鄧悅普

（廣東開(kāi)平春暉股份有限公司，廣東 開(kāi)平529300）

設(shè)備與控制

SDS900加彈機(jī)橫動(dòng)系統(tǒng)變頻改造

鄧悅普

（廣東開(kāi)平春暉股份有限公司，廣東 開(kāi)平529300）

以SDS900加彈機(jī)橫動(dòng)系統(tǒng)變頻改造的實(shí)例，分析對(duì)橫動(dòng)系統(tǒng)變頻改造的可行性，以改造后生產(chǎn)的DTY產(chǎn)品在各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)試和產(chǎn)品在下游用戶(hù)的使用反饋情況，說(shuō)明了SDS900加彈機(jī)橫動(dòng)控制系統(tǒng)變頻改造是解決原系統(tǒng)故障頻繁、維修難度大的可行途徑。

加彈機(jī)；三角波；變頻器；改造

在化纖生產(chǎn)過(guò)程中，連綿不斷的長(zhǎng)絲需要從一個(gè)工序順利地轉(zhuǎn)移到下一個(gè)工序 (如拉伸加彈、織布等)去進(jìn)一步加工，必須有一種能容納、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和退繞的包裝，即卷裝。卷裝在加彈機(jī)中由卷繞系統(tǒng)和橫動(dòng)系統(tǒng)兩大部分組成。通過(guò)兩者的共同作用，長(zhǎng)絲得以按照一定的規(guī)律鋪放在紙筒管的表面，卷繞成具有一定形狀和體積的圓柱形卷裝。我司的后紡車(chē)間裝有30多臺(tái)英國(guó)斯格拉格公司20世紀(jì)90年代生產(chǎn)的SDS900加彈機(jī)。近年來(lái)，隨著設(shè)備的不斷老化，該機(jī)型橫動(dòng)系統(tǒng)引起的故障越來(lái)越多，給生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響，減少橫動(dòng)故障，提高生產(chǎn)效率成為該機(jī)型亟待解決的問(wèn)題。針對(duì)此，我司對(duì)SDS900加彈機(jī)的橫動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造，以解決該問(wèn)題。

1 橫動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.1 橫動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式

SDS900加彈機(jī)橫動(dòng)系統(tǒng)由電氣部分和機(jī)械部分組成，電氣部分由勵(lì)磁電機(jī)、橫動(dòng)勵(lì)磁控制器和測(cè)速傳感器組成。機(jī)械部分主要部分是橫動(dòng)箱，橫動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律就是由勵(lì)磁電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)，使橫動(dòng)箱里面的兔子頭座作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而絲條在固定在兔子頭座的導(dǎo)絲器 （兔子頭）帶動(dòng)下，在旋轉(zhuǎn)的紙筒管子上往復(fù)鋪絲而形成絲卷。為了防止絲條在同一位置重復(fù)卷繞而造成絲條重疊，導(dǎo)致絲卷成形不良，在電氣控制方面通過(guò)控制勵(lì)磁電機(jī)轉(zhuǎn)速作周期性變化，從而使兔子頭往復(fù)速度周期性變化，使絲卷中不同層的絲條圈數(shù)一樣來(lái)達(dá)到防疊的目的[1]。

1.2 擺頻擾動(dòng)原理和作用

卷繞過(guò)程中，在橫動(dòng)系統(tǒng)中的fM(兔子頭往復(fù)導(dǎo)絲頻率)上疊加正弦波、三角波或者鋸齒波等曲線，使往復(fù)導(dǎo)絲速度產(chǎn)生一個(gè)忽快忽慢的變化，起到消減重疊的作用。本機(jī)型橫動(dòng)系統(tǒng)是使用三角波曲線，如圖1所示。在橫動(dòng)系統(tǒng)往復(fù)導(dǎo)絲頻率fmG基礎(chǔ)上疊加一個(gè)具有一定幅度Zm、一定周期Tm且頻率可調(diào)的三角波擾動(dòng)信號(hào)[2]。即：

這是一個(gè)隨時(shí)間變化的周期函數(shù)，其中Zm一般用fm的 ±%值來(lái)表示，Tm反映了橫動(dòng)導(dǎo)絲速度變化頻率，一般選擇振幅為基頻的2%～5%，周期為6～10 s。如圖1所示，fmG相當(dāng)于原系統(tǒng)的TRAVERSE SPEED(橫動(dòng)速度)，Zm相當(dāng)于原系統(tǒng)中RADIAL DEVIATION (徑向偏差)。原系統(tǒng)一個(gè)三角波周期時(shí)間是8 s。

圖1 擺頻擾動(dòng)卷繞法的三角波形式

1.3 原系統(tǒng)存在問(wèn)題

原機(jī)臺(tái)橫動(dòng)系統(tǒng)在連續(xù)運(yùn)行多年后，因其勵(lì)磁控制器是使用了大量的電位器進(jìn)行模擬信號(hào)控制，現(xiàn)在多數(shù)的電位器出現(xiàn)接觸不良、老化、變值失效等問(wèn)題，導(dǎo)致機(jī)臺(tái)在生產(chǎn)中橫動(dòng)速度瞬間突變?nèi)缓笥终；蛘咚俣仁Э亍⑼＾D(zhuǎn)等故障，導(dǎo)致成品絲出現(xiàn)分層、網(wǎng)絆等故障絲而需要停機(jī)處理。出現(xiàn)故障的控制器維修效果不理想，而且廠家早已停產(chǎn)備件，給維修造成困難。

2 橫動(dòng)系統(tǒng)的變頻改造方案

為了減少橫動(dòng)故障，提高生產(chǎn)效率，我司對(duì)SDS900加彈機(jī)的橫動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造。

2.1 改造前數(shù)據(jù)分析

原機(jī)橫動(dòng)系統(tǒng)的電路圖如圖2、圖3所示。從圖3中我們可以分析到，當(dāng)機(jī)臺(tái)工藝參數(shù)確定時(shí)，微機(jī)通過(guò)PL11插頭輸出一個(gè)直流電壓到橫動(dòng)控制器的A11-A12，通過(guò)運(yùn)算，由A4-A5輸出信號(hào)到勵(lì)磁電機(jī)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，勵(lì)磁電機(jī)的測(cè)速線圈反饋一個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)到A8-A9，組成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，在遠(yuǎn)端的測(cè)速傳感器反饋轉(zhuǎn)速信號(hào)到微機(jī)，監(jiān)控橫動(dòng)速度運(yùn)行[3]。

圖2 原機(jī)橫動(dòng)系統(tǒng)電氣控制簡(jiǎn)圖

圖3 原機(jī)橫動(dòng)系統(tǒng)電路圖

2.2 改造過(guò)程

2.2.1 改造材料

三菱FR-A740-7.5 kW變頻器一臺(tái)，國(guó)產(chǎn)三相7.5 kW異步電機(jī)一臺(tái)， （4×2.5）mm2電纜25 m，NS2-25斷路器一個(gè)。

2.2.2 改造過(guò)程

我們對(duì)橫動(dòng)系統(tǒng)改造是電氣部分改造，機(jī)械部分不變。變頻器選用三菱FR-A740-7.5 kW變頻器，電機(jī)使用國(guó)產(chǎn)三相7.5 kW異步電機(jī)，變頻器的啟動(dòng)、停止與機(jī)臺(tái)聯(lián)動(dòng)。工藝參數(shù)在變頻器面板進(jìn)行輸入。三菱A700型變頻器具有擺頻功能，即依照一定的周期，可以通過(guò)三角波運(yùn)行使頻率產(chǎn)生振幅，產(chǎn)生與原機(jī)臺(tái)一樣的三角波波形。當(dāng)機(jī)臺(tái)一運(yùn)轉(zhuǎn)，主電機(jī)使用星三角啟動(dòng)，啟動(dòng)后，轉(zhuǎn)為△運(yùn)行時(shí)，△接觸器閉合，輔助觸頭K閉合，這樣變頻器外部端子SD，STF接通，變頻器啟動(dòng)，按照設(shè)定的參數(shù)運(yùn)行帶動(dòng)橫動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。如果機(jī)臺(tái)運(yùn)行中需要改變橫動(dòng)速度，改造后變頻器在運(yùn)行中可以進(jìn)行輸出頻率的更改，達(dá)到與原來(lái)同樣的效果，而且變頻器結(jié)構(gòu)、控制方式和精度控制，均較原來(lái)的控制器優(yōu)勝。

變頻器控制回路圖見(jiàn)圖4。變頻器R，S，T端子接三相電源，U，V，W端子接連接電機(jī)電纜，SD，STF兩個(gè)端子接機(jī)臺(tái)主電機(jī)△接觸器輔助觸頭K。

圖4 變頻器控制回路圖

原機(jī)臺(tái)橫動(dòng)速度單位是c/min，即每分鐘往復(fù)導(dǎo)絲的次數(shù)，而我們改造后變頻器參數(shù)輸入是頻率輸入 （Hz），兩者之間的關(guān)系可以通過(guò)下面方法來(lái)取得。

我們從圖5可以得知，改造前、后，橫動(dòng)系統(tǒng)的測(cè)速裝置都保持不變。

圖5 改造后橫動(dòng)系統(tǒng)電氣控制簡(jiǎn)圖

啟動(dòng)變頻器帶動(dòng)橫動(dòng)箱運(yùn)行起來(lái)，記錄機(jī)臺(tái)微機(jī)上橫動(dòng)速度的數(shù)值 （平均速度）與變頻器上運(yùn)行頻率的關(guān)系，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，兩者之間存在線性關(guān)系 （變頻器頻率與橫動(dòng)速度對(duì)照表見(jiàn)表1），因而，可以得出兩者間的關(guān)系式，見(jiàn)表2。

表1 變頻器頻率與橫動(dòng)速度參照表

表2 原機(jī)橫動(dòng)參數(shù)與變頻器關(guān)系式

2.3 變頻器參數(shù)設(shè)定及工藝參數(shù)設(shè)置方法

2.3.1 變頻器參數(shù)設(shè)定[4]

變頻器參數(shù)設(shè)定見(jiàn)表3。

表3 變頻器基本參數(shù)表

2.3.2 工藝參數(shù)輸入

工藝參數(shù)輸入 （工藝人員設(shè)定）[5]。

（1）橫動(dòng)速度:在正常顯示狀態(tài)下，根據(jù)表1換算得到的頻率值，旋轉(zhuǎn)圓形旋鈕更改設(shè)定頻率，然后按 “SET”鍵確認(rèn)存盤(pán)。

（2）徑向偏差 （振幅）：按MODE鍵，屏幕顯示 Pr.XXX，旋轉(zhuǎn)圓形旋鈕到 Pr.593，按“SET”鍵進(jìn)入，根據(jù)表1換算得到的振幅量，旋轉(zhuǎn)圓形旋鈕更改設(shè)定值后按 “SET”鍵確認(rèn)存盤(pán)，然后按MODE鍵返回正常的顯示狀態(tài)。

（3）三角波周期：按照上面的方法，進(jìn)入Pr.596和Pr.597兩個(gè)參數(shù)項(xiàng)中，分別設(shè)定加速和減速時(shí)間，一般都設(shè)置為4 s。

3 上機(jī)測(cè)試

采用前紡的POY在改造好的機(jī)臺(tái)上試驗(yàn)，生產(chǎn)111 dtex/144 f滌綸DTY，工藝流程如下：

工藝條件：機(jī)速：643 c/min，拉伸比：1.63，DY比：1.61，卷繞超喂：3.73，定型超喂：4.11，橫動(dòng)速度：335 c/min，徑向偏差：18 c/min，第一熱箱溫度：193°C，第二熱箱溫度：137°C。

4 改造效果分析

表4為我司SDS900加彈機(jī)橫動(dòng)系統(tǒng)變頻改造前后橫動(dòng)故障的統(tǒng)計(jì)表。表5、表6分別為改造前后DTY成品物理指標(biāo)。表7、表8分別為改造前后的DTY成品退繞性能和進(jìn)倉(cāng)質(zhì)量的對(duì)比表。從表4可見(jiàn)改造后的橫動(dòng)故障從改造前的每月2~3次降到0次。從表5、6、7、8可知改造后DTY成品指標(biāo)均達(dá)到改造前的水平，可見(jiàn)，本項(xiàng)目的改造是成功的。

表4 2015年SDS900機(jī)故障統(tǒng)計(jì)表 次

表5 橫動(dòng)系統(tǒng)改造前111 dtex/144 f DTY成品物理指標(biāo)

表6 橫動(dòng)系統(tǒng)改造后111 dtex/144 f DTY成品物理指標(biāo)

表7 改造前后111 dtex/144 f DTY成品的退繞性能對(duì)比

5 結(jié)論

（1）本次技改后，大大減少因橫動(dòng)速度波動(dòng)引起的故障，減少了維修費(fèi)用，提高了該機(jī)型的生產(chǎn)效率。

（2）三菱FR-A740變頻器可靠性高，功能強(qiáng)大。頻率設(shè)定分辨為0.01 Hz，精度高于原控制器的10倍，運(yùn)行電流小，有各種保護(hù)功能，并且可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行頻率、電壓、電流值。

（3）投資成本少。一臺(tái)機(jī)橫動(dòng)變頻改造成本不到1萬(wàn)元，改造后機(jī)臺(tái)因橫動(dòng)速度波動(dòng)引起的故障徹底解決，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和效益。

（4）雖然改造后的橫動(dòng)變頻系統(tǒng)是開(kāi)環(huán)結(jié)構(gòu)，缺少反饋信號(hào)來(lái)監(jiān)控電機(jī)的轉(zhuǎn)速是否穩(wěn)定，機(jī)臺(tái)原來(lái)的測(cè)速傳感器在實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果超出報(bào)警范圍會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，因此可以防止質(zhì)量事故的產(chǎn)生?？偟膩?lái)說(shuō)，SDS900機(jī)橫動(dòng)變頻改造，投入少，效益明顯，采用變頻技術(shù)，運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)機(jī)臺(tái)綜合性能的提升起到積極的作用。

表8 改造前后111 dtex/144 f DTY成品的進(jìn)倉(cāng)質(zhì)量對(duì)比

[1] 潘寄萍，王洵，趙軍.加彈機(jī)成形原理分析 [J].合成纖維，1992（3）:25-29.

[2] 雷世飛，長(zhǎng)絲常規(guī)紡卷繞頭變頻器三角波的調(diào)節(jié)[J].紡織機(jī)械，2000（1）:36-40.

[3] RIETER-SCRAGG.SDS-900 ELECTRICALSystem，電氣服務(wù)手冊(cè) [Z].

[4] 三菱電機(jī).三菱通用變頻器FR-A700使用手冊(cè)[Z].

[5] 王建，徐洪亮.變頻器實(shí)用技術(shù) (三菱) [M].第一版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

TRAVERSE-SYSTEM INVERTER RENOVATION OF SDS900 DRAW TEXTURING MACHINE

DENG Yue-pu
(Guangdong Kaiping Chunhui Co.，Ltd.，Kaiping Guangdong 529300，China)

Took the traverse-system inverter renovation of SDS900 draw texturing machine in Kaiping Chunhuipolyester factory for example，analyzed the feasibility，illustrated the advantages to solve breakingdown andmaintenance problems by DTY product using feedback and index testing in downstream usage.

SDS900，triangle wave，frequency converter

TQ340.6

B

10.3969／j.issn.1672-500x.2017.01.007

1672-500X(2017)01-0033-05

2016-11-28

鄧悅普（1976-），男，廣東開(kāi)平人，電氣助理工程師，從事滌綸后紡加彈機(jī)電氣設(shè)備維護(hù)工作。