淺析變頻技術應用于紡紗設備對產品品質的影響和提升

韓忠山

摘 要：相對于傳統的電機拖動技術，變頻技術不僅具有明顯的節能效果，還能相對容易地實現設備的平滑調速，配合人機操作界面還能夠實現各種復雜的工藝要求。達到降低成本、簡化機械結構、提質降耗的目的。在相當一段時期內，紡織行業由于設備落后，很多企業存在生產效率低、勞動強度大、產品低端的問題。近年來，借助飛速發展的計算機技術開發新材料、新工藝，加大對設備的更新改造成為整個行業的發展方向。文章對變頻技術在紡紗設備中的應用進行了分析，希望能夠提高產品的品質。

關鍵詞：變頻技術；紡紗設備；產品品質；提升

紡紗工序是整個紡織生產的關鍵環節，成紗質量的高低對產品的品質和成本影響極大。由此，國內外很多紡織設備生產廠家在研發出諸如氣流紡、渦流紡等新概念紡紗設備的同時對傳統的紡紗設備應用新技術進行改造，其中采用變頻技術對紡紗機的主傳動系統結合PLC可編程控制技術的革新改造最為普遍，效果也最為明顯。

傳統的紡紗生產分為粗紗和細紗兩道工序，一般的工藝流程為：原料喂入→清花→梳棉→頭并→二并→粗紗→細紗→后加工。其中紡紗工序（粗、細紗）的作用是通過對棉（毛）條的牽伸、加捻、卷繞和成型，為后續的產品織造做好準備。

1 變頻技術在粗紗機上的應用

（1）傳統粗紗階段是在棉條經羅拉牽伸后，由前羅拉出紗進行加捻，然后卷裝成形繞在筒管上。傳統的粗紗機前羅拉出紗速度是恒定，而卷繞速度隨著卷繞直徑的增大按反比例減小，機器采用機械式錐輪變速機構，皮帶在上、下錐輪上移動，達到改變卷繞和升降速度實現粗紗卷繞成形。由于錐形齒輪加鐵炮的變速機構穩定性較差、控制精度低，往往引起產品質量波動。同時，在設備起機時電動機升速太快也引起粗紗斷頭或者條干不勻等質量問題。

（2）采用變頻技術的粗紗機能很好地解決，新型粗紗機采用4臺變頻電機分別傳動牽伸羅拉、錠翼、筒管和龍筋升降完成整套工藝，取消了原設備中的錐輪、成形、擺動和換向機構等，還取消了捻度、升降、卷繞、張力、成形角度等變換齒輪，極大地簡化了機械結構，提高了車速、減少了斷頭、提高了單機效率和質量，同時改變工藝簡便、快捷。采用新型變頻傳動的粗紗機的控制框圖和思路如下：

圖1

圖1中PLC控制器通過現場總線控制變頻器和電動機。根據產品和工藝的需要預先設定算法并通過觸摸屏進行工藝參數設定，檢測裝置實測粗紗張力進行實時反饋。電動機自帶編碼器實現速度閉環控制以保證調速精度。從而實現錠翼卷繞速度隨卷繞直徑的增大而降速，確保恒張力卷繞，牽伸羅拉、錠翼、筒管和龍筋升降傳動的運轉速度按工藝要求和綻翼速度，筒管速度保持一定比例關系實現無級自適應改變。

2 變頻技術在細紗機上的應用

（1）細紗緊跟粗紗后面對粗紗進一步牽伸、加捻后卷繞成型，出來的紗線用來織造面料。傳統細紗機的錠子、羅拉及鋼領板的升降都靠主電機傳動，主電機采用雙速電機，啟動時用低速，正常運轉后用高速且恒速不變。由于錠子速度不變，不能實現在紡紗過程中對大、中、小紗時錠子轉速的動態控制，故紗線斷頭率偏高。而且實現牽伸、加捻、卷繞、成型的一系列凸棘輪、連桿機構的精度可靠性也低。造成織造時退管困難。如果在生產中能夠根據整個筒紗各階段的張力變化規律實現錠子轉速的自適應調整，保證紡紗各階段的張力恒定，做到小紗、大紗階段基本無斷頭，中紗階段又可以達到紡紗速度的目的，從而使產量、質量同步提高。

（2）變頻技術順應生產的需要應用到細紗機上，其主要優勢是能夠根據落紗的大、中、小紗張力變化規律實現自動無級變速，優化落紗條件以盡可能地保存紡紗各階段的張力穩定。在新型細紗機中采用變頻技術后可以根據在細紗紡紗時張力與錠子速度的關系，即當錠速增大時紡紗張力隨著增大，且錠子速度越高，紡紗張力增加值就越大，合理調整錠速來控制紡紗張力，使紡紗過程的張力變化近似于恒定。即在小紗時紗線張力大，我們使用較低的錠速來減少斷頭；當小紗上升時紗線張力漸小適時增快錠速；當中紗紗線張力小時，使用較高的錠速；當大紗開始時，紗線張力漸大，我們又減慢錠速；快到滿管位置時又使用較低的適位停車錠速；在空筒管開車生頭時紗線張力波動大，還可采用適宜接頭的低速運行；這樣就可以根據需要，實現細紗機在紡紗運轉過程中的變錠速控制，從而有效地降低細紗的斷頭率，提高細紗機的生產效率。

3 新型細紗機采用變頻調速的實現方式

細紗機利用變頻器調節錠子速度快慢一般采用定長制方式，即按照不同紡紗支數所紡的滿紗總長度區間，每個區間根據實際生產中的斷頭情況來設置相應的錠子速度達到減少設斷頭的目的。

4 紡紗機采用變頻技術拖動的效果和優勢

（1）簡化了復雜的機械結構，取消了錐棘輪等變速連桿裝置，提高了設備可靠性；（2）主機速度提高了35%，噪音降低，斷頭率減少，提高了生產效率和產品質量；（3）應用觸摸屏人機界面，操作方便、直觀，更換工藝品種方便；（4）節約電能的消耗；（5）變頻調速有利于加強紡織廠機電一體化和計算機技術的推廣應用，實現在線檢測、顯示和控制。

通過上述分析可以看出，變頻器應用于紡紗機相較于傳統的繼電控制，無論是產品質量、能源消耗，還是用人用工方面都有優越性。因此，加強變頻技術的開發和應用對于整體提升我國的紡織行業水平具有重大的意義。