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纺织行业变频器

2006年04月29日 14:08:00 中国传动网

纺织行业变频器 需求分析和应用解决方案 本文介绍了中国纺织行业以及纺织机械行业的基本状况和发展趋势,变频器作为改善工艺和节能传动设备在纺织行业市场空间巨大。作者通过对一些典型的纺织厂和纺机厂走访,广泛与业内专家和实践者交流,收集了大量一手资料,对纺织行业变频器的市场和应用需求进行了分析和总结。同时结合艾默生变频器产品系列的特点,针对不同纺织机械的需求,提出了变频传动的解决方案。 1 引言 中国已成为世界最大的纺织产品制造国,纤维生产量占全球总量的27.5%,是纺织机械最大的消费国和进口国。目前国内已具有生产能力5000-6000万锭,近年来一直以20%左右的速度快速增长,专家估计2004年会适度减速,但在未来的几年将继续以10%以上的速度增长。 为了提高生产效率,提高产品质量和降低能耗,变频器作为改善工艺和节能传动自90年代初期批量进入纺织行业以来,一直得到快速增长。尤其是加入WTO以来,纺织品的市场扩大了,但竞争更加激烈,为此企业大量投入设备改造,提高生产力。纺织行业对变频器的需求量越来越大,要求也不断提高。积极了解纺织行业、深入研究纺织机械对变频器的需求,为纺织行业提供适用的变频器产品和变频调速传动的解决方案是变频器供应商义不容辞的责任和使命。   2 纺织行业的划分和布局 纺织行业包括从纤维原料到服装,日用或产业用布料、绳、线的工艺过程中生产企业,以及为这些企业提供专用设备的配套企业。纺织行业的主工艺流程示意见图1。 纺织行业应用变频器的领域主要在天然纤维纺纱、织造、染整和化纤四大块。对于服装、日用品等成品加工的缝纫机和绣花机,有采用交流伺服电机、无刷直流电机驱动的趋势,也有变频器驱动异步机的尝试,但这不在本文讨论范围。 2003年中国纺织工业协会的统计数据表明,纺织行业主要集中在江苏、浙江、上海、山东、广东、福建等经济发达的沿海省份,其销售额占全国的80%。湖北、河北、河南、安徽、天津、辽宁、四川、北京、内蒙古、湖南等中部省份占15%,其余省份仅5%。 某纺织厂的电机功率分布情况如图2,图中其他设备包括空调、供水供热、制冷和电梯等。由于变频器调速给纺织生产带来质量和效率的巨大改进,许多纺织厂正在积极研究和推广变频器应用技术,他们乐于接受带有变频器调速的纺机设备,对于旧设备的变频化改造热情越来越高。    3 纺机行业的布局和发展 纺机行业主要有中纺机集团、上海太平洋、江苏、山东、浙江五大板块。随着国家放开对纺织行业的控制,纺织设备更新换代速度加快。 中国的纺机行业目前正在洗牌:纺纱、织布机械仍然是中纺集团占据主导优势,江苏的一些合资企业尚具有一定竞争力。染整大部分集中在浙江和江苏的一些民营企业,中纺集团和上海太平洋的一些企业仍有一定市场份额。化纤和非织造布生产线的较新的产品,机械方面技术难度大,核心部件还需进口,国内纺机企业正在组织技术攻关。针织机械主要来自福建泉州等地的台资企业,但这些台资企业规模均不大,广州、宜昌等一些老牌国有企业有机会再次崛起。 2003年全国重点纺织机械生产企业产品销售收入达335亿元,同比增长24%。2004年由于去年增长过快,加之钢材涨价,利润降低,纺机行业减缓了增长的步伐。图3为2003年纺机销售额按省份分布的示意。 中国纺织机械器材工业协会提出新型成套设备技术攻关项目:日产200吨及以上涤纶短纤维生产线;粘胶长丝连续纺丝机;高效现代化棉纺生产线(即单电机传动);机电一体化的无梭织机;纺粘法和溶喷法非制造布生产线(高速、带张力控制);电脑提花圆纬机;电脑自动横机;高速特里科经编机;染整设备工艺参数在线检测;高效、节能、环保的染整设备。纺织工业科学技术发展中心提出了纺织工业技术进步发展纲要,涉及传动自动化设备的要求:“研究梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒等单机的多电机独立传动和控制系统。在线检测和控制技术,单机自动化和工序连续化,解决国产清梳联、并条机自调匀整系统的稳定性和可靠性。” 4 艾默生变频器针对纺织行业应用的解决方案 艾默生变频器多年以来一直深得国内客户的厚爱,在纺织、电梯、印刷、冶金、造纸、市政等各行业获得大量的订单,目前产品销售量累计超过25万台,其中纺织行业6万余台,并且不断推陈出新,已形成丰富的产品系列,近90个规格。主要的产品系列如下图所示。 高性能矢量闭环型变频器TD3000、多功能通用型变频器EV2000、EV1000和灵巧配套型变频器TD900在纺织行业有广泛的应用,最近推出的EV2000和EV1000的功能中集成了大量的纺织专用功能。下面按纺织机械的调速传动特点分别讨论艾默生变频器的解决方案。 (1) 要求在纺织、染整车间多尘絮和潮湿的工作环境中可靠运行 所有艾默生变频器在结构设计上均得到改进,模块散热器的风道与控制板隔离,控制板和器件均实行了专门的防尘和防潮湿的措施,可靠性大大提高。 (2) 要求在电网侧质量较差的条件下可靠运行 针对中国电网电压波动大,艾默生变频器具有宽电压工作范围的特点,可在320V~460V电压范围内正常工作; 当电网出现瞬时掉电现象,艾默生变频器具有“瞬停不停”功能,能利用负载惯性能量使变频器保持运行一段时间; 当电网侧由于开关动作或雷击引起浪涌冲击,艾默生变频器内置防雷板,满足IEC61000-4-5标准的要求,具有较强的防护能力。 (3) 清钢联、染整线等设备是多电机级联运行,要求速度同步 EV2000/EV1000均具有多种速度级联同步的方式,有模拟量输入输出,脉冲列输入输出和现场总线通讯。频率给定有丰富的运算和辅助量补偿功能,可满足不同用户和不同使用要求的选择。 (4) 梳棉、粗纱、细纱等大部分纺织设备要求平滑启动、快速制动 艾默生变频器均具有S形加减速曲线功能,EV系列可以低频运行至0.5Hz以下仍能提供额定转矩,可以确保机械的平滑启动;通过制动电阻能耗制动和直流制动可方便实现快速平稳制动。 (5) 纺纱机械要求多段速度运行 艾默生变频器内置了16个或8个预设的频率给定,可以通过外部端子控制切换,也可以按照内部的PLC指令切换。 (6) 粗纱、细纱、转杯纺和络筒等设备为使纱均匀地绕在锭子上,要求摆频输出 EV2000/EV1000内部集成了纺织专用的摆频功能,中心频率和三角波的形状可以单独设置,并且还可以与内部的PLC功能或闭环控制功能配合使用。 (7) 单锭络筒、针织机、整经机要求故障和定长(或满轴时)自动停机 EV2000/EV1000/TD900均内置有计数器功能,当计数达到指定值时能自动启动报警或停机动作指令。 (8) 并条机要求罗拉的速度快速跟随棉条厚度信号的变化 TD3000闭环控制的转矩响应时间小于100ms。更高性能的伺服型变频器正在开发。 (9) 浆纱机、间歇式染色机以及印花机要求调速范围大,张力恒定 (10) 化纤牵伸设备在运行和停止时都要求保持化纤丝的张力恒定 TD3300张力控制专用变频器内置自动计算卷径功能,内置三种张力控制方案,可以非常方便地实现低成本的卷绕张力控制系统。 (11) 化纤生产线、染整后处理线等多传动设备要求变频器采取公共直流母线方案,以省去制动电阻以及能量损耗 艾默生变频器均设计了直流母线的端子,可以方便连接配置保护器件,实现公共直流均衡母线方案。另外,正在开发的EV3000系列,功率范围将覆盖化纤设备的需求,并推出公共直流回路母线方案。 5 结束语 中国的纺织行业方兴未艾,纺机设备技术进步和更新换代的速度将越来越快。变频器作为纺机设备的配套部件,将在提高纺机性能、改善纺织工艺、节约能源等诸多方便表现出越来越重要的作用。面对巨大的、高速增长的和快速变化的变频器需求市场,艾默生公司将一如既往地与纺机厂、纺织厂紧密合作,挖掘对纺织行业对变频器最新的需求,及时开发出新的产品,为纺织行业提供更好的、更适用的变频器。

来源:控制与传动

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