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低压变频器在纺织机械行业的应用

发布日期：2012-12-04 09:38浏览次数：102182

我国的纺织行业仍旧是属于劳动密集型产业，环境恶劣且用电量大，因此实现生产线自动化并最大限度的节电是未来发展的必然趋势。对风机、水泵、中央空调系统、空压机等选用变频器后可节约30%的用电。纺织机械中常用的有细纱机、卷线机、筒子机、染色机、定型机、粗纱机、整烫机、圆盘针织等，都可选用变频器来进行调速，这样既可以一机多用，又可以无级调速，速度精度高，速度值稳定，调速方便简单，对提高产品产量、保证质量，减少断线，适用不同规格的生产需求，减轻劳动强度等，确实是个无可比拟的、又经济实用的方案。对相关的纺纱、化纤、染整、织布、成衣等都是类同的。

纺织机械行业作为应用变频器较早的行业之一，大部分机械应用的比例都比较高，目前应用的发展重点是无梭织机和无纺布设备。现在无纺布设备是OEM市场重要的增长点。

纺织行业应用变频器的领域主要在化纤、天然纤维纺纱、织造、染整四大块。

为了协调好纺织行业中的各个工序，各种纺机都要进行变频调速，实现无缝衔接。目前变频器在纺织设备上应用很普及，从清花、梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒、整经、浆纱等均已采用。纺织设备上应用的变频器的容量范围为 0.37KW—500KW，其中90%以上为0.37KW—37KW。变频器在纺织机械上的使用可分以下几类：

第一类：一台主机选用一台变频器控制一台电动机，如并条机、粗纱机、细纱机等；

第二类：一台主机选用一台变频器控制多台电动机，如并纱机、气流纺机（单锭单电机传动型）等；

第三类：一台主机用多台变频器分别控制多台电动机，并由计算机控制多电机协调同步，实现卷绕成形功能，如取消锥轮的新型粗纱机、取消长边轴传动和无级变速器的新型浆纱机，分条整经机等。

图表 ：纺织机械主要负载

纺织工序	主要机械	功率范围
化纤	长、短纺丝机、卷绕机、螺杆挤出机、后加工机	0.75-280kW
纺纱	清棉机、梳棉机、并条机、粗纱机、细纱机	0.75-37 kW
织造	络筒机、整经机、浆纱机、针织机、高速无梭织机	0.2-22 kW
染整	烘燥机、染色机、印花机、烫光机、起毛机、定型机	1.5-30 kW

纺纱工艺流程中要求加工设备的电气传动稳定，点动、启动及升降速都应平滑实现，这样才能是纤维的牵伸均匀。而棉纺设备的传动系统，都是由皮带与齿轮来承担，齿轮越多，造成齿轮损伤纺织品的机率就越大。同时电动机启动硬度的原因，在点动与启动过程中，不可避免地会出现皮带打滑，齿轮冲击等现象，影响设备的使用寿命。采用交流变频技术就能够很好的解决平滑启动，消除机械启动时的冲击力，实现无级调速，满足生产工艺要求，提高成纱质量。应用此技术在纱支品种变化的情况时，不需改变牙齿或皮带轮，设备工艺转速的改变只需通过变频设定就可完成。

目前，FA201B梳棉机、FA326并条机、FA423粗纱机、FA710 高速并条机、FA231倍捻机均可采用变频器进行变频调速。特别是
EJM128JL型细纱机1008锭，锭速可按10段变频调速控制。FA716并纱机可实现集体变频调速，还可根据不同品种需要，实行单锭、分组或分段变频调速，以适应棉毛等多品种并纱卷绕的要求。

变频调速在粗纱机上的应用取代了防细节装置。粗纱机的筒管卷绕与前罗拉的转速在开停时容易产生差异，造成粗纱张力的过大与过小，这样就很容易形成粗纱的粗细节，为了减少粗细节的产生，在粗纱机传动设计有电抗器，时间继电器加电磁离合器，统称为防细节装置。不过此种防细节装置在实际使用过程中存在严重的缺陷：一是如果时间继电器一旦出现问题，就会使电机长期处于三相不平衡运行，造成电机过热而烧坏；二是停车用的电磁离合器的离合时间是通过两个时间继电器配合调节来实现的，使粗纱的松弛程度掌握难度较大，电磁离合器的故障也较高。目前新型粗纱机及老机改造均可采用变频器进行交流变频技术改造。这样便使这一工艺难题得以解决。对FA413型粗纱机改造前后的成纱质量进行测试发现，启动段粗纱条干CV%下降2-3%，粗纱粗细节下降90%以上。

变频调速在浆纱机上的应用减少了机械结构和电机。在G142系列浆纱老机改造中采用交流变频调速，可减少原设计中的第一组机械无级变速器，同时省去了一个伺服电机和一个慢速电机。而在满足上浆工艺上，车速由慢速、主机加升降速改造成了车速由启动道工艺车速的无间断无级调速。为车速变化调整压力实现浆纱上浆率均衡提供了条件。

变频调速在纺织空调中应用节能显著。在空调风机控制中应用，可根据车间环境条件对风机进行无级调速，扩大了调节范围，因风机大部分工作在50-80%的效率中，这样节电效果高达60%左右，在水泵控制应用中可根据水量调整供水水泵转速，实现节能同时也实现了接近恒压供水。

交流变频调速技术在新型国产棉纺织设备中应用已比较广泛。现在棉纺织企业所使用的设备大都是七、八十年代生产的设备，这些设备从机械状态来讲仍可使用相当一段时间，近期全部更新是不可能的，目前很多都采用变频器，对其电气传动部分进行变频改造。

以梳棉、粗纱两个工序的设备实施变频技术改造为例。一个5万锭生产规模的棉纺企业，梳棉工序配置80台左右设备，粗纱工序配置20台左右设备。若梳棉机为186D或A186F型，其改造费用约为28万元左右，但在变频技术改造过程中取消了电磁离合器、2个接触器，还有中间继电器和整流器等。这些电气材料节约近1000元，且有效保护道夫电机和道夫传动轮系，降低故障率，减少了维修费用。这样每单台可节约材料费用1200元，80台就可节约9.6万元。通过简单测算，投资回收期为4.35年，总投资收益率为22.97%。粗纱机的变频技术改造也具有良好的性价比。粗纱工序全部改造费用为22万元，也可节约电抗器、接触器、时间继电器、电磁离合器等材料消耗。

低压变频器的应用规模为26亿左右。

作为纺织机械行业进入的品牌较多，三菱、艾默生、台达、安川、丹佛斯在纺织机械中占的份额较大，ABB和西门子在印染中的大型风机水泵上应用的比较多，我国本土品牌正在逐步重视纺织行业，力争市场份额。

图表 56：2011年纺织印染行业低压变频器品牌提及率

排名	品牌	提及率
1	MITSUBISHI-三菱电机	12.3%
2	Emerson-艾默生	12.1%
3	Delta-台达	11.6%
4	ABB	10.1%
5	Danfoss-丹佛斯	8.2%
6	Schneider-施耐德	6.6%
7	Yaskawa-安川电机	6.4%
8	SIEMENS-西门子	5.2%
9	FUJI-富士电机	3.4%
10	Sanken-三垦	2.3%

注：低压变频器应用品牌提及率用户问卷调查结果，可能会和实际市场份额有差异，仅供参考