臺達機電產品的環錠細沙機的變頻改造探討
一． 引言
細沙工序的好壞直接影響到紗線的質量和產量。細紗生產中，細紗斷頭是影響產品質量、產量和能耗的關鍵。
我國目前紡紗廠中仍有大量傳統環錠細紗機在使用，隨著國家政策和市場對節能降耗的需求，傳統細紗機升級改造市場凸顯。圖1為細紗機單邊結構示意圖。
環錠細紗機紡紗工藝中，一般將一個紗錠的成型過程按紗錠大小分為：小紗階段、中紗階段、大紗階段。小、中、大紗的具體分界點一般按不同紗線種類的紡紗長度確定。
傳統細紗機紡紗過程中，整機速度在整個紗錠成型過程中恒定不變，這樣造成：小紗階段張力波動大；中紗張力波動小而穩定但速度過低；大紗張力波動又有所增加。張力波動的變化規律決定了小紗斷頭最多，中紗斷頭最少，大紗斷頭較多的分布規律。傳動細紗機為解決小紗和大沙斷頭多影響紗線質量的弊病，采取整機已較低車速運轉的方式。這種工藝方式，限制了車速的提高，而中紗斷頭少，車速潛力不能發揮，影響了機器生產效率的提高。
為解決以上矛盾，采用主電機變頻控制方式，在小紗時低速運行，中紗提速，大紗適當減速的方式，模擬整個紡紗過程紗線張力變化情況，同時實現張力波動小，從而總體提高紡紗效率的功效。圖2為采用臺達方案的變頻細沙機控制柜。
細沙機的網絡變頻改造具有一下優勢：
1．提高產品質量：千錠時斷頭率降低,因斷頭的減少擋車工可以將節省的時間用來作清潔工作減少了許多突發的紗疵.提高了產品質量。
2．提高產量：安裝變頻器后的細紗機，雖然在小紗和大紗時降低了5％-8％的速度（目的是降低斷頭率），但在中紗時根據車況提高5％-15%的速度，而中紗的長度占整個細紗長度的80％，也就使紡紗的整體速度提高了近10％，大大提高了錠子的有效運轉時間，提高了細紗機的生產效率和產量。產量也就提高了近10％。
3.節約原料：斷頭減少后接頭回花減少，皮輥花也相應減少，也就是節約了返工浪費的原料。
4.更改工藝方便：降低勞動強度更換品種或調節轉速時，不需更換皮帶盤，直接修改變頻器參數就可以實現。
5.紡特殊品種效果好：對某些紡紗有一定難度的品種如強捻紗、包芯紗、麻棉紗及高檔精梳產品，通過變速選擇生產過程最佳點，可最大程度提高單產、減少斷頭。
6.采用變頻器控制可以節約用電：
（1）主電機可最大潛力挖掘電機的無功功率，充分利用和提高功率因數安裝了變頻器的細紗機功率因數從原來的0.78提高至0.92降低了無功電流，降低了線路損耗，節省了電能。
（2）大大減少用電設備的工作時間，從而達到節電的目的。安裝了變頻器的細紗機在同等產量的情況下輔助用電設備如吸棉電機用電，照明用電，空調用電，回風用電等設備的用電量也大大減少。
7.節約生產成本：細紗斷頭的減少為值車工擴大看臺、減少萬錠用工、節約生產成本提供了可能。
8.減少小線毛羽：通過變頻降速對減少小線毛羽效果較好，有利于減小大、中、小紗毛羽值的極差具有潛在的商業價值。
9.可以聯網監控：變頻器配合PLC與計算機局域網可連為一體，監視在線生產情況。表3為某廠細沙機變頻改造前后斷頭率和毛羽指數作了對比。
四． 臺達提供的幾種細紗機改造方案
1. 簡易改造方案
針對客戶低成本改造要求，我們提供利用變頻器三段速控制簡易改造方案。
這種方案，只需加裝變頻器和接近開關。將接近開關安裝在主軸上作為計數信號，利用臺達變頻器內部計數器（接線端子TRG）計數，將變頻多功能輸出端子MO1、MO2對應之參數3-01、3-02分別設定：指定計數設定值到達指示和設定計數值到達指示。
同時通過換算紗線長度對應計數值，設定3-08設定計數值和3-09到達計數值。但紗線紡到一定長度，變頻器多功能輸出端子MO1、MO2動作，再既有外部控制線路，切換變頻多段速輸入端子，控制變頻實現小、中、大紗錠三段不同速度，提高紡紗效率和質量。
2. 優化能效方案
實際紡紗過程中，細紗的小、中、大紗并的判定并無嚴格界限，且紗線不同，判定的紡紗長度也不同，簡易方案在不同紗線的紡紗過程中并非達到提高速度最佳效果。
現場紡紗張力測量中，張力的波動過程是一個漸進曲線過程，并非三段臺階式。為充分發揮設備潛能，可以針對不同紡紗長度的設定不同變頻速度，穩定張力波動，減少斷頭。如圖4
此方案的基本配置如下：DOPAS38(或TP04)+DVP24ES+VFD110B43P
3. 網絡化變頻方案
現代紡紗車間隨著自動化水平的提高，對設備的網絡監控能力提成了更高要求。細沙車間作為紡紗工藝工程中配置最多的機型，不少客戶需要對細紗車間實現網絡監控，中控室采集每臺車班次、產量等關鍵信息。
臺達機電產品利用其強大的網絡整合能力，在方案2的理論基礎上，構建網絡。實現細紗機單臺故障監控、產量統計、參數設定等功能。
對比前兩種方案，此種方案改造成本較高，但可提供車間管理的自動化水平。其電氣構架如圖5
臺達機電產品擁有完整的自動化產品產品線，針對細紗機改造，我們擁有不同成本和效果的改造方案，同時可以滿足客戶個性化的配置要求。
基于我們對紡織行業的理解和多年實踐，我們能夠為客戶提供個性化、全流程、系統化集中解決方案。為更好的服務紡織行業客戶，公司專門成立的紡織行業應用處，全面應對紡織全流程控制問題。
細沙工序的好壞直接影響到紗線的質量和產量。細紗生產中，細紗斷頭是影響產品質量、產量和能耗的關鍵。
我國目前紡紗廠中仍有大量傳統環錠細紗機在使用，隨著國家政策和市場對節能降耗的需求，傳統細紗機升級改造市場凸顯。圖1為細紗機單邊結構示意圖。
圖1 細紗機單邊結構示意圖
環錠細紗機紡紗工藝中，一般將一個紗錠的成型過程按紗錠大小分為：小紗階段、中紗階段、大紗階段。小、中、大紗的具體分界點一般按不同紗線種類的紡紗長度確定。
傳統細紗機紡紗過程中，整機速度在整個紗錠成型過程中恒定不變，這樣造成：小紗階段張力波動大；中紗張力波動小而穩定但速度過低；大紗張力波動又有所增加。張力波動的變化規律決定了小紗斷頭最多，中紗斷頭最少，大紗斷頭較多的分布規律。傳動細紗機為解決小紗和大沙斷頭多影響紗線質量的弊病，采取整機已較低車速運轉的方式。這種工藝方式，限制了車速的提高，而中紗斷頭少，車速潛力不能發揮，影響了機器生產效率的提高。
為解決以上矛盾，采用主電機變頻控制方式，在小紗時低速運行，中紗提速，大紗適當減速的方式，模擬整個紡紗過程紗線張力變化情況，同時實現張力波動小，從而總體提高紡紗效率的功效。圖2為采用臺達方案的變頻細沙機控制柜。
圖2 臺達變頻細沙機控制柜
細沙機的網絡變頻改造具有一下優勢：
1．提高產品質量：千錠時斷頭率降低,因斷頭的減少擋車工可以將節省的時間用來作清潔工作減少了許多突發的紗疵.提高了產品質量。
2．提高產量：安裝變頻器后的細紗機，雖然在小紗和大紗時降低了5％-8％的速度（目的是降低斷頭率），但在中紗時根據車況提高5％-15%的速度，而中紗的長度占整個細紗長度的80％，也就使紡紗的整體速度提高了近10％，大大提高了錠子的有效運轉時間，提高了細紗機的生產效率和產量。產量也就提高了近10％。
3.節約原料：斷頭減少后接頭回花減少，皮輥花也相應減少，也就是節約了返工浪費的原料。
4.更改工藝方便：降低勞動強度更換品種或調節轉速時，不需更換皮帶盤，直接修改變頻器參數就可以實現。
5.紡特殊品種效果好：對某些紡紗有一定難度的品種如強捻紗、包芯紗、麻棉紗及高檔精梳產品，通過變速選擇生產過程最佳點，可最大程度提高單產、減少斷頭。
6.采用變頻器控制可以節約用電：
（1）主電機可最大潛力挖掘電機的無功功率，充分利用和提高功率因數安裝了變頻器的細紗機功率因數從原來的0.78提高至0.92降低了無功電流，降低了線路損耗，節省了電能。
（2）大大減少用電設備的工作時間，從而達到節電的目的。安裝了變頻器的細紗機在同等產量的情況下輔助用電設備如吸棉電機用電，照明用電，空調用電，回風用電等設備的用電量也大大減少。
7.節約生產成本：細紗斷頭的減少為值車工擴大看臺、減少萬錠用工、節約生產成本提供了可能。
8.減少小線毛羽：通過變頻降速對減少小線毛羽效果較好，有利于減小大、中、小紗毛羽值的極差具有潛在的商業價值。
9.可以聯網監控：變頻器配合PLC與計算機局域網可連為一體，監視在線生產情況。表3為某廠細沙機變頻改造前后斷頭率和毛羽指數作了對比。
表3 改造前后對照表 
四． 臺達提供的幾種細紗機改造方案
1. 簡易改造方案
針對客戶低成本改造要求，我們提供利用變頻器三段速控制簡易改造方案。
這種方案，只需加裝變頻器和接近開關。將接近開關安裝在主軸上作為計數信號，利用臺達變頻器內部計數器（接線端子TRG）計數，將變頻多功能輸出端子MO1、MO2對應之參數3-01、3-02分別設定：指定計數設定值到達指示和設定計數值到達指示。
同時通過換算紗線長度對應計數值，設定3-08設定計數值和3-09到達計數值。但紗線紡到一定長度，變頻器多功能輸出端子MO1、MO2動作，再既有外部控制線路，切換變頻多段速輸入端子，控制變頻實現小、中、大紗錠三段不同速度，提高紡紗效率和質量。
2. 優化能效方案
實際紡紗過程中，細紗的小、中、大紗并的判定并無嚴格界限，且紗線不同，判定的紡紗長度也不同，簡易方案在不同紗線的紡紗過程中并非達到提高速度最佳效果。
現場紡紗張力測量中，張力的波動過程是一個漸進曲線過程，并非三段臺階式。為充分發揮設備潛能，可以針對不同紡紗長度的設定不同變頻速度，穩定張力波動，減少斷頭。如圖4
圖4 速度設定
此方案的基本配置如下：DOPAS38(或TP04)+DVP24ES+VFD110B43P
3. 網絡化變頻方案
現代紡紗車間隨著自動化水平的提高，對設備的網絡監控能力提成了更高要求。細沙車間作為紡紗工藝工程中配置最多的機型，不少客戶需要對細紗車間實現網絡監控，中控室采集每臺車班次、產量等關鍵信息。
臺達機電產品利用其強大的網絡整合能力，在方案2的理論基礎上，構建網絡。實現細紗機單臺故障監控、產量統計、參數設定等功能。
對比前兩種方案，此種方案改造成本較高，但可提供車間管理的自動化水平。其電氣構架如圖5
圖5 細紗機網絡改造構架
圖6 中央監控PC對單機變頻速度的設定
臺達機電產品擁有完整的自動化產品產品線，針對細紗機改造，我們擁有不同成本和效果的改造方案，同時可以滿足客戶個性化的配置要求。
圖6 使用臺達機電產品的細紗機車間
基于我們對紡織行業的理解和多年實踐，我們能夠為客戶提供個性化、全流程、系統化集中解決方案。為更好的服務紡織行業客戶，公司專門成立的紡織行業應用處，全面應對紡織全流程控制問題。
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