細紗機主電機變頻器節(jié)能改造實踐

周 團

(長樂佳綸紡織實業(yè)有限公司，福建 長樂 350211)

0 引言

棉紡企業(yè)生產(chǎn)成本居高不下，如何提高細紗機車速、降低噸紗生產(chǎn)成本是提高企業(yè)市場競爭力的重要手段。細紗斷頭是影響細紗機車速的主要因素，主電機變頻調(diào)速啟停是降低斷頭、減少毛羽，提高效率和節(jié)能降耗最有效的方式；因此，以較低的投入進行細紗機變頻改造，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)工藝要求的平滑無級速度調(diào)整，減少噪聲，實現(xiàn)集中控制，有效降低紡紗成本。

1 細紗機變頻器改造思路

1.1 傳統(tǒng)細紗機的弊端

傳統(tǒng)細紗機采用雙速電機，存在生產(chǎn)效率低、無功損耗較大、紡紗張力不穩(wěn)定等弊端。為了解決這些弊端，有必要對細紗機主電機進行無級變頻調(diào)速控制改造，以改善紡紗張力的穩(wěn)定性，降低斷頭、減少毛羽，提高功率因數(shù)，節(jié)能降耗，提高生產(chǎn)效率。

1.2 變頻器的構(gòu)成及應(yīng)用范圍

一般變頻器是由主電路和控制電路組成。主電路由整流電路、直流濾波電路和逆變電路3個部分組成?？刂齐娐分饕芍醒胩幚砥?CPU)、數(shù)字信號處理器(DSP)、轉(zhuǎn)換電路、接口電路和控制電源等組成[1]。

變頻器主要應(yīng)用在節(jié)能領(lǐng)域、工藝控制(速度控制)領(lǐng)域和變頻家電領(lǐng)域[2]。

1.3 細紗機主電機變頻器改造方案

利用先進的PLC控制器根據(jù)細紗機的前羅拉信號配合顯示屏，以文字、數(shù)值等形式修改監(jiān)視細紗機運行狀態(tài)，利用合理的紡紗曲線控制變頻器自動調(diào)整細紗機的主電機速度，以提高細紗機的各項生產(chǎn)效率。

細紗機變頻器改造控制電路，見圖1。其中：T為前羅拉傳感器；K1(啟動)接原機臺高速接觸器空余常開觸點；K2(清零)接原機臺鋼領(lǐng)板上升接觸器空余常開觸點。本電路圖僅適用于高低雙速電機。

a) 變頻器主控接線圖

b) 改造前主控電路圖 c) 改造后主控電路圖

細紗機變頻器控制系統(tǒng)目前已在長樂某紡織企業(yè)100多臺的傳統(tǒng)細紗機上進行了改造，無故障穩(wěn)定運行超過1 a，充分體現(xiàn)了該改造控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及細紗工藝改紡參數(shù)修改的便捷性。

2 變頻器的作用

2.1 減少斷頭，提高產(chǎn)量

使用雙速電機的細紗機，電機在快慢速階段都是恒速運轉(zhuǎn)，但慢速轉(zhuǎn)快速存在一個速度突變的過程；氣圈在不同紡紗階段的紡紗張力波動較大，導(dǎo)致斷頭率高；因此，合理控制一落紗中的氣圈張力對減少細紗斷頭和毛羽具有重要的意義。細紗機變頻改造就是在一落紗中不同的紡紗階段自動調(diào)整細紗機的速度從而平衡紡紗張力，在大小紗時適當降低車速、減少斷頭，中紗時則提高車速以達到提高產(chǎn)量的目的。

2.2 提高效率

細紗機經(jīng)變頻改造后，整機更改紡紗品種時無需更換皮帶盤，既提高了工藝更改效率和設(shè)備運轉(zhuǎn)效率，又能監(jiān)視細紗機的各項運行參數(shù)。

2.3 變頻器啟動節(jié)能，減少設(shè)備磨損

變頻器啟動的優(yōu)勢主要在于節(jié)電，利于工藝控制(速度控制)，且變頻器有更強的保護功能[2]。

電機全壓啟動時，由于電機啟動力矩的需要，啟動電流會比額定電流高5～6倍，不但會影響電機的使用壽命，而且會浪費電力、增加線損和變損。采用變頻器后電機可以平滑啟動，啟動電流可以從零到額定電流，減輕了啟動電流對電網(wǎng)的沖擊，節(jié)約電費，也減少電機啟動慣性對設(shè)備的啟動沖擊，延長設(shè)備使用壽命。

2.4 提高功率因數(shù)節(jié)能

電機運行由定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組通過電磁作用產(chǎn)生力矩，電機繞組由于其感抗作用對電網(wǎng)而言阻抗特性呈感性，電機在運行時吸收大量的無功功率，造成功率因數(shù)降低。采用變頻器后，由于其性能已變?yōu)椋航涣鳌绷鳌涣?，在整流濾波后負載特性發(fā)生了變化，變頻器對電網(wǎng)的阻抗特性呈阻性，功率因數(shù)提高，減少了無功損耗。

3 變頻器節(jié)能與功率因數(shù)電費計算示例

3.1 節(jié)能功率計算示例

當電機的運行頻率從50 Hz降到45 Hz時，其功率：P45=0.9×P50；細紗機主電機以50 Hz運行時功率為15 kW，以45 Hz運行時功率為13.5 kW；相比之前節(jié)能10%；年節(jié)能：15 kW×24 h×30 d×12 月×10%=12 960 kW·h；按1 kW·h電費為0.6元計，可節(jié)電7776元。

3.2 功率因數(shù)電費計算示例

電機未使用變頻器時實測功率因數(shù)一般約為0.75，而使用變頻器后其功率因數(shù)可達到0.98。根據(jù)規(guī)定，凡是功率因數(shù)低于0.90時，供電部門對其加收部分電費——力率調(diào)整電費(即罰款電費)，如果功率因數(shù)超過0.90時，供電部門會對其減收部分電費——獎勵電費[3]。

高壓計量的用戶：力率電費=(電度電費+基本電費)×罰款比例

獎勵電費=(電度電費+基本電費)×獎勵比例

低壓計量的用戶：力率電費=電度電費×罰款比例

獎勵電費=電度電費×獎勵比例

由此可見，《功率因數(shù)調(diào)整電費辦法》是用電管理部門督促電力用戶做好無功補償?shù)拇龠M手段，做好無功功率補償提高功率因數(shù)對于用電企業(yè)而言經(jīng)濟效益顯著。

4 結(jié)語

對細紗機主電機進行變頻器節(jié)能改造，投入較低，不僅能平衡紡紗張力，減少斷頭，提高紗線質(zhì)量，減少設(shè)備磨損，還能節(jié)約電費，享受供電部門無功功率補償，是企業(yè)降低成本，節(jié)能降耗的途徑之一。

參考文獻：

[1] 自動化技術(shù)培訓(xùn)中心.變頻器應(yīng)用與維修培訓(xùn)教材[Z].

[2] 邢建中.施耐德變頻器的應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[3] 長樂市供電局.功率因數(shù)調(diào)整電費辦法[Z].