1、紡織行業(yè)對(duì)控制系統(tǒng)提出的要求

　　我國(guó)紡織行業(yè)國(guó)際化進(jìn)程正在加快,，但是和國(guó)際水平還有一定的差距,，隨著自動(dòng)化程度的提高，棉紗質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)檔次的不斷提高已對(duì)棉紡設(shè)備提出了更多的要求：提高產(chǎn)量的同時(shí)保證穩(wěn)定性,、提高和穩(wěn)定紗線質(zhì)量,、節(jié)能降耗、適用多品種小批量生產(chǎn)等等,。清梳聯(lián)系統(tǒng)作為前紡環(huán)節(jié),，質(zhì)量指標(biāo)的提升對(duì)最終的紗線質(zhì)量有很大的影響，成本的不斷增加使得很多紡織廠對(duì)成本,、效能,、電氣控制的精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性，以及工藝的適用性也提出了更高的要求,。變頻控制" title="變頻控制">變頻控制,、伺服控制等控制方法的出現(xiàn)為我們解決了這些問題的方法，伺服控制系統(tǒng)雖然控制精準(zhǔn),，但是成本過高,。相對(duì)伺服控制來講變頻控制性價(jià)比比較高，這也是變頻控制在棉紡行業(yè)普遍應(yīng)用的原因,。

　　2 ,、變頻器控制方式的對(duì)比

　　2.1 V/F（恒壓頻比）控制以及特點(diǎn)

　　V/F控制顧名思義，V/F控制就是保證輸出電壓跟頻率成正比的控制,。異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是電機(jī)的磁通與轉(zhuǎn)子內(nèi)流過電流之間相互作用而產(chǎn)生的,，在額定頻率下,，如果電壓一定而只降低頻率，那么磁通就過大,，磁回路飽和,，嚴(yán)重時(shí)將燒毀電機(jī)。因此,，頻率與電壓要成比例地改變,，即改變頻率的同時(shí)控制變頻器輸出電壓，使電動(dòng)機(jī)的磁通保持一定,，避免弱磁和磁飽和現(xiàn)象的產(chǎn)生,。這種控制方式多用于風(fēng)機(jī)、泵類節(jié)能型變頻器,。V/F控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、成本較低、機(jī)械特性硬度較好,，能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求,，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。缺點(diǎn)是低頻率時(shí)無法滿足電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的輸出并且V/F控制是使變頻器按照事先安排好的補(bǔ)償程度工作,，不能隨負(fù)載的變化而改變,。

　　2.2 VC（矢量）控制以及特點(diǎn)

　　矢量控制" title="矢量控制">矢量控制是通過測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制,，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的,。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量 (勵(lì)磁電流) 和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量 (轉(zhuǎn)矩電流) 分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位,，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式,。由于矢量控制可以使得變頻器根據(jù)頻率和負(fù)載情況實(shí)時(shí)的改變輸出頻率和電壓,，因此其動(dòng)態(tài)性能相對(duì)完善?？梢詫?duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行精確控制,；系統(tǒng)響應(yīng)快；調(diào)速范圍廣,；加減速性能好等特點(diǎn),。在對(duì)轉(zhuǎn)矩控制要求高的場(chǎng)合，以其優(yōu)越的控制性能受到用戶的贊賞,。其中矢量控制分為：無速度傳感器的矢量控制和矢量控制（閉環(huán)）兩種,。
　　2.2.1 無速度傳感器的矢量控制

　　由于矢量變頻器可以分別對(duì)電動(dòng)機(jī)的磁通和轉(zhuǎn)距電流進(jìn)行檢測(cè)、控制,，自動(dòng)改變電壓和頻率,，使指令值和檢測(cè)實(shí)際值達(dá)到一致，從而實(shí)現(xiàn)了矢量控制。雖然它是開環(huán)控制系統(tǒng),，但是大大提升了靜態(tài)精度和動(dòng)態(tài)品質(zhì),，轉(zhuǎn)速精度可達(dá)5%。轉(zhuǎn)速響應(yīng)也較快,。在設(shè)備要求不是十分高的情況下,，采用該方案是非常合適的，它可達(dá)到控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，可靠性又高的實(shí)效,。圖1為無速度傳感器矢量控制的系統(tǒng)框圖： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1

　　2.2.2矢量控制（閉環(huán)）

　　在前者控制方式下增加了反饋環(huán)節(jié)，矢量閉環(huán)變頻調(diào)速" title="變頻調(diào)速">變頻調(diào)速是一種最為理想的控制方式,，他類同于伺服,、直流閉環(huán)調(diào)速，但性價(jià)比又大大優(yōu)于兩者,。該方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以從零轉(zhuǎn)速起進(jìn)行速度控制,，即甚低速亦能運(yùn)行，調(diào)速范圍可達(dá)100:1或1000:1,；動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,，轉(zhuǎn)速精度高；加速度特性好,，抗負(fù)載突變能力強(qiáng),。其缺點(diǎn)是：價(jià)格較貴，安裝速度傳感器必須與電機(jī)同軸,，且增加了反饋環(huán)節(jié),，這些都給安裝維護(hù)增加了一定技術(shù)難度。因此對(duì)于轉(zhuǎn)速精度要求不是特別高,，負(fù)載變化不是十分劇烈的場(chǎng)合,，建議選用開環(huán)矢量變頻調(diào)速系統(tǒng)為好。圖2為矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)控制框圖 　　圖2
　　3,、變頻調(diào)速在棉紡行業(yè)中的應(yīng)用

　　3.1 工藝調(diào)整方面的應(yīng)用

　　1,、錫林電機(jī)功率較大，啟動(dòng)電流非常大,，變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)了錫林電機(jī)軟起動(dòng),、無大電流沖擊，延長(zhǎng)電機(jī),、設(shè)備使用壽命,；
　　2、道夫電機(jī),，大壓輥電機(jī)（三羅拉部分）變頻的使用,，極大的方便了工藝的調(diào)整：如產(chǎn)量,、工藝牽伸比、不同品種的適用性,；
　　3,、由于人工費(fèi)用的增加，越來越多的棉卷型梳棉機(jī)改造成棉箱形式,，梳棉機(jī)后部給棉的控制提出了更高的要求,，低速生頭時(shí)給棉電機(jī)在低頻狀態(tài)運(yùn)行，轉(zhuǎn)矩的不足導(dǎo)致給棉羅拉的“打盹”現(xiàn)象以及從慢速生頭到快速運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的意外牽伸及變速箱齒輪磨損產(chǎn)生的“打頓”使棉條重不勻及CV%嚴(yán)重超標(biāo),，往往使成紗等級(jí)大幅下降甚至成為不合格品,。變頻調(diào)速的應(yīng)用使這些問題迎刃而解。
　　4,、紡織市場(chǎng)向高產(chǎn)化,，高質(zhì)化發(fā)展，矢量變頻控制在寬幅梳棉機(jī)的應(yīng)用既滿足了梳棉機(jī)低速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩的要求,，由于加減速性能良好,，避免了提速時(shí)的意外牽伸對(duì)棉條造成的影響，同時(shí)在高速時(shí)也具有良好的動(dòng)態(tài)性能,。
　　3.2 節(jié)能降耗

　　1,、變頻器的應(yīng)用取消了減速箱，慣性飛輪,，帶電刷的電磁離合器及雙速電機(jī)后,，以前維修工最頭痛、最繁忙的變速箱漏油問題,、齒輪磨損調(diào)換問題,、離合器失靈損壞問題。由于多品種的原因,，相應(yīng)的會(huì)有很多的工藝輪,，部分工藝輪的減少在某種程度上為企業(yè)減少了成本。

　　2,、風(fēng)機(jī)、空調(diào)變頻調(diào)速節(jié)能相當(dāng)可觀
由流體力學(xué)可知,，風(fēng)量Q與轉(zhuǎn)速一次方成正比,，壓力h與轉(zhuǎn)速的平方成正比;
　　由式中可知，若風(fēng)機(jī)功率一定,，當(dāng)要求調(diào)節(jié)風(fēng)量下降時(shí),，轉(zhuǎn)速可成比例下降，此時(shí)風(fēng)機(jī)的輸出功率是成立方關(guān)系下降,。風(fēng)機(jī)在棉紡設(shè)備中應(yīng)用量大,、面廣,，其傳動(dòng)絕大部分為大功率交流電機(jī)，包括濾塵風(fēng)機(jī)以及單機(jī)風(fēng)機(jī),，耗電量在棉紡設(shè)備中是大戶,。濾塵風(fēng)機(jī)一般通過更換皮帶輪的大小來調(diào)節(jié)風(fēng)量，單機(jī)風(fēng)機(jī)通過調(diào)節(jié)風(fēng)門的辦法調(diào)節(jié)風(fēng)量,。這種調(diào)節(jié)方式雖然簡(jiǎn)單,，但它是以增加管網(wǎng)損失，耗費(fèi)大量能源為代價(jià)的,。如采用變頻調(diào)速就可以從根本上防止電能浪費(fèi),，單從公式（3.3）來算，其節(jié)約的電費(fèi)就可想而知了,?？照{(diào)是棉紡廠離不開的首選設(shè)備，變頻空調(diào)的使用使溫度波動(dòng)小,，避免了空調(diào)的頻繁開停,，延長(zhǎng)了壓縮機(jī)的壽命，具有高效,、節(jié)能的特點(diǎn),。同時(shí)避免了頻繁啟動(dòng)對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)的損害。并保證了車間溫濕度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,，為確保紗線質(zhì)量提供了前提條件,。

　　4、結(jié)語
　　通過控制方式的優(yōu)點(diǎn)和先進(jìn)性,，以及在清梳聯(lián)中的應(yīng)用,，驗(yàn)證了變頻調(diào)速在清梳聯(lián)工藝調(diào)整、節(jié)能降耗等方面的優(yōu)勢(shì),。

　　參考文獻(xiàn)：
　　[1] 李良仁.變頻調(diào)速技術(shù)與應(yīng)用.電子工業(yè)出版社,，2009
　　[2] 袁馳.變頻調(diào)速技術(shù)在棉紡廠自動(dòng)換氣調(diào)溫系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓.2004年05期
　　[3] 李琦. 變頻器的調(diào)速及在紡織企業(yè)中的應(yīng)用.黑龍江紡織.2000年04期
　　[4] 褚曉江，周蓮秀. 幾種交流調(diào)速的比較及變頻調(diào)速在我廠的應(yīng)用. 江西能源. 1995年04期