高性能的Power Flex 700變頻器
---幫我實現(xiàn)了紡絲“三速”一致性控制
（Power Flex 700 drives solved “three speed” control in producing TOW）
姚金坤（YaoJinKun）
（昆明市穿金路725號:昆明醋酸纖維有限公司。郵編:650224）
（725 Chuan Jin Road Kunming P.R.C;Kunming Cellulose Fibers CO.LTD. P.C;650224）
摘要:絲束是一種高技術產(chǎn)品。生產(chǎn)絲束時整個過程對調(diào)速控制要求極高，特別是“三速”一致性控制,
直接影響絲束質(zhì)量和產(chǎn)能。昆纖公司采用羅克韋爾AB公司變頻器解決了調(diào)速難題，生產(chǎn)出了世界一流的產(chǎn)品。特別是運用新一代高性能的Power Flex 系列變頻器后，使公司在生產(chǎn)規(guī)格多樣化產(chǎn)品、工藝技改、實時系統(tǒng)控制、生產(chǎn)穩(wěn)定性、提高產(chǎn)能等，有了更加得心應手的能力。
Abstract:Tow is a high-technology product..To controal speed is required very high in whole producing Tow ,especially the “three speed”. It influences the quality and output of TOW. KCFC have solved the difficult problem by using AC drives of Rockwell company, and produced the highset quality TOW in past. BY using the newest “Power Flex series AC drive”, KCFC is more improved capability in the diversification 、skill 、control 、
Stability 、ect。
關鍵詞: 絲束生產(chǎn) “三速”控制 AB變頻器 品質(zhì)產(chǎn)能改進
Key words: Producing TOW , Control the “three speed” , AC drive of AB company ,
Improved the quality and output
1．概述
醋酸纖維工業(yè)屬紡織工業(yè)，早在上個世紀二十年代就實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。煙用二醋酸纖維素絲束是一種技術含量較高、品質(zhì)較高的產(chǎn)品。我國在七十年代、八十年代曾進行了大量的絲束生產(chǎn)工業(yè)化試驗，最終因產(chǎn)品質(zhì)量達不到要求而擱淺。直到八十年代末，通過技貿(mào)結(jié)合的方式引進美國塞拉尼斯（Celanese）生產(chǎn)技術，在江蘇南通建立了國內(nèi)第一家生產(chǎn)企業(yè)-南通醋酸纖維有限公司，才開始了國產(chǎn)絲束，結(jié)束了我國高品質(zhì)煙用絲束長期以來全部依賴進口的歷史。此后又相繼建成珠纖、昆纖、惠大三家醋纖生產(chǎn)企業(yè)，并自行研制開發(fā)了31個新品、350孔紡絲工藝、絲束生產(chǎn)關鍵設備紡絲機、卷曲機等，形成了有自主知識產(chǎn)權的絲束生產(chǎn)工業(yè)。
絲束生產(chǎn)的關鍵設備是紡絲機和卷曲機，絲束產(chǎn)品規(guī)格的調(diào)整、產(chǎn)品質(zhì)量合格與否，其決定因素是“三速”控制。即計量泵速度、喂絲輥速度、卷曲機速度的控制。
昆明醋酸纖維公司，自95年建廠時就采用了美國羅克韋爾公司的變頻器（1336系列），使生產(chǎn)煙用絲束產(chǎn)品質(zhì)量達到了國際最高標準要求，滿足了國內(nèi)煙草生產(chǎn)對絲束的要求，特別是2004年采用羅克韋爾AB公司新一代高性能的Power Flex 系列變頻器后，使昆纖產(chǎn)品在生產(chǎn)規(guī)格多樣化、工藝技改、實時系統(tǒng)控制、生產(chǎn)穩(wěn)定性、提高產(chǎn)能等，有了更加得心應手的能力。
2．絲束生產(chǎn)工藝與“三速”控制；
絲束生產(chǎn)工藝主要是將二醋片經(jīng)漿液制備、3級過濾、紡絲、卷曲、干燥、擺絲、打包7個主工藝段來完成絲束生產(chǎn)和包裝。輔助工藝主要是丙酮回收、助濾劑制備、TiO2漿液配制、ST-90制備、公用生產(chǎn)介質(zhì)（工藝水、軟水、蒸汽等）、空調(diào)系統(tǒng)等。其中生產(chǎn)不同規(guī)格產(chǎn)品、產(chǎn)品質(zhì)量合格與否的關鍵是紡絲和卷曲。
2.1 紡絲和卷曲工藝
二醋片經(jīng)漿液制備、3級過濾后,經(jīng)制漿段S泵打到紡絲機上端的漿液總管,在漿液總內(nèi)反復打循環(huán)合格后,由大計量泵控制漿液總量，漿液從紡絲機上144個漿液分支管，經(jīng)對應的144個高精度計量泵控制，計量泵的速度決定了絲束生產(chǎn)的規(guī)格。計量泵在運轉(zhuǎn)時把漿液分支管送來的漿液定量送入燭形過濾器，漿液經(jīng)燭形過濾器后進入漿液預熱器，預熱的高壓漿液經(jīng)噴絲帽的三層過濾后由噴絲孔噴出,噴出的漿液與紡絲機甬道上部的預熱空氣一起向下運動，噴絲帽噴出的漿液在均勻熱空氣的作用下蒸發(fā)出丙酮和水份，到甬道底部時形成醋酸纖維單絲。通過喂絲輥的運轉(zhuǎn)將絲從甬道內(nèi)牽出，通過集絲V形板和集絲羅拉，把單絲匯集成一股絲束,每股絲束經(jīng)上油輥獲取所需的外油含量，再繞過喂絲輥通過節(jié)點捕捉器至轉(zhuǎn)向羅拉轉(zhuǎn)900度后，匯集于絲帶，根據(jù)不同品種要求(20—60)的絲股匯集成絲束帶。從紡絲機出來的絲帶,在卷曲機對棍的牽引下絲帶平展地進入卷曲機腔, 卷曲機腔內(nèi)受卷曲機壓版的壓縮變成卷曲絲束,然后噴入卷曲機鋪絲器槽,沿槽往下運動后進干燥器,經(jīng)干燥除丙酮、水份后進入擺絲，打包后完成絲束成品。
(絲束是非常細的,目前生產(chǎn)的絲束規(guī)格一根9000米長的絲重為2-4克)
2.2 絲束的質(zhì)量與“三速”的關系:
從紡絲和卷曲工藝可見,絲束生產(chǎn)的關鍵是在紡絲機和卷曲機上完成的,其產(chǎn)品規(guī)格和質(zhì)量也是在紡絲機和卷曲機段完成的?？刂平z束產(chǎn)品規(guī)格、質(zhì)量、產(chǎn)量的核心工作均集中于“三速”控制，即計量泵、喂絲輥、卷曲機對輥的速度。
計量泵、喂絲輥、卷曲機速度控制，每一環(huán)節(jié)決定絲帶的內(nèi)在、外在質(zhì)量，每一個環(huán)節(jié)要求極其穩(wěn)定、控制精度要求高；另外“三速”的一致性是致命的技術要求，整個生產(chǎn)過程中,”三速”匹配后反應出絲帶的線速度必須越一致越好，只要有一點匹配不好，絲束生產(chǎn)穩(wěn)定性和連續(xù)性就受到挑戰(zhàn),絲束斷帶、質(zhì)量不合格。
2.3紡絲速度和“三速”控制方案：
紡絲速度是絲束生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量的決定因素。貫穿整個紡絲生產(chǎn)過程中的重要速度，除“三速”外還有上油輥速度、干燥機鏈板速度，擺絲機對輥速度，每一根合格絲都要經(jīng)過上速幾個速度的有效匹配控制。生產(chǎn)中幾個速度做到反應在絲帶上的線速度一致性越好，質(zhì)量、產(chǎn)能越高，生產(chǎn)越穩(wěn)定和連續(xù)。
紡絲速度控制，通常以“三速”中喂絲輥速度為中心，以“三速”控制為主，輔以上油輥速度、干燥機鏈板速度，擺絲機對輥速度，最終完成整個絲束生產(chǎn)的控制。
在實際生產(chǎn)中,一臺變頻器控制一臺大計量泵速度,通過大計量泵控制144臺小計量的漿液速度;一臺喂絲輥控制144股絲,又由4臺卷曲機配合完成對同一喂絲輥的絲帶進行卷曲,每一臺紡絲機要對應配合8臺卷曲機，由于各設備功率、軸徑、工作位置等不同,使”三速”控制變得更加困難。
為做好這些速度的控制，昆纖工程對這些設備速度的控制方案，都采用了羅克韋爾AB公司的變頻器，二期工程采用新一代Power Flex系列變頻器。采用同一廠家、同一系列，使其有較好的一致性，較成功的決解了紡絲“三速”控制一致性的問題，使昆纖公司開展的工改，生產(chǎn)不同規(guī)格、品種的產(chǎn)品，開發(fā)企業(yè)潛能，提速增產(chǎn)增收都變得能得心應手。
3．Power Flex系列變頻器功能及運用效果
羅克韋爾AB公司Power Flex系列變頻器是一個大家族，主要分為Power Flex 4系列和Power Flex 7系列兩個等級。每個等級中的變頻器，針對運用需求又分為幾種產(chǎn)品，每一種產(chǎn)品中又根據(jù)性能要求不同分為不同檔次的產(chǎn)品，這對用戶在使用時，既能選到滿足生產(chǎn)要求的變頻器，又能節(jié)約生產(chǎn)投入成本。
昆纖公司絲束生產(chǎn)中選用的Power Flex 系列變頻器，主要是Power Flex 40、70、700變頻器，是根據(jù)工藝控制性能要求和使用環(huán)境要求等考慮。選型合理對確保運用效果是非常重要的。本文結(jié)合昆纖公司的特點簡要交流Power Flex700變頻器功能和運用效果：
①．Power Flex 700變頻器：控制方式中主要有基本型和帶AB專利FORCE技術的磁場定向控制；兩種不同的選擇對電機速度控制精度要求是有很大差異，當然費用也不一樣；選用基本型對電機速度控制精度為0.5%；選用帶FORCE技術的速度控制精度為0.001%。在選基本型變頻器時，如果要采用無速度傳感器矢量控制方式，選擇帶不帶編碼器對速度控制精度也是有很大差異的，不帶編碼器對速度控制精度為0.5%，帶編碼器反饋對速度控制精度為0.001%。不同的選型對應性能和價格是有差異的。昆纖“三速”控制的關鍵是“三速”控制后反應的絲束線速度一致性，對單設備速度控制主要是穩(wěn)定性，故選用Power Flex 700變頻器標準型配置。
② Power Flex 700變頻器：25HP以下的都內(nèi)置有動態(tài)制動單元。動態(tài)制動單元對調(diào)速性能要求高，特別對需要快速減速的性能有極好的改善。昆纖絲束生產(chǎn)因需要適應市場對不同規(guī)格產(chǎn)品需求，工改需要調(diào)速頻繁，故在選型時對紡絲、卷曲機配的變頻器都考慮了帶動態(tài)制動單元。
③．Power Flex 700變頻器：內(nèi)置有EMC濾波器和輸出共模磁心，能夠滿足全求EMC電磁兼容性的要求，提供了一體化的集成解決方案；
④．Power Flex 700變頻器有較好的網(wǎng)絡控制功能，有利于昆纖實現(xiàn)了電氣馬達調(diào)速控制與過程控制系統(tǒng)PCS7，全廠管理控制系統(tǒng)，實時狀態(tài)在線監(jiān)視系統(tǒng)等，有效的通信和控制連接。
⑤、Power Flex 700變頻器采用了通用人機界面。人機界面包括LCD人機界面模塊和基于PC的組態(tài)軟件。昆纖為完善對變頻系統(tǒng)的管理，還配置了DriveTools2000TM 在離線和診斷軟件，DriveExplorerTM在線組態(tài)軟件等，通過這些工具軟件，對全廠變頻器組態(tài)和化、設置和定值管理、故障診斷分析處理、實施預防維修等，都有較大改善。
AB公司的Power Flex系列變頻器是一個功能強大、操作靈活、適應性強、使用經(jīng)濟性好的家族產(chǎn)品。除硬件選型時要關注需求功能外，在安裝后對其編程組態(tài),做好運用功能選擇、參數(shù)設置也是非常重要的。昆纖在使用Power Flex系列變頻器時，因設置不當也發(fā)生過導致影響生產(chǎn)的事故，如擺絲機因減速時間設置不當，在快速減速時導致故障停機，后修改減速時間設置就解決了問題。
綜上所述，變頻器的運用效果，一是設備選型非常重要，設備本身的性能決定對生產(chǎn)的保障能力。設備選定安裝后，做好對其性能的掌握和運用也是非常重要的工作。昆纖使用羅克韋爾公司變頻器100多臺，新一代高性能的Power Flex 系列60多臺，自95年投運到現(xiàn)在，沒有發(fā)生一次變頻器本身的設備事故，其間發(fā)生的一些生產(chǎn)事故，經(jīng)分析都屬選型不當和運用時參數(shù)設置不當?shù)膯栴}，AB變頻器為昆纖生產(chǎn)高品質(zhì)絲束和穩(wěn)定、連續(xù)生產(chǎn)，做出了很大的貢獻。
4．應用體會
通過一期工程（95年）使用羅克韋爾公司1336系列變頻器，二期工程（2004年）采用Power Flex系列變頻器，我們體會到羅克韋爾公司變頻器是高質(zhì)量，高性能的產(chǎn)品。特別是最新一代Power Flex系列變頻器，功能更強大、操作更靈活、對各類設備、使用環(huán)境的適應性更強。對有特殊功能要求，如高精度速度控制、苛刻場所應用、多臺設備同步性能一致性控制等，都能取得較好的控制效果。昆纖在使用中體會到Power Flex系列變頻器，實施對生產(chǎn)設備控制的穩(wěn)定性、調(diào)速性能、網(wǎng)絡功能、與工藝過程的聯(lián)控等，都有較好的效果。
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