臺達(dá)變頻器在粘膠行業(yè)的應(yīng)用研究

周州　葉榮明　尹翠玉

摘 要：粘膠纖維行業(yè)是一個傳統(tǒng)的行業(yè)，隨著工藝的不斷改進(jìn)，自動化技術(shù)的不斷提高，生產(chǎn)能力得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，文章通過對15萬噸粘膠纖維的項目安裝調(diào)試及日常維護(hù)，總結(jié)分析了臺達(dá)變頻器在粘膠行業(yè)的應(yīng)用情況，并對應(yīng)用的范圍進(jìn)行了說明。為行業(yè)的自動化改進(jìn)提供了參考。

關(guān)鍵詞：臺達(dá)；變頻器；粘膠纖維；應(yīng)用

粘膠纖維是人造纖維的一個主要品種。由天然纖維素經(jīng)堿化而成堿纖維素，再與二硫化碳作用生成纖維素黃原酸，溶解于稀堿液內(nèi)得到的粘稠溶液稱粘膠，粘膠經(jīng)濕法紡絲和一系列后處理工序即成粘膠纖維。由于粘膠纖維較細(xì)，因此在連續(xù)化的生產(chǎn)過程中對自動化設(shè)備的要求較高。尤其是在喂粕機投料、粘膠過濾以及在紡絲過程中，DCS、PLC以及變頻技術(shù)的應(yīng)用讓生產(chǎn)工藝更加穩(wěn)定可靠。

臺達(dá)變頻器具有功能齊全，調(diào)速精度高，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好及可應(yīng)用范圍廣等特點。人性化的界面、可靠的數(shù)據(jù)、精確的系統(tǒng)，臺達(dá)變頻器的優(yōu)越性得到了用戶的認(rèn)可和贊賞，為用戶提供安全可靠和高性價比的集成解決方案，滿足用戶多樣化和個性化的需求。文章結(jié)合臺達(dá)變頻器的特點來說明其在粘膠纖維中的應(yīng)用范圍。

1 實驗

1.1 主要儀器、設(shè)備

DCS（橫河西儀YOKOGAWA CS3000）

臺達(dá)VFD-M型變頻器

臺達(dá)變頻器VFD-F系列

PLC（西門子S7-200系列，S7-300 系列）

組態(tài)軟件使用北京亞控科技發(fā)展有限公司的KINGVIEW（組態(tài)王）

1.2 粘膠纖維生產(chǎn)工藝流程

漿粕→喂粕→浸漬→壓榨→粉碎→老成→黃化→溶解→過濾→脫泡→熟成→紡絲→后處理→成品

2 結(jié)果與討

2.1 喂粕工序

在喂粕機投料時，操作工在DCS上設(shè)置或者調(diào)整生產(chǎn)速度，然后喂粕機對上面的纖維素進(jìn)行稱重，重量信號通過串級控制輸送給堿液的流量計，控制纖維素和堿液的比例，從而使?jié){粥的濃度均勻。

由于喂粕機有傳送電機、稱重電機以及分頁電機共三臺電機，功率為1.5kW，要求這三臺電機的速度必須同步，若發(fā)生不同步的情況，輕則纖維素會從喂粕機上掉下來，重則造成設(shè)備損壞。在控制過程中，由于操作工給出的只是一個信號，要求這三臺電機按同樣的速度運行，在DCS（橫河西儀YOKOGAWA CS3000）中要增加一個輸出就需要增加額外的費用。因此，在實際過程中，通過將電流信號串聯(lián)在這三臺變頻器中，從而解決了同步的問題，簡化了控制過程，節(jié)約了費用。臺達(dá)VFD-M迷你型交流馬達(dá)驅(qū)動器具有簡易向量控制和V/F控制方式，內(nèi)建串列通訊界面RS-485（速率38400MAX），具有PID控制。能夠出色的完成控制任務(wù)，其面板上自帶的調(diào)速器還可以方便的進(jìn)行速度調(diào)節(jié)。一般變頻器都是進(jìn)線和出線在同一排端子，電儀人員在接線時，很容易將線接錯，尤其是小型變頻器。由于接線錯誤將直接導(dǎo)致變頻器炸機。甚至引起線路跳閘，影響生產(chǎn)。臺達(dá)VFD-M型變頻器將進(jìn)線和出線分列在上、下兩端。從而避免了這種情況。在實際應(yīng)用中取得了不錯的效果。

2.2 壓榨工序

經(jīng)過堿液浸漬后的纖維素形成了堿纖維素，通過壓榨機的擠壓，將多余的堿液從漿粕中擠出，使之與堿纖維素分離，同時，把半纖維素及其它雜質(zhì)盡可能地分離出去。從而提高堿纖維素的純度。采用連續(xù)式浸漬壓榨機壓榨時，在漿粥濃度和供漿粥量不變的情況下，壓榨輥的線速度越快，通過壓榨點（兩壓輥相切點）的堿纖維素層越薄。壓榨的壓力就越小，獲得的堿纖維素組成含甲種纖維素量越低。堿纖維素越濕，因此堿纖維素組成中甲種纖維素含量與壓榨輥的轉(zhuǎn)速成反比。但若漿粕的壓榨性能改變時，壓榨輥的轉(zhuǎn)速必須作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，當(dāng)漿粕不易壓榨時，壓榨輥的轉(zhuǎn)速須適當(dāng)調(diào)慢，也就是將壓榨的壓力適當(dāng)提高，以獲得均一的堿纖維素組成。當(dāng)產(chǎn)量增加，投料速度加快時，漿粥泵供漿粥量應(yīng)按比例提高，即漿粥泵轉(zhuǎn)速與產(chǎn)量成正比，與此同時，壓榨輥的轉(zhuǎn)速也按比例加快，即壓榨輥的轉(zhuǎn)速與產(chǎn)量成正比。此時壓榨過程堿纖維素所受壓力不變。在過濾工序，粘膠過濾受到壓差的控制，當(dāng)濾機前后壓差達(dá)到設(shè)定值時，濾機開始反洗。濾機進(jìn)口的壓力是操作工設(shè)定的。當(dāng)壓力低時，加大電機的頻率（電機功率22kW），當(dāng)壓力高時降低電機的頻率。壓力信號經(jīng)PLC（西門子S7-200）處理后，輸送給變頻器，用于調(diào)速。變頻器的故障信息及時反饋到上位機。變頻器有手自動控制，自動控制時，頻率信號由上位機給出，手動控制時，頻率信號由控制柜上的電位計進(jìn)行調(diào)節(jié)。在實際使用過程中，由于工藝上產(chǎn)量提高的需要，增加了一臺過濾泵。在自控方面，通過論證，利用原先的變頻器以及壓力信號就能夠滿足工藝要求，臺達(dá)VFD-F系列風(fēng)機水泵專用型提供中大馬力的功率，針對風(fēng)機水泵運行的負(fù)載性質(zhì)而設(shè)計，一臺主機最多可控制四臺電機（可變速一臺、恒速三臺）；此外，還擁有加泵/減泵延時以及自動節(jié)能功能，使系統(tǒng)運行更有效率。節(jié)約了成本，提高了企業(yè)的效益。

2.3 紡絲

在紡絲過程中，要求各個變頻器的頻率保持一致，防止有速度不均的現(xiàn)象，否則會對絲束和設(shè)備造成損壞。

在紡絲工序，粘膠從計量泵出來以后，依次經(jīng)過紡絲機、一道牽伸機、一道集束機、二道牽伸機、二道集束機、三道牽伸機、牽引機、切斷機后進(jìn)入下一道工序。其中二道集束機的速度為主速度，其它的速度由二集束根據(jù)各個參數(shù)進(jìn)行控制（如牽伸比）。變頻器由整流單元進(jìn)行直流供電，PLC一期工程（5萬噸/年）采用的是西門子S7-200系列。組態(tài)軟件使用北京亞控科技發(fā)展有限公司的KINGVIEW（組態(tài)王），版本號6.52。二期工程（10萬噸/年）采用的是西門子S7-300系列。組態(tài)軟件使用西門子WIN CC。在控制方式上分為手動控制系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換過程不會產(chǎn)生波動，實現(xiàn)無擾動切換。通過分析，臺達(dá)系列變頻器完全能夠適應(yīng)現(xiàn)場自動化控制的需求。

3 結(jié)束語

臺達(dá)變頻器能夠適應(yīng)各種不同場合下的應(yīng)用，安裝維護(hù)簡便，和各個型號的PLC以及DCS都有著完美的結(jié)合。在節(jié)能環(huán)保、保護(hù)設(shè)備等方面有著至關(guān)重要的作用。在粘膠行業(yè)的生產(chǎn)過程中承擔(dān)著保駕護(hù)航的責(zé)任。其優(yōu)異的性能以及良好的性價比越來越得到廣大自動化工程師和現(xiàn)場維護(hù)人員的青睞。

參考文獻(xiàn)

[1]楊希安，吳慧俊.粘膠纖維原液制造[M].北京：紡織工業(yè)出版社，1983.

[2]VFD-M使用手冊.中達(dá)電通股份有限公司，上海，2005.

[3]VFD-F使用手冊.中達(dá)電通股份有限公司，上海，2008.