细纱机交流变频技术改造
概述
目前，现产的国内外细纱机均己配备或可配备变频器调速装置。细纱机变频改造应用的主要优势在于能够根据落纱的大，中，小纱张力变化规律实现自动无极变速，优化纺纱条件，以尽可能地保持纺纱各阶段的张力稳定。对进一步降低断头，减少毛羽，实现优质高产，降低能耗和减轻值车工劳动强度将起到积极作用。
无锡市普莱特机电有限公司独创的梳棉、粗纱、细纱机、气流纺等变频改造（应用）项目已为全国多家纺织企业所使用，其明显的节能效果、有效的减低损耗，减少维修费用等优点用受到纺织业同仁的一致好评！本方案适用于：FA502﹑FA503﹑FA504﹑FA506﹑FA507﹑FA512﹑FA513等系列细纱机。
一、 变频调速技术在细纱机的应用原理
1、细纱机利用变频器调节锭子速度快慢，一种较常见的是定长制方式，即按不同纺纱号数所纺的满纱总长划分为多点，设定长度区间，每个区间根据实际生产中的断头情况来设置相应的锭子速度，达到减少断头的目的。
2、纺纱张力变化特点
锭子在恒速运转时，一落纱的断头分布是小纱最多，大纱次之，中纱最少。细纱卷绕高速回转形成气圈，气圈在不同纺纱阶段的波动影响纺纱张力的大小，是造成断头多少的直接因素。一落纱中气圈张力的变化特点对控制纺纱张力平稳变化，减少断头十分关键。
2.1 纺纱张力与锭子速度的关系；纺纱张力与锭子速度呈抛物线关系，即当锭速增大时，纺纱张力随着增大，且锭子速度愈高，纺纱张力增加幅度更大。
2.2 一落纱中纺纱张力的变化；在始纺空管时纺纱张力最大，是因为气圈最长而卷绕直径偏小。随着钢领板上升，气圈张力趋小，但在管底成形完成前后山现气凹形最大，张力最不稳定，造成钢丝圈运动也不稳不定期。管底成形完成之后，卷绕直径的变化对纱条张力影响起着主要作用，钢领板位置在上升（小直径处）时纺纱张力大，气圈凹形小。钢领板位置在底部（大直径处）时纺纱张力小，气圈凹形大。中纱阶段纺纱张力和气圈形状最稳定阶段。大纱满纱前气圈凹形较平直，但高度过小时纺纱张力有急剧回升现象，且失去对张力的调节作用，张力不稳定。纱线卷绕每次作短动程升降，且上升慢，下降块。经用张力仪测定，在钢领板由上转向下的瞬间，张力峰值出现突变，这时气圈形变化也较大，易引起断头及捻度传递不匀。
3、调速与纺纱张力的匹配
根据一落纱中纺纱张力的变化规律，通过调整锭速来之进行控制。变速位置主要控制三个方面：一是大纱，小纱卷绕小直径时采用较低的锭速；中纱卷绕大直径，张力小，可采用较高的锭速：二是对钢领上升及下降中张力突变部位可进行相应变速；小纱上升时纺纱张力渐小，锭速可适时增快，下降时张力渐大，可减慢锭速；三是空筒管开车生头时，张力波动大，采用适宜接头的低速运行。
本系统生头速度选择为工艺速度的 70%，如过低反而造成接头困难。管纱成形全过程中降低锭速最好不要超过工艺速的10%。因锭速过低会影响纱纺成形，从而造成卷绕不良。如降速幅度较大时，也要适当加重钢丝圈，对平衡全过和程纺纱张力、改善成形与减少毛羽均有利。
本系统变频调速是通过改变预设频率数值来改变锭子速度。由于频率变化与锭速基本呈线性关系（扣除锭带滑溜率等因素），频率数值增减百分比即视作锭速变化百分比；频率变化基准值为 42Hz (通过增大电机皮带轮的直径降低电机转速还可以节电) 。变频装置上有显示窗口及数据输入平台，按不同纺纱段变速要求，依据图1中对应的频率比乘率比乘以频率基准值，按顺序（即对应纺纱长度）输入频率实际值即可。纺纱整个过程每一对应位置的频率及频率变化的速率均可显示
二、变频调速在细纱纺纱过程中降低成本
安装变频器后的细纱机，在小纱和大纱时应降低了5%～8%。的速度（目的是降低断头率），在中纱时根据车况提高5%～15%的速度，而中纱的长度占整个细纱长度的80%,也就是纺纱的整体速度提高了近10%,大大提高了锭子的有效运转时间,提高了细纱机的生产效率，产量也就提高了近10%。其次,对提高产品质量有作用。.千锭时断头率降低,因断头的减少挡车工可以将节省的时间用来做清洁工作，减少了许多突发的纱疵，,保证了成纱质量。对某些有一定难度的品种如强捻纱，包芯纱,麻棉纱及高档精梳产品,通过变速选择生产过程最佳点,可最大程度提高单产,减少后接头，回花减少,皮辊花也相应减少,也就是节约了返工浪费的原料；采用变频器控制主电机可最大潜力挖掘电机的无功率，充分利用和提高功率因数，从而达到节电的目的。安装了变频器的细纱机功率因数从原来的0.78提高至0.29，降低了无功电流，降低了线路损耗，节省了电能，并且在同等产量的情况下设备用电减少。
三、变频调速能够降低细纱断头率及毛羽
细纱断头原因有多种，在排除空调、机械、操作及清洁不良，筒管不良，粗细纱不良等因素后，采用变频调速可使纱断头率降低10%左右。无论与本机台比还是与相邻机台比断头都明显降低。
其次，细纱机采用变频调速后，各纱段毛羽都减少了。经某棉纺厂测定 ,细纱生产过程中，细纱机在小纱时从11900r/min增大至13950r/min，锭速增加17.22%；大纱锭速增加10%，毛羽值H增加17.1%。该厂在同粗纱、同锭条件下也测算过毛羽数随锭速呈正比例增加，所得结论与上吻合。而细纱机采用变频调速后，设定小纱，大纱降速10%，中纱增速5%。可见各纱段毛羽都减少，其中小纱毛羽减幅达38.12%。
当无变频调速时，大、中、小纱因钢领或钢丝圈因素毛羽数不同，出现部分明显突增的情况为正常毛羽数的3至4倍。而且国产钢领普遍存在着本身表面处理质量离散较大的问题。因此，毛羽极差大。然而采用变频调速器后各组机台小纱段毛羽数均同步下降，说明降速后可明显减缓纺纱张力，缩小锭差。
四、变频调速与成纱捻度
纺纱时捻度在一落纱过程中的变化规律为： (1)卷绕直径相同时，纱条捻度随气圈高度减少而增加，满纱部位的纱条捻度小纱为多；（2）在钢领板一次动程内，卷绕小直径时的纱条捻度较卷绕大直径时多，且钢领板下降时纱条的捻度比上升时略多。从根本上讲，鉴于环锭纺正绕成形特点，其存在不同情况，捻度不匀是客观存在的，当然捻度差异相差不会很大。而真正影响捻不匀的因素主要有滚盘、滚筒、锭子状况及锭带盘之间的滑溜差异，锭子与筒管配套不良，筒管本身质量问题造成运行中跳管等情况。
变频调速本身是控制锭速的变化，与前罗拉输出是同步的，对捻度的变化也是同步的，但不能纠正因滑溜差异产生的捻不匀。此外，在上述提到的钢领板上升及下降转换瞬间纺纱强力最大，不仅易造成断头，且纺纱段因张力波动大对捻度传递不利。当然，改善捻度要综合考虑，如纺纱工艺优化，应用新型纺纱器材如高性能橡胶锭带，运用新技术如单锭电机传动等，但变频调速无论从理论上或实践中看均不会恶化捻不匀。
五、用好变频器发挥最大功效
应用变频器调速技术将会给企业带来巨大效益，如何用好变频器，使其发挥最大功效还需注意以下事项：第一，变频器容许的功率与配制的细纱机主轴电机的实际使用功率要有10%的余地。否则，会由于机台间机械传动阻力差异及工艺上压力调整等因素造成变频器负荷过重或过载停车。第二变频器本身有散热片和风扇进行冷却，但在使用过程中，如直接用于细纱车间会造成风道很快堵塞无法正常工作，甚至过热停车，较好的解决办法是值车工定时做清洁。第三，细纱车间在高温高湿季度通常在30℃～３５℃。变频器工作允许的环境温度为60℃，能够满足细纱工作环境温度要求。第四变频器可根据参数调整报警系统，具有200%过载能力。可在尚未出现停车前发现问题，并预先报警，对变频器起着可靠的保护作用。第五细纱锭速度通常高达15000r/min左右，变频器变速启动与传统电机启动不同，如启动时间过短或钢领板位置不当，均可能造成开车后断头明显增加，甚至无法开车。通过对变频器参数的优选则可达到最少的断头效果。
六、变频改造与传统扩锭的优势
变频器的应用对纺纱产量的影响也很大，通过大幅度提高纺纱中纱时的纺纱速度，在断头基本不变的情况下，提高细纱机的产量。在国内许多纺纱厂己收经收到明显的效果。许多纺织厂为了增加产量只能采用增加细纱机数量，增加锭子数量的方法实现，大家应该换换思路，通过提高每一锭生产效率，提高单台细纱机的产量来实现不是更好吗？这样就可以在不增加设备，不增加厂房，不增加工人的情况下，增加了产量，增加了企业竞争力。
我们作过一个简单统计，新增５千纱锭生产能力，变频改造和传统的增加设备的方式所需投入资金进行了比较：传统投资方式：要求有设备投资，厂房投资，士地投资，动力投资，器材投资（不含前纺设备）大约180万元，并且每年新增费用人工及电费等也有20多万元。而采用改装变频器的方式提高产量，只需要在一百二十台细纱机上加装就可以，全部投资只有150多万，而且不会产生新增费用，减轻了企业负担。
结语：
交流变频调速技术在棉纺织设备上的应用是必要的，对传统的棉纺织设备推广应用也是可行的。由于目前运行的设备大多是七、八十年代出厂的，交流变频技术在正服役的棉纺织设备中应用较少，但是虽着社会的进步，技术的发展，就必须提高我国现有棉纺织设备的装备水平，增加技术含量，提高企业整体效益。增加棉纱，布在国际市场上的竞争力。因此，交流变频调速这一高新技术必将在棉纺织设备中得到广泛应用，同时也是纺机设备在今后很长一段时间内的发展趋势。我们呼吁，广大纺织企业应尽快加大技术改造的力度，加快技改步伐，进一步推动我国传统纺织产业的发展。
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