1  引言
    近幾年，采用網(wǎng)絡技術、高性能變頻技術、先進在線檢測技術、計算機技術的清梳聯(lián)，其主要特點是向制造精度高，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，確保全流程協(xié)調(diào)運轉和系統(tǒng)穩(wěn)定，并具備遠程診斷功能。前期，國產(chǎn)清梳聯(lián)產(chǎn)品與國外先進設備相比存在系統(tǒng)不夠穩(wěn)定，電氣控制水平不高，設備運轉可靠性偏低的缺陷，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，青島宏大紡機廠確定開發(fā)高產(chǎn)新型短流程清梳聯(lián)設備，主要包括往復式自動抓棉機、大容量混棉機、新型高產(chǎn)梳棉機等主要設備和電氣控制技術在內(nèi)的清梳聯(lián)系統(tǒng)。變頻器在這些設備的控制系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用，青島宏大紡機廠結合變頻技術的應用，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變頻器在往復式自動抓棉機的應用中需要注意的一些問題，借此和同行們商榷。

2  往復式自動抓棉機介紹及相關工藝需求
    往復式自動抓棉機是整條清梳聯(lián)生產(chǎn)線工藝流程中的第一道工序。由于微機技術的應用，在技術上突破了清梳聯(lián)只能生產(chǎn)單一品種的關鍵。采用單、雙側抓棉，可作各種動作如往復、升降、轉向等智能化抓棉?；烀薨鼣?shù)增多，最多可以達到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)和人機對話等，這些高新技術都極大地推動了清梳聯(lián)自動化控制技術的發(fā)展。筆者使用的往復式自動抓棉機屬于單抓臂、雙抓棉輥結構，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，達到均勻而小的棉塊，尤其對松包時，更為明顯。另外抓棉機采用卷繞式覆蓋帶無磨損，它在轉塔中有一個電機。隨轉塔往復時卷取或鋪蓋覆蓋帶。主要優(yōu)點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三種機幅以及可供選擇的分包抓取功能。1700mm機幅單機實際產(chǎn)量可達1000kg/h以上，2300mm機幅單機實際產(chǎn)量可達1500kg/h以上，3100mm機幅單機實際產(chǎn)量可達2000kg/h以上。往復抓棉機的速度可根據(jù)多倉混棉機的需用量調(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  往復式自動抓棉機采用變頻調(diào)速系統(tǒng)后性能分析
    在抓棉工藝要求上，現(xiàn)在往復抓棉機在抓取棉包總量上，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30mg/個～50mg/個，已經(jīng)達到精細抓棉、多包取用的要求。從實際生產(chǎn)中，我們注意到抓棉輥速度和短絨增長有一定關系，當抓棉輥速度由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。所以我們認為對抓棉機的要求應該是輕抓、細抓、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，而要在保證供應條件下，以降低抓臂往復速度，提高小車運轉率為宜。因此，在設備上，對抓棉輥傳動電機及小車往復運動電機都采用了變頻電機，通過整機變頻控制系統(tǒng)便于使用廠工藝調(diào)整。
    往復式自動抓棉機采用變頻調(diào)速技術后，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，變速箱等機械的沖擊，延長了相關設備的使用壽命。在工作中電機的功率因數(shù)可從0.2～0.5提高到0.9，減輕了電網(wǎng)和變壓器的負擔，降低線損，大量減少了無功損耗。
    （2）可實現(xiàn)設備來回行程自動識別，同時控制往復式自動抓棉機來回行程的電機運行頻率分別可調(diào)，以改變往復式自動抓棉機來回行程的運行速度。亦可對變頻器能耗制動進行準確控制，以使變頻器更適應該運行工況。從而提高了生產(chǎn)效率。同時達到滿足抓棉工藝要求。
    （3）往復式自動抓棉機抓棉輥采用變頻調(diào)速后可以有效控制雙抓棉輥變頻電機速度，從而可以保證對棉塊的輕抓、細抓、抓勻、抓全，滿足了棉紡織生產(chǎn)的工藝要求。
    （4）通過往復式自動抓棉機電氣控制系統(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)的往復自動抓棉機主回路如圖2所示。

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圖2  采用多變頻器控制系統(tǒng)的往復自動抓棉機主回路

4  變頻器具體的應用和參數(shù)設置
    隨著現(xiàn)代電力電子技術的發(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)自動化設備中，采用變頻調(diào)速進行控制十分普遍。倫茨（Lenze）公司是歐洲率先將變頻技術應用于交流調(diào)速系統(tǒng)開發(fā)的廠家，并于20世紀90年代建成了歐洲第一條全自動化變頻器生產(chǎn)線。它以其強大的普適性使倫茨變頻器廣泛應用于紡織印染行業(yè)的各種機械。倫茨系列變頻器可提供2倍額定轉矩、1.5倍額定電流。根據(jù)拖動與再生運行狀態(tài)極限電流的分別設定，給出每個操作點的制動保護。因此驅動系統(tǒng)可承受大負荷并可提供高動態(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1%以內(nèi)。兩套參數(shù)集可通過端子切換以適應不同工藝要求，每套參數(shù)集可提供4個頻率段，先進的FTC控制方式，可在任意頻率下無需制動單元，即可進行直流制動，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

    往復式自動抓棉機打手變頻器，驅動及轉向變頻器主要參數(shù)具體設置如表1和表2所示。

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表1 往復式自動抓包機打手變頻器8216E主要參數(shù)設定表

表2 往復式自動抓包機驅動及轉向變頻器8212E主要參數(shù)設定表

5  結束語
    清梳聯(lián)是提高紡紗質(zhì)量的關鍵設備之一，清梳聯(lián)裝備控制水平的高低，是完成中國棉紡行業(yè)結構調(diào)整、設備改造和技術升級的關鍵所在。國外先進工業(yè)國家清梳聯(lián)裝備控制水平達到50％以上，以此為標準我國清梳聯(lián)自動化控制系統(tǒng)還極具發(fā)展?jié)摿ΑｋS著電力電子技術的發(fā)展，變頻器價格也將進一步降低，而性能將進一步提高。變頻調(diào)速這一技術正越來越廣泛的深入到各行各業(yè)中。應用變頻調(diào)速技術也是企業(yè)改造挖潛、增加企業(yè)效益的一條有效途徑。