實現剝絨機喂籽裝置自動頻率調節的辦法

■陳興橋 孫召明

〔山東天鵝棉業機械股份有限公司，山東濟南 250032〕

在國內現有棉短絨加工當中，剝絨機的主要工作是最大限度地把殘留在棉籽上的短絨剝離下來，同時減少鋸片對棉籽的損傷，達到短絨與棉籽分離的目的。通常情況下其喂籽裝置的電機都是人工調節變頻器上的喂籽頻率來實現的。喂籽調節裝置的工作原理可使喂籽輥自動無級變速，以便精細調節棉籽喂入量。喂籽量的大小是靠帶動喂籽輥的電機旋轉得快慢進行自動控制的，只有通過調節電位器，改變喂籽電機的給定頻率，調節喂籽電機的快慢，才能使喂籽輥的喂入量獲得精確的調整。在現有的配置下，要讓喂籽處于合適的量而充分發揮剝籽電機及鋸軸電機的最好狀態是比較困難的。

一、剝絨機喂籽出現的主要問題及解決的必需性

由于棉籽的品質不一，在手動調定一個喂籽頻率后，可能會出現以下問題：當儲籽箱中喂籽量不足，沒有棉籽被喂到撥籽輥的情況下，喂籽電機空轉造成浪費；當喂籽過量時，又可能使撥籽電機或者鋸軸電機的電流上升直至堵轉，甚至燒壞電機。由此一種剝絨機喂籽機構頻率自動調定系統應運而生，本調節系統使剝絨機喂籽部分能夠自動按照設定頻率調節喂籽頻率，既使剝絨機性能穩定、可靠地喂籽，又能降低剝絨工作中的電能消耗，降低事故率，提高設備安全性，產生更多的經濟效益。

剝絨機喂籽機構頻率自動調定系統，包括驅動喂籽電機的變頻器，所述變頻器的電流主速指令端連接有外部電流輸入電路，該外部電流輸入電路連接用于檢測撥籽電機電流的檢測設備，即輸入控制變頻器速度的電流信號。從上述結構可以看出，本頻率自動調節系統對撥籽電機的電流進行采樣，以撥籽電機的電流來控制變頻器的輸出，由于撥籽電機位于剝絨機構的前側，兩者直接關聯，因此，這種控制方式的可靠性非常好。相比較而言，撥籽輥電流調定能直接反映到喂籽電機上，從而可以有效地滿足自動控制的基本要求，相比較手動調定變頻器頻率的方式，操作更簡單，工作也更可靠，并且不會因此產生擁堵，維護更方便。

上述剝絨機喂籽機構頻率自動調定系統，其特征在于電流檢測設備為加裝在撥籽電機主電路上的電流互感器，所述外部電流輸入電路上還設有電流數顯表，所述外部電流輸入電路通過開關電路接入所述電流主速指令端，為了更有效地進行調試以通過開關電路的通斷，使變頻器在開環和閉環兩種狀態下轉換。通過在棉花加工廠試驗驗證，取得很好的效果，解決了一系列的問題，下面就剝絨機喂籽裝置實現自動頻率調定的關鍵電器件和原理做如下介紹。

二、關鍵電器件

電流數顯表首先是把連續變化的模擬量轉換成斷續變化的數字量（A/D轉換），再上計數器、寄存器、譯碼器，最后在液晶顯示屏或LED數碼管上顯示出來。

電流互感器由閉合的鐵心和繞組組成。依據電磁感應原理，它可以把數值較大的一次電流通過一定的變比轉換成數值較小的二次電流。

交流變頻器是通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設備。它輸出的波形是模擬正弦波，主要用于三相異步電動機調速，既可以改變電壓，又可以改變頻率。

三、剝絨機喂籽裝置自控原理

圖1 變頻器的工作原理

圖2 電流互感器在撥籽電機電路中的應用

變頻器自動控制中，可以采用電流主令，也可以采用電壓主令，在此處采用電流主令。撥籽電流與喂籽頻率具有一定的關聯性，依據這種關聯性能夠有效地控制喂籽電機，避免喂籽電機出現擁堵或者其它問題。而頻率與電流的關系是由電機的特性決定的，電機分恒轉矩、恒功率和1.5、平方、三次方遞減轉矩負載。就變頻器調速而言，電機的電流與頻率的關系如下（僅做定性分析，不做定量分析），在電機的額定頻率以內，電機的電流與電機的頻率無關，此時，電機的電流只與電機的負載有關。在這段頻率范圍內，電機可以實現恒轉矩調節特性（采用矢量控制）。在額定頻率至最高頻率以內，電機的電流與電機的頻率有關，隨著電機運行頻率的升高，電機電流呈非線性下降，此時的調節實現電機的恒功率調節特性。本案例就是應用的頻率與電流的恒功率調節特性這一原理，當撥籽電機電流上升，喂籽頻率自動下降，當電流下降到一定程度時，喂籽頻率自動上升，從而達到剝絨機喂籽頻率的自動調節，實現對電機的保護，最大程度地滿足客戶產量的設置。

電流采集在電學中相對比較常見，有接觸式采集和非接觸式采集，例如利用電路附近的磁場進行的采集，顯然這兩種方式都可以應用在本方案中。所述電流檢測設備為加裝在撥籽電機主電路上的電流互感器，利用非接觸式采集也容易對現有設備進行改造，調整、檢修都很方便。進一步地說，如圖1所示，所述外部電路輸入電路上還設有電流數顯表其一方面用于電流變換，另一方面可以為操作者提供直觀的運行信息。

如圖1和圖2，把手動/自動旋鈕SZ選擇到手動檔，設定合適的喂籽頻率，此頻率在變頻器面板上顯示；完成上一步后，把手動/自動旋鈕SZ選擇到自動檔，剝絨機以此手動設定的頻率為基準，進行自動調整。選擇喂籽電機自動喂籽檔后，撥籽電機電流變化通過圖2中互感器的0～5 A電流作為圖1中電流數顯表的輸入信號，電流數顯表輸出電流為4～20 mA。然后電流數顯表輸出的4～20 mA電流作為變頻器的輸入信號，變頻器通過計算算出輸入信號值所對應的輸出頻率，驅動喂籽電機，完成自動調節喂籽頻率的目的。