周 團(tuán)

(長樂佳綸紡織實業(yè)有限公司，福建 長樂 350211)

0 引言

棉紡企業(yè)生產(chǎn)成本居高不下，如何提高細(xì)紗機(jī)車速、降低噸紗生產(chǎn)成本是提高企業(yè)市場競爭力的重要手段。細(xì)紗斷頭是影響細(xì)紗機(jī)車速的主要因素，主電機(jī)變頻調(diào)速啟停是降低斷頭、減少毛羽，提高效率和節(jié)能降耗最有效的方式；因此，以較低的投入進(jìn)行細(xì)紗機(jī)變頻改造，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)工藝要求的平滑無級速度調(diào)整，減少噪聲，實現(xiàn)集中控制，有效降低紡紗成本。

1 細(xì)紗機(jī)變頻器改造思路

1.1 傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)的弊端

傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)采用雙速電機(jī)，存在生產(chǎn)效率低、無功損耗較大、紡紗張力不穩(wěn)定等弊端。為了解決這些弊端，有必要對細(xì)紗機(jī)主電機(jī)進(jìn)行無級變頻調(diào)速控制改造，以改善紡紗張力的穩(wěn)定性，降低斷頭、減少毛羽，提高功率因數(shù)，節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)效率。

1.2 變頻器的構(gòu)成及應(yīng)用范圍

一般變頻器是由主電路和控制電路組成。主電路由整流電路、直流濾波電路和逆變電路3個部分組成?？刂齐娐分饕芍醒胩幚砥?CPU)、數(shù)字信號處理器(DSP)、轉(zhuǎn)換電路、接口電路和控制電源等組成[1]。

變頻器主要應(yīng)用在節(jié)能領(lǐng)域、工藝控制(速度控制)領(lǐng)域和變頻家電領(lǐng)域[2]。

1.3 細(xì)紗機(jī)主電機(jī)變頻器改造方案

利用先進(jìn)的PLC控制器根據(jù)細(xì)紗機(jī)的前羅拉信號配合顯示屏，以文字、數(shù)值等形式修改監(jiān)視細(xì)紗機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，利用合理的紡紗曲線控制變頻器自動調(diào)整細(xì)紗機(jī)的主電機(jī)速度，以提高細(xì)紗機(jī)的各項生產(chǎn)效率。

細(xì)紗機(jī)變頻器改造控制電路，見圖1。其中：T為前羅拉傳感器；K1(啟動)接原機(jī)臺高速接觸器空余常開觸點；K2(清零)接原機(jī)臺鋼領(lǐng)板上升接觸器空余常開觸點。本電路圖僅適用于高低雙速電機(jī)。

a) 變頻器主控接線圖

b) 改造前主控電路圖 c) 改造后主控電路圖

細(xì)紗機(jī)變頻器控制系統(tǒng)目前已在長樂某紡織企業(yè)100多臺的傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)上進(jìn)行了改造，無故障穩(wěn)定運(yùn)行超過1 a，充分體現(xiàn)了該改造控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及細(xì)紗工藝改紡參數(shù)修改的便捷性。

2 變頻器的作用

2.1 減少斷頭，提高產(chǎn)量

使用雙速電機(jī)的細(xì)紗機(jī)，電機(jī)在快慢速階段都是恒速運(yùn)轉(zhuǎn)，但慢速轉(zhuǎn)快速存在一個速度突變的過程；氣圈在不同紡紗階段的紡紗張力波動較大，導(dǎo)致斷頭率高；因此，合理控制一落紗中的氣圈張力對減少細(xì)紗斷頭和毛羽具有重要的意義。細(xì)紗機(jī)變頻改造就是在一落紗中不同的紡紗階段自動調(diào)整細(xì)紗機(jī)的速度從而平衡紡紗張力，在大小紗時適當(dāng)降低車速、減少斷頭，中紗時則提高車速以達(dá)到提高產(chǎn)量的目的。

2.2 提高效率

細(xì)紗機(jī)經(jīng)變頻改造后，整機(jī)更改紡紗品種時無需更換皮帶盤，既提高了工藝更改效率和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率，又能監(jiān)視細(xì)紗機(jī)的各項運(yùn)行參數(shù)。

2.3 變頻器啟動節(jié)能，減少設(shè)備磨損

變頻器啟動的優(yōu)勢主要在于節(jié)電，利于工藝控制(速度控制)，且變頻器有更強(qiáng)的保護(hù)功能[2]。

電機(jī)全壓啟動時，由于電機(jī)啟動力矩的需要，啟動電流會比額定電流高5～6倍，不但會影響電機(jī)的使用壽命，而且會浪費(fèi)電力、增加線損和變損。采用變頻器后電機(jī)可以平滑啟動，啟動電流可以從零到額定電流，減輕了啟動電流對電網(wǎng)的沖擊，節(jié)約電費(fèi)，也減少電機(jī)啟動慣性對設(shè)備的啟動沖擊，延長設(shè)備使用壽命。

2.4 提高功率因數(shù)節(jié)能

電機(jī)運(yùn)行由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組通過電磁作用產(chǎn)生力矩，電機(jī)繞組由于其感抗作用對電網(wǎng)而言阻抗特性呈感性，電機(jī)在運(yùn)行時吸收大量的無功功率，造成功率因數(shù)降低。采用變頻器后，由于其性能已變?yōu)椋航涣鳌绷鳌涣?，在整流濾波后負(fù)載特性發(fā)生了變化，變頻器對電網(wǎng)的阻抗特性呈阻性，功率因數(shù)提高，減少了無功損耗。

3 變頻器節(jié)能與功率因數(shù)電費(fèi)計算示例

3.1 節(jié)能功率計算示例

當(dāng)電機(jī)的運(yùn)行頻率從50 Hz降到45 Hz時，其功率：P45=0.9×P50；細(xì)紗機(jī)主電機(jī)以50 Hz運(yùn)行時功率為15 kW，以45 Hz運(yùn)行時功率為13.5 kW；相比之前節(jié)能10%；年節(jié)能：15 kW×24 h×30 d×12 月×10%=12 960 kW·h；按1 kW·h電費(fèi)為0.6元計，可節(jié)電7776元。

3.2 功率因數(shù)電費(fèi)計算示例

電機(jī)未使用變頻器時實測功率因數(shù)一般約為0.75，而使用變頻器后其功率因數(shù)可達(dá)到0.98。根據(jù)規(guī)定，凡是功率因數(shù)低于0.90時，供電部門對其加收部分電費(fèi)——力率調(diào)整電費(fèi)(即罰款電費(fèi))，如果功率因數(shù)超過0.90時，供電部門會對其減收部分電費(fèi)——獎勵電費(fèi)[3]。

高壓計量的用戶：力率電費(fèi)=(電度電費(fèi)+基本電費(fèi))×罰款比例

獎勵電費(fèi)=(電度電費(fèi)+基本電費(fèi))×獎勵比例

低壓計量的用戶：力率電費(fèi)=電度電費(fèi)×罰款比例

獎勵電費(fèi)=電度電費(fèi)×獎勵比例

由此可見，《功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法》是用電管理部門督促電力用戶做好無功補(bǔ)償?shù)拇龠M(jìn)手段，做好無功功率補(bǔ)償提高功率因數(shù)對于用電企業(yè)而言經(jīng)濟(jì)效益顯著。

4 結(jié)語

對細(xì)紗機(jī)主電機(jī)進(jìn)行變頻器節(jié)能改造，投入較低，不僅能平衡紡紗張力，減少斷頭，提高紗線質(zhì)量，減少設(shè)備磨損，還能節(jié)約電費(fèi)，享受供電部門無功功率補(bǔ)償，是企業(yè)降低成本，節(jié)能降耗的途徑之一。

參考文獻(xiàn)：

[1] 自動化技術(shù)培訓(xùn)中心.變頻器應(yīng)用與維修培訓(xùn)教材[Z].

[2] 邢建中.施耐德變頻器的應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[3] 長樂市供電局.功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)辦法[Z].