多功能調速系統(tǒng)在生產中的應用

■王軍

〔第七師130團加工廠，新疆奎屯833200〕

多功能調速系統(tǒng)在生產中的應用

■王軍

〔第七師130團加工廠，新疆奎屯833200〕

2015年，新疆地區(qū)的高溫天氣對棉花生育階段造成了不利影響，導致籽棉內在品質發(fā)生變化，然而，各加工廠還在沿用以往的工藝進行加工，致使加工后皮棉品質較差且長度較往年平均偏短。同年，低品質的皮棉抑制了市場需求，市場棉價大幅下挫，兵團皮棉滯銷現(xiàn)象嚴重。

130團加工廠及時認真汲取經(jīng)驗教訓，樹立了保質量、控特雜、降短絨、增效益的加工理念。加工廠技術人員認為生產線中各工藝設備的運行參數(shù)對加工質量影響較大，而目前的生產線較為固化，無法根據(jù)籽棉狀況靈活調整運行參數(shù)或調整余地較窄。為認真研究皮棉質量與各主機工作參數(shù)的關系，2015年底，130團加工廠技術人員與有關專家會同山東天鵝棉機設備設計工程師，通過多次理論論證，在車間對清花、軋花、皮清設備各運動機構進行不同線速度下加工的對比試驗。試驗進行了三天，合計完成30次現(xiàn)場加工、棉樣抓取、數(shù)據(jù)對比工作。經(jīng)過對比證明，設備各運動機構在不同線速度下對皮棉質量影響明顯。

一、調速系統(tǒng)結構簡介

為了使試驗成果能在原有生產線上進行應用，達到保證皮棉質量的目的。2016年，根據(jù)130團的要求，山東天鵝棉機運用烏斯特設備的基本原理，依據(jù)我們試驗的數(shù)據(jù)設計出一套多功能調速系統(tǒng)，調控對象包括清理設備、軋花設備、皮清設備和風運系統(tǒng)。

清理設備包括傾斜式籽清機、提凈式籽清機、回收式籽清機；軋花設備包括軋花機主電機、軋花機提凈；皮清設備包括皮清機刺輥、皮清機塵籠；風運系統(tǒng)包括集棉風機、外吸棉風機、內吸棉風機、皮清風機、回收風機、溢流棉風機、除塵風機等。

多功能調速系統(tǒng)機械包括更換主機及清理設備的皮帶輪、傳動皮帶。

多功能調速系統(tǒng)電氣及控制部分包括變頻柜、變頻器、濾波器、電抗器、PLC控制系統(tǒng)、工業(yè)計算機、觸摸屏、檢測設備、儀表、通信設備及動力電纜、控制線纜等。

多功能調速系統(tǒng)軟件包括智能分析軟件、自動調控程序、數(shù)據(jù)庫、能源管理軟件、數(shù)據(jù)接口軟件等。

二、設計目標及原則

（一）目標

通過機械、電氣、控制、軟件等各個環(huán)節(jié)的配套升級，對棉花加工生產線進行多功能調速系統(tǒng)改造，達到提升加工質量、降低能耗，提高生產效率、降低生產成本的目的，最終實現(xiàn)加工廠效益的最大化。

（二）原則

1.可靠性原則。

在系統(tǒng)方案選擇、詳細設計過程中應當遵循國家及行業(yè)相關標準規(guī)范，確保選用成熟可靠的技術方案和產品。

2.先進性原則。

在設計中采用當前國內外先進的成熟技術方案，避免將淘汰落后的技術應用到本系統(tǒng)。

3.智能化原則。

在選擇技術方案或產品時應注重其智能化功能和接口。

4.可擴展性原則。

在本系統(tǒng)設計中應注重系統(tǒng)可擴展性，既要滿足當前需求，又要為以后擴展預留接口，避免重復投資，造成資源浪費。

5.防塵防絨原則。

針對本行業(yè)灰塵飛絨較多的特點，在產品設計中要注意防護，避免因灰塵、飛絨導致設備故障影響生產。

（三）安全防護性能提升

系統(tǒng)中有檢修模式，當設備在停車或修理時，調整到檢修狀態(tài)后，此時觸摸屏上此設備的啟動模式失去作用；設備要啟動時，檢修模式關閉，調整到啟動模式啟動。

能對主機設備、清理設備、風機設備的驅動電機進行矢量變頻調速。

具有良好的環(huán)境適應性，能適應多灰塵、多飛絨的應用環(huán)境，避免因散熱不良而導致的熱保護停車。

具有良好的動態(tài)響應性能，避免發(fā)生因加、減速過快導致的報警停車。

具有良好的保護性能，如過壓、過流、短路等。

具有良好的諧波抑制功能。

具有豐富的模擬量通道及通信接口，能與PLC等控制器組成系統(tǒng)。

變頻器受控制系統(tǒng)控制，根據(jù)工藝要求和加工方案實現(xiàn)自動調速。

變頻器調速過程能按工藝順序逐步自動完成，避免發(fā)生堵塞延誤生產。

三、應用技術分析

系統(tǒng)初步設計了五個加工模式，每種模式有一套對應的各工藝點相應的轉速系統(tǒng)，由變頻調速系統(tǒng)完成。根據(jù)每批籽棉纖維長度、含雜、含水的不同信息選擇相關的加工模式，使籽棉無論是在清理過程中，還是在復雜加工過程中都能達到一個最佳狀態(tài)，真正實現(xiàn)因花配車，提高皮棉質量。

軋花機喂給穩(wěn)定均勻，加工出的皮棉纖維損傷小、索絲少、外觀形態(tài)好。通過變頻調速系統(tǒng)實現(xiàn)了軋花機目標電流設定，根據(jù)目標電流來自動調整軋花機喂給量，讓棉卷始終在最佳狀態(tài)下運轉。如加工中棉花回潮變大時，棉卷變緊，主電機電流增大，這時系統(tǒng)會根據(jù)電流的變化情況進行對比計算，通過PLC控制軋花機喂花變頻器適當減少喂給量，使棉卷運行更平穩(wěn)，減少堵轉的機率。同樣，棉籽卷過松時，主電機電流減小，通過PLC控制軋花機喂花變頻器適當加大下花量，使棉卷運行更平穩(wěn)。同時，變頻調速系統(tǒng)在生產管理方面還有一個功能，就是加工廠管理人員可以設置軋花機喂花電機頻率區(qū)間值，防止車間開快車造成的質量下降。

圖1 多功能調控系統(tǒng)示意圖

圖2 檢修界面示意圖

這套系統(tǒng)的使用使加工的節(jié)能效果非常顯著，主要體現(xiàn)在風運系統(tǒng)上，如風機電機在不輸送棉花的情況下，系統(tǒng)會自動調整到低頻率，處于待機狀態(tài)；一旦有負載，系統(tǒng)會自動調整到高頻狀態(tài)，達到正常風運要求。另外節(jié)能系統(tǒng)可根據(jù)空氣溫度、濕度的變化情況自動調整運行頻率，在滿足實際生產需求的同時達到節(jié)能的目的，通過一年的實際運行，130加工廠每噸皮棉耗電量與往年相比節(jié)能約15%～20%。

天鵝工程師根據(jù)我廠實際情況，結合系統(tǒng)固有特性又擴展了很多便捷功能，如保護功能，即在軋花過程中一臺設備損壞，可以回到檢修畫面，讓該設備調整到檢修狀態(tài)，這時在啟動頁面就無法打開，保護了檢修人員的安全。還實現(xiàn)了故障防護功能，如籽棉清理系統(tǒng)一旦有某一臺設備堵塞或停轉，信息會反饋到PLC，系統(tǒng)會自動停止進花，減少堵塞程度。

四、系統(tǒng)存在的缺點

需要隨時掌握籽棉的特性來轉變加工模式，人工輔助較多，信息反饋不及時。

推廣培訓不到位，操作人員對新系統(tǒng)的掌握程度不熟悉，特別是廠級和車間管理人員缺乏全面了解，全部依靠廠家技術指導。

五、意見建議

建議山東天鵝棉機與中棉公司的棉模檢測系統(tǒng)融合，將每個棉的棉樣信息自動傳輸?shù)杰囬g控制臺，然后自動調整加工模式；或者利用棉模收購檢驗數(shù)據(jù)，加工時自動掃取信息、自動調整加工模式，這樣在使用多功能調速系統(tǒng)時將更智能、更方便。

該系統(tǒng)的使用為加工生產提供了便捷工具，為加工中實現(xiàn)“抓安全、提質量、控特雜、降短纖”的目標要求起到了很好的作用。2016年130團加工廠共加工87990包19997.3012t皮棉，其中長度指標28mm以上所占比例為99.6%、29mm以上的83.5%、30mm以上的21.7%，軋工質量P2以上所占比例為99.9%，皮棉質量在全師排名第二。這套系統(tǒng)在130團加工廠剛剛使用一個軋季，部分功能還有待于進一步挖掘和優(yōu)化提高，以期達到更好的效果，為棉花加工廠帶來更多的效益?！?/p>