        3 新型細(xì)紗機(jī)采用變頻調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方式

        細(xì)紗機(jī)利用變頻器調(diào)節(jié)錠子速度快慢一般采用定長(zhǎng)制方式,即按照不同紡紗支數(shù)所紡的滿紗總長(zhǎng)度區(qū)間,每個(gè)區(qū)間根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)中的斷頭情況來(lái)設(shè)置相應(yīng)的錠子速度達(dá)到減少設(shè)斷頭的目的。

        4 紡紗機(jī)采用變頻技術(shù)拖動(dòng)的效果和優(yōu)勢(shì)

        (1)簡(jiǎn)化了復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu),取消了錐棘輪等變速連桿裝置,提高了設(shè)備可靠性;(2)主機(jī)速度提高了35%,噪音降低,斷頭率減少,提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量;(3)應(yīng)用觸摸屏人機(jī)界面,操作方便、直觀,更換工藝品種方便;(4)節(jié)約電能的消耗;(5)變頻調(diào)速有利于加強(qiáng)紡織廠機(jī)電一體化和計(jì)算機(jī)技術(shù)的推廣應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)在線檢測(cè)、顯示和控制。

        通過上述分析可以看出,變頻器應(yīng)用于紡紗機(jī)相較于傳統(tǒng)的繼電控制,無(wú)論是產(chǎn)品質(zhì)量、能源消耗,還是用人用工方面都有優(yōu)越性。因此,加強(qiáng)變頻技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用對(duì)于整體提升我國(guó)的紡織行業(yè)水平具有重大的意義。

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