浅析变频技术应用于纺纱设备对产品品质的影响和提升

浅析变频技术应用于纺纱设备对产品品质的影响和提升

相对于传统的电机拖动技术，变频技术不仅具有明显的节能效果，还能相对容易地实现设备的平滑调速，配合人机操作界面还能够实现各种复杂的工艺要求。达到降低成本、简化机械结构、提质降耗的目的。在相当一段时期内，纺织行业由于设备落后，很多企业存在生产效率低、劳动强度大、产品低端的问题。近年来，借助飞速发展的计算机技术开发新材料、新工艺，加大对设备的更新改造成为整个行业的发展方向。文章对变频技术在纺纱设备中的应用进行了分析，希望能够提高产品的品质。

标签：变频技术；纺纱设备；产品品质；提升

纺纱工序是整个纺织生产的关键环节，成纱质量的高低对产品的品质和成本影响极大。由此，国内外很多纺织设备生产厂家在研发出诸如气流纺、涡流纺等新概念纺纱设备的同时对传统的纺纱设备应用新技术进行改造，其中采用变频技术对纺纱机的主传动系统结合PLC可编程控制技术的革新改造最为普遍，效果也最为明显。

传统的纺纱生产分为粗纱和细纱两道工序，一般的工艺流程为：原料喂入→清花→梳棉→头并→二并→粗纱→细纱→后加工。其中纺纱工序（粗、细纱）的作用是通过对棉（毛）条的牵伸、加捻、卷绕和成型，为后续的产品织造做好准备。

1 变频技术在粗纱机上的应用

（1）传统粗纱阶段是在棉条经罗拉牵伸后，由前罗拉出纱进行加捻，然后卷装成形绕在筒管上。传统的粗纱机前罗拉出纱速度是恒定，而卷绕速度随着卷绕直径的增大按反比例减小，机器采用机械式锥轮变速机构，皮带在上、下錐轮上移动，达到改变卷绕和升降速度实现粗纱卷绕成形。由于锥形齿轮加铁炮的变速机构稳定性较差、控制精度低，往往引起产品质量波动。同时，在设备起机时电动机升速太快也引起粗纱断头或者条干不匀等质量问题。

（2）采用变频技术的粗纱机能很好地解决，新型粗纱机采用4台变频电机分别传动牵伸罗拉、锭翼、筒管和龙筋升降完成整套工艺，取消了原设备中的锥轮、成形、摆动和换向机构等，还取消了捻度、升降、卷绕、张力、成形角度等变换齿轮，极大地简化了机械结构，提高了车速、减少了断头、提高了单机效率和质量，同时改变工艺简便、快捷。采用新型变频传动的粗纱机的控制框图和思路如下：

图1

图1中PLC控制器通过现场总线控制变频器和电动机。根据产品和工艺的需要预先设定算法并通过触摸屏进行工艺参数设定，检测装置实测粗纱张力进行

实时反馈。电动机自带编码器实现速度闭环控制以保证调速精度。从而实现锭翼卷绕速度随卷绕直径的增大而降速，确保恒张力卷绕，牵伸罗拉、锭翼、筒管和龙筋升降传动的运转速度按工艺要求和绽翼速度，筒管速度保持一定比例关系实现无级自适应改变。

2 变频技术在细纱机上的应用

（1）细纱紧跟粗纱后面对粗纱进一步牵伸、加捻后卷绕成型，出来的纱线用来织造面料。传统细纱机的锭子、罗拉及钢领板的升降都靠主电机传动，主电机采用双速电机，启动时用低速，正常运转后用高速且恒速不变。由于锭子速度不变，不能实现在纺纱过程中对大、中、小纱时锭子转速的动态控制，故纱线断头率偏高。而且实现牵伸、加捻、卷绕、成型的一系列凸棘轮、连杆机构的精度可靠性也低。造成织造时退管困难。如果在生产中能够根据整个筒纱各阶段的张力变化规律实现锭子转速的自适应调整，保证纺纱各阶段的张力恒定，做到小纱、大纱阶段基本无断头，中纱阶段又可以达到纺纱速度的目的，从而使产量、质量同步提高。

（2）变频技术顺应生产的需要应用到细纱机上，其主要优势是能够根据落纱的大、中、小纱张力变化规律实现自动无级变速，优化落纱条件以尽可能地保存纺纱各阶段的张力稳定。在新型细纱机中采用变频技术后可以根据在细纱纺纱时张力与锭子速度的关系，即当锭速增大时纺纱张力随着增大，且锭子速度越高，纺纱张力增加值就越大，合理调整锭速来控制纺纱张力，使纺纱过程的张力变化近似于恒定。即在小纱时纱线张力大，我们使用较低的锭速来减少断头；当小纱上升时纱线张力渐小适时增快锭速；当中纱纱线张力小时，使用较高的锭速；当大纱开始时，纱线张力渐大，我们又减慢锭速；快到满管位置时又使用较低的适位停车锭速；在空筒管开车生头时纱线张力波动大，还可采用适宜接头的低速运行；这样就可以根据需要，实现细纱机在纺纱运转过程中的变锭速控制，从而有效地降低细纱的断头率，提高细纱机的生产效率。

3 新型细纱机采用变频调速的实现方式

细纱机利用变频器调节锭子速度快慢一般采用定长制方式，即按照不同纺纱支数所纺的满纱总长度区间，每个区间根据实际生产中的断头情况来设置相应的锭子速度达到减少设断头的目的。

4 纺纱机采用变频技术拖动的效果和优势

（1）简化了复杂的机械结构，取消了锥棘轮等变速连杆装置，提高了设备可靠性；（2）主机速度提高了35%，噪音降低，断头率减少，提高了生产效率和产品质量；（3）应用触摸屏人机界面，操作方便、直观，更换工艺品种方便；（4）节约电能的消耗；（5）变频调速有利于加强纺织厂机电一体化和计算机技术的推广应用，实现在线检测、显示和控制。

通过上述分析可以看出，变频器应用于纺纱机相较于传统的继电控制，无论

是产品质量、能源消耗，还是用人用工方面都有优越性。因此，加强变频技术的开发和应用对于整体提升我国的纺织行业水平具有重大的意义。