1 引言
近幾年，采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高性能變頻技術(shù)、先進(jìn)在線檢測技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的清梳聯(lián)，其主要特點(diǎn)是向制造精度高，控制智能化，流程短，產(chǎn)量高的方向發(fā)展。通過plc和變頻集中控制及連續(xù)喂棉技術(shù)，確保全流程協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)和系統(tǒng)穩(wěn)定，并具備遠(yuǎn)程診斷功能。前期，國產(chǎn)清梳聯(lián)產(chǎn)品與國外先進(jìn)設(shè)備相比存在系統(tǒng)不夠穩(wěn)定，電氣控制水平不高，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性偏低的缺陷，特別是流程長，且產(chǎn)量難以大幅度提高。針對清梳聯(lián)市場和現(xiàn)狀，青島宏大紡機(jī)廠確定開發(fā)高產(chǎn)新型短流程清梳聯(lián)設(shè)備，主要包括往復(fù)式自動抓棉機(jī)、大容量混棉機(jī)、新型高產(chǎn)梳棉機(jī)等主要設(shè)備和電氣控制技術(shù)在內(nèi)的清梳聯(lián)系統(tǒng)。變頻器在這些設(shè)備的控制系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，青島宏大紡機(jī)廠結(jié)合變頻技術(shù)的應(yīng)用，研制了“全流程無停車跟蹤連續(xù)無級喂棉控制系統(tǒng)”。本文主要論述了lenze變頻器在往復(fù)式自動抓棉機(jī)的應(yīng)用中需要注意的一些問題，借此和同行們商榷。

2 往復(fù)式自動抓棉機(jī)介紹及相關(guān)工藝需求
往復(fù)式自動抓棉機(jī)是整條清梳聯(lián)生產(chǎn)線工藝流程中的第一道工序。由于微機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，在技術(shù)上突破了清梳聯(lián)只能生產(chǎn)單一品種的關(guān)鍵。采用單、雙側(cè)抓棉，可作各種動作如往復(fù)、升降、轉(zhuǎn)向等智能化抓棉?；烀薨鼣?shù)增多，比較多可以達(dá)到180包。開松度高，并有故障自診斷功能，顯示屏顯示工藝參數(shù)和人機(jī)對話等，這些高新技術(shù)都極大地推動了清梳聯(lián)自動化控制技術(shù)的發(fā)展。筆者使用的往復(fù)式自動抓棉機(jī)屬于單抓臂、雙抓棉輥結(jié)構(gòu)，由于肋條凸出打手，壓住棉包，抓取平穩(wěn)，同時抓取的是受肋條壓而浮起的棉層，達(dá)到均勻而小的棉塊，尤其對松包時，更為明顯。另外抓棉機(jī)采用卷繞式覆蓋帶無磨損，它在轉(zhuǎn)塔中有一個電機(jī)。隨轉(zhuǎn)塔往復(fù)時卷取或鋪蓋覆蓋帶。主要優(yōu)點(diǎn)是覆蓋帶受的張力小，不易疲勞，使用壽命較長。同時通過變頻控制系統(tǒng)對抓棉量精確控制，1700mm、2300mm、3100mm三種機(jī)幅以及可供選擇的分包抓取功能。1700mm機(jī)幅單機(jī)實(shí)際產(chǎn)量可達(dá)1000kg/h以上，2300mm機(jī)幅單機(jī)實(shí)際產(chǎn)量可達(dá)1500kg/h以上，3100mm機(jī)幅單機(jī)實(shí)際產(chǎn)量可達(dá)2000kg/h以上。往復(fù)抓棉機(jī)的速度可根據(jù)多倉混棉機(jī)的需用量調(diào)節(jié)，使棉倉儲棉量及棉層密度基本保持均衡。清梳聯(lián)生產(chǎn)線的工藝流程圖如圖1所示。

圖1 清梳聯(lián)生產(chǎn)線的工藝流程圖

3 往復(fù)式自動抓棉機(jī)采用變頻調(diào)速系統(tǒng)后性能分析
在抓棉工藝要求上，現(xiàn)在往復(fù)抓棉機(jī)在抓取棉包總量上，2300mm幅寬20m長的可排100包～110包，棉束重量在500kg/h的產(chǎn)量時，一般可達(dá)30mg/個～50mg/個，已經(jīng)達(dá)到精細(xì)抓棉、多包取用的要求。從實(shí)際生產(chǎn)中，我們注意到抓棉輥速度和短絨增長有一定關(guān)系，當(dāng)抓棉輥速度由1650r/min下降到1300r/min時短絨率可下降1％左右；將抓棉輥速度由1565r/min降到1340r/min后，生條短絨率也由20.9％下降到19.72％，降低1.18個百分點(diǎn)。所以我們認(rèn)為對抓棉機(jī)的要求應(yīng)該是輕抓、細(xì)抓、抓勻、抓全。一是對抓取棉塊重量不宜過度要求，不是越小越好，一般控制在30mg/個～50mg/個即可；二是對減小棉塊重量，不要單從提高抓棉輥速度入手，而要在保證供應(yīng)條件下，以降低抓臂往復(fù)速度，提高小車運(yùn)轉(zhuǎn)率為宜。因此，在設(shè)備上，對抓棉輥傳動電機(jī)及小車往復(fù)運(yùn)動電機(jī)都采用了變頻電機(jī)，通過整機(jī)變頻控制系統(tǒng)便于使用廠工藝調(diào)整。
往復(fù)式自動抓棉機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)后，有如下幾個方面的顯著效果：
（1）具有軟起動功能。起動時電流較小，對電網(wǎng)沖擊小，起動時能耗大為降低。避免了啟動時的電流相當(dāng)于3～7倍的額定電流，避免了不必要的電能損耗。同時減少了對電動機(jī)，變速箱等機(jī)械的沖擊，延長了相關(guān)設(shè)備的使用壽命。在工作中電機(jī)的功率因數(shù)可從0.2～0.5提高到0.9，減輕了電網(wǎng)和變壓器的負(fù)擔(dān)，降低線損，大量減少了無功損耗。
（2）可實(shí)現(xiàn)設(shè)備來回行程自動識別，同時控制往復(fù)式自動抓棉機(jī)來回行程的電機(jī)運(yùn)行頻率分別可調(diào)，以改變往復(fù)式自動抓棉機(jī)來回行程的運(yùn)行速度。亦可對變頻器能耗制動進(jìn)行準(zhǔn)確控制，以使變頻器更適應(yīng)該運(yùn)行工況。從而提高了生產(chǎn)效率。同時達(dá)到滿足抓棉工藝要求。
（3）往復(fù)式自動抓棉機(jī)抓棉輥采用變頻調(diào)速后可以有效控制雙抓棉輥?zhàn)冾l電機(jī)速度，從而可以保證對棉塊的輕抓、細(xì)抓、抓勻、抓全，滿足了棉紡織生產(chǎn)的工藝要求。
（4）通過往復(fù)式自動抓棉機(jī)電氣控制系統(tǒng)中plc對變頻器的精確控制，可以保證連續(xù)為后序設(shè)備提供均勻穩(wěn)定的棉塊，保證整條清梳聯(lián)連續(xù)穩(wěn)定高質(zhì)量生產(chǎn)。
采用多變頻器控制系統(tǒng)的往復(fù)自動抓棉機(jī)主回路如圖2所示。

圖2 采用多變頻器控制系統(tǒng)的往復(fù)自動抓棉機(jī)主回路

4 變頻器具體的應(yīng)用和參數(shù)設(shè)置
隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展，lenze變頻器已是十分成熟的電氣產(chǎn)品，并且其價格也已經(jīng)大幅度下降，在紡織設(shè)備上大量推廣變頻調(diào)速節(jié)能改造已經(jīng)成為可能。
目前，在國內(nèi)的紡織行業(yè)自動化設(shè)備中，采用變頻調(diào)速進(jìn)行控制十分普遍。倫茨（lenze）公司是歐洲率先將變頻技術(shù)應(yīng)用于交流調(diào)速系統(tǒng)開發(fā)的廠家，并于20世紀(jì)90年代建成了歐洲第一條全自動化變頻器生產(chǎn)線。它以其強(qiáng)大的普適性使倫茨變頻器廣泛應(yīng)用于紡織印染行業(yè)的各種機(jī)械。倫茨系列變頻器可提供2倍額定轉(zhuǎn)矩、1.5倍額定電流。根據(jù)拖動與再生運(yùn)行狀態(tài)極限電流的分別設(shè)定，給出每個操作點(diǎn)的制動保護(hù)。因此驅(qū)動系統(tǒng)可承受大負(fù)荷并可提供高動態(tài)性能。在5～50hz的頻率范圍內(nèi)，在無速度傳感器方式下，速度控制精度可高達(dá)1%以內(nèi)。兩套參數(shù)集可通過端子切換以適應(yīng)不同工藝要求，每套參數(shù)集可提供4個頻率段，先進(jìn)的ftc控制方式，可在任意頻率下無需制動單元，即可進(jìn)行直流制動，內(nèi)置pid調(diào)節(jié)器、皮帶監(jiān)控（-v020版本）。lenze變頻器接線圖如圖3所示。

圖3 倫茨82008210系列變頻器接線圖

往復(fù)式自動抓棉機(jī)打手變頻器，驅(qū)動及轉(zhuǎn)向變頻器主要參數(shù)具體設(shè)置如表1和表2所示。

表1 往復(fù)式自動抓包機(jī)打手變頻器8216e主要參數(shù)設(shè)定表

表2 往復(fù)式自動抓包機(jī)驅(qū)動及轉(zhuǎn)向變頻器8212e主要參數(shù)設(shè)定表

5 結(jié)束語
清梳聯(lián)是提高紡紗質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備之一，清梳聯(lián)裝備控制水平的高低，是完成中國棉紡行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、設(shè)備改造和技術(shù)升級的關(guān)鍵所在。國外先進(jìn)工業(yè)國家清梳聯(lián)裝備控制水平達(dá)到50％以上，以此為標(biāo)準(zhǔn)我國清梳聯(lián)自動化控制系統(tǒng)還極具發(fā)展?jié)摿?。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，變頻器價格也將進(jìn)一步降低，而性能將進(jìn)一步提高。變頻調(diào)速這一技術(shù)正越來越廣泛的深入到各行各業(yè)中。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)也是企業(yè)改造挖潛、增加企業(yè)效益的一條有效途徑。