計(jì)量泵柔性調(diào)控的技術(shù)改造

吳玉軍，夏 玲

(吳江新民化纖有限公司，江蘇蘇州 215228)

新民化纖年產(chǎn)20萬噸PET的紡絲裝置為中麗公司紡絲設(shè)備嫁接日本TMT公司32頭FDY雙胞胎卷繞頭。2011年投入使用至今運(yùn)行良好，與16頭、20頭紡絲裝置相比，節(jié)能效果明顯，但廢絲量較大，約16‰，廢絲成本較高。為了降低廢絲量、減少消耗，公司提出了對(duì)紡絲計(jì)量泵控制系統(tǒng)進(jìn)行改造的計(jì)劃。

1 原有設(shè)備的特點(diǎn)

在一般紡絲生產(chǎn)中，計(jì)量泵由變頻器按照給定頻率進(jìn)行輸出，輸出熔體量即為泵供量。在非生產(chǎn)狀態(tài)下(鏟板、生頭掛絲作業(yè))排廢時(shí)，尤其是粗旦品種，廢絲量較大。且32頭紡絲束較多、采用雙胞胎設(shè)計(jì)卷繞頭，使鏟板作業(yè)及生頭掛絲所耗用時(shí)間相對(duì)20頭、24頭明顯增多，因而廢絲消耗也較多如表1所示。

通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，不同機(jī)型生頭時(shí)間、生頭成功率、切換成功率也有差異，這是因?yàn)?2頭雙胞胎卷繞頭掛絲動(dòng)作復(fù)雜，在生頭掛絲過程中，絲條各部分張力控制相對(duì)困難［1］。從表1可見，32頭紡15‰～17‰的廢絲消耗偏高，明顯增加了生產(chǎn)運(yùn)營成本。

表1 設(shè)備因素對(duì)作業(yè)時(shí)間及生產(chǎn)狀態(tài)的影響

2 柔性調(diào)控的特點(diǎn)

2.1 設(shè)計(jì)方案

紡絲計(jì)量泵及熱輥均是采用日本安川T1000V型紡織設(shè)備專用小型矢量控制變頻器控制。由于非生產(chǎn)狀態(tài)下，熱輥處于停止或低速運(yùn)行狀態(tài)，可通過熱輥?zhàn)冾l器INV(GR)與計(jì)量泵控制變頻器INV(GP)控制回路端子的串接與參數(shù)的設(shè)定(見圖1、表2)實(shí)現(xiàn)在非生產(chǎn)狀態(tài)下計(jì)量泵的柔性調(diào)控［2］。

通過表2的設(shè)定可以看出，在計(jì)量泵控制變頻器d1頻率指令中設(shè)置兩個(gè)頻率分別為F1、F2，在正常生產(chǎn)時(shí)，采用F2頻率輸出;非生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)，采用F1頻率輸出，指令時(shí)序圖見圖2。

圖1 變頻器控制回路端子接線示意圖

表2 變頻器參數(shù)設(shè)定及功能描述

圖2 GR頻率檢出及GP多段速指令的時(shí)序圖

由圖2可知，頻率的切換是由卷繞控制柜內(nèi)熱輥?zhàn)冾l器中L4-01參數(shù)控制，當(dāng)熱輥輸出頻率未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，計(jì)量泵變頻器按F1頻率輸出;熱輥輸出頻率達(dá)到設(shè)定值時(shí)，計(jì)量泵變頻器按F2頻率輸出。此外，計(jì)量泵變頻器中F1與F2相互轉(zhuǎn)變時(shí)的加、減速時(shí)間由C0-01、C1-02控制(默認(rèn)0，設(shè)定范圍0～max，一般不超過5秒，因?yàn)閽旖z結(jié)束至切換生產(chǎn)為20秒，需確保在切換前使計(jì)量泵輸出達(dá)到正常值)。

需要注意的是，L4-01、L4-02的選擇必須滿足f低+f2＜f1＜f高。(f低為生頭時(shí)熱輥?zhàn)冾l輸出頻率，f高為正常生產(chǎn)時(shí)熱輥?zhàn)冾l輸出頻率，L4-02作為檢出幅度，一般設(shè)定為1 Hz)

該方案實(shí)現(xiàn)了計(jì)量泵調(diào)控的自動(dòng)控制，采用屏蔽信號(hào)線串聯(lián)計(jì)量泵變頻器與熱輥?zhàn)冾l器，可靠性好，投入費(fèi)用少。

2.2 改造后設(shè)備運(yùn)行情況

對(duì)單紡位進(jìn)行柔性調(diào)控對(duì)比試驗(yàn)(工藝參數(shù)設(shè)定見表3)，比較廢絲量見圖3。試驗(yàn)產(chǎn)品規(guī)格65 dtex/24f，泵供量30.96 g/min，設(shè)定排廢時(shí)泵供量為17.28 g/min。在排廢階段共12 min(紡絲作業(yè)約4 min，生頭作業(yè)7 min，卷繞頭升速1 min)，若一次生頭失敗，則繼續(xù)排廢8 min(生頭作業(yè)及卷繞頭升速)。

表3 變頻器工藝參數(shù)的設(shè)定

圖3 柔性調(diào)控前后廢絲量對(duì)比

從圖3可見，就65 dtex/24f品種而言，單紡位一次生頭可減少廢絲4.8 kg，二次生頭減少8.3 kg，減少廢絲約40%。

32紡位常規(guī)品種(50D～75D)生產(chǎn)線進(jìn)行計(jì)量泵柔性化改造后，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，生頭成功率有所上升。通過對(duì)計(jì)量泵變頻器輸出頻率的監(jiān)控及生頭后底層絲線密度的抽檢，確認(rèn)計(jì)量泵柔性調(diào)控對(duì)正常生產(chǎn)無不良影響。

3 對(duì)生產(chǎn)效益的影響

3.1 投入成本

實(shí)現(xiàn)計(jì)量泵柔性調(diào)控只需屏蔽控制電纜及人工費(fèi)用，具體改造預(yù)算見表4。

表4 項(xiàng)目改造預(yù)算表

3.2 產(chǎn)出效益

全面實(shí)現(xiàn)計(jì)量泵柔性調(diào)控后，廢絲量明顯減少，見表5。

表5 計(jì)量泵柔性調(diào)控前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

從表5可以看出，計(jì)量泵的柔性調(diào)控達(dá)到了預(yù)期效果，噸絲廢絲消耗降低約4 kg。該套長絲裝置年產(chǎn)量150 kt，每年可減少廢絲約600 t，折算廢絲與切片差價(jià)3元/kg，每年可減少生產(chǎn)成本約180萬。

從表5還可以看出，改造后紡位的生頭成功率有所提升，這是因?yàn)?2頭紡絲束較多，在生產(chǎn)粗旦品種時(shí)，吸槍吸力略顯不足，容易導(dǎo)致掛絲失敗。計(jì)量泵柔性出料后，在生頭掛絲階段絲束變細(xì)，有利于掛絲操作。同時(shí)，可統(tǒng)一設(shè)定生頭工藝，無需針對(duì)粗旦品種另設(shè)生頭工藝。

4 結(jié)語

對(duì)原有32頭紡嫁接設(shè)備進(jìn)行計(jì)量泵柔性調(diào)控改造，可減少約30%廢絲，每年可減少廢絲約600噸，降低生產(chǎn)成本約180萬。該改造不影響正常生產(chǎn)運(yùn)行，通過自動(dòng)調(diào)控，達(dá)到減少廢絲消耗效果，提高裝置的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 徐翔華.32頭直紡細(xì)旦滌綸FDY生產(chǎn)工藝探討［J］.合成纖維工業(yè)，2012(6):62－65.

［2］ 安川變頻器T1000V技術(shù)手冊［Z］.安川電機(jī)株式會(huì)社，2008.