变频器在纺织机械中的应用
近年来随着纺织机械机电一体化技术水平的不断提高，交流变频调速已成为一种趋势。在大多数新开发的纺织机械产品中几乎无一例外地应用了交流异步电动机变频调速装置。 1 交流变频调速的特点 1.1 减少功耗降低成本 纺织厂离不开空调设备。当空调电机使用变频调速器控制后，降低了功耗，大大节省了用电支出。据某公司提供的数据，全年12台空调机可节电24余万元，空调用电单耗平均下降了6、7个百分点。 1.2 简化了机构提高了性能 通过PLC可编程序控制器或工控机的控制，再经变频调速器实现多电机的同步协调运转。根据生产工艺曲线控制各机构的运动，进而简化了机构。比如粗纱机利用交流变频调速，去掉了锥轮变速机构，从而克服了锥轮变速皮带打滑变速不准的问题。 而对于细纱机来说，由于利用变频调速器去掉了成形机构中的成形凸轮，进而克服了由于成形凸轮所造成的桃底有停顿、桃顶有冲击的现象。使得细纱卷形状良好。以便于下一道工序的高速退绕。同时利用变频调速器控制三十九主电机的变速来控制锭子的转数，使得细纱在大中小纱时转速在变化，以减少纱的断头率。 2 交流变频技术的应用 变频器控制的纺织机械山个的交流电机主要氛围两类。一类就是常用的Y系列的交流异步电机。这种电机主要应用于调速精度要求不高、调速范围不大的纺机上。而另一类为交流变频调速专用异步电机。主要用语调速精度要求高、调速范围大的机器上。 下面介绍一下不同形式的变频器。 （1）用变频器开环控制异步电机调速称为V/F形式。这种方式电路简单、可靠。但调速范围在10：1范围以内，调速精度较低2%~5%，并且低速性能不理想。因此多用于针织机或要求不高的纺织机械上。 （2）采用无速度传感器矢量控制变频器。其有优良的低速特性。电路结构简单，可靠性高。同时还具有较好的加减特性、转矩特性以及电流限制特性等。调速精度可达0.5%~1.0%。调速范围在20：1范围以内。较适合印染机械的调速等。 （3）采用带速度反馈的矢量变频控制异步电机，闭环变频调速，又称交流伺服电机。调速范围可达100：1。为了提高变频器开关频率，应用功率绝缘栅双极型晶体管（IGBT）取代一般的大功率管（GTR）。可实现高频响应、高精度、智能化。适用于调速要求较高且恒张力、恒线速的分条整经机、浆纱机、热定型机以及化纤长丝纺纱设备等。 在一些设备上，如巴马格告诉的卷绕头以及DLENES告诉的热辊等不见，将所需电气元件与变频器及控制面板与卷绕头机械部分合为一体，更是减少了体积，增强了可靠性。 3 变频调速器在纺织中的应用实例 变频调速器应用于纺纱机械中，可以说几乎各个工序的机械上都应用了。包括开清棉机、梳棉机、条卷机、精梳机、并条机以及粗纱机、细纱机和洛简机等。对于织造机械则有浆纱机、整经机等。另外针织机、无纺布、化纤机械、印染机械上也大量适用了交流变频调速器。下面重点介绍一下粗纱机机浆纱机。 3.1 FA491高速悬粗纱机 此种为我国近年来开发出的新型粗纱机。采用工控机、PLC及变频器控制4台电机，分别转动锭翼、罗拉、简管及龙筋升降，去掉了锥轮变速装置、成型装置等，简化了机构。效率高、可靠性高，低噪音，便于操作及维护保养。工艺适应性好，减少断头。最高速可达标1500r/min，实现了人机对话、停车翼自动定位等新技术。是一种高水平的粗纱机。 3.2 GA308型浆纱机 本浆纱机为交流分布传动。其中上浆槽、下浆槽及烘筒为交流变频电机传动，而织轴及拖引辊为交流伺服变频电机单独传动。共适用了5台变频器、2台伺服控制器以及压力、温度、回潮率等传感器。由工控机和可编程序控制器PLC控制。构成了一分布控制系统。其中PLC用来整机的动作以及回潮率、烘房及浆槽的温度及压浆辊压力等参数控制。整机受工控机的控制。此机控制精度高，性能稳定，故障率低。是一种高质量、高水平的设备。 4 对变频调速器在纺织种的应用展望 我国纺织业国际化迈进的进程正在加快。但与国际先进水平比还有很大的差距，为了缩小差距，我们应在纺织机械的机电一体化的水平上不断提高。把交流变频技术更好地应用于纺织机械的控制之中。 要不断开发有我国自主知识产权的高质量、高水平的变频器以及交流伺服电机控制器。积极推广智能化技术、现场总线技术，实现网络控制。通过数显仪表及触摸屏实现人机对话。使防止进行真正处于先进水平。
变频器在纺织机械中的应用
近年来随着纺织机械机电一体化技术水平的不断提高，交流变频调速已成为一种趋势。在大多数新开发的纺织机械产品中几乎无一例外地应用了交流异步电动机变频调速装置。 1 交流变频调速的特点 1.1 减少功耗降低成本 纺织厂离不开空调设备。当空调电机使用变频调速器控制后，降低了功耗，大大节省了用电支出。据某公司提供的数据，全年12台空调机可节电24余万元，空调用电单耗平均下降了6、7个百分点。 1.2 简化了机构提高了性能 通过PLC可编程序控制器或工控机的控制，再经变频调速器实现多电机的同步协调运转。根据生产工艺曲线控制各机构的运动，进而简化了机构。比如粗纱机利用交流变频调速，去掉了锥轮变速机构，从而克服了锥轮变速皮带打滑变速不准的问题。 而对于细纱机来说，由于利用变频调速器去掉了成形机构中的成形凸轮，进而克服了由于成形凸轮所造成的桃底有停顿、桃顶有冲击的现象。使得细纱卷形状良好。以便于下一道工序的高速退绕。同时利用变频调速器控制三十九主电机的变速来控制锭子的转数，使得细纱在大中小纱时转速在变化，以减少纱的断头率。 2 交流变频技术的应用 变频器控制的纺织机械山个的交流电机主要氛围两类。一类就是常用的Y系列的交流异步电机。这种电机主要应用于调速精度要求不高、调速范围不大的纺机上。而另一类为交流变频调速专用异步电机。主要用语调速精度要求高、调速范围大的机器上。 下面介绍一下不同形式的变频器。 （1）用变频器开环控制异步电机调速称为V/F形式。这种方式电路简单、可靠。但调速范围在10：1范围以内，调速精度较低2%~5%，并且低速性能不理想。因此多用于针织机或要求不高的纺织机械上。 （2）采用无速度传感器矢量控制变频器。其有优良的低速特性。电路结构简单，可靠性高。同时还具有较好的加减特性、转矩特性以及电流限制特性等。调速精度可达0.5%~1.0%。调速范围在20：1范围以内。较适合印染机械的调速等。 （3）采用带速度反馈的矢量变频控制异步电机，闭环变频调速，又称交流伺服电机。调速范围可达100：1。为了提高变频器开关频率，应用功率绝缘栅双极型晶体管（IGBT）取代一般的大功率管（GTR）。可实现高频响应、高精度、智能化。适用于调速要求较高且恒张力、恒线速的分条整经机、浆纱机、热定型机以及化纤长丝纺纱设备等。 在一些设备上，如巴马格告诉的卷绕头以及DLENES告诉的热辊等不见，将所需电气元件与变频器及控制面板与卷绕头机械部分合为一体，更是减少了体积，增强了可靠性。 3 变频调速器在纺织中的应用实例 变频调速器应用于纺纱机械中，可以说几乎各个工序的机械上都应用了。包括开清棉机、梳棉机、条卷机、精梳机、并条机以及粗纱机、细纱机和洛简机等。对于织造机械则有浆纱机、整经机等。另外针织机、无纺布、化纤机械、印染机械上也大量适用了交流变频调速器。下面重点介绍一下粗纱机机浆纱机。 3.1 FA491高速悬粗纱机 此种为我国近年来开发出的新型粗纱机。采用工控机、PLC及变频器控制4台电机，分别转动锭翼、罗拉、简管及龙筋升降，去掉了锥轮变速装置、成型装置等，简化了机构。效率高、可靠性高，低噪音，便于操作及维护保养。工艺适应性好，减少断头。最高速可达标1500r/min，实现了人机对话、停车翼自动定位等新技术。是一种高水平的粗纱机。 3.2 GA308型浆纱机 本浆纱机为交流分布传动。其中上浆槽、下浆槽及烘筒为交流变频电机传动，而织轴及拖引辊为交流伺服变频电机单独传动。共适用了5台变频器、2台伺服控制器以及压力、温度、回潮率等传感器。由工控机和可编程序控制器PLC控制。构成了一分布控制系统。其中PLC用来整机的动作以及回潮率、烘房及浆槽的温度及压浆辊压力等参数控制。整机受工控机的控制。此机控制精度高，性能稳定，故障率低。是一种高质量、高水平的设备。 4 对变频调速器在纺织种的应用展望 我国纺织业国际化迈进的进程正在加快。但与国际先进水平比还有很大的差距，为了缩小差距，我们应在纺织机械的机电一体化的水平上不断提高。把交流变频技术更好地应用于纺织机械的控制之中。 要不断开发有我国自主知识产权的高质量、高水平的变频器以及交流伺服电机控制器。积极推广智能化技术、现场总线技术，实现网络控制。通过数显仪表及触摸屏实现人机对话。使防止进行真正处于先进水平。
4[矿业]：Vacon 变频器在矿井提升机中的应用
---- 所属行业 : 矿业
摘要：本文详细介绍介绍了Vacon变频器在矿井中的应用，该应用方案中Vacon变频器作为特殊的低频电源，在保持输出频率不变的情况下，根据外部控制信号的要求和实际的运行速度，控制输出电压的大小，实现了矿井提升机高压电机减速段的平稳制动和稳定爬行，具有较大的实用和推广价值。关键词：矿井提升机 低频电源 变频器 Vacon Converter Applied to Mine Lift Li Xiaohai Abstract：This paper introduces Vacon converter applied to mine lift. In this application vacon converter is a special low frequency power supply. The output frequency of the converter is constant. The output voltage will change according to the pre-setting decrease curve and the real speed of the lift in low frequency brake stage. It realizes smooth brake and stabile creeping of the high voltage motor in mine. It has good utility and spread profit. Keywords: Mine lift Low frequency power supply Converter 1．引言 矿井提升电机优越的制动性能的可以使提升机获得平稳、安全、可靠的制动运行状态，避免严重的机械磨损，防止较大的机械冲击，减少机械部分维修的工作量，延长提升机械的使用寿命。随着矿井提升系统自动化，改善提升系统的性能，以及提高提升设备的提升能力等的要求，对矿井交流高压电机制动的要求也越来越高。传统的矿井提升机的制动，几乎都采用动力制动或低频发电机制动的方式，动力制动方式只能解决制动问题，不能较好地解决爬行问题，低频发电机虽然可以较好地解决上述问题，其整个控制系统比较复杂，使用的设备也比较多，给系统的维护和检修带来了一定的不便。 普通的变频器虽然可以输出较低的频率，但其系统的建模和设计都是针对低压电机的，所以其输出频率和输出电压间始终存在一定的比例关系，因此将其直接使用在矿井提升电机的低频制动和爬行中，也将造成在刚开始低频投入时，变频器的输出电压太高，制动力矩太大，这时电机的发电状态所反馈回变频器的能量也较大，如果变频器的制动电阻选择得不太恰当，也将造成变频器过压的危险，长时间使用，将导致变频器的直流桥电容烧毁，同时在较低的频率爬行时，由于其为了兼顾制动，将导致爬行时电机的力矩较小。 为此，本文根据矿井提升的实际使用要求，以及芬兰瓦萨控制系统有限公司的Vacon变频器开放式编程平台，模拟低频发电机系统的运行方式，采用特殊的软件编程，达到了在整个制动和爬行阶段，变频器的输出频率都保持不变，根据预先设置的制动曲线和实际的运行速度，直接控制变频器的输出电压，达到了理想的制动效果。采用该特殊软件的低频系统，也能在低频爬行时输出较高的电压，并且还兼顾脚踏、验绳等功能，完全满足了矿井提升机的要求。采用该特殊软件的低频变频系统，系统可靠，调试方便，维护和操作简单，具有极大的使用和推广价值。 图1 变频器的外部接线图 2．系统的控制方式 变频器的外部接线如图1所示。变频器的输入信号有模拟电压输入，正转、反转信号输入，低频电压输出信号，低频爬行信号，脚踏信号输入，以及故障复位输入。 该系统的控制方式分为闭环控制，开环控制，其控制框图如图2所示，以下将逐一介绍变频器的实际控制方式。 2.1 闭环控制 闭环控制应用在低频制动阶段，此时变频器的模拟输入信号为高压电机的模拟速度信号，正、反转信号之一闭合，低频电压输出信号闭合，其他信号断开。变频器将根据低频电压输出信号闭合瞬间，模拟电压输入信号的值折算为高压电机高压断开时的瞬间速度，以及预先设置的减速曲线斜率和制动时间，生成高压电机低频制动时的速度曲线，在保持频率不变的情况下，根据实际的速度反馈和生产的速度曲线，控制变频器的输出电压，达到良好的制动效果。 图2 系统控制框图 2.2 开环控制 开环控制方式分为低频爬行，脚踏制动和脚踏验绳方式。 低频爬行方式：低频爬行是在低频制动完成，达到爬行点速度后，低频爬行信号输入，低频制动完成，变频器根据预先设定的低频电压输出。 脚踏制动方式和脚踏验绳方式：在该两种方式下，变频器的输出电压都跟踏板带动的自整脚机输出的信号成比例，由司机确定变频器需要输出的低频电压。 3．低频运行系统控制原理 本文所采用的Vacon变频器，根据提升机低频制动的特殊要求内置了特殊的应用宏。该特殊应用软件的低频输出频率可以在变频器的面板上直接设置，输出电压根据提升机的运行和外部信号输入，自动调节变频器的输出电压。 实际运行时，当提升机高压投入，根据提升机的运行方向输入正、反转运行信号，此时变频器根据面板设置的频率，输出所需的低频频率，低频电压输出处于“等待”状态，输出电压值为1V左右，同时变频器根据模拟电压的输入值，实时记录和监视高压电机的速度，当高压断开瞬间，低频输出信号输入（DIA3闭合），变频器将根据此瞬间记录的高压电机速度，生成高压电机低频制动到爬行速度的速度曲线，变频器输出端交流接触器将再延时0.5秒左右后闭合，变频器输出的低频电压开始接入高压电机。由于刚开始时变频器生成的制动曲线和电机的实际速度相差较小，变频器输出的电压也较低，制动反馈的能量也较小。同时外部的速度检测器也将根据提升机的实际速度，逐级切除高压电机转子上的电阻，确保具有足够的制动力矩。制动阶段，变频器将实时检测和监视高压电机的速度，根据所生成的制动曲线和实际速度之间的偏差，模拟低频发电机制动系统的运行状态，调节变频器输出的低频电压。 当高压电机的制动速度达到爬行速度时，爬行信号（DIB4）输入，变频器将根据预先设置的爬行电压，直接输出爬行所需低频电压。 脚踏制动和脚踏验绳方式时，变频器的低频频率也始终保持变频，低频输出电压将根据模拟电压输入值的大小成比例输出，达到所需的制动和爬行力矩。 4．应用及其优点 本文所设计的矿井提升机低频拖动系统在山西晋城寺河煤矿的副井提升机中得到了较佳的使用效果，图3是该提升机在上行时的低频制动和爬行曲线，图4是该提升机在下行时的爬行曲线。 图3 寺河煤矿副井提升机上行的低频制动和爬行曲线 由于该提升机为单绳提升机，所以在提升机下行制动时，高压切除，低频电源未投入前，提升机由重物牵引自由滑行，此时提升机有少许飞速，当低频电压投入后，制动转矩迅速加大，使下行和上行一样，均能在低频电源投入后，提升机的制动能完全按照预先设置的曲线的运行，达到良好的制动效果。 采用该低频制动方式后，与以前的动力制动和低频发电机制动相比，该系统具有如下优点： （1） 提升效率提高，由于制动所需时间大为缩小，所以可以提高系统的运行效率； 图4 寺河煤矿副井提升机下行的低频制动和爬行曲线 （2） 系统运行安全可靠，转爬行速度平稳。由于该变频器的硬件为通用的变频器硬件，同时低频制动投入时，变频器的输出电压从1V开始，根据预先生成的曲线和实际运行速度，缓慢提高，使低频投入瞬间对变频器和机械的冲击都大为缩小，因此提高了系统运行的可靠性。Vacon变频器的安全500000小时运行，也提高系统运行的安全和可靠性。另外从图3和图4的曲线中，可以看出，其制动曲线非常平滑，转爬行无任何冲击。 （3） 维修调试方便，推广容易。该变频器内置的特殊软件是根据提升机的实际运行工矿特殊设计，因此对于不同的提升机系统，只需根据前述方式接线后，设置所需的参数即可。因此系统维修调试方便，推广容易。 （4） 减少了系统改造的成本。由于该系统的变频器为通用的变频器，因此系统的改造成本较低。
4某大型煤矿1074＃、1277＃抽风机改造实例
---- 所属行业 : 矿业
我公司于1999年12月7、8日对该煤矿1074＃75KW及1277＃110KW抽风机进行改造试验。 改造前，我们经过测试多组进行比较。 1074＃75KW风机的具体参数为：频率50Hz、电压380V、电流150A、功率75KW 我们在测试中，1074＃风机在频率为42Hz时就能满足井下抽风要求。 由表中可知：运行时电流下降率 δ=(I前－I后)／I前×100％＝【（117－80）／117】×100％＝31.6％ 节电率为：（69.5-39.8）/69.5×100%=42.7% 1074＃75KW风机使用变频调速后，自1999年12月投入运行以来，效果非常明显，完全达到设计时的目标，其日节电量为714KWh。 按每天三班工作制，每年300天工作日计算，则每年节约电能： W节电=(69.5-39.8)×24×300＝2.14×105（KWh） 以该煤矿99年工业用电全年电费平均值0.50元／度计算，全年可节约电费近10.7万元／年。 1277＃抽风机测试数据为：频率50Hz、电压380V、电流210A、功率110KW 在测试中，1277＃抽风机在43.9Hz时，即能满足井下抽风要求： 节电率为：（100－69）／100×100％＝31％ W节电＝（100－69）×24×300＝2.23×105KWh 该煤矿99年工业用电全年电费平均值为0.50元／度计算，全年可节约电费0.50元×2.23×105KWh＝11.2万元，以变频器及外部设备投资共16.6万元计算，根据上述经济效益，则设备投资回收期为：16.6/(10.7+11.2)=0.76年(大约9个月)