吳長泰 張勤勤

【摘 要】對滌綸紡絲中的溫度、料位、壓力、速度等關(guān)鍵工藝采用電氣自控技術(shù)，既提高了生產(chǎn)效率，又減小了操作難度。同時指出變頻技術(shù)和自控技術(shù)在滌綸紡絲工程中應用的意義和必要性，并展望了電氣自控技術(shù)在滌綸紡絲工程的應用與發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】滌綸紡絲；變頻技術(shù)；自控技術(shù)；應用

隨著化纖科技的高速發(fā)展和化纖市場競爭的日益激烈，對化纖配套電氣工程提出了越來越高的要求。節(jié)能降耗，降低成本，提高效益成為每一個化纖廠家追求的目標。特別是化纖工業(yè)走向大型化、集團化，為電氣工程在化纖工程領(lǐng)域的應用提供了廣闊的發(fā)展空間。對諸如溫度、速度、壓力、料位等關(guān)鍵工藝均采用電氣自控技術(shù)，既提高了生產(chǎn)效率，又保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

一、電子變頻技術(shù)在滌綸紡絲工程領(lǐng)域的應用

對一些重要傳動設備的動力電動機引進變頻技術(shù)。所謂變頻技術(shù)就是通過改變動力設備輸入電源頻率來改變電動機的轉(zhuǎn)速。根據(jù)電動機的轉(zhuǎn)速和輸入電源頻率關(guān)系n≈60f/2p可知，電動機的轉(zhuǎn)速和輸入電源頻率近似成正比例關(guān)系，通過改變電源的頻率來改變電動機的轉(zhuǎn)速，保證連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，提高工藝指標，節(jié)能降耗。

（一）變頻技術(shù)對于結(jié)晶的影響

切片含水率是紡絲工藝的重要指標之一，影響該工藝指標的關(guān)鍵環(huán)節(jié)為預結(jié)晶與干燥。在預結(jié)晶過程中風機的風量影響著切片的結(jié)晶效果，結(jié)晶風量過大易出現(xiàn)循環(huán)風帶生料到干燥塔產(chǎn)生粘結(jié)、嚴重結(jié)塊現(xiàn)象，甚至進入風道堵塞結(jié)晶加熱器和結(jié)晶網(wǎng)板而引起長時間停機；結(jié)晶風量過小容易引起結(jié)晶床內(nèi)的切片嚴重結(jié)塊使結(jié)晶不均勻，從而影響干燥切片含水率及正常紡絲。因此風機加裝變頻裝置可保證風量的合理控制，可柔性緩和地調(diào)節(jié)風量，使切片結(jié)晶沸騰達到最佳穩(wěn)定狀態(tài)，延長結(jié)晶加熱器及網(wǎng)板的清理更換周期。在結(jié)晶床進料過程中為使下料穩(wěn)定和便于進料量的調(diào)整，加裝變頻裝置可使進料閥下料量根據(jù)干燥需要自動調(diào)節(jié)，保證切片均勻結(jié)晶后進入干燥工序[1]。

（二）電子變頻器在紡絲系統(tǒng)中的應用

以前在紡絲過程中螺桿擠出機使用直流調(diào)速控制系統(tǒng)，控制線路比較復雜，故障點較多，直接影響了生產(chǎn)的順利進行?，F(xiàn)在加裝變頻裝置采用壓力PID閉環(huán)控制，保證了輸出壓力穩(wěn)定，使擠出機持續(xù)穩(wěn)定高效地工作。紡絲計量泵、油劑泵的輸出同樣也采用變頻控制確保了熔體和油劑的穩(wěn)定輸出，保證了相關(guān)工藝參數(shù)的穩(wěn)定，同時可根據(jù)市場的變化在生產(chǎn)過程中隨時調(diào)節(jié)品種規(guī)格，掌握了市場的主動權(quán)。

（三）電子變頻器在滌綸紡絲公用工程中的應用

滌綸紡絲生產(chǎn)過程中，空壓機是必不可少且耗電量比較大的設備之一。加裝變頻裝置，由輸出壓力來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，改變了以往電機頻繁載荷卸荷運轉(zhuǎn)狀況。同樣對于空調(diào)風機、冷卻水泵等電動設備，均可安裝電子變頻裝置，通過調(diào)節(jié)動力設備的輸入電源頻率保證生產(chǎn)穩(wěn)定性，同時還能夠節(jié)約電能[2]。

二、自控技術(shù)在滌綸紡絲工藝中的應用

（一）干燥料位的自控

干燥塔內(nèi)部料位的高低直接影響到切片干燥的時間和效果，料位過低切片將得不到充分的干燥，這樣將會在紡絲過程中發(fā)生斷頭現(xiàn)象，料位過高將會使切片粘度等性能指標發(fā)生變化而影響成品絲的質(zhì)量。將以往分點式料位控制改為連續(xù)控制，并采用PID來控制下料閥，結(jié)晶干燥時間更細量化，料層在設定范圍內(nèi)更穩(wěn)定，尤其在特種超細旦紡絲的切片干燥中更顯出其重要作用[3]。

（二）自控技術(shù)在高速卷繞設備中的應用

在高速紡絲設備中高速卷繞機是關(guān)鍵的設備。傳統(tǒng)的卷繞方式是由摩擦輥和筒管之間的接觸壓力依靠摩擦輥間接驅(qū)動的，由于卷繞速度提高和打滑現(xiàn)象的存在，容易出現(xiàn)毛絲、斷絲等不良現(xiàn)象，對絲的均勻性亦有一定的影響。為此，采用電氣自控技術(shù)將間接驅(qū)動改為直接驅(qū)動，使卷繞機在高速下順利卷繞，形成最佳的絲餅層，保證后續(xù)工序能順利高速退繞。目前國內(nèi)外卷繞機采用的控制方式有：1.主控計算機+變頻器的控制系統(tǒng)；2.TP801單板機+步進電機的控制系統(tǒng)；3.單片機或嵌入式工控機或可編程計算機控制器（PCC）或PLC+變頻器的控制系統(tǒng)；4.工業(yè)計算機作集散控制系統(tǒng)（DCS）的上位機+單片機或嵌入式工控機或PCC或PLC作DCS的下位機+變頻器的卷繞機集散控制系統(tǒng)。如德國巴馬格公司CW6型全自動卷繞機，落筒切換全部自動進行，機械速度可達6000m/min，生產(chǎn)速度5000m/min以上，由主控計算機及八個工作站微處理器實現(xiàn)中央控制，所有的工藝參數(shù)都通過計算機輸入/輸出，其中兩個錠軸的傳動分別采用整個系統(tǒng)的自動化程度極高，生頭后落筒切換全部自動進行，具有高效率、高控制精度、高可靠性的特點。

（三）自控技術(shù)在紡絲空調(diào)中的應用

紡絲工藝對側(cè)吹風的要求主要是送風溫度、送風濕度和送風風壓三個參數(shù)。送風風壓和送風溫度是一對相關(guān)的參數(shù)，既變化又互相影響，所以采用合適的控制回路系統(tǒng)才能確保系統(tǒng)參數(shù)的穩(wěn)定。露點溫度控制主要采用PLC智能控制器，分別控制新風和回風的比例、一次加熱段和表面冷卻器，執(zhí)行機構(gòu)為風閥執(zhí)行器和電動執(zhí)行器，采用了電子—電動裝置，在送風壓力控制中采用單級旁通蝶閥，并配有變頻器粗調(diào)，可根據(jù)泄風蝶閥的調(diào)節(jié)能力自動對變頻器進行加頻與減頻控制，使系統(tǒng)始終在最佳的狀態(tài)下工作。智能控制器由差壓開關(guān)對過濾網(wǎng)的潔凈度進行檢測報警，并具有其它各參數(shù)越限報警記錄功能[4]。

三、集散控制系統(tǒng)在化纖生產(chǎn)中的應用

計算機和網(wǎng)絡技術(shù)的進步，極大地促進了滌綸紡絲計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展，尤其是通過集散控制系統(tǒng)（DCS）技術(shù)可以實現(xiàn)化纖紡絲過程“分散控制、集中管理”的各種功能，這是化纖發(fā)展的方向獨立三相交流電機的獨立變頻器控制。其中控制器的核心部分可選用MCS系列單片機或B&RPCC可編程計算機控制器或SBSPC/104嵌入式工控機等，用以完成卷繞機各部分運動模型及其動作程序檢測、計算、控制的任務；工業(yè)微機可隨時監(jiān)視和控制生產(chǎn)現(xiàn)場工況，并進行必要的生產(chǎn)管理。從運轉(zhuǎn)條件的設定開始，對運轉(zhuǎn)狀況的確認，故障的檢查直至完成數(shù)據(jù)的生成，提供整體支持和服務，從而完成生產(chǎn)管理分組分項設定、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的初期設定、運轉(zhuǎn)條件的設定、產(chǎn)量/開工率/落筒/現(xiàn)場數(shù)據(jù)的狀況、報警處理、故障檢修、數(shù)據(jù)打印等任務；主計算機主要用于建立車間/生產(chǎn)線一級的過程自動化控制與基層的相對集中管理。在化纖行業(yè)處于高度競爭的市場環(huán)境下，現(xiàn)代化纖企業(yè)的發(fā)展趨向是進一步提升生產(chǎn)規(guī)模，擴大纖維品種，采用高度電氣自控的手段來實現(xiàn)化纖生產(chǎn)的智能化、數(shù)字化、信息化和網(wǎng)絡化，使生產(chǎn)設備具有實時性、可靠性、易維護性、通用性和易擴展性。大型化纖廠已逐漸主導化纖加工市場，電氣全自動化控制將是化纖電氣工程的發(fā)展方向。

四、結(jié)語

在此基礎(chǔ)上，計算機和網(wǎng)絡技術(shù)的進步，極大地促進了滌綸紡絲計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展，尤其是通過集散控制系統(tǒng)（DCS）技術(shù)可以實現(xiàn)化纖紡絲過程“分散控制、集中管理”的各種功能，這是化纖發(fā)展的方向。

【參考文獻】

[1]韋開順， 王永鋒. 10D系列超細旦滌綸長絲紡絲工藝研究[J]. 合成技術(shù)及應用， 2017， 32（1）：30-33.

[2]李天梁， 徐曦. 常壓沸染工藝下滌綸深染技術(shù)的最新進展[J]. 合成纖維， 2017， 46（8）：22-25.

[3]張金寧， 宋明玉， 何慢，等. 多孔超細醋酸纖維/滌綸非織造布復合濾材的制備及性能[J]. 高分子材料科學與工程， 2017， 33（2）：117-122.

[4]周長江. 熔體直紡滌綸長絲裝置熔體輸送系統(tǒng)的工藝設計[J]. 合成纖維工業(yè)， 2017（6）：70-72.