涤纶短纤维后处理联合机传动方式的改进

收稿日期:2002207211;修回日期:2002209229。

作者简介:沈　兵(19682),男,江苏南通人,工程师,学士,从事化纤设备管理工作。

涤纶短纤维后处理联合机传动方式的改进
沈　兵
(仪征化纤股份有限公司瓶片事业部,江苏　仪征　211900)
摘要:传统的涤纶短纤维后处理联合机一般采用长边轴集体传动,该传动方式虽然能满足涤纶短纤维后处理的生产工艺要求,但这种传动方式占地面积大,结构复杂,维护保养困难,更换品种繁锁。

随着计算机控制技术和变频调速技术的发展,多单元同步传动变频调速系统已逐步应用到涤纶短纤后处理联合机的传动之中,不仅有利于涤纶短纤生产中的品种开发,而且提高了整机的可靠性,同时也提高了短纤维生产线的机电一体化的水平。

关键词:PET 纤维;短纤维;后处理联合机
中图分类号:T Q340.656 文献标识码:B 文章编号:100828261(2002)0620052203
0　引言
随着科学技术的进步,先进的计算机技术、可编
程控制器(P LC )技术和变频调速技术等在化纤短纤维生产线上的应用已日趋成熟,用这些先进的技术代替传统的长边轴集体传动、机械无级变速器调速和常规的仪表控制,具有提高产品质量,降低能耗和原材料消耗,提高生产效率,操作、维护简便等优点,大大提高了设备自动化水平,可获得良好的经济效益和社会效益。

我国近几年引进了很多套化纤短纤维生产线,如30kt Πa 涤纶短纤维生产线、10kt Πa 湿法腈纶短纤维生产线、20kt Πa 粘胶短纤维生产线、50kt Πa 涤纶短纤维生产线等,这些化纤短纤维生产线的主要设备均采用了交流变频电机传动、变频调速和软起动、计算机和可编程控制器(P LC )控制整个生产过程(即DCS 系统),这些设备的机电一体化水平代表了当代国际先进技术水平。

国产化纤短纤维生产设备方面,在粘胶短纤维生产线的设备改造中,目前采用多单元变频调速传动技术进展比较快,在涤纶短纤维生产线的后处理联合机中也逐步开始采用多单元变频调速传动技术。

我部今年建成投产的7.5kt Πa 多功能涤纶短纤生产线的LH V903B 型后处理联合机就采用了多单元变频调速传动技术。

传动方式改进后与传统的LH V903A 型后处理联合机相比具有很多优越性。

1　传动方式简介
在LH V903型涤纶短纤后处理联合机中,导丝
机、第1牵伸机(包括浸渍辊)、第2牵伸机、第3牵伸机、紧张热定型机、叠丝机和卷曲机等7台单元机
属动设备。

LH V903A 型涤纶短纤后处理联合机采用了传统的长边轴集体传动,即从导丝机到卷曲机共7台单元机全部由一台直流调速电机通过长边轴进行传动,简称“边轴集体传动”。

LH V903B 型涤纶短纤后处理联合机的机械传动方式见图1,该联合机采用了多单元变频调速电机传动,即每台单元机均由各自的电机通过减速机进行传动,每台电机均可由各自的变频器进行调速,简称“变频电机单独传动”。

2　传动方式改进后的优越性
2.1　牵伸倍率的调节范围大,有利用于开发品种
牵伸比有足够的调节范围是生产工艺对设备的
一个要求,特别是在以开发新品种为主的多功能化纤短纤维生产线上,牵伸比更需要大范围地调节。

采用机械方式的边轴集体传动时,靠更换一系列的变换齿轮来调整牵伸比,因此,其牵伸倍率的调节范围取决于备用变换齿轮的数量,LH V903A 型长边轴传动装置共配备了6对变换齿轮,即T 1、T 2到T 12,其第1段牵伸倍率主要由T 3、T 4这一对变换齿轮来调节,其第2段牵伸倍率主要由T 1、T 2这一对变换齿轮来调节。

以第2段牵伸为例,当它用于生产中空纤维时,采用边轴传动时,其第2段牵伸的牵伸比最小是2.8685,最大是3.2342,且只能有10种牵伸倍率可供选择,除非再增加变换齿轮的数量。

而且牵伸比的调整不可能连续,只能是一级一级地调,边轴传动惟一能做的就是采用变位齿轮来缩小级差。

LH V903B 型后处理联合机采用变频电机单独传动后,变频电机的调速范围直接决定了牵伸比的调节范围,由于所选用的电机低频性能很好,一般可
　第15卷第6期　2002212
　聚酯工业
　P olyester Industry
Vol.15No.6　
2002212　
长期在50%～120%的额定频率(通常为50H z )范围
内安全高效运行,因此,该联合机比LH V903A 型后处理联合机牵伸比的调整范围要大得多,且可以连续调节。

图1　L HV 903B 型涤纶短纤后处理联合机传动系统示意图
Fig.1　Driving system diagram of L HV 903B type polyester staple aftertreatment combination m achine
2.2　牵伸倍率的控制精度高
在涤纶短纤后处理生产线中,为了保证纤维质
量的稳定,除了要求各油槽、蒸汽加热箱的温度和牵伸辊、定型辊的表面温度始终保持恒定外,还要求各单元机牵伸辊的线速度比恒定,就连在各种原因所造成的生产线停车的降速过程和重新启动的升速过程中,也要求各牵伸辊的线速度比恒定,可以说,牵伸倍率的控制精度是化纤生产工艺对设备的另一个要求。

当牵伸倍率的分配根据生产工艺要求确定后,在整个生产过程中牵伸比均要求不变,从而保证产品质量的稳定。

LH V903A 型长边轴传动装置采用齿轮减速机传动,属硬同步,可以做到整个生产过程中牵伸比绝对不变。

而LH V903B 型后处理联合机采用的是变频同步调速传动,属软同步,必须首先保证各单元机稳速
精度才能保证牵伸比的精度。

LH V903B 型后处理联合机的多单元同步变频传动采用了有速度传感器异步电动机闭环矢量变频系统,其方框图见图2,整个后处理联合机电气系统由7个单元变频传动及控制系统组成,自动化系统采用西门子公司S72300可编程控制器及工控机完成生产线的速度控制及整个系统的连锁、控制、操作、显示和报警,且工控机具有相应的静态和动态图面显示,传动装置采用西门子公司的6SE70系列变频器,测速元件采用光电编码器,通过PRFI BUS 2DP 现场总线与P LC 通讯,将检测的速度数字信号反馈到变频器,组成一个闭环系统来提高每个单元机的稳速精度。

实践证明,这样的系统其单机稳速精度可达0.1%,从而保证了高精度的牵伸倍率,这样高的牵伸比控制精度满足各种化纤短纤维的生产工艺要求绰绰有余。

图2　L HV 903B 型涤纶短纤后处理联合机传动控制系统示意图
Fig.2　Driving control system diagram of L HV 9038B type polyester staple aftertreatment combination m achine
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5第6期沈　兵:涤纶短纤维后处理联合机传动方式的改进
2.3　调整牵伸倍率容易
采用长边轴集体传动时,每次根据生产品种和实际情况调整牵伸倍率均需更换变换齿轮,不仅时间长(最快也需10min以上),而且劳动强度高;而采用计算机变频调速系统,调整牵伸倍率只需在工控机上设定,整个过程在几s内即可完成,大大降低了操作人员的劳动强度,提高了工作效率。

2.4　设备配置简单,维护保养方便
传统的边轴集体传动系统包括大量的传动齿轮箱,必然要配备大量的润滑油站、油冷却系统以及几十对变换齿轮,不仅结构复杂、造价高、占地面积大。

而且维护检修的工作量也相当大;而采用多单元变频调速传动时,不仅降低制造成本、节约空间,而且维护、检修的工作量和难度也小一些。

3　传动方式改进后要解决的几个主要问题
3.1　丝束张力的保持
为保证产品质量,后牵伸在整个生产过程中应始终保持丝束张力不变,但在生产过程中时常会遇到工艺问题、设备故障等异常情况而造成后纺停车,停车时间通常为8～10s,有时甚至还会遇到突发事件而紧急停车,急停时间要求小于5s。

采用传统的边轴传动时,各单元机牵伸辊间的相对位置在生产线停车时是不会改变的,因此,丝束在停车时仍能保持运行时的张力。

但在采用变频电机单独传动时,由于7台单元机的转动惯量不一样,如不采取一定的措施,停车时丝束张力会发生变化,有时甚至会使局部位置的丝束松驰下来,如出现这种状态,在重新启动的一段时间内会使实际拉伸比发生变化,从而影响成品质量。

因此,LH V903B型后处理联合机采用了电气制动与机械抱闸相结合的方式,既解决了紧急停车要求时间短的问题,又使停车后保持牵伸握持力,为防止再起动时牵伸比发生变化提供了保证。

3.2　关于倒拖问题的解决
在LH V903B型涤纶短纤后处理联合机中,7个同步单元机中以第3牵伸机作为主传动,在正常牵伸状态下,1牵、2牵处于被拖运转状态(即发电状态),无法保持设定好的牵伸比,电机不能进行正常运转,为此,如图2所示,其多单元同步控制系统共用一套整流装置作为共直流母线的进线电源,逆变器分挂在直流母线上分别控制各单元电动机,当电机处于倒拖状态时,其能量通过逆变器反馈至直流母线,又通过共直流母线可作为其他电动状态的电机能量供给,这样既解决了电机倒拖问题,又节约了能源。

3.3　异步电机的选型
对各个传动电机,该传动系统选用了交流变频专用电机,其低频特性好,具有起动转矩大、转速变化小、散热好、温升低等优点。

由于刹车盘性能的好坏直接关系到停车的时间,对丝束质量至关重要,所有电机均采用进口刹车盘,且置于电机内,既保证了刹车性能,又完善了电机外观。

3.4　减速机的选用
根据化纤短纤维生产所需要的转速和牵伸比的范围,尽量使电机在大部分时间里处于额定功率左右,从而选择具备合适减速比的减速机。

4　结束语
在化纤短纤维生产线的后处理联合机上采用计算机控制多单元变频调速系统具有非常重要的意义和广阔的前景。

特别是在以开发新品为主的多功能短纤维生产线上使用多单元变频调速系统尤为重要,不仅可以增加新品的种类,而且还可以提高产品的质量。

多单元变频调速传动系统应在新生产线设计中积极采用,在老生产线的设备改造中大力推广,大大提高国产化纤生产装置的机电一体化的水平,从而获得良好的经济效益和社会效益。

Improvement of polyester staple aftertreatment combination m achine driving method
SHE N Bing
(Bottle G rade PET Chip Department of Y izheng Chemical Fiber C o Ltd,Y izheng211900,China)
Abstract:Long side shaft combination driving is usually used for the driving of the traditional polyester staple after treatment combination machine.This driving meth od can meet the production techn ology requirement of polyester staple aftertreatment, but the floor space of it is large,the structure is com plicated,the uph old and maintainence is difficult,the changing of the variety is n ot sim ple.W ith the development of com puter control techn ology and regulating freguent speed g overning techn olo2 gy,multi2unit synchron ous driving regulating frequent speed g overning system is applied on the driving of polyester staple af2 tertreatment combination machine.It is n ot only useful for the development of the new variety in the production of PET sta2 ple,the reliability of the wh ole machine,the mechanical and electrical as an organic wh ole level of the staple production line is als o increased.
K ey w ords:PET fiber;staple fiber;aftertreatment combination machine
45　聚酯工业 第15卷　。