紡絲計量泵傳動控制系統(tǒng)的技術(shù)改造

徐連強，顏紅衛(wèi)

(1.無錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇無錫214206;2.江蘇華亞化纖有限公司，江蘇宜興214253)

目前，在化纖行業(yè)生產(chǎn)能力過剩的形勢下，節(jié)能降耗是控制成本的關(guān)鍵。利用設(shè)備自身的運行特點，在不改變工藝特性的基礎(chǔ)上，對電控系統(tǒng)作部分改進，采用通用繼電器時序控制改造，提出了對紡絲計量泵實施二速拖動的改造方案。該方案主要針對高速紡等類似的紡絲設(shè)備電控系統(tǒng)的改造，降低了消耗，維修快速，提高了生產(chǎn)效率，可快速更換生產(chǎn)品種，實現(xiàn)柔性生產(chǎn)。

1 改造前紡絲計量泵控制系統(tǒng)

計量泵變頻器的停止和啟動是通過現(xiàn)場操作按鈕的開關(guān)信號送到PLC輸入單元，經(jīng)過CPU處理后，由輸出單元將啟停信號送到變頻器控制端子，實現(xiàn)計量泵啟?？刂疲?］。從圖1可見，在改造前的紡絲計量泵傳動控制繼電器控制回路中，一只額定電流為3A的斷路器(DZ63-3A)為電路提供保護，后端為按鈕操作面板，通過SB1，SB2按鈕開啟與閉合，實現(xiàn)繼電器對電機的通斷電來驅(qū)動計量泵。

圖1 改造前計量泵的繼電器控制回路Fig.1 Relay control diagram for metering pump before innovation

從圖2可看出，由一臺30 kW的變頻器拖動6個紡位，每個紡位配置2臺電機(0.75 W/220 V)，12臺電機驅(qū)動12個計量泵工作，電機通過繼電器進行啟動與停止。缺點是如果有任何一臺電機短路、接殼，變頻器就自動斷電，由其控制的6個紡位12臺電機也全部斷電停止工作。

圖2 改造前計量泵驅(qū)動控制主電路Fig.2 Main circuit of metering pump drive control before innovation

原設(shè)備主要采用大功率變頻器，由富士FRN30GS(30 kW)變頻器拖動0.75 kW的同步電機，帶動1/59擺針轉(zhuǎn)減速機來增大力矩，降低計量泵轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)計量泵穩(wěn)壓、恒量地推出熔體。

主電路由1臺30 kW變頻器來拖動紡絲計量泵6個紡位、12臺電機，因為變頻器輸出頻率只有1個，而單個紡位的啟停是通過變頻器輸出端所連接的12只接觸器的開合來實現(xiàn)的，電機運行頻率一致，因此，6個紡位必須生產(chǎn)同一品種，不能更換品種柔性生產(chǎn)。

在生產(chǎn)過程中，變頻器始終處于開啟狀態(tài)，通過接觸器來控制單個紡位電機的開啟與停止。在實際運行中，一旦變頻出現(xiàn)故障，即造成6個紡位的12臺電機全部停止工作?？刂齐娐酚蓡我?20 V電源提供。該驅(qū)動控制電路有許多需要改進的方面，如控制電源單一，配用額定電流為3 A的斷路器，只要某一接觸器線圈短路，很容易導(dǎo)致斷路器斷開，6個紡位接觸器線圈全部失電，接觸器主觸點斷開，變頻器與電機全部停止工作。為防止電機過載，每只電機接入了熱保護，防止變頻器因負(fù)載過大而斷電停止工作，而且電機熱保護采用跳線連接，一旦某一熱繼電器故障更換時，會引起其他5個紡位的電機自動斷電。因此，由1臺變頻器控制多位電機，設(shè)備運行效率低。

2 紡絲計量泵控制系統(tǒng)的改造方案

目前，小功率化纖生產(chǎn)線能耗高，其主要生產(chǎn)工藝通過各種泵、攪拌機、空氣壓縮機來完成。這些計量泵、水泵和空氣壓縮機大都處于電動機驅(qū)動恒速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，還有在運行系統(tǒng)設(shè)計時，系統(tǒng)匹配不合理，造成資源浪費。若將占絕對多數(shù)的非調(diào)速型電機改成調(diào)速運行，使用變頻調(diào)速方式，使其耗電量實現(xiàn)隨負(fù)荷大小的變化而變化［2］，則可節(jié)約大量能源，將產(chǎn)生顯著的節(jié)能效果。若將紡絲計量泵變頻集中控制更改為單個位控制，可降低廢絲率［3］。要實現(xiàn)單個紡位獨立地生產(chǎn)需要的品種，每個紡位可以獨立進行變頻控制設(shè)計，以減少設(shè)備的維修，以及聯(lián)動所帶來的故障。

改造方案是在220 V控制電源總線上改用分?jǐn)嚯娏鬏^大的斷路器，通過1臺變頻器實現(xiàn)對每個紡位2臺電機的驅(qū)動，繼電器控制回路也作相應(yīng)的改進，避免其中2只接觸器線圈短路，導(dǎo)致其他紡位斷電。在控制總線上把3 A斷路器改為10 A，如DZ63-10A，并把每個位的控制線分開，在SB1前加1 A保險絲，這樣，若其中1個紡位線圈短路，只有該位1 A保險絲熔斷而不影響其他紡位正常運行，加SBT按鈕至卷繞，進行上下聯(lián)動開關(guān)計量泵，見圖3;改用3.7 kW的變頻器，僅拖動1個紡位2個電機(0.75 W/220 V)，杜絕與其他位連接，可避免相互影響，見圖4。

圖3 改造后計量泵的繼電器控制回路Fig.3 Relay control loop of metering pump after innovation

圖4 改造后計量泵的變頻控制電路Fig.4 Variable-frequency control circuit of metering pump after innovation

改造后 AWH6為卷繞頭主板，集中 CPU，PLC，I/O的功能，其中AN為預(yù)網(wǎng)絡(luò)電磁閥，LIN為主網(wǎng)絡(luò)電磁閥，ZJ1，ZJ2分別為改造加接繼電器，驅(qū)動變頻高速運行，板變頻控制端選用11/COM1端，進行二速控制。人工生頭時，首先起動熱輥，通過AWH6的I/O輸出一個信號給AN，生頭完成，卷繞頭手動給出一個升速信號，卷繞頭與熱軋輥同時升速，當(dāng)熱輥達到高速，I/O又給出一個信號給LIN，ZJ2吸合，ZJ1觸點對ZJ1線圈自鎖，變頻器高速起動。卷繞頭通過1 min的廢絲纏繞進行切換，進入正常工藝運行，因此變頻器的升速時間與之相對。滿卷切換時，I/O對LIN信號有一個中斷，因ZJ1的自鎖，變頻器持續(xù)高速運行。只有關(guān)閉熱輥以后，I/O對AN，LIN無信號輸出，則變頻器轉(zhuǎn)為低速頻率運行。通過變頻控制電路改進，使紡絲、卷繞聯(lián)動操作，實現(xiàn)雙向切換運行。

3 結(jié)論

a.拆除原設(shè)備大功率變頻器，改用3.7 kW小功率變頻，每個紡位由1臺變頻拖動，做到電機隨時啟停，頻率立時調(diào)整，在調(diào)換品種生產(chǎn)時，在不更換組件的情況下調(diào)整工藝頻率后作切換，避免生頭產(chǎn)生廢絲，降低消耗。

b.利用變頻的多速運行特性和時間設(shè)置的可調(diào)性，正常生產(chǎn)的高速運行中，只要卷繞部分停機，變頻自動恢復(fù)到低速運行狀況。在低速運行段，完成紡絲鏟板，卷繞生頭，一旦生頭成功，變頻在開啟主網(wǎng)絡(luò)時，同時切換到工藝生產(chǎn)要求的高速運行。

c.通過改造，實現(xiàn)了節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本，同時也實現(xiàn)了生產(chǎn)工藝的調(diào)整及品種結(jié)構(gòu)的搭配，單位檢修更方便快捷。

［1］ 宦慶平.仿絲計量泵電機高低速改造［J］.合成技術(shù)及應(yīng)用，2009，24(3):54 －55

［2］ 史振起，耿玉琴，王峰，等.變頻調(diào)速技術(shù)在紡紗設(shè)備中的應(yīng)用［J］.河北紡織，2010(2):43 －45.

［3］ 董紅妹，金恩琪，高夢婷，等.滌綸紡絲變頻器的改造及效果分析［J］.輕紡工業(yè)與技術(shù)，2013(6):22－24.