细纱机主电机变频器节能改造实践

2018-04-20周团

纺织器材 2018年2期

周团

(长乐佳纶纺织实业有限公司，福建长乐 350211)

0 引言

棉纺企业生产成本居高不下，如何提高细纱机车速、降低吨纱生产成本是提高企业市场竞争力的重要手段。细纱断头是影响细纱机车速的主要因素，主电机变频调速启停是降低断头、减少毛羽，提高效率和节能降耗最有效的方式；因此，以较低的投入进行细纱机变频改造，提高生产效率，实现工艺要求的平滑无级速度调整，减少噪声，实现集中控制，有效降低纺纱成本。

1 细纱机变频器改造思路

1.1 传统细纱机的弊端

传统细纱机采用双速电机，存在生产效率低、无功损耗较大、纺纱张力不稳定等弊端。为了解决这些弊端，有必要对细纱机主电机进行无级变频调速控制改造，以改善纺纱张力的稳定性，降低断头、减少毛羽，提高功率因数，节能降耗，提高生产效率。

1.2 变频器的构成及应用范围

一般变频器是由主电路和控制电路组成。主电路由整流电路、直流滤波电路和逆变电路3个部分组成。控制电路主要由中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、转换电路、接口电路和控制电源等组成[1]。

变频器主要应用在节能领域、工艺控制(速度控制)领域和变频家电领域[2]。

1.3 细纱机主电机变频器改造方案

利用先进的PLC控制器根据细纱机的前罗拉信号配合显示屏，以文字、数值等形式修改监视细纱机运行状态，利用合理的纺纱曲线控制变频器自动调整细纱机的主电机速度，以提高细纱机的各项生产效率。

细纱机变频器改造控制电路，见图1。其中：T为前罗拉传感器；K1(启动)接原机台高速接触器空余常开触点；K2(清零)接原机台钢领板上升接触器空余常开触点。本电路图仅适用于高低双速电机。

a) 变频器主控接线图

b) 改造前主控电路图 c) 改造后主控电路图

细纱机变频器控制系统目前已在长乐某纺织企业100多台的传统细纱机上进行了改造，无故障稳定运行超过1 a，充分体现了该改造控制系统的稳定性及细纱工艺改纺参数修改的便捷性。

2 变频器的作用

2.1 减少断头，提高产量

使用双速电机的细纱机，电机在快慢速阶段都是恒速运转，但慢速转快速存在一个速度突变的过程；气圈在不同纺纱阶段的纺纱张力波动较大，导致断头率高；因此，合理控制一落纱中的气圈张力对减少细纱断头和毛羽具有重要的意义。细纱机变频改造就是在一落纱中不同的纺纱阶段自动调整细纱机的速度从而平衡纺纱张力，在大小纱时适当降低车速、减少断头，中纱时则提高车速以达到提高产量的目的。

2.2 提高效率

细纱机经变频改造后，整机更改纺纱品种时无需更换皮带盘，既提高了工艺更改效率和设备运转效率，又能监视细纱机的各项运行参数。

2.3 变频器启动节能，减少设备磨损

变频器启动的优势主要在于节电，利于工艺控制(速度控制)，且变频器有更强的保护功能[2]。

电机全压启动时，由于电机启动力矩的需要，启动电流会比额定电流高5～6倍，不但会影响电机的使用寿命，而且会浪费电力、增加线损和变损。采用变频器后电机可以平滑启动，启动电流可以从零到额定电流，减轻了启动电流对电网的冲击，节约电费，也减少电机启动惯性对设备的启动冲击，延长设备使用寿命。

2.4 提高功率因数节能

电机运行由定子绕组和转子绕组通过电磁作用产生力矩，电机绕组由于其感抗作用对电网而言阻抗特性呈感性，电机在运行时吸收大量的无功功率，造成功率因数降低。采用变频器后，由于其性能已变为：交流—直流—交流，在整流滤波后负载特性发生了变化，变频器对电网的阻抗特性呈阻性，功率因数提高，减少了无功损耗。

3 变频器节能与功率因数电费计算示例

3.1 节能功率计算示例

当电机的运行频率从50 Hz降到45 Hz时，其功率：P45=0.9×P50；细纱机主电机以50 Hz运行时功率为15 kW，以45 Hz运行时功率为13.5 kW；相比之前节能10%；年节能：15 kW×24 h×30 d×12 月×10%=12 960 kW·h；按1 kW·h电费为0.6元计，可节电7776元。