臺達變頻器在粘膠行業的應用研究

周州　葉榮明　尹翠玉

摘 要：粘膠纖維行業是一個傳統的行業，隨著工藝的不斷改進，自動化技術的不斷提高，生產能力得到了突飛猛進的發展，文章通過對15萬噸粘膠纖維的項目安裝調試及日常維護，總結分析了臺達變頻器在粘膠行業的應用情況，并對應用的范圍進行了說明。為行業的自動化改進提供了參考。

關鍵詞：臺達；變頻器；粘膠纖維；應用

粘膠纖維是人造纖維的一個主要品種。由天然纖維素經堿化而成堿纖維素，再與二硫化碳作用生成纖維素黃原酸，溶解于稀堿液內得到的粘稠溶液稱粘膠，粘膠經濕法紡絲和一系列后處理工序即成粘膠纖維。由于粘膠纖維較細，因此在連續化的生產過程中對自動化設備的要求較高。尤其是在喂粕機投料、粘膠過濾以及在紡絲過程中，DCS、PLC以及變頻技術的應用讓生產工藝更加穩定可靠。

臺達變頻器具有功能齊全，調速精度高，體積小，結構緊湊，穩定性好及可應用范圍廣等特點。人性化的界面、可靠的數據、精確的系統，臺達變頻器的優越性得到了用戶的認可和贊賞，為用戶提供安全可靠和高性價比的集成解決方案，滿足用戶多樣化和個性化的需求。文章結合臺達變頻器的特點來說明其在粘膠纖維中的應用范圍。

1 實驗

1.1 主要儀器、設備

DCS（橫河西儀YOKOGAWA CS3000）

臺達VFD-M型變頻器

臺達變頻器VFD-F系列

PLC（西門子S7-200系列，S7-300 系列）

組態軟件使用北京亞控科技發展有限公司的KINGVIEW（組態王）

1.2 粘膠纖維生產工藝流程

漿粕→喂粕→浸漬→壓榨→粉碎→老成→黃化→溶解→過濾→脫泡→熟成→紡絲→后處理→成品

2 結果與討

2.1 喂粕工序

在喂粕機投料時，操作工在DCS上設置或者調整生產速度，然后喂粕機對上面的纖維素進行稱重，重量信號通過串級控制輸送給堿液的流量計，控制纖維素和堿液的比例，從而使漿粥的濃度均勻。

由于喂粕機有傳送電機、稱重電機以及分頁電機共三臺電機，功率為1.5kW，要求這三臺電機的速度必須同步，若發生不同步的情況，輕則纖維素會從喂粕機上掉下來，重則造成設備損壞。在控制過程中，由于操作工給出的只是一個信號，要求這三臺電機按同樣的速度運行，在DCS（橫河西儀YOKOGAWA CS3000）中要增加一個輸出就需要增加額外的費用。因此，在實際過程中，通過將電流信號串聯在這三臺變頻器中，從而解決了同步的問題，簡化了控制過程，節約了費用。臺達VFD-M迷你型交流馬達驅動器具有簡易向量控制和V/F控制方式，內建串列通訊界面RS-485（速率38400MAX），具有PID控制。能夠出色的完成控制任務，其面板上自帶的調速器還可以方便的進行速度調節。一般變頻器都是進線和出線在同一排端子，電儀人員在接線時，很容易將線接錯，尤其是小型變頻器。由于接線錯誤將直接導致變頻器炸機。甚至引起線路跳閘，影響生產。臺達VFD-M型變頻器將進線和出線分列在上、下兩端。從而避免了這種情況。在實際應用中取得了不錯的效果。

2.2 壓榨工序

經過堿液浸漬后的纖維素形成了堿纖維素，通過壓榨機的擠壓，將多余的堿液從漿粕中擠出，使之與堿纖維素分離，同時，把半纖維素及其它雜質盡可能地分離出去。從而提高堿纖維素的純度。采用連續式浸漬壓榨機壓榨時，在漿粥濃度和供漿粥量不變的情況下，壓榨輥的線速度越快，通過壓榨點（兩壓輥相切點）的堿纖維素層越薄。壓榨的壓力就越小，獲得的堿纖維素組成含甲種纖維素量越低。堿纖維素越濕，因此堿纖維素組成中甲種纖維素含量與壓榨輥的轉速成反比。但若漿粕的壓榨性能改變時，壓榨輥的轉速必須作適當的調整，當漿粕不易壓榨時，壓榨輥的轉速須適當調慢，也就是將壓榨的壓力適當提高，以獲得均一的堿纖維素組成。當產量增加，投料速度加快時，漿粥泵供漿粥量應按比例提高，即漿粥泵轉速與產量成正比，與此同時，壓榨輥的轉速也按比例加快，即壓榨輥的轉速與產量成正比。此時壓榨過程堿纖維素所受壓力不變。在過濾工序，粘膠過濾受到壓差的控制，當濾機前后壓差達到設定值時，濾機開始反洗。濾機進口的壓力是操作工設定的。當壓力低時，加大電機的頻率（電機功率22kW），當壓力高時降低電機的頻率。壓力信號經PLC（西門子S7-200）處理后，輸送給變頻器，用于調速。變頻器的故障信息及時反饋到上位機。變頻器有手自動控制，自動控制時，頻率信號由上位機給出，手動控制時，頻率信號由控制柜上的電位計進行調節。在實際使用過程中，由于工藝上產量提高的需要，增加了一臺過濾泵。在自控方面，通過論證，利用原先的變頻器以及壓力信號就能夠滿足工藝要求，臺達VFD-F系列風機水泵專用型提供中大馬力的功率，針對風機水泵運行的負載性質而設計，一臺主機最多可控制四臺電機（可變速一臺、恒速三臺）；此外，還擁有加泵/減泵延時以及自動節能功能，使系統運行更有效率。節約了成本，提高了企業的效益。

2.3 紡絲

在紡絲過程中，要求各個變頻器的頻率保持一致，防止有速度不均的現象，否則會對絲束和設備造成損壞。

在紡絲工序，粘膠從計量泵出來以后，依次經過紡絲機、一道牽伸機、一道集束機、二道牽伸機、二道集束機、三道牽伸機、牽引機、切斷機后進入下一道工序。其中二道集束機的速度為主速度，其它的速度由二集束根據各個參數進行控制（如牽伸比）。變頻器由整流單元進行直流供電，PLC一期工程（5萬噸/年）采用的是西門子S7-200系列。組態軟件使用北京亞控科技發展有限公司的KINGVIEW（組態王），版本號6.52。二期工程（10萬噸/年）采用的是西門子S7-300系列。組態軟件使用西門子WIN CC。在控制方式上分為手動控制系統和自動控制系統。轉換過程不會產生波動，實現無擾動切換。通過分析，臺達系列變頻器完全能夠適應現場自動化控制的需求。

3 結束語

臺達變頻器能夠適應各種不同場合下的應用，安裝維護簡便，和各個型號的PLC以及DCS都有著完美的結合。在節能環保、保護設備等方面有著至關重要的作用。在粘膠行業的生產過程中承擔著保駕護航的責任。其優異的性能以及良好的性價比越來越得到廣大自動化工程師和現場維護人員的青睞。

參考文獻

[1]楊希安，吳慧俊.粘膠纖維原液制造[M].北京：紡織工業出版社，1983.

[2]VFD-M使用手冊.中達電通股份有限公司，上海，2005.

[3]VFD-F使用手冊.中達電通股份有限公司，上海，2008.