细纱机节能技术改造

细纱机多功能控制器简介



细纱机多功能控制器是一种附加在原细纱机控制系统中的控制装置，在不改变原机电路和操作方法及功能的基础上，利用控制器上的触摸屏(HMI)输入纺纱工艺等参数，通过控制器中的可编程控制器(PLC)控制变频器实时改变锭子转速，使纺纱过程的纱线张力近似恒定，满足纺纱工艺的要求，提高纱线质量，减少断头率，并且提高了纺纱速度，增加了机台产量。在机台运行中，实时监测电机的负载变化调整变频器的输出电压，提高了电机的运行效率，节电率可达10%~30%左右。控制器还具有完备的班组管理和计时、计长、计重等功能，可实现不落纱交接班，提高机台的生产效率。



现有的环锭细纱机纺纱速度主要受细纱断头的约束，而细纱断头是细纱生产中的主要危害，也是细纱生产实现优质、高产、低耗的主要障碍，直接影响到细纱的质量、产量及生产效率。环锭细纱机纺纱速度的提高受到纺纱气圈张力的牵制，气圈张力变化又受气圈角速度、卷绕半径、气圈高度因素的影响，细纱断头的主要原因就是气圈张力值瞬时超过纱线的抱合强力值造成的，减少断头率是细纱生产的关键。



目前国内使用的环锭细纱机大部分是恒锭速的，这类细纱机在纺纱时根据细纱的不同品种，事先通过选用不同直径的皮带盘来确定锭子的转速，不能在纺纱运转过程中实现对锭子转速的动态控制。锭子在恒速运转时，若选用锭速较高时，纱线所受张力会大于其所能承受的张力时会产生很多的断头，直接影响产品的质量，使消耗增大。若选用锭速较低时，虽然断头率较低，但产量又会受到很大影响。因此只能选用一个折中的锭速作为“最佳工艺速度”，即在中纱时保证产量的同时又要兼顾到小纱和大纱时的断头率。即使选择了这样的“最佳工艺速度”，仍然存在着小纱、大纱时断头较多，中纱时又损失了产量。



细纱纺纱过程中，在纺纱速度不变的情况下，纱线在纺纱的不同阶段所受张力也不同，其中一落纱中为小纱最大，大纱次之，中纱最小。如果能够根据一落纱中各阶段的张力变化规律实现锭子转速的自动调整（变锭速），尽可能地保证纺纱各阶段的张力恒定，将一落纱过程中的张力曲线矫正为恒张力曲线，就可以同时做到小纱、大纱阶段基本无断头，中纱阶段又可以提高纺纱速度的目的，使产量、质量同步提高，这对实现优质高产，降低能耗和减轻挡车工劳动强度将起到积极作用。



根据细纱纺纱时张力与锭子速度的关系，即当锭速增大时纺纱张力随着增大，且锭子速度越高，纺纱张力增加值就越大的变化规律，通过调整锭速来控制张力，就可以使纺纱过程的张力变化近似于恒定。即在小纱纱线张力大时使用较低的锭速；小纱上升时纱线张力渐小适时增快锭速；中纱纱线张力小时使用较高的锭速；大纱开始时纱线张力渐大减慢锭速；快到满管位置时又使用较低的锭速，同时在空筒管开车生头时纱线张力波动大，还可采用适宜接头的低速运行。这样就可以实现细纱机在纺纱运转过程中的变锭速控制，使纱线在各个阶段所受张力趋于恒定，从而降低断头率，提高细纱产量和质量。



细纱机多功能控制器就是将一落纱的时间总时长分为三个时段（小纱、中纱和大纱时段），就是将在原来的“最佳工艺锭速”下恒锭速纺纱时，从始纺开始到基本不出现断头的时间称为小纱时段（小纱时段一般占一落纱总时长的5%～15%）；从中纱过后又出现断头到满管结束时称为大纱时段（大纱时段一般占一落纱总时长的5%～10%）。再根据纱线在纺纱各时段张力允许的速度下，设置小纱和大纱时的降速范围及中纱时的升速范围，将“最佳工艺锭速”作为调速控制器的设置锭速，系统根据这些数据就可以实现纺纱过程的动态变锭速控制，也就是纺纱过程中的恒张力控制。



多功能控制器也允许使用一落纱缠绕的纱线总长度和小纱、大纱时段所占长度与一落纱总长度的比值替代三时段参数，称为三区段参数。



安装多功能控制器的细纱机，在小纱和大纱时降低5%～10%的速度（目的是降低断头率），在中纱时根据细纱机的车况提高5%～15%的速度（目的是在不断头的情况下提高产量），而中纱的长度约占一落纱总时长的80%，这样可使纺纱的整体速度提高了10%左右，细纱产量也就提高了10%左右。



细纱机多功能控制器采用可编程控制器（PLC）控制变频器对主电机转速进行动态调整，可实现细纱机的软起动及无级变速，在提高成纱质量的同时，也延长了设备及电机的使用寿命，减少了电动机起动时对电网的冲击，提高了功率因数。系统还可以自动检测电机的空载参数和负载转矩变化，实时调整电机的空载电流和工作电压，提高了电机的运行效率，有效地解决了细纱机普遍存在的大马拉小车的现象，节电率根据细纱机的车况一般可在10-35%之间。 使用变频器还可以对电动机的运行状态进行监测和保护。



细纱机多功能控制器的安装接线简单，不对细纱机原来的控制电路做任何改动，保留并使用细纱机原有的全部功能。安装该多功能调速控制器后，打开控制器的控制开关，通过人机交互界面（触摸屏）可以很方便的输入变锭速控制需要的工艺参数，挡车工仍按以前的操作方法并使用原来的操作按钮进行操作，控制器就可以按照变锭速的方法控制细纱机运转，实现恒张力控制；关闭该控制器的控制开关，细纱机仍使用原来的控制电路按恒锭速的方法控制细纱机运转。通过选择控制器的控制方式，也可使用控制器按恒锭速的方法控制细纱机运行。



在细纱机多功能控制器控制细纱机变锭速运行时，停车关机或突然停电时工艺曲线依然保存在控制器中，并可自动记忆停车或断电时的工艺速度及运行时间等数据，在重新开机或恢复供电后，继续开车可软起动到达停车或停电时的工艺点，并继续完成余下的工艺曲线。改变纺纱品种时，只需通过触摸屏输入新的工艺参数并选择该工艺，即可改变纺纱工艺曲线。该控制器可以保存40个细纱机变锭速控制的工艺曲线，可随时选出使用。工艺输入和选用及工艺人员设定的与工艺有关的参数可以锁定，必须使用密码才能操作，有效地避免了意外改动而影响在纺纱的工艺参数和纺纱质量。系统还设有各班组、管理和全局等密码，便于生产过程的监督和管理。



细纱机多功能控制器通过人机交互界面可以显示牵伸、喂入速度和锭子当前转速，当前所处的纺纱时段（小纱、中纱、大纱）和纱管成型进度，当前使用的工艺编号和生产班组等信息。可以记录各班组的机台使用效率和班组当班的产量，累积各班组的开机时间、纺纱长度和重量。还对机台上的在纺纱单独计量长度和重量，可以实现不落纱交接班，提高了细纱机生产效率，同时也为以后工序减轻劳动强度和提高生产效率带来好处。



最新改进，可以实现高速状态下接头，增加一个速度转换开关，将速度降至员工许可的范围，接完后恢复。过程可根据现场工艺通过触摸屏任意设定。



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