变频技术论文范文第1篇
【摘要】当前，随着我国经济社会发展的转型升级，变频技术在煤矿机电设备改造中得到了广泛的应用。变频技术的主要优势在于节能和调节性能。但是变频技术在机电设备改造中的应用比较晚，需要进一步研究。在本文中，笔者结合自身的工作实际和理论知识，从变频技术的定义出发，分析了其在煤矿机电设备改造中的应用。
【关键词】变频技术；机电设备；设备改造
在煤矿机电设备的更新改造中，变频技术得到了广泛的应用。而这主要得益于该技术在节能和调节方面的良好性能。变频技术在风机和泵类设备中具有相当的优势。众所周知，煤矿机电设备的改造是确保正常生产的重要内容，而在设备改造中利用变频技术，则有利于提升变频设备的性能。
一、变频技术及其基本原理
（一）变频技术的概念
变频技术是指通过改变电流频率的一种技术，通过变频器来实现对设备的控制。一般而言，变频器的结构比较复杂，主要包括键盘、电机、电源板和控制主板等，这些部件组合在一起，便可实现改变电流频率的目的。而在以往，机电设备的电流是不能够改变的，这也就使得设备在运行过程中，其转速无法改变，不仅会降低设备寿命，而且造成电能的浪费。而变频技术对于改变这一现状提供了可能。
（二）变频技术的原理
在不变动电压的情况下，变频器可通过电力半导体的作用，把机电设备中无法改变的电流频率转化为可以改变的电流，从而实现电流频率的改变，以此来调节设备的运行。这是变频技术的基本原理。
当前，变频技术在煤矿机电设备改造中有着广泛的应用，对于提升机电设备的性能具有重要的意义。
二、变频技术在煤矿机电设备改造中的应用
在煤矿生产中，在煤矿机电设备中，普通的变频器应用比较广泛，但是随着技术的发展，变频器的应用目的当前正逐渐从节能降耗向系统控制的智能化和灵活性转变。此外，远程控制也是其发展方向之一。在煤矿煤机的更新改造中，一般采用变频驱动来代替传统的手动闸门控制系统。通常使用德国西门子公司声场的Micro Master440新一代没款，设计的变频器具有相当高的标准。在这变频器中，同时包括输出、输入、数值量输入和继电器输出。通讯结构等。此外，用户界面也比较高，安装和操作均比较方便，可实现灵活的控制。
某煤矿顺槽胶带传送机由于设备老化，需要通过变频技术进行改造，笔者即以传送机的改造为例，分析变频技术在煤矿机电设备改造中的应用。传送机原有的驱动力为480Kw，但是随着煤矿开采作业量的不断增加，该设备已经无法满足生产的需要，所以煤矿计划增加输送机的输送量。
该传送机下现实情况是，皮带超过了使用年限，电机和减速器属于悬挂式结构，在持续的工作中会容易出现故障，而且情况还比较的严重。所以，对其技术改造可根据下图所示的内容来进行。
该传送机改造使用的是交流——直流——交流无速传感器矢量控制技术。按照一定的原理推算出电机实际的转速数值。在传送机在运输的过程中，必须确保额定局数百分百输出，以此来实现自动向电网输电的设计目标，从而能够大量的节省电能。
主控台在接通电源之后，这时显示器就可以显示该变频技术的相关指标，如果设备的运行条件是安全的，则相关的指示灯便会自动亮起。在此工况条件下，操作人员便可以按下安全回路的启动电钮，如果安全继电器等设备显示接通装填，则这时装置处于待机装填。等开车的信号发出之后，显示器中的指示灯便会开始工作，操作人员合上制定泵，则其便开始工作，相关的指示灯这时也会亮起。
而对于对手闸的控制，则需要技术推上操作，沿着正确的方向进行操作，这时电动机便会根据预先设定好的数值提升到最大的转速。对手闸控制推上，则可实现把反转电动机转速由零向预定的数值提升。当主令手柄推到零时，则电动便会按照设定的值有规律降到零。
三、煤矿机电设备改造中应用变频技术的注意事项
在煤矿机电设备的改造中，应用变频技术，注意事项有：
（一）结合机电设备的具体使用条件。在上文中，笔者已经分析指出，基于变频技术的变频器具有诸多的优点，比如具有节能、高校和良好的调节性能等，但是不可否认的是，基于该技术的变频器也具有一定的缺点，比如噪声和振动大、价格比较高和容易发热等。这就要求在实际的应用过程中，必须结合机电设备的实际情况来应用，主要是确定该设备有无必要使用该技术、变频器的工作电压、频率限制和加减速的时间等各项技术参数的确定。
（二）合理的负载匹配。选择电动机和变频器的类型，主要是根据负载特性。比如通常恒转矩负载应选择转矩特性较好、启动和制动大、过载时间和能力均较好的变频器。而对于风机的选择，则需要选择经济、可靠的变频器，选择U/f=const的变频器。恒功率负载要求为定值控制，具有专业的设计。
（三）正确的安装和使用。对于变频器来说，其对于安装质量有着比较高的要求。通常，变频器的使用温度范围为-10℃～50℃，而且对海拔也有一定的要求，不能超过1000m。如果超过这个限制值，则需要降容；变频器不能安装在振动比较频繁的地点，如果安装在振动频繁的地点，则需要采取一定的防震措施；在电磁干扰到的区域，也不能安装变频器；对于潮湿、带有腐蚀性气体的环境，也不能安装变频其。总而言之，变频器对于安装有著比较高的要求，必须注意安装的注意事项。
结语
当前，随着我国经济社会的发展，对于煤炭的需求量越来越大。这就需要确保煤矿机电设备的性能良好。在当前的煤矿机电设备改造中，一般使用变频技术进行改造。在本文中，笔者从变频技术的概念和原理、变频技术在设备改造中的应用及其注意事项等方面分析了变频技术在煤矿机电设备更新改造中的应用。
变频技术论文范文第2篇
[摘 要]在矿山开采过程中，由于矿山机电设备所消耗的能源较大，产出和消耗不成比例，因此受到人们的广泛关注。近年来，我国在变频控制技术方面的资金与精力投入不断加大，且把此种控制技术推广到机电生产与矿山领域，合理化应用变频控制技术，能实现对机电设备功耗的合理化控制，有利于延长机电设备的实际使用寿命，也推动了我国矿山产业的进一步发展。对此，本文就矿山机电设备变频控制技术展开了相关的分析与研究。
[关键词]矿山;机电设备;变频控制技术
矿山产业为整个社会和工业发展提供了一定的能源，是我国的重点发展产业，且我国矿山企业拥有相对先进的设备与技术。如今，人们对能源的需求量逐步增加，且矿产资源的产量也受到了国家的重视，对此，将相关的科学技术应用到矿山机电设备中具有重要意义。其中以变频控制技术为典型的科技元素逐步被注入到矿山机电设备系统中。目前，矿山数量在不断增加，变频控制技术在整个矿山机电设备中的应用，大大提高了机电设备的运行效率。
1 变频控制技术的基本原理与发展现状分析
通常情况下，矿山机电设备无需长时间且满负荷的运行，为了满足矿山开发与资源保护的基本要求，可将变频控制技术应用到矿山开发之中，以防止机电设备产生过剩的力矩。变频调速技术主要包括计算机技术、电力电子技术与电机驱动技术。在变频调速技术应用的过程中，主要是将机械设备与强弱电技术进行有机的结合，以形成一种强大而创新型的技术体系。
1.1 变频控制技术的基本原理
1.1.1 电压转换与调速
（1）变频控制技术在矿山机电设备中的应用。为实现电子技术、危机管理技术和电子传输技术的有机结合，机电设备主要利用电能实现混合处理的综合技术。其主要目的是利用功率半导体器件的实际开关效应，使工频电源及时转换为另一种变频调速装置。
（2）变频技术在煤矿机电设备中的应用，.主要是将变频技术转化为一般的电流和电压，通过改变其频率来实现互用。在这一过程中，交流电压成为实现无级调速的重要驱动电源，电压的基本要求也达到了无损调速的目的。
1.1.2 提高整体性能
结合变频控制技术的基本运行原理，通过调速的方式来应对矿山机电设备的基本负荷变化，以达到自动加减速的效果，有利于提高矿山的基本运行效率。变频控制技术的应用就是矢量控制与转矩直接控制的有机结合，而共同研发的智能化自动控制系统，主要是借助数字信号处理技术与单片机通过集成电路来科学的进行调速，从而达到参数识别与合理化编程，以达到智能化管理效果，更好的应用到矿山机电设备之中。
1.1.3 变频控制技术发展现状分析
目前，变频控制技术仍旧处于积极发展的状态，最关键的是核心功率器件进一步的发展。变频控制技术具有很好的智能化优势，旨在达到直接控制的目的，从而体现变频调速的高效性。近年来，随着科学技术的逐步发展，电子信息技术、自动控制技术、计算机技术和大功率输出技术的应用，使变频控制技术在煤礦机电设备中的应用有了很大的突破。目前，各个行业都在积极地推进环保工作，通过相关的分析可得知，电气设备、采矿、机械与矿山的能耗量比较大，会对周边环境造成严重的负担，从而影响到人们的实际生活，这主要是由于压气、通风等设备会耗费大量的电能。为优化与完善变频控制技术，使其能够更大程度处理好节能问题，从而获得理想的效果。近些年来，通过对神经网络的研发与设计，促使变频控制技术更好地应用到智能控制系统之中，使得变频技术在机电设备中的应用范围逐步拓宽。借助变频控制技术能提高开发效率，有利于推动矿山运行系统的进一步发展。把变频控制技术应用在矿山机电设备中，能有效提高内部编程效率，能精准识别各项参数性，便于煤矿机电设备安全而稳定的运行。
2 矿山机电设备变频控制技术的应用
2.1 变频控制技术在提升机中的应用
在矿山运行系统中，提升机具有高度的存在价值，其主要负责人员与物料的安全运输，在整个矿山生产体系中发挥着十分重要的作用。通常情况下，先通过电动机转子电路与金属电阻器进行有效地连接，利用接触器关闭电阻或鼓型控制器来调节速度，由于电频范围不造成的电阻消耗过大、散热性较差，且精度比较低等问题，在提升机下坡或减速段所设置的直流电源与低频电源，容易造成严重的资源浪费。将变频控制技术应用到提升机驱动系统内，主要是能够从根本上排除一系列的缺点，以达到无极加速与减速的目的，以提高系统的保护性能，其主要优势表现如下：
（1）相关的编程工作可通过程序员的具体指令来完成，为控制与处理好继电器的逻辑关系，电路图和梯形图之间的有效转换更容易控制。
（2）由于外部线路继电器的实际数量大大减少，其所占据的空间也在逐步下降，使得维护成本与故障发生概率大大降低。
（3）借助触摸屏与编程器能够很好的检测出系统存在的故障，能及时检测出机械故障与电气故障。
（4）扩展性能与控制精度大大提高。为更好的修改内部程序，其在不改变硬件连接的基础上，实现系统功能参数的不断变化，以达到柔性控制的目的。
（5）当提升机处于一种负力状态之下，电动机所产生的再生能量会回馈给电网，能有效节约电能，且由于自动力矩的逐步增加，促使轿车安全性能逐步提高。
（6）变频控制技术的应用，有利于促进提升机速度的控制与制动，可大大降低系统设备的磨损率，能有效延长机械设备的使用寿命。
2.2 变频控制技术带式输送机上的应用
带式输送机的功率大于提升机的基本功率。它主要是通过绕线电机的转子绕线来达到工频运行的基本目的，并通过液力偶合器输送到带式输送机部分。带式输送机的基本工作原理主要是利用轮毂的有效转动、摩擦驱动和张力变形使皮带在滚筒上运动。传统的矿石输送带由于大电流起动，运行质量和传动效率容易受到热机械冲击和电机电压波动的影响。由于启动时间较短，皮带断裂老化，对皮带韧性要求较高。此外，液力偶合器使机械零件的磨削程度逐渐提高，容易出现内部温升、运转不良等各种问题，也极易造成更严重的环境污染。如果要解决液力偶合器的启动问题，可以将变频技术引入带式输送机，实现带式输送机的软停软启动，使带式输送机运行更加平稳。通过调节输出转矩和频率，改变和优化电机的工频恒速运行方式，不仅可以降低能耗，而且可以大大提高带式输送机的运行功率。
2.3 变频控制技术在井下绞车电控制系统中的应用
将变频调速技术应用到电控系统与保护系统内，不过要注意各项细节，要求输入电源是660V，频率为50Hz，而输出功率则要调整到0～50W，而电压变动则要控制在-15%～10%，频率调控到-2.5%～2.5%，需要强化过载能力，在负载变化方面，最低为-120%，最高荷载为120%的额定负载，从而满足四象限运转的条件。此外，還支持自动转矩的提升，在低频运转条件下，能够保证额定转矩，可对元件过热问题展开规范化的处理。当控制箱选择快开门方式时，电气控制应选择双PLC数字控制系统。硬件电路应强化对绞车的规范化控制，以达到数字化监控的目的。此外，当PLC遭遇故障时，需要进行稳步地提升。在整个控制系统之中，需要对相关的操作进行合理化的配置，还要及时配备一定的保护设备。另外，应支持一定的保护试验。若信号未发出，不可启动车辆，且信号发出时间≥30d。基于此，才能实现圣光信号与控制回路正常闭锁，且电流温度等相关指标也变得更加直观。
2.4 变频控制技术在通风机中的应用
通风机是矿井中的核心设备，其在整个矿物生产过程中发挥着十分重要的作用。通风机是十分重要的通风设备，其运行时间比较长久，因被称为呼叫系统。在新时期，伴随着采矿与挖掘工作的逐步推进，风压逐步加大，所需功率也大大增加。因此，在矿井下作业时，必须要保证通风机的实际运行功率，才可保证矿井作业的高效性。使用变频控制技术对矿山通风机进行调速，会借助巷道风量需求的有效预测来实现调速，可大大减少能耗量，其具体实施效果也比较理想。借助变频技术来完善通风机后，能够实现变频的软启动，电流冲击也逐步减弱，大大缓解了对整个电网运行设备所产生的影响，还能随时停止与启动。一般来讲，通风机运行速度相对较低，使得通风机的实际工作强度大大降低，可有效延长通风机的实际使用年限，减少维护次数。此外，为确保电动机转速的一致性，在正常运作条件下，确保两台电动机的运行频率尽可能保持一致，防止形成一定的风阻而导致风扇运行受到影响。
3 结语
综上所述，变频控制技术具有安全、高效而便捷的优势，其被广泛的应用到各领域内。在煤矿开采过程中，会耗费大量能量，且电耗是很大的。但在能耗系统中，能源浪费问题还是相当突出的。将变频控制技术应用到煤矿机电设备之中，占用空间小、方便拆卸、操作简单、速度可调节等是其重要优势，尤其是能达到一定的节能效果，能大大减少煤矿生产的能耗率。相信不久的将来，我国科学技术可以得到进一步地发展，可不断深化与提升变频控制技术，从而获得机电设备应有的成效。
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变频技术论文范文第3篇
摘 要 近年来随着我国社会经济的不断发展，各生产领域也得到了快速的发展，其中电子行业的发展尤为迅速，作为国内支柱产业，电子行业对人们的正常生活和国民经济的整体发展都会形成重要的保障。随着电子技术的发展，变频器的可靠性及相关技术也得到了不断的提高，为这一行业的发展奠定了坚实的基础。
关键词 现代变频器；发展；应用
近年来随着社会的不断发展，国内市场中高科技智能产品已经遍布每个角落，高科技电子产业已经占据了国内经济市场中的领先地位。在电子产业中变频器的发展已经成为国人的骄傲。很长一段时间以来，目前相关生产单位和企业已经将目光放在了这一行业上，但并没有形成一定的规模效应。本文基于以上背景，对现代变频器的发展及实际应用情况展开了进一步的分析，下面就让我们一同探讨。
1 变频器的分类
在实际应用过程中，变频器的划分有多种划分依据，以工作中主电路的运行方式为依据进行划分，可以将其分成两种不同类型，即电流型变频器和电压型变频器；如果以变频器开关作为依据进行划分，可以将其分为三种不同类型，即PAM、PWM和高载频PWM控制变频器；如果以变频器运行机理为依据对其进行划分，有三种不同类型，即V/f控制变频器、矢量控制变频器以及转差频率控制变频器；如果以其用途作为依据进行划分，则有五种不同类型，即通用、高性能专用、高频、单相、三相变频器。由此来看，不管是何种电力设备，都有与之配合的变频器对其电压及频率的进行控制，这一点是与人们的各种要求相符合的。从电压来看有低压与高压变频器。
2 变频器的发展及应用
现代变频器可以使负荷的电压及频率得到改变，同时还能起到频率、电压都恒定的作用。现阶段不同国家变频器所使用的电源有家用和工用供电电源，可以按照相关要求将其频率和电压分别设定成为400V/50Hz和200V/60Hz（50Hz），为了使产生的电压与频率可变，除此之外还要对两种电压和频率进行转换之后才能投入正式使用之中。
2.1 变频器的发展
电子元件的发展在我国还要追溯到20世纪60年代，一共经历了晶闸管等三种变频器演化过程。也正是因为经过了不断的发展，变频器的发展才能不断推进电子变换技术得到进一步的更新，脉宽式调制变频器在20世纪70年代初期因为其转换技术受到了人们的重视与关注，一直到了上世纪80年代，核心PWM模式变频器再次吸引了人们的目光，并通过不断的创新与改进，创造出了更多的变频器优化模式，在众多变频器优化模式中鞍形波PWM模式作为一种变频效果波形最好的变频器突颖而出。由于电子器件及电子技术的飞速发展使得变频装置的体积和性能都有了极大的改变。
现阶段国内市场中变频器的性能和规格各有不同，使得消费者在采购过程中有时不能对其进行正确的选择。从变频器目前的发展情况来看，与国外其他国家相比，我国变频器发展速度要快很多，虽然如此，但是从供货来源上来看，我国变频器始终被国外知名知名品牌垄断，这主要是因为两点原因，首先，国外很多知名变频器品牌引进我国比较早，国人在购买变频器时也很重视品牌和质量，其次，因为我国变频器质量始终处于同类产品的中端位置，加上国内变频器品种相对单一，使用性能也不强。所以，为了在最短时间之内使国内变频器能够与国际变频器水平持平，需要积极引进国外的先进生产技术，特别是功率模块的制造技术，还要加强对变频器的质量管理，控制变频器的生产流程，进而使我国变频器的智能化与网络化水平得到提高。这样变频器厂家才能在更短时间内敢追国际变频器的生产质量水平。
2.2 变频器的实践应用
变频器在国内除一少部分用于做变频电源外大多的变频器主要作用是为电动机调速度，其作用主要有两方面：1）节能，风机水泵类负载，与直接电网相比，使用变频器之后的运行更省电，起到节能作用，电机运行工艺与节能作用直接相关。电机往往要长时间运行，它在低负荷时会浪费大量能量，如果长时间低负荷运行，那么变频器的使用则十分必要。2）满足工艺及性能要求，在冶金、工业自动化及电梯等行业，一些工艺要求要电机软启动及精确调速，这时便需要通过变频器对其进行精确控制才能使工艺要求得到满足。
极型复合自关断器件是使高压变频器发展的代表，这使得高压变频器得到了极大的发展，同时以多电平逆变器技术为代表的高压大容量变频器技术也得到了不断的发展，现在已经成为大功率变频器研究的一大热点。该类装置，已被广泛用在矿山的中高压变频调速场合。特别地控制模式经简洁优化以后形成的SVPWM控制方式，可以使电容的使用寿命得到延长，同时将低畸变的电压输出。
3 kV、6 kV、10 kV电压等级的电机被成为高压电机，与这种电机同时使用，对其进行调速的变频器则为高压变频器。高压变频器的种类也有很多，主要可以分为交交变频器和交直交变频器两种，经常使用的变频器为交直交变频器，这种变频器会经过两次变换，首先，将电源电流转变为直流，再将直流转换为交流电压，以直流部分性质为依据，可以将其分为电流型和电压型两种变频器，以有无中间低压回路为依据，可以将其分为高高变频器和高低变频器两种，除此之外，还有很多不同划分高压变频器的方法。从高压变频器的应用上来看，交流变频器已经在我国各领域中得到了广泛的应用，尤其是石化、冶金等领域，主要应用于特大容量和极高转速之间的交流调速以及节能调速等方面。其中节能调速作用的发挥主要在哪些动态性能要求不高以及精确度不高的平方率负载上，例如风机和水泵。使用变频方法进行调速时，可以使速时效率和功率因数得到提高，进而达到节能的目的。
3 结束语
综上所述，对于企业来说，使用了变频器之后，变频器的质量对于安全生产尤其重要，特别是高压变频器谐波越大对电机的绝缘越会产威胁，所以，企业应该在研发和生产过程中结合变频器容易出现的故障类型采取具体的故障解决措施，进而才能保证变频器可以达到无故障运行，这样才能保证企业生产过程得到安全进行。
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变频技术论文范文第4篇
【关键词】变频器;故障分析;故障诊断
1、引言
变频器与电动机构成的调速传动系统进入实用化阶段已经有近20年的历史。近年来，随着电力电子技术和微电子技术的迅猛发展，作为交流电动机主要调速方式的变频调速技术取得了日新月异的进步。变频器以其优异的控制性能和显著的节能效果在多个领域得到广泛的应用。调速系统中的核心变频器是一个复杂的电子系统，易受到电磁环境的影响而发生损坏。因此它与其它设备一样，不可避免地会经常出现各种各样的故障。然而工业系统运行过程中，生产工艺的连续性不允许系统停机，否则将意味着巨大的经济损失。特别是在一些特殊的应用场合，如自动化系统、核能和危险的化学工厂中，更不允许变频器因故障停机。
2、频器故障分析及诊断方法
变频器的主电路基本结构主要由整流电路、中间直流电路、逆变电路组成。据统计，80%的控制系统失效主要是源于元器件的故障[1]，它是变频器最易发生故障的部位。变频器一部分故障是在运行中，频繁出现自动停机现象，伴随一定的故障代码，此时查找相关说明书，按说明书指示查找原因，主要是由于变频器的运行参数不合适，外部工况不满足变频器的使用要求，控制线接线错误促使变频器产生一种保护现象。严格的说这不是真正意义上的故障。
2.1 故障分析方法
当遇到变频器发生故障时，我们要头脑清楚分清故障的类型。通过实践经验我总结了四点原则：先断后送、先外后内、先主后控、先轻后重。
所谓先断后送，就是当变频器发生故障停机时，要先切断变频器电源，仔细观察变频器内主控电路板、控制信号板以及CPU板是否有原件损坏。通过仔细检查无误后送电测试。此时重点检查直流环节和逆变环节，检测直流母线电压不得低于410V。逆变环节重点检查IGBT模块的好坏。检测IGBT模块的办法：将万用表拨在R×10KΩ挡，用黑表笔接IGBT的集电极(C)，红表笔接IGBT的发射极(E)，此时万用表的指针在零位。用手指同时触及一下栅极(G)和集电极(C)，这时IGBT被触发导通，万用表的指针摆向阻值较小的方向，并能站住指示在某一位置。然后再用手指同时触及一下栅极(G)和发射极(E)，这时IGBT被阻断，万用表的指针回零。此时即可判断IGBT是好的。
先外后内，主要指先检查变频器的外部控制回路。例如，电机输入电源、变频器输入电源和控制信号以及停机时的现场的工艺状况最后检查变频器的控制电路。先主后控，主要指先检查变频器的主回路再检查控制回路。先轻后重，主要指在调试时可以先带小负载，比如选一台小型电机放在变频器边上进行调试。当调试完成后再在工艺负载下运行。
2.2 故障诊断方法
变频器一旦出现异常，发生故障，保护功能动作，变频器停止输出，变频器故障节点动作，并在变频器显示板上显示故障代码。用户可根据故障代码提示进行自查;查找故障时的记录，如故障时设定的频率，故障时的输出电流，故障时输出电压，故障时的直流母线电压，故障时的模块温度等等。分析故障原因，找出解决方法。我们重点介绍以下此类故障发生的原因及处理方法[2]。
①过电流故障：此类故障要分清加速过程、减速过程还是电机正常运行中发生过过电流故障。这类故障按下类顺序检查，变频器输出回路电机是否有接地或相间短路、负载状况如何、电网电压、加减速时间是否合适、V/F曲线及转矩提升是否合适、是否旋转中电机直接启动、是否加减速过程中突然加载、PG是否出现码盘出现故障或码盘断线、变频器运行后输出接触器后合上、电流传感器或控制板故障、变频器选型是否过小。另外，在减速过成中是否存在发电能量回馈，此时要加装至东单元和制动电阻。通常变频器的过流保护值等于变频器额定电流的(1.8～1.9)倍。
②电压故障：此类故障分为加速过电压、减速过电压、恒速过电压、欠压故障。这类故障按照下列顺序检查，电源电压、直流母线电压、加减速过程中是否有外力拖动电机运行、是否启动旋转电机、欠压故障要检查整流桥和短接充电电阻的接触器、检测板是否故障、电源板是否故障。此类故障还要注意调节加减速时间以及制动单元。变频器在运行过程中，直流母线电压应该≥537V，根据厂家出厂设置不同失速过电压值等于760～800V，持续时间在1～2分钟，就停机发生过电压报警信号。直流母线欠电压故障时一般小于400～410V，接触器断开显示欠电压故障。
③缺相故障：此类故障分为电源缺相和输出缺相。此时应重点检查电源侧输入端子R、S、T以及变频器输出端子U、V、W是否连接良好，三相电源是否平衡。对于输入缺相故障，变频器通过硬件电路检测三相输入电压，当在空载和轻载的情况下出现输入缺相，直流母线电压能保证513V以上。不影响变频器正常工作。如果在重载情况下，出现输入侧缺相，就会使直流母线电压下降到400V，并引起充电电阻短路接触器掉闸，烧坏充电电阻，所以在重载情况下，20ms内应获得缺相保护动作。对于输出缺相通常由变频器软件设定，只有输出电流大于变频器的额定电流的20%时，才进行输出侧缺相检测，并且经过一定时间延长后(大约1分钟)，才报警缺相保护故障。
④逆变单元故障：这类故障重点检查电机相线间是否短接或对地短路、电机和变频器连线是否太长、环境温度是否太高、模板及散热板是否过热、主控板及电源板是否异常。当组合模块IPM出现过流，过温，控制，控制电压欠压任何一种故障，或检测到输出对地短路，三相输出不平衡时，就报警IPM故障。变频器功率是中等等级的，采用热敏电阻直接检测散热器的温度，散热温度一般设定为85℃。变频器整流桥温度保护一般设定为80℃。
⑤过载故障：这类故障分为变频器过载和电机过载。重点检查负载情况，增大变频器容量。变频器在运行过程中，输出电流大于变频器额定电流，在运行一段时间后会发生过载保护报警。变频器过载保护一般按反时限曲线设定，反时限即变频器的过载电流越大，则持续运行时间越短。该曲线在出厂时由机型参数唯一确定，用户不能更改。变频器在运行过程中，输出电流大于电机的额定电流，在一定时间内产生电机过载保护。电机过载保护参数[3]，它起到电机热继电器保护的作用。
⑥其它故障：外部设备故障、通信故障、接触器未吸合故障、电流检测电路故障。变频器工作正常时，用万用表检测控制板上Iu、Iv或Iw信号，电压值应在2.2～2.7V之间。这类故障一般可根据厂家说明书指示，进行逐一排查。针对矢量型变频器要自整定读取电机的一些参数。可能出现下列故障报警：电机额定参数输入不正确、电机的定子，转子进行自整定时，变频器和电机之间的接线不正确，导致电机输出缺相，使自整定超时、电机带负载进行自整定，或者电机的电感和空载电流值超值。
3、结论
本文重点介绍探讨了变频器的常见故障诊断和维修问题。能够为技术人员提供理论依据在较短时间内使故障变频器得到修复。
参考文献
[1]曾允文.器的故障诊断与处理[J].电气开关，1994，(3)：22-28
[2]李云飞.变频器故障诊断系统[J].微电子学与计算机，2004，(7)：181-184
[3]孙峰涛.变频器故障诊断技术研究与分析[J].电机与控制学报，2005，(9)：271-279
变频技术论文范文第5篇
摘要 据估算,我国电动机总装机容量约5.8亿千瓦,占全国总耗电量的60%～70%。其中,交流电动机占90%左右。目前各类电机的运行效率加权平均比国外低3%～5%,风机和泵的效率要比发达国家低2%～3%,整体在用的电机驱动系统运行效率比国外低近20%。如果按电动机总容量的10%进行调速改造,按年平均运行4000时、节电率20%～25%计算,年节电潜力为320亿～400亿千瓦时。加上为改善工艺流程而进行调速改造的电动机可带来的节电潜力,总节电潜力约为500亿千瓦时,相当于10000兆瓦装机容量的火力发电厂的年发电量。由此可见,电机系统节能是目前中国节能市场上最具商业潜力的领域。
关键词 变频器;制动电阻;热能消耗;节能
1 节能是变频器的重要领域和潜力市场之一
电机系统节能是国家发改委启动的十大重点节能工程之一,国家发展规划要求,当前应推广变频调速节能技术,即风机、水泵、压缩机等通用机械系统采用变频调速节能措施,工业机械采用交流电动机变频工艺调速技术。在“十一五”期间,我国将实现电机系统运行效率提高2个百分点,形成年节电能力达200亿千瓦时的目标。众所周知,风机和水泵是变频器节能的重要领域和潜力市场领域,其使用量占据变频器市场份额的半壁江山。
2 节能及能量反馈
通用变频器大都为电压型交—直—交变频器,三相交流电首先通过二极管可控硅整流桥得到脉动直流电,再经电解电容滤波稳压,最后经无源逆变输出电压、频率可调的交流电给电动机供电。这类变频器功率因数高、效率高、精度高、调速范围宽,所以在工业中获得广泛应用。但是通用变频器不能直接用于需要快速起、制动和频繁正、反转的调速系统,如高速电梯、矿用提升机、轧钢机、大型龙门刨床、卷绕机构张力系统及机床主轴驱动系统等。因为这种系统要求电机四象限运行,当电机减速、制动或者带位能性负载重物下放时,电机处于再生发电状态。由于二极管可控硅整流器能量传输不可逆,产生的再生电能传输到直流侧滤波电容上,产生泵升电压。而以GTR、IGBT为代表的全控型器件耐压较低,过高的泵升电压有可能损坏开关器件、电解电容,甚至会破坏电机的绝缘,从而威胁系统安全工作,这就限制了通用变频器的应用范围。
2.1 将反馈到直流回路的能量以制动电阻的热能消耗掉的缺点
在这种情况下,要实现四象限运行只能通过外接制动单元和制动电阻来实现,也就是说将反馈到直流回路的能量以制动电阻的热能消耗掉。所以说,这种制动方式又称为能耗制动。该方法虽然简单,但有如下严重缺点:
1)浪费能量,降低了系统的效率;
2)电阻发热严重,影响系统的其他部分正常工作。
简单的能耗制动有时不能及时抑制快速制动产生的泵升电压,限制了制动性能的提高(制动力矩大,调速范围宽,动态性能好)。正是由于能量反馈在实现上的难度系数大,很多用户甚至将此不作为节能看待,这是一个危险的信号。
2.2 能量回馈系统的特点
能量反馈系统在实际运行中主要有二种方式:单独的能量反馈装置和能量回馈技术的新发展——双PWM控制技术。
所谓能量反馈装置,就是把有源逆变单元从变频器中分离出来,直接作为变频器的一个外围装置,可并联到变频器的直流侧,将再生能量回馈到电网中。能量回馈单元的作用,就是取代原有的能耗电阻式制动单元,消除发热源,改善现场电气环境,可减少高温对控制系统等部件的不良影响,延长了生产设备的使用寿命。同时由于能量回馈单元,能有效的将变频器电容中储存的电能回馈20%～40%左右。
3 能量反馈单元具有如下特点
1)降低运行成本,包括减少电能损耗、提高功率因数、改善电网运行质量等;
2)提高制动能力,如果以传统的标准制动电阻器与变频器的组合,制动力矩大约为120%额定力矩/10s,10%ED;而VS-656RC5与变频器的组合,制动转矩则提高到150%额定转矩/30s或者100%额定转矩/1min(25%ED)或者80%额定转矩/连续再生。送给交流电网,供周边其他用电设备使用,则可节约生产用电,一般节电率可达20%。
4 双PWM控制技术
双PWM控制技术的工作原理:当电机处于拖动状态时,能量由交流电网经整流器中间滤波电容充电,逆变器在PWM控制下降能量传送到电机;当电机处于减速运行状态时,由于负载惯性作用进入发电状态,其再生能量经逆变器中开关元件和续流二极管向中间滤波电容充电,使中间直流电压升高,此时整流器中开关元件在PWM控制下降能量馈如到交流电网,完成能量的双向流动。同时由于PWM整流器闭环控制作用,使电网电流与电压同频同相位,提高了系统的功率因数,消除了网侧谐波污染。双PWM控制技术打破了过去变频器的统一结构,采用PWM整流器和PWM逆变器提高了系统功率因数,并且实现了电机的四象限运行,这给变频器技术增添了新的生机,形成了高质量能量回馈技术的最新发展动态。无论是能量反馈单元和双PWM控制方式都能将能量反馈会电网,形成节能降耗、清洁生产的良好局面,其在变频器节能领域的占有率将从目前不到3%快速上升到15%。
5 变频器的工艺调速市场分析
目前,中国的设备控制水平与发达国家相比还比较低,制造工艺和效率都不高。但随着中国加入WTO,产品质量和生产效率都需要面临国际竞争,因此提高设备控制水平至关重要。由于变频调速具有调速范围广、调速精度高、动态响应好等优点,在许多需要精确速度控制的应用中,变频器正在发挥着提升工艺质量和生产效率的显著作用,其市场容量占到整个变频器市场容量的1/3左右。应用变频器可以提高工艺要求、提升产品质量,同时减轻了人工的劳动强度、提高了生产效率,可以说,变频器在纺织、食品、饮料、包装、造纸、机床、电梯等行业的应用前景和发展潜力都不可小觑。比如应用在传送带上的变频工艺控制系统,它采用一台变频器驱动生产线上的多台传送带电机,根据所生产的产品,通过调整传送带的速度来提高生产率。在传送带上应用变频工艺控制系统具有以下3个优点:
1)提高生产率,通过设定变频器的频率,可控制传送带生产线的速度,从而达到了提高生产率达目的;
2)可利用现有设备,可利用现有传送带上的齿轮马达和现有的传送带进行改动;
3)可用一台变频器来控制多数电动机的驱动,这些电动机均并接到一台变频器上,通过变频器的频率设定可以保证多台电动机的同步运行。
6 结束语
众所周知,采用变频调速技术是工业企业中节能降耗、保证工艺的重要途径,在实际应用中取得的效果和效益有目共睹,以上试图从市场的角度剖析变频器的容量、占有率和主要的应用领域,与广大读者一同探讨变频器的发展。
参考文献
[1]木合亚提·伊克山.变频器闭环控制实验系统.实验技术与管理,2010,(03):65-67.
[2]李冠男.多层电梯控制系统电路的设计.中国新技术新产品,2010,(10):140.
[3]许志荣,朱俊,邓志辉.基于SINUMERIK802C的经济型机床电气元件的分析.常州信息职业技术学院学报,2010,(02):26-29.
作者简介
杨海霞(1977—),女,河南安阳人,本科,助理工程师,主要从事电气设计工作。
变频技术论文范文第6篇
我国是纺织大国,棉纺生产能力已超过 1 亿锭。所以,棉纺设备历来是国际纺织机械展览会的重头戏和最受关注的产品之一。ITMA ASIA + CITME 2010展会共有来自 28 个国家和地区的 1 171 家展商参展,其中,来自 10 多个国家和地区的 100 多家厂商展出了各类棉纺主要设备、装置和专件等。其中棉纺主要设备 90 多台(套)。受2008年全球金融危机的影响,总体规模和展机比上届有所减少,棉纺设备减少较多,比上届少了近 25%。但这并没有影响展会的精彩,国内外主要的棉纺设备制造商都参加了展会,并带来了各自精彩纷呈的展品,代表了当今棉纺设备的最高技术水平。
从本届展会可以看出,棉纺机械不论单机还是成套设备都围绕高效、高质、节省、可靠、简便和适纺性等方面进行研究开发。在成套设备的配置上,前纺采用大卷装、短流程、宽幅化等高效设备;纺纱设备采用多锭化、一机多用以及自动化、连续化生产;在电气控制方面广泛采用自动控制、在线监控、信息采集分析及网络化管理等现代先进技术;在技术上机电气仪一体化、数字化、智能化、模块化等发展迅速,制造水平和外观质量都有了明显提高;同时,新型纺纱设备也有了新发展,摩擦纺、涡流纺等新设备都在本届展会上亮相。另外,从本届展会还可以看出以下特点。
一、国产棉纺设备进入自主开发创新的新阶段
中国棉纺设备已从引进技术、消化吸收国产化进入再创新、自主开发创新的新阶段。棉纺设备的新原理、新观点、新方法、新成果、新技术在产业发展中得到了广泛应用。在研发、创新和运用电子技术、先进制造技术、可靠性以及人性化设计上有大幅度的提高,使中国棉纺设备中清梳联、精梳机、并条机、粗纱机、细纱机、自动络筒机等整体技术水平都有所突破。逐步适应中国棉纺企业向强国迈进的设备需求。
1.国产清梳联设备技术成熟
到2009年底,我国近 46.5% 的纱锭采用清梳联设备。清梳联设备流程短,适纺性广,实现了清花短流程,梳棉高产、高质、大卷装。近几年国内新增和技改项目,自主化清梳联设备占 85% 左右。国产清梳联设备已经广泛采用了光、电、气、仪、变频传动、伺服电机及计算机通讯等新技术。现在的清梳联设备,无论是外观,还是全流程的可靠性、稳定性,都已有了长足的进步。
在本届展会上,共展出 12 台梳棉机,几乎全部是清梳联梳棉机。其中国内外生产全套清梳联流程设备的 7 家企业,展出的是:经纬股份清梳机械事业部JWF1204A梳棉机和JWF1209梳棉机、太平洋克鲁斯罗尔的MK7梳棉机、苏拉(金坛)的JSC228梳棉机、青岛东佳的FA207梳棉机、德国Trützschler(特吕茨勒)的TC 07和TC5梳棉机等;瑞士Rieter(立达)、意大利Marzoli(马佐里)等 2 家企业提供了样本技术资料。
经纬股份清梳联事业部JWF1209型梳棉机(图 1),是本届展览会高产梳棉机的一大亮点。该机运用了全新设计理论,以高产高效、高质量为理念,开创了国内 1.5 m宽幅梳棉机的先河。其梳理系统进行了结构性调整、锡林抬高、道夫降低,梳理区面积增加 74%;采用多电机传动和变频电机技术结合,大扭矩电机直接启动锡林,运转平稳;给棉和道夫采用单独电机+矢量变频,无级调速,控制精度高;配备了FT – 029A混合环自调匀整器,采用PID控制,利用高精度涡流式非接触型传感器,检测过棉层厚度的变化,实现开环控制,利用棉条厚度变化进行闭环控制,组成稳定的混合环控制方式改变喂棉量,实现自调匀整。提高棉条匀整度和确保棉条重不匀CV值。
该机还具有并条工艺的预牵伸圈条器,三上三下附导向辊双区牵伸,可实现 3 倍牵伸,属国内首创。牵伸上罗拉采用气动加压,加压均匀,为重定量工艺设定提供了保证。另外,还采用了多项新材料新工艺,如铝合金型材的活动盖板,其精度高,变形小。该机已在棉纺厂应用,最高出条速度 400 m/min,实际产量可达 150 kg/h,满足了高产、高效、节约占地及用工少的要求。
2.400 钳次/min左右棉精梳机成为市场主流产品
350 ～ 400 钳次/min的棉精梳机技术成熟,在制造和人性化设计方面有了很大改观,其制造企业通过不断地优化运动机构、机械结构和结合精梳工艺,来提高精梳机速度、可靠性、稳定性。500 钳次/min高效精梳机和创新的新精梳技术正在研发。本届展会展出棉精梳机的企业有:上海一纺机、陕西恒鑫、经纬纺机榆次分公司、河北太行、江苏凯宫、山西鸿基、山西贝斯特、江苏宏源、陕西宝成、东飞马佐里、苏拉(金坛)、Rieter、印度LMW等 13 家企业,共展出14 台棉精梳机。
其中苏拉(金坛)纺织机械有限公司JSE 850型棉精梳机在中国首次展出,是本届展览会精梳机的一大亮点。该机主要特点如下。
(1)采用传动车头箱的主电机、给棉罗拉、喂卷罗拉、牵伸罗拉、上下圈条等六电机联动的传动系统。
(2)采用双罗拉电子给棉。双罗拉给棉由变频电机传动,能够精确控制给棉开始时间、给棉量和给棉持续时间;电子给棉的给棉量调节范围为 3.6 ～ 6.5 mm,最小按 0.1 mm调节;当原料为细绒棉或长绒棉时,转换品种可以不必调整落棉、顶梳隔距,通过电子给棉完成品种转换,节约工艺调整的停车时间,减少机械调节的人为因素,以保证棉条质量稳定。
(3)上钳板钳唇有一内凹,嵌入一橡胶条,使得上下钳板咬合接触时有缓冲,减少了刚性的冲击,能降低噪音和更好地控制纤维。
(4)采用在线自清洁顶梳,即利用压缩空气进行定时喷吹。顶梳清洁的频率可调,频数可在 1 ～ 20 钳次间调节。
(5)特殊设计的风斗,有利于分离结合和吸落棉。
(6)牵伸系统:采用单独电机传动,缩短了传动路线,简化传动机构。
(7)操作控制系统:采用EasyStart操作软件,菜单式的人机界面和液晶显示触摸屏。具备中、英、德等多种语言模式,使管理程序得到优化。
3.并条机在高速、自调匀整技术上有新发展
国产单眼并条机最高出条速度为 1 000 m/min,用于精梳条的出条速度在 500 ～ 600 m/min之间,已批量生产销售(自调匀整绝大部分都是配乌斯特的);自主研制的具有全过程匀整功能的自调匀整装置已投入使用。本届展会天门纺机、青岛云龙、经纬纺机沈阳宏大、陕西宝成、无锡宏源、江苏海安、河北太行、杭州东夏、滁州华威、Trützschler、LMW等 11 家企业共展出并条机 18 台,9 台为单眼并条机。Rieter没有展出样机,提供了样本资料。
(1)天门纺机TMF – D101L型单眼并条机
该机是天门纺机自行研制的,自调匀整部分是与大学合作开发的。其主要特点:全机模块化设计,便于配置选型;采用三上三下附导向皮辊、压力棒双区曲线牵伸型式;上罗拉起落的整体式牵伸摇架机构,操作方便,刚性好;运动部件低转动惯量设计,动态响应快;匀整采用直接伺服驱动二、三罗拉,简化传动结构。采用数字信号处理器(DPS)控制模块实现数字化控制同步技术,多电机分步传动,传动控制精度高;具有自动换筒、自动剥棉、在线检测、质量监测、故障诊断等功能。
(2)经纬纺机沈阳宏大JWF1312A双眼并条机
该机主要特点:一罗拉、压辊、上下圈条为双眼并联传动,二、三罗拉和机后的传动为左右眼独立传动,由两个伺服电机配合两眼的DSG匀整系统(与经纬新技术合作开发)分别控制,完成高精度控制,确保双眼出条一致性;出条角度的设计更加适用于高速化生产;集束器采用分体设计,在保证出条顺畅运动的同时,出条接口与喇叭口衔接处减弱了反冲气流对纤维的影响,实现少弯钩无褶皱的理想牵伸状态;圈条传动采用平皮带垂直传动,削弱停车惯性力对机器运转的影响。
(3)太行纺机FA398A型单眼并条机
该机主要特点:采用计算机控制伺服驱动传感器检测等电子技术,开环、短片段全过程(点动、启动、变速)的自调匀整已获得发明专利;设置了两个匀整强度,更适合棉型纤维条的匀整控制;出条前压辊加压采用气动控制四连杆机构,加压稳定,纺制不同品种时压力调整方便;采用开式轴承皮辊轴套,适合高速。
4.多电机驱动的悬锭粗纱机成为主流产品,国产自动落纱粗纱机逐渐成熟
多电机驱动的悬锭粗纱机技术成熟,工艺速度 1 100 ～ 1 500 r/min,可靠、经济,已成为粗纱机市场上的主流产品,占悬锭粗纱机年销量的 60% 以上。棉纺悬锭粗纱机通过近几年的发展,技术同质化趋势越发明显,罗拉、锭翼、摇架专件以及上下清洁装置供应商逐渐趋同,市场竞争进一步加剧。
本届展会共有 12 家企业展出了 13 台粗纱机,均为计算机控制、多电机分部传动的粗纱机。在参展的 13 台粗纱机中,有 6 台自动落纱粗纱机,参展企业是:天津宏大纺织机械有限公司、江苏宏源纺机股份有限公司、河北太行机械工业有限公司、赛特环球机械(青岛)有限公司、西班牙ELECTRO – JET公司、印度Lakshmi(拉克西米)公司等 6 家;参展粗纱机的企业是:苏拉(金坛)纺织机械有限公司、赛特环球机械(青岛)有限公司、滁州华威科技有限公司、陕西宝成航空精密制造股份有限公司、无锡鸿基科技股份有限公司、青岛天一集团红旗纺织机械有限公司、江苏凯宫机械股份有限公司等 7 家。
(1)苏拉(金坛)纺织机械有限公司JSR 668型粗纱机
该机采用德国Zinser(青泽)技术,是在国内生产。展机为 160 锭,是目前世界上单机锭数最多的一台粗纱机,实现了万锭用单台粗纱机的目标。该机采用多电机分部传动形式,牵伸由一台电机传动,锭翼与筒管通过齿形带直接传动,每 24 个锭翼和锭子各由一台电机传动,龙筋升降系统用独立的变频电机通过减速箱直接传动,不需平衡系统,无须加油维护;取消传统车面,结构简单,取消差动机构、摆动机构。无CCD张力检测系统,采用上锭杆式后高前低等导纱角悬锭锭翼,最高机械转速 1 500r/min。
(2)天津宏大纺织机械有限公司JWF1418A型自动落纱粗纱机
该公司的自动落纱粗纱机系统由JWF1418A型自动落纱粗纱机、JWF9562型粗细联输送系统、JWF0121型尾纱清除机组成。粗纱机采用四电机分部传动形式,取消差动机构、摆动机构,无CCD张力检测系统,采用下锭杆式后高前低等导纱角悬锭锭翼,锭翼工艺转速达到 1 500 r/min。采用内置式自动落纱系统,通过在粗纱机上从锭翼两侧自动取满纱放空管的方法,实现从落纱到换管、生头、开车全自动纺纱。通过该机的空 – 满管交换部件实现了粗纱机上的满筒粗纱和粗细联输送系统上的空纱管进行交换;并通过输送系统,实现了粗纱满空管自动输送。
JWF1418A型自动落纱粗纱机展机 48 锭以 1 500 r/min锭速进行了纺纱及自动集体落纱,与JWF9562型粗细联输送系统联接将粗纱满管输送到JWF1561型细纱机两侧(上方)及粗纱空管经清洁后输送回粗纱机;JWF0121型尾纱清除机是在空满纱管的输送轨道上,将细纱机使用过的粗纱管上的尾纱及吸附在粘条上的废花清洁干净,供粗纱机自动生头时直接使用。一次可以同时清洁 8 只纱管。上述系统在展会现场进行了生产运行展示。
JWF1418A型自动落纱粗纱机及粗细联输送系统已在棉纺企业应用,可靠性、稳定性有了很大提高,标志着国产自动落纱粗纱机技术逐渐成熟,具备了商品化条件。
5.带自动落纱的环锭细纱机发展迅速
自动落纱的细纱长机在机电一体化、自动化、模块化设计、适纺性上有新发展。集体落纱的插、拔管率达到 99.5%,留头率达到 97%,集体落纱时间在 3 min左右,可靠性、稳定性极大提高,多家企业拥有此项技术的产品,目前已占环锭细纱机年销量的 20% 以上。本届展览会共 12 家企业展出了 16 台细纱机,国内外主要的细纱机生产企业:经纬纺织机械股份有限公司榆次分公司、上海二纺机股份有限公司、东飞马佐里纺机有限公司、山西鸿基科技股份有限公司、贝斯特机械制造有限公司、山西沪晋纺织机械有限公司、中国人民解放军第四八零六工厂、欧瑞康(中国)科技有限公司、Rieter、Toyota(株式会社丰田自动织机)、Lakshmi等 11 家,展出了 11 台自动落纱的细纱机(其中细络联的细纱机为 5 台)。
(1)经纬纺织机械股份有限公司榆次分公司JWF1561型细纱机
该机是为适应市场需求开发的新一代产品,具有高度自动化、柔性化、模块化的特点。该机可实现整节装箱,并可配集体落纱、粗细联、细络联等功能模块。主要特点:采用 8 锭一节的罗拉形式,新的铸铁框架机架结构,抗震稳定性进一步提高,适应于高速纺纱;新型集体落纱装置,有效提高落纱可靠性;理落管采用新型小滚轮、外错位机构;采用单侧钢球挡管器,调整方便,稳定;主轴传动采用整体式轴承座,油浴润滑,大大延长了机构的整体使用寿命;合理设计的传动系统,有较好节能效果;电气控制及用户操作界面图文并茂。参展样机为 432 锭,纺制纯棉精梳Ne 60纱,现场演示速度为 20 000 r/min,配集体落纱装置,与青岛宏大的自动络筒机组成了细络联。
(2)上海二纺机股份有限公司 EJM178JL型细纱机
该机是瞄准当今国际先进的配集体落纱装置细纱机长车技术水平研制的新产品。主要特点:适应高速运转;气圈环升降运动与钢领板运动分开,有利于控制纺纱张力;管纱成形采用机械凸轮,可适应自动络筒机的高速退绕;新型车头传动机构维护方便;通过人机对话设定变速曲线,主电机十段变频调速;由 PLC按设定程序自动控制纺纱全过程,操作显示仪能设定和显示纺纱工艺参数;配集体落纱系统,落纱时间 ≤ 3 min、插拔管率 100%、留头率 ≥ 97%,满空管输送一周仅需 45 min,可满足纺制低支纱的需求;可与自动络筒机实行细络联。配无尾纱缠绕锭子,可有效提高集体落纱的留头率。现场演示锭速 14 000 r/min,纺纱品种为纯棉精梳Ne 40。
6.自动络筒机技术进步显著
自动络筒机是生产无结纱、减少用工的关键设备,每次展会都备受关注。近年来,国产化的自动络筒机技术进步显著,机电一体化水平、电子控制技术水平大幅提高,使各动作的控制及执行趋向独立。自动络筒机普遍采用智能接头循环、槽筒直流无刷电机驱动、负压变频控制等节能措施,使能源消耗大幅降低。自动络筒机销量逐年增加,2009年销售国产自动络筒机 880 台,占比达到 30% 以上。
本届展览会国内外共 9 家企业展出了 12 台自动络筒机,分别是:经纬股份青岛宏大公司的SMARO 自动络筒机、SMARO – I自动络筒机、SPERO自动络筒机,上海二纺机公司的EJP438型自动络筒机,东飞马佐里公司的DTM439型自动络筒机,江苏凯宫机械股份有限公司的KGFA688型自动络筒机,上海络路机电科技有限公司MH – 08G型自动络筒机,上海新四机力健纺织机械制造有限公司GSA669(无纱库)自动络筒机,德国OerlikonSchlafhorst(欧瑞康赐来福)公司的Autoconer X5自动络筒机,日本Muratec(村田)公司的 No21C – S自动络筒机,意大利Savio(萨维奥)公司的络利安型自动络筒机、POLAR M/I自动络筒机。另外,浙江泰坦股份有限公司提供了TZL2008自动络筒机样本。
(1)经纬股份青岛宏大的SMARO 及SMARO – I自动络筒机
SMARO自动络筒机是自主开发的自动络筒机,技术达到了当前的国际先进水平,在国内市场十分畅销。主要特点:采用现代微处理器控制技术加上专用传感器,实现了接头循环逻辑时序控制,这种控制方法是一项创新性的技术;采用单动作、单电机驱动,配合多个传感器的使用,可根据运转的时序状态精确控制下一步动作,实现了智能化、柔性化控制;应用变频技术,采用气电测定等控制和调节整机风压,节能降耗,明显降低了噪音(采用变频技术后与原来非变频方式相比,节约电能 30% 左右)。展机 24 锭,纺纱速度为 1 300 m/min,纺纱品种是涤棉Ne 45。
SMARO – I自动络筒机是在SMARO 自动络筒机的基础上开发的细络联型,与经纬榆次分公司JWF1561型细纱机组成了细络联,实现了管纱自细纱机到自动络筒机的自动输送。其主要特点:采用光纤传感器检测生头状况,上下风门控制加上与管纱直径相配合的吸风夹头和涡流吹风系统,提高了生头率,控制了空气消耗量;管纱输送增加逻辑判断,使CBF装置对满管、空管、生头、再生头、残纱处理、制动、放行等动作有序进行。展机 20 锭,上排风细络联,纺纱品种是紧密纺纯棉Ne 60,纺纱速度为 1 000m/min。
(2)上海二纺机的EJP438型自动络筒机
该机已开始批量生产。主要特点:采用单元模块化设计;高度集成的单锭控制器,集控制、驱动、通信、自检及测试于一体;多电机独立驱动;采用传感器技术监控卷绕过程,并优化机械动作,减少了回丝,降低了消耗;计算机监控系统,设定、记录、控制和监控所有生产工艺参数,提供运行生产数据和通信状态,人机界面友好,操作简便;采用了小车落地的开放式空管输送系统,使吹吸风装置有效地保持输送系统清洁。展机 30 锭,纺纱速度为为 1 200 m/min,纺纱品种是精梳纯棉Ne 40。
7.新型纺纱技术有了发展
国产半自动接头转杯纺纱机,纺杯速度 10 万 r/min左右,技术已经成熟,适纺品种和纱支范围逐步扩大。全自动转杯纺纱机,纺杯最高速度 15 万 r/min,现基本开发成功。本届展会由经纬纺织机械股份有限公司榆次分公司、浙江日发纺织机械有限公司、山西沪晋纺织机械有限公司等 3 家企业展出了 4 台转杯纺纱机,均开车演示;Muratec半公开展出了喷气涡流纺纱机;江苏省大丰市欧工摩擦纺织机械制造厂展出了摩擦纺纱机。
(1)经纬纺织机械股份有限公司榆次分公司 JWF1612型转杯纺纱机
该机是自主开发的抽气式半自动转杯纺纱机,首次展出。主要特点:高效高速,实际生产转杯速度 70 000 ～ 105 000 r/min,引纱速度最高 200 m/min;拥有自主知识产权的半自动接头机构,生产高质量的无接头纱;紧凑性的设计,使车身高度降低,便于操作;集成化的控制面板,方便操作和纱线品种的更换。展机 48 锭,纺纱品种是纯棉Ne 21,纺杯转速为 105 000 r/min,引纱速度为 150 m/min。
(2)浙江日发纺织机械有限公司RS 50型半自动和 RS 40型全自动转杯纺纱机
该公司推出的新一代抽气式半自动转杯纺纱机RS 50,主要特点:采用一体式输纤通道,密封性能好,纱线质量稳定;纺纱元件更换容易,机器操作简便;吨纱耗电量比同类设备少;排杂彻底;配备半自动接头小车,人工完成接头准备工作,由半自动接头小车完成接头动作,接头控制方式与全自动接头小车一致:低速接头、高速纺纱;给棉与引纱由 2 个步进电机控制,可以根据需要控制接头段的纤维数量及捻度,保证接头外观良好,具有较高的接头强力,接头质量达到全自动接头小车的水平。展机 24 锭,纺纱品种是纯棉Ne 21,纺杯转速为 115 000 r/min,引纱速度 138 m/min。
RS 40型全自动转杯纺纱机主要特点:自动接头小车集清洁、接头、落筒功能于一身;通过伺服电机精确控制接头过程的引纱速度与喂棉速度,得到完美的接头;通过电清检测接头,确保质量;纺纱器采用一体式输纤通道使纤维在输送过程中受到的干扰最少;输送带上的清洁手可以有效清除粘附在排杂口的杂质,杜绝翻花,减少纱疵;配备恒负压系统,保持负压恒定的同时,减少能耗;回花箱滤网三面立体通风,延长滤网堵塞时间,降低掏花操作频率;所有纺纱参数都可在车头电脑上设定,方便快捷;生产数据统计功能强大,方便生产管理;以太网可实现设备内部数据交换及设备联网。展机 24 锭,单面 12 锭纺纱演示,一台接头小车,纺纱品种是纯棉纱Ne 21,纺杯转速为 120 000r/min,引纱速度为 145 m/min。
二、国产环锭集聚纺装置技术成熟
集聚纺纱技术发展迅速,目前已达 530 万锭。近年来,每年的增量在 100 万锭左右,国产占比 70% 以上。集聚纺装置已经成为细纱机常规配置模块,设计上趋同,同质化格局已经形成。异形管、网格圈形式已成绝对主流,三罗拉、四罗拉两种形式竞相争艳。本届展会瑞士Rotorcraft(罗托卡夫特)公司、Suessen(绪森)公司、无锡集聚纺织器材有限公司、江阴市华方新技术科研有限公司、宁波德昌精密纺织机械有限公司、铜陵市松宝机械有限公司、同和纺织机械制造有限公司、江阴长纺科技有限公司、日照裕华机械有限公司、温州万宝纺织机电有限公司、福建万宝龙科技发展有限公司等 11 家企业展出并介绍了不同类别各自的集聚纺装置,且多家企业安装在细纱机上演示。
三、自动化、信息化技术的发展促进企业实现现场适时监控和高效生产管理
随着计算机技术的发展、工业网络技术的成熟和应用,网络化管理和远程监控现代化生产模式已进驻棉纺工业,使棉纺机械和棉纺生产的控制和管理技术产生了质的飞跃。有不少企业在生产现场对生产过程中的产量、质量、设备状态等信息进行在线采集和处理,在车间或企业管理层应用计算机网络系统监测生产和设备运行状况,进行生产调度、产品质量、原材料消耗、物流调配等各项管理。实现了现场适时监控和高效生产管理。
四、人性化设计见细节
本届参展的棉纺设备很多细小的设计改进,体现了以人为本的设计理念。如更加方便的操作和维修、友好的人机界面(以图片、图形、文字等方式直观表达要显示的内容),方便各级人员调用;又如大量新材料的使用,不仅降低了机器的重量,提高了设备精度、速度,减少了动力消耗,同时也解决了需涂抹防锈油(因钢件易生锈)给安装使用带来的不便,节约了工时。
五、国际著名企业引领着棉纺设备的技术发展
国际棉纺设备著名厂商如Trützschler、Rieter、Oerlikon Textile(欧瑞康纺织集团)、Savio、Muratec等公司在机电一体化、自动化和生产工序连续化;高效、高质、适纺性;简便、节省、可靠和新型纺纱技术上都有其突出的技术面,引领着棉纺设备的技术发展。
1.Rieter
(1)E66/E76精梳机是精梳技术的领导者,它使棉精梳机的实际运行速度首次达到 500 钳次/min,以最高的产量生产最优质的棉条和纱线,能耗进一步降低。C・A・P・D500(计算机辅助工艺设计)的使用促成了这一发展。具有全自动换卷和接头,与E25全自动运卷机组成全自动精梳系统,实现精梳连续化生产。
(2)并条机结构简洁,车速、质量水平高,是国内用户普遍青睐的机型,技术上具有领先地位。其SB – D11型无自调匀整的单眼并条机,出条速度达 1 100 m/min,输出条筒 1 000 mm,牵伸倾斜,占地面积少,可以在纺纱车间有限的空间内放置。其RSB – D40型带自调匀整的单眼并条机,在市场上已被广泛使用。在本次展会上,Rieter公司又推出了RSB – D22(双眼)自调匀整并条机,并配置自己公司的自调匀整控制系统。
(3)本次展出的G32环锭细纱机是一款专门针对亚洲市场需求开发的、具有较高性价比的细纱机,技术成熟可靠,同时提供环锭纺节能解决方案。该机长度可达 1 440 锭,占地面积较G35有了进一步的减小;变频器控制主轴 (4 锭皮带)驱动、牵伸系统和钢领板升降系统均采用变频控制的节能电机等进一步实现节能;半电子牵伸系统可节省工艺设置的时间,提高生产效率;G32配备先进的控制面板,可快速、灵活地进行参数设置。另外,G32细纱机配备拥有良好口碑的自动落纱系统ROBOdoff和无管底卷绕落纱装置SERVOgrip。展机 144 锭,锭子速度为 19 000 r/min,使用纯棉Ne 1.2的粗纱纺制Ne 60细纱。
(4)最新研发的G 35环锭纺纱机和K 45紧密纺纱机,机长可达 1 632 锭,灵活性高,在同一台机器上可以同时纺6 种不同类型的卡摩纱,还可纺花式纱、双股纱和环锭包 芯纱。
(5)R 40全自动转杯纺纱机技术含量高,500 头机出条速度达 270 m/min,240 头机出条速度达 350 m/min。2 ～ 4 个机械手,新型气动接头技术生产无痕接头ComfoRo转 杯纱。
该公司大部份生产技术属国际领先水平,在棉纺机械技术发展上起主导作用。
2.Oerlikon Textile
OerlikonSchlafhorst的Autoconer 5无槽筒的自动络筒机,筒子成型采用Preci FX 纱线横动系统,该系统实现了有软件控制的纱线智能卷绕,彻底消除重叠现象,更适合松式络筒。这一技术创新对络筒技术的发展带来革命性的 影响。
本次展出的Autoconer X5自动络筒机,其主要特点:可以配槽筒或PreciFX纱线智能横动系统,使筒子的设计更具个性化;全新推出Speedster FX管纱退绕控制器,通过影响纱线气圈来降低纱线张力的峰值并保持张力的稳定;
新型X – Change落纱小车大大加快了它的运行速度和络筒过程,缩短了络筒时间;外观上将车尾和车头合二为一,结构更加紧凑,布局更加合理。
OerlikonSchlafhorst Autocoro 480转杯纺纱机,采用Corolab XF电子清纱器 ——“二合一”的数字清纱技术:最新的DigiPiecing数字接头装置实现了对纱线接头 100% 的数字控制和数字检测。
3.Muratec
(1)No.21C自动络筒机,是国内用户的首选机型之一。本届展出的是No.21C的改进型No.21C – S纱库型自动络筒机。展机 20 锭各锭采用不同功能模块,络制各品种的筒纱。改进型变化点如下:
① 可视化智能主控电脑系统VOS – II精确地控制了驱动卷取槽筒的直流伺服马达,实现了超高速旋转。
② 重新设计了Bal – Con跟踪式气圈控制器,对气圈形成的分析,实现纱线的气圈控制,并与高速卷绕相对应,顺利进行高速退绕。
③ 张力管理系统精确控制了Bal – Con和栅栏式张力器,实现高速卷绕和高品质的同时满足。
④ 捻接器功能的扩展。展出了标准型空气捻接器、热加捻式捻接器、喷湿捻接器、CSY型弹力纱捻接器和机械式捻接器,适合各类纱的捻接需要。
⑤ 具有Perla – A毛羽减少系统(选配),可以减少毛羽,提高纱线附加值。
(2)VORTEX No.861涡流纺纱机(图 3)
该机是世界上纺纱速度最快的设备,在本次展览会进行了半公开展示,是本届展览会的最大亮点。
① 具有最高的纺纱速度与高质量,使用 5°57\" 锥筒卷装,纺纱速度 450 m/min;具有人性化的生产与质量管理系统;高功能纺纱装置,创造出高附加值;实现了节省空间、节省人力、节省能源的目标。
② 直接纺纱:从棉条直接纺为筒纱,因此与传统的环锭纺纺纱方式相比,在质量与操作方面都易于管理。
③ 纺纱单元:纤维由中心向外侧而集聚的独特的成纱结构,生产出功能性强并具时尚性的VORTEX纱。
④ MSC(Muratec电子清纱器):MSC与VOS(可视化智能主控电脑系统)结合使用,不仅可以实现质量管理,而且还实现了简单精确的集中管理。安装MSC – F(选择部件),可以完成对异物的检测。
⑤ 张力控制辊:使卷装张力保持稳定,可以保证筒纱在后工序具有理想的退绕性。
⑥ 吹捻器:通过VOS可以调整吹捻器的接头时间。控制最佳的接头周期时间。此外还可以选择打结器。
⑦ 筒纱:锥筒和平行筒任意选择。
⑧ VOS(可视化智能主控电脑系统)大型彩色液晶画面,将运转状况、纱线质量管理、操作管理、维修保全管理等各种数据绘出图形进行显示,还可以用于对生产和质量进行趋势分析。
六、展机商品化、市场化是本届展会的又一大特点
本届展览会参展的很多棉纺设备,体现了参展商以市场为导向,以用户为目标的方针。如:经纬股份清梳机械事业部展出的JWF1204A高产梳棉机,经纬股份榆次分公司展出的JWF1275精梳机,Rieter展出的E66型精梳机、G32环锭细纱机,东飞马佐里CM500B精梳机等都是成熟的市场适销的机型,而不是技术最先进的机型。又如本次展出的梳棉机,除了高端清梳联梳棉机外,很多中小型纺机厂,都瞄准了老梳棉机的技术改造,投入不多,将老的棉卷梳棉机改造为简易清梳联,在原有的基础上,可以提高产质量、减少用工,特别受多品种、小批量、特种产品纺纱的纺织企业欢迎。
七、棉纺机械继续向自动化、连续化生产、信息化管理的现代技术方向发展
我国棉纺行业连续 5 年规模增长,纺织企业面临激烈的竞争,棉纺机械的市场需求已转向能为棉纺企业减少用工、提高劳动生产率、节能降耗等设备。
国产棉纺成套设备的自动化、连续化生产、信息化管理将是今后的发展方向。清梳联梳棉机、自动落纱粗纱机、自动落纱细纱机等设备占比都比上届展会多;无锡集聚纺织器材有限公司(实物展示)和铜陵市松宝机械有限公司(视频展示)推出了用于细纱机改造的小车式全自动落纱装置等,且上述展机极受国内外观展人员关注;经纬股份展示的粗 – 细 – 络联合系统,现已在棉纺企业使用,可靠性、稳定性有了很大提高,标志着国产粗细络联合技术逐渐成熟,具备了批量生产的条件。
八、结语
从本届展会看,微电子技术、微计算机技术、智能I/O模块、现场总线与工业网络技术等方面的现代自动控制技术,已经在纺织机械上被越来越广泛地应用。产品机电一体化、自动化、数字化、智能化水平又有了新的提高,控制技术向智能化和集成化方向发展;设备运转速度和产量、质量又有新的提升;生产连续化,提高劳动生产率,采用新的技术,设备节能、减排、降耗,工业化设计更加人性化、简洁、适用等是纺织机械持续发展的根本。
总体来讲,国产棉纺设备的整体水平有了新的提高。国产高端产品的部分技术达到了当前的国际先进水平,成套设备的制造技术日趋完善;新的设计理念符合高效率、高品质、节约用工、节能降耗、简化操作、提高可靠性及适纺性的总体趋势;计算机控制及通讯技术、伺服电机、变频技术以及新型金属制造加工工艺的开始广泛应用,体现了世界先进设备的开发潮流。与国际领先水平相比主要单机上的产质量和可靠性还有一定差距,在在线检测、质量监控、智能化及工序连续化生产、纺纱的适应性以及新型纺纱技术等方面差距较大。