機電職稱論文紡織工程中交流電機變頻調速技術運用

　　腈綸生產過程是一種相當精細的生產過程，調速精度要求非常高。除纖維的成型和后處理以及毛條加工直接依賴調速外，紡前準備和原液系統的液位、壓力、流量控制以及生產的平穩性、絲束質量、能耗、物耗等都與調速性能有直接或間接的關系。

　　《機電元件》于1981年創刊，系國家工業和信息化部主管、國營第七九六廠(四川華豐企業集團有限公司)主辦、中國電子元件行業協會電接插元件分會協辦、接插件專業情報網與繼電器專業情報網聯合出版的刊物。其發行范圍覆蓋國內整個連接器、繼電器生產研發單位及企業上下游供應商，全國各省市圖書館和相關專業的科研院所和大學等，有數十萬的讀者群，發行量居行業首位。它集權威性、時效性、前瞻性、專業性于一體，得到了廣大客戶與業內人士的關注。

　　1 引言

　　深圳華能公司是我國從事變頻技術最早的企業之一。許多負載第一次應用變頻技術都有深圳華能公司的參與，如輸油泵(87年大慶采油二廠集輸站11套)、20噸橋式起重機(89年獨山子石化公司煉油廠)、焦化橋式吊車(91年茂名石化公司)、20噸轉爐傾動及氧槍升降(93年承德鋼廠三套)、腈綸紡絲生產線(94年大慶化纖廠)、2.8m×44m回轉窯(90年株州有色金屬冶煉廠)、3.6m×30m煅燒爐(92年唐山堿廠)、大型輥道(93年鞍鋼中型廠后送工序改造采用變頻50多臺)、海上平臺電源(92年南海石油西部公司裝備部)、150HZ/160V 200KW電源(89年邵陽化纖廠9套、吉林化纖廠28套、湖北化纖廠14套、九江化纖廠12套、宜賓化纖廠8套)、1250KW/6000V電場引風機(98大慶新華電廠二套)、高壓氨泵(97年長嶺煉油廠、遼河化肥廠)等。在化纖行業，其業績多多，下面逐一說明。

　　2 腈綸生產線

　　紡絲的工藝復雜，工位多，要求張力控制，有的要求位置控制。大慶腈綸廠95年對其引進美國CHEMTEX公司采用美國ACC工藝技術的年產5萬噸腈綸生產線進行了變頻PLC改造。我們采用了“同步運行方式”，設置“無張力控制環節”、“松緊架同步裝置”、“總線速度控制方式”、“轉矩矢量控制”等技術，使整條生產線20個絲束處理單元同步運行，平穩可靠，牽伸倍率由1.04到1.4，年增產達382噸，故障降低、節省維修費57.5萬元，年提高產品質量、提高等級合格率經濟效益達325萬元，年節電58萬kW。97年該項目通過中國石化總公司鑒定，專家結論達到90年代國際先進水平。

　　蘭化化學纖維廠是我國1965年從英國考陶爾茨(Courtaulds)引進的第一套8000t/a腈綸生產裝置，生產工藝采用硫氰酸鈉一步法。

　　該紡絲生產線長達170m，各道工序絲束的運行速度都是根據工藝要求來設定的。原設計速度控制系統全部采用滑差電機、直流電機及與其配套的電子系統來實現，但由于原英國裝置已運行20多年，設備嚴重老化、故障率高，加上設備本身復雜，維修量大，生產上往往一處波動都會引起全線波動，甚至造成全線停車，生產穩定性差，非計劃停車次數多，產品質量難以保證。

　　1995年對紡絲生產線的調速系統及主要調速設備進行了全面改造。三條紡絲生產線共安裝變頻調速器113臺，全部淘汰了滑差電機和直流電機，生產穩定性明顯提高，非計劃停車次數逐步減少，廢絲、廢膠量明顯降低，產品質量有了顯著的提高。

　　采用變頻調速技術后，1995年產量達到16000t/a，把原設計能力翻了一番。這一成績的取得，除設備改造更新后，積極大膽廣泛地采用變頻調速技術也是關鍵因素，僅增加產量一項，每年即可創效益近500萬元以上。

　　變頻調速技術因其穩定性好，可靠性高，大大提高了設備的運行周期，使過去由于電氣儀表原因造成的非計劃停車次數大幅度下降，每年可增加產量近150噸，增加效益近百萬元。產品質量有了明顯提高，廢絲、廢膠率逐年下降，NaSCN等原料的單耗亦下降，生產成本降低。

　　3 滌綸前紡生產線

　　儀征化纖聯合公司滌綸一廠前紡變頻控制系統是80年代引進西德AEG公司技術，由國內組裝的SCR逆變器，由于系統是分立器件，可靠性低，由于SCR不能自關斷、要是使其關斷，增加強迫關斷電路，使設備體積增大。由計量泵和卷繞機構組成一條生產線，計量泵有24臺、由1臺變頻器控制，卷繞由7輥、5輥和喂入輪組成。7輥有7臺電機，由1臺變頻器控制;5輥有5臺電機，由1臺變頻器控制，喂入輪1臺電機由單臺變頻器控制。為了保證精度，從計量泵到卷繞機構共計37臺電機全部采用永磁或永磁反應式同步電機，卷繞7輥、5輥和喂入輪嚴格按工藝給定的比例運行，保證微張力牽伸。并要求在低速伸頭完成后，卷繞各輥按比例和固定的斜率升到高速生產。原系統為4備1(或2備1)系統，即有4條常用生產線，1條線后備，主回路由電磁接觸器聯鎖切換，控制信號的邏輯電路由中間繼電器構成并完成切換，而模擬電路(如設定信號、比例信號)的切換，靠更換接插頭電纜完成，切換很頻繁，與中央控制的邏輯聯系靠很多中間繼電器來完成。由于控制落后，嚴重影響了生產，已造成必然。1993年深圳華能公司和滌綸一廠工同設計了由富士變頻器和可編程控制器組成的前紡電氣傳動控制系統。該系統頻率設定電路采用數字設定方法，不僅達到工藝要求的高精度要求，設定分辨率達到0.01Hz，而且從根本上解決了模擬設定電路的溫度漂移問題。在調試和生產運行中證明了這一點。

　　系統的所有操作，即變頻器的啟動、停止，包括現場的低速、高速信號和系統間的連鎖信號與儀表系統的信號控制、主臺與備臺的切換邏輯連鎖，全部用1臺PLC來實現，大大簡化了外部接線，省去了所有的中間繼電器，從而大大提高了系統的可靠性，因為PLC的所有輸入、輸出均有指示，也為系統的維護帶來很多便利條件。

　　以主臺與備臺的切換舉例，原系統在主備臺切換時，有專用的切換控制柜，在切換柜上完成主回路的切換，有一批中間繼電器完成相應的邏輯連鎖。變頻器的模擬設定等信號要靠接插件改變連接來實現，而現在的系統只要一只轉換開關，就可將主回路的切換和控制回路、設定電路的所有信號的切換工作完成，中間邏輯、連鎖邏輯完全由PLC的軟件來實現，從而大大簡化了切換操作，提高了切換速度，降低了故障率。

　　4 切斷機

　　儀征化纖工業聯合公司滌綸四廠紡絲車間切斷機為20世紀80年代引進德國產品，屬雙閉環直流調速控制，投產以來，逐漸暴露一點問題，不能適應“安、穩、長、滿、優”的要求，其問題是:

　　(1) 系統振蕩。控制系統屬于雙閉環直流調速，對速度環，電流環和反饋等參數的調整配合要求相當高。稍有參數調整不當，反饋信號干擾，就會產生切斷機刀盤振蕩，造成切絲長度不等，機械齒輪磨損等，嚴重影響紡絲的正常運行。

　　(1) 插卡故障高。由于該系統由兩組可控硅實現正、反轉，現場操作正、反轉頻繁，系統經常在兩個象限間變化，因而封鎖邏輯功能負擔很重。在使用過程中，曾出現封鎖邏輯損壞現象。

　　(3) 制動抱閘卡死。系統制動部分采用電磁抱閘原理。實際運行中，啟停車相當頻繁，而制動單元摩擦片極易損壞并卡死，現場條件又使得換卸工作相當不便，這種類型故障往往需相當長時間才能修復，嚴重影響生產。

　　(4) 電機碳刷磨損快、火花大。直流電機及測速發電機碳刷磨損快，經常造成火花增大，從而使系統穩定性、可靠性降低，并增加了日常工作的維護量。