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变频器在毛纺机械中的应用分析

时间:2011-09-16 来源:未知 编辑:电气自动化技术网 点击:次 字体设置:

1、引言

毛纺工艺较复杂,各工序所用的设备品种、规格较多,主要的毛纺机械分为精梳毛纺机械和粗梳毛纺机械两大类,精梳毛纺机械有洗毛机、和毛机、梳毛机、精梳机、针梳机、粗纱机、细纱机等。粗梳毛纺机械有和毛机、粗纺梳毛机、环锭细纱机、立锭细纱机等,其中洗毛机、和毛机目前使用的电控系统较简单、单电动机传动、不变速和简单变频调速,而梳毛机、精梳机、粗纱机、细纱机、立锭细纱机等近年来自动化技术水平发展较快,普通推广应用了变频调速、计算机、可编程控制技术等,并取得了较好效果,本文主要介绍变频器在精纺梳毛机、毛粗纱机和毛细纱机上的应用例。

2、半精纺梳毛机

半精纺梳毛机用于化纤仿毛半精纺制条,满足纤维的精细梳理要求,主要设备组成为:自动喂毛机→开毛辊→后饧林→后道夫→除草装置→主饧林→前道夫→自动换筒圈条器。

主要技术特征为:

路工作幅宽(m):2或2.5;

路出条速度(m/min):最高35-40;

电子称重精度(g):1;

路最大称重量(kg):1。

2.1传动及变频器的选型

自动喂毛机的钭帘、平帘为单独交流异步电动机传动、变频调速,开毛锟、后饧林、后道夫、除草装置、主饧林等为一台主电动机通过边轴加减速器统一传动,即采用机械速比来保证各单元之间的工艺速比、主电机为交流异步电动机采用变频调速。前道夫、圈条器为单独交流电动机传动、变频调速。

该机在整个加工过程中,负载基本不变,属恒转矩负载,对调速精度有较高要求,需保持前、后各单元机所要求的速度比不变,因而应选用无速度传感器矢量控制变频器,并配置有RS-485通信口,以便于与PLC通信。

PLC可编程控制器可选用S7-226CPU,24输入、16输出共40个数字量I/O点,2个RS485通信口,6个独立的30kHz高速计数器,满足本系统需要。

2.2控制系统

PLC的一个通信口(如PORT1)以自由口方式与变频器的PS485通信口进行串行通信连接、PLC的另一个通信口(如PORTO)以PP1协议与触摸屏通信,完成工艺参数的设定、修改、数据显示。

PLC的功能主要有:

(1)与触摸屏通信,完成工艺参数的设定、修改、查询和数据统计显示故障诊断;

(2)与变频器通信,完成控制斜帘、平帘变频器(含电动机)的起动、运行速度和停止;

(3)控制喂毛帘、剥毛辊、毛斗电动机的起、停等逻辑控制;

(4)计算功能:自动喂毛机的自调匀整系将每??屏送至PLC进行比较,根据重量偏差值经计算后调整喂毛时间即延长或缩短喂毛时间,以保证单位时间内喂入的毛料基本相等,起到了自调匀整的作用。


(5)控制自动换筒动作,当满筒信号(编码器脉冲计达设定值时)送至PLC,PLC控制换筒电磁阀动作,带动气动换筒机构将满筒推出,并拨进空筒,完成自动换筒。

触摸屏的主要功能是工艺参数的设定、修改、查询和显示,全机的操作和故障诊断显示等设定修改和查询的工艺参数主要有:

路称重—每次喂入量;

路定重—梳毛机出机毛条每米的重量;

路满筒长度—每筒出条毛条长度;

路日期和时间;

路道夫与平帘之间的速比;

路左右称重量不对称最大值。

显示的工艺参数主要有:称重、定重、出条速度、毛条长度、各班产量、最近20称喂入不匀率,当前时间和日期以及各频器输出电压、电流和频率等。

自诊断功能主要有:

诊断左、右皮重超重、喂入不足、喂入超时、左右称重量不对称超限、推毛超时未到位、推毛复位超时不到位、电动机过热(热继电器动作)、平帘、斜帘变频器故障等。

3、毛纺粗纱机

适用于纯毛,人造纤维和合成纤维的纯纺或混纺。该机为悬锭毛纺粗纱机。

其主要技术特征有:

路牵伸倍数4~20;

路捻度范围10~40捻/米;

路最高纺纱转速1200r/min。

3.1电气传动和变步器的选型

主电机10kW交流异步电机传动,变频调速;

卷绕电机5kW交流异步电机传动,变频调速;

龙筋升降电机0.55kW交流异步电机传动,变频调速;

该机主传动电动机的负载属恒转矩负载,即在各种不同运转速度下,所需转矩不变(或基本不变)。恒转矩负载的功率为:

P=ML路n/9550(1)

可见,恒转矩负载的功率P与转速n成正比。

式(1)中,转矩M1为折算到电动机轴上的转矩,其单位是N路M,转速的单位r/min,功率P的单位是kW。

卷绕电动机负载的属恒功率负载,即在各种不同运转速度下,所需功率不变(或基本不变),其机械特性(转矩与转速的关系曲线)呈双曲线,恒功率负载的阻转矩为:

ML=9550P/n(2)

即恒功率负载的阻转矩ML与转速n成反比。

负载的恒功率特性实际上是在一定的速度范围内,因为当速度很低时,受机械强度等的限制,阻转矩ML不可能无限增大,因而实际上,在很低的速度下,恒功率负载将转变为恒转矩负载。
龙筋升降电动机的负载类似起重机负载,龙筋运动为升降往复变化,负载经重往复变化,该类负载电动机应配置直接转矩控制变频器或采用伺服电动机驱动。但因龙筋升降电动机功率小,负载轻,选用矢量控制变频器,采用变频调速也可。

主传动变频器宜选用矢量控制变频器,而卷绕变频器宜选用直接转矩控制变频器。

3.2控制系统

采用PLC控制,完成粗纱的卷绕成形及牵伸、加捻的同步运行,选用高精度的张力传感器在线检测粗纱张力。该信号送至PLC经数据处理和运算后控制变频器输出频率,调节卷绕电动机的转速以保证粗纱张力稳定,如图2所示,通过旋转编码器检测捻度齿轮的参数和龙筋升降动程变化量,数据经PLC数据处理和运算后控制龙筋的升降。

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