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    摘要：介紹了變頻調(diào)速控制方式在清梳聯(lián)電氣控制中的工藝適應(yīng)性、技術(shù)特點(diǎn)，簡單介紹了變頻調(diào)速幾種控制方式的優(yōu)勢，根據(jù)目前清梳聯(lián)所采用的控制說明了變頻調(diào)速在工藝調(diào)整、節(jié)能降耗等方面的具體應(yīng)用。

    關(guān)鍵詞：變頻調(diào)速 矢量控制 V/F控制 工藝調(diào)整 節(jié)能降耗

    Abstract Technology characteristic and superiority of frequency conversion speed control are introduced.       According to blowing-carding system control mode to expound application of Frequency conversion speed control in cotton spinning technology regulate and reduce waste and losses，improve quality.

    Key Words Frequency conversion speed control, Vector control,V/F control, technology regulate, reduce waste and losses , improve quality.

    1、紡織行業(yè)對控制系統(tǒng)提出的要求

    我國紡織行業(yè)國際化進(jìn)程正在加快，但是和國際水平還有一定的差距，隨著自動化程度的提高，棉紗質(zhì)量競爭檔次的不斷提高已對棉紡設(shè)備提出了更多的要求：提高產(chǎn)量的同時(shí)保證穩(wěn)定性、提高和穩(wěn)定紗線質(zhì)量、節(jié)能降耗、適用多品種小批量生產(chǎn)等等。清梳聯(lián)系統(tǒng)作為前紡環(huán)節(jié)，質(zhì)量指標(biāo)的提升對最終的紗線質(zhì)量有很大的影響，成本的不斷增加使得很多紡織廠對成本、效能、電氣控制的精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性，以及工藝的適用性也提出了更高的要求。變頻控制、伺服控制等控制方法的出現(xiàn)為我們解決了這些問題的方法，伺服控制系統(tǒng)雖然控制精準(zhǔn)，但是成本過高。相對伺服控制來講變頻控制性價(jià)比比較高，這也是變頻控制在棉紡行業(yè)普遍應(yīng)用的原因。

    2 、變頻器控制方式的對比

    2.1 V/F（恒壓頻比）控制以及特點(diǎn)

    V/F控制顧名思義，V/F控制就是保證輸出電壓跟頻率成正比的控制。異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩是電機(jī)的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的，在額定頻率下，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大，磁回路飽和，嚴(yán)重時(shí)將燒毀電機(jī)。因此，頻率與電壓要成比例地改變，即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓，使電動機(jī)的磁通保持一定，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生。這種控制方式多用于風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能型變頻器。V/F控制電路結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、機(jī)械特性硬度較好，能夠滿足一般傳動的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)是低頻率時(shí)無法滿足電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的輸出并且V/F控制是使變頻器按照事先安排好的補(bǔ)償程度工作，不能隨負(fù)載的變化而改變。

    2.2 VC（矢量）控制以及特點(diǎn)

    矢量控制是通過測量和控制異步電動機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量 (勵(lì)磁電流) 和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量 (轉(zhuǎn)矩電流) 分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。由于矢量控制可以使得變頻器根據(jù)頻率和負(fù)載情況實(shí)時(shí)的改變輸出頻率和電壓，因此其動態(tài)性能相對完善。可以對轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精確控制；系統(tǒng)響應(yīng)快；調(diào)速范圍廣；加減速性能好等特點(diǎn)。在對轉(zhuǎn)矩控制要求高的場合，以其優(yōu)越的控制性能受到用戶的贊賞。其中矢量控制分為：無速度傳感器的矢量控制和矢量控制（閉環(huán)）兩種。

    2.2.1 無速度傳感器的矢量控制

    由于矢量變頻器可以分別對電動機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)距電流進(jìn)行檢測、控制，自動改變電壓和頻率，使指令值和檢測實(shí)際值達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)了矢量控制。雖然它是開環(huán)控制系統(tǒng)，但是大大提升了靜態(tài)精度和動態(tài)品質(zhì)，轉(zhuǎn)速精度可達(dá)5%。轉(zhuǎn)速響應(yīng)也較快。在設(shè)備要求不是十分高的情況下，采用該方案是非常合適的，它可達(dá)到控制結(jié)構(gòu)簡單，可靠性又高的實(shí)效。圖1為無速度傳感器矢量控制的系統(tǒng)框圖：
  
            
                                                                                         圖1 

    2.2.2矢量控制（閉環(huán)）

    在前者控制方式下增加了反饋環(huán)節(jié)，矢量閉環(huán)變頻調(diào)速是一種最為理想的控制方式，他類同于伺服、直流閉環(huán)調(diào)速，但性價(jià)比又大大優(yōu)于兩者。該方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行速度控制，即甚低速亦能運(yùn)行，調(diào)速范圍可達(dá)100:1或1000:1；動態(tài)響應(yīng)快，轉(zhuǎn)速精度高；加速度特性好，抗負(fù)載突變能力強(qiáng)。其缺點(diǎn)是：價(jià)格較貴，安裝速度傳感器必須與電機(jī)同軸，且增加了反饋環(huán)節(jié)，這些都給安裝維護(hù)增加了一定技術(shù)難度。因此對于轉(zhuǎn)速精度要求不是特別高，負(fù)載變化不是十分劇烈的場合，建議選用開環(huán)矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)為好。圖2為矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)控制框圖
  
             
                                                                                        圖2

    3、變頻調(diào)速在棉紡行業(yè)中的應(yīng)用

    3.1 工藝調(diào)整方面的應(yīng)用

    1、錫林電機(jī)功率較大，啟動電流非常大，變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)了錫林電機(jī)軟起動、無大電流沖擊，延長電機(jī)、設(shè)備使用壽命；

    2、道夫電機(jī)，大壓輥電機(jī)（三羅拉部分）變頻的使用，極大的方便了工藝的調(diào)整：如產(chǎn)量、工藝牽伸比、不同品種的適用性；

    3、由于人工費(fèi)用的增加，越來越多的棉卷型梳棉機(jī)改造成棉箱形式，梳棉機(jī)后部給棉的控制提出了更高的要求，低速生頭時(shí)給棉電機(jī)在低頻狀態(tài)運(yùn)行，轉(zhuǎn)矩的不足導(dǎo)致給棉羅拉的“打盹”現(xiàn)象以及從慢速生頭到快速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的意外牽伸及變速箱齒輪磨損產(chǎn)生的“打頓”使棉條重不勻及CV%嚴(yán)重超標(biāo)，往往使成紗等級大幅下降甚至成為不合格品。變頻調(diào)速的應(yīng)用使這些問題迎刃而解。

   4、紡織市場向高產(chǎn)化，高質(zhì)化發(fā)展，矢量變頻控制在寬幅梳棉機(jī)的應(yīng)用既滿足了梳棉機(jī)低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩的要求，由于加減速性能良好，避免了提速時(shí)的意外牽伸對棉條造成的影響，同時(shí)在高速時(shí)也具有良好的動態(tài)性能。

    3.2 節(jié)能降耗

    1、變頻器的應(yīng)用取消了減速箱，慣性飛輪，帶電刷的電磁離合器及雙速電機(jī)后，以前維修工最頭痛、最繁忙的變速箱漏油問題、齒輪磨損調(diào)換問題、離合器失靈損壞問題。由于多品種的原因，相應(yīng)的會有很多的工藝輪，部分工藝輪的減少在某種程度上為企業(yè)減少了成本。

    2、風(fēng)機(jī)、空調(diào)變頻調(diào)速節(jié)能相當(dāng)可觀

    由流體力學(xué)可知，風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速一次方成正比，壓力h與轉(zhuǎn)速的平方成正比;

      （3.1）

      （3.2）

    （3.3）

    式中: Q_e—風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)(流)量； H_e—風(fēng)機(jī)的額定壓力；P_e —風(fēng)機(jī)的額定功率；n_e —風(fēng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速  

    由式中可知，若風(fēng)機(jī)功率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)風(fēng)量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速可成比例下降，此時(shí)風(fēng)機(jī)的輸出功率是成立方關(guān)系下降。風(fēng)機(jī)在棉紡設(shè)備中應(yīng)用量大、面廣，其傳動絕大部分為大功率交流電機(jī)，包括濾塵風(fēng)機(jī)以及單機(jī)風(fēng)機(jī)，耗電量在棉紡設(shè)備中是大戶。濾塵風(fēng)機(jī)一般通過更換皮帶輪的大小來調(diào)節(jié)風(fēng)量，單機(jī)風(fēng)機(jī)通過調(diào)節(jié)風(fēng)門的辦法調(diào)節(jié)風(fēng)量。這種調(diào)節(jié)方式雖然簡單，但它是以增加管網(wǎng)損失，耗費(fèi)大量能源為代價(jià)的。如采用變頻調(diào)速就可以從根本上防止電能浪費(fèi)，單從公式（3.3）來算，其節(jié)約的電費(fèi)就可想而知了。空調(diào)是棉紡廠離不開的首選設(shè)備，變頻空調(diào)的使用使溫度波動小，避免了空調(diào)的頻繁開停，延長了壓縮機(jī)的壽命，具有高效、節(jié)能的特點(diǎn)。同時(shí)避免了頻繁啟動對電機(jī)和電網(wǎng)的損害。并保證了車間溫濕度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，為確保紗線質(zhì)量提供了前提條件。

    4、結(jié)語

    通過控制方式的優(yōu)點(diǎn)和先進(jìn)性，以及在清梳聯(lián)中的應(yīng)用，驗(yàn)證了變頻調(diào)速在清梳聯(lián)工藝調(diào)整、節(jié)能降耗等方面的優(yōu)勢。

    參考文獻(xiàn)：

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