英威騰CHV170系列張力控制型變頻器在印染機械上的應用案例

■前言
        印染工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備基本分四個部分：前處理（燒毛、冷軋、煮漂、絲光、氯漂等）、染色和印花、后整理、成品設(shè)備。前三部分設(shè)備大多都是多單元傳動聯(lián)合機械，每一單元需一臺電動機驅(qū)動，而各傳動單元必須同步運行，保證正常生產(chǎn)，以達到工藝要求。成品設(shè)備是由單一電機來完成，不需同步（原用滑差電機調(diào)速控制，現(xiàn)大多用變頻器調(diào)速控制）。在整個生產(chǎn)過程中，工藝要求生產(chǎn)設(shè)備保持同步和恒張力控制。生產(chǎn)設(shè)備要滿足所加工印染產(chǎn)品的質(zhì)量要求。故先進、可靠和經(jīng)濟的電氣控制系統(tǒng)是實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的重要因素。
九十年代，中國生產(chǎn)的印染設(shè)備大多都是采用模擬直流調(diào)速系統(tǒng)，使用直流調(diào)速系統(tǒng)控制主要優(yōu)點是比較經(jīng)濟；缺點是低速同步協(xié)調(diào)能力較差、大馬拖小車能耗大、電機維修工作量大。 九十年代后期，很多生產(chǎn)印染設(shè)備的企業(yè)和直接用戶為了提高自身產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟效益，紛紛選擇新的先進技術(shù)——變頻同步調(diào)速控制系統(tǒng)。

一、交流變頻同步調(diào)速系統(tǒng)的選擇
        針對印染廠生產(chǎn)環(huán)境的高溫、腐蝕性液（汽）體，使用封閉的交流異步電動機和交流變頻同步調(diào)速控制技術(shù)是理想的選擇。使用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)解決了原來直流調(diào)速系統(tǒng)同步協(xié)調(diào)能力差、調(diào)速范圍小、可靠性較差、維修工作量大等問題。
         目前,印染機械設(shè)備電氣控制的同步調(diào)速系統(tǒng)普遍使用變頻器 + 同步控制器（或DA、AD模塊）+ 松緊架上的程行開關(guān)等來完成。該種控制模式所存在的問題如下：
1、系統(tǒng)成本昂貴；
2、調(diào)試復雜；
3、維護成本高；
4、電氣控制的故障率高；
        深圳市英威騰電氣股份有限公司針對這一缺陷，量身研制了一整套完整的解決方案，開發(fā)出一款功能齊全的CHV170系列張力控制型變頻器。印染機械的同步控制由CHV170變頻器處理完成，張力反饋信號直接送入變頻器，英威騰CHV170變頻器內(nèi)部設(shè)計了張力-速度閉環(huán)的模糊PID控制，從外圍上解決了線速度同步控制；在內(nèi)核控制模式方面又配置了高性能的矢量控制技術(shù)(SVC/VC)，能滿足普通變頻器難以達到的低速驅(qū)動能力，高起動轉(zhuǎn)矩在矢量控制模式下，CHV170變頻器從0.5HZ開始就能獲得最大150%起動轉(zhuǎn)矩，變頻器的穩(wěn)速精度可達+1%。
        英威騰CHV170系列張力控制型變頻器具有良好的低頻轉(zhuǎn)矩特性，優(yōu)秀的動態(tài)響應能力，可實現(xiàn)高精度的速度控制。
        另外,英威騰CHV170系列變頻器還能進行轉(zhuǎn)矩控制，可實現(xiàn)低成本,高精度的中心收放卷的張力控制。
推薦方案的優(yōu)勢：
1、同步控制技術(shù)先進，精度高；
2、系統(tǒng)調(diào)試簡單；
3、維護成本低廉；
4、控制系統(tǒng)可靠性優(yōu)；
5、系統(tǒng)電氣控制成本低；
6、三件一體化（同步控制、張力行程控制、變頻器）；

二、交流變頻同步調(diào)速原理：
例1、東莞鵬鷗實業(yè)公司改造的LHM－－142高速絲光機，整機傳動流程為：1#軋堿——2#軋堿——進布軋車——布夾——出布軋車——直輥——1#軋車——1#水箱——2#水箱——1#蒸箱——2#軋車——2#蒸箱——3#蒸箱——4#蒸箱——3#軋車——4#軋車——三柱烘筒——落布，共20個傳動單元。
       原整機采用可控硅調(diào)壓裝置及二十臺直流電機組成的多單元同步拖動系統(tǒng)，直流電機之間同步控制由松緊架通過調(diào)節(jié)勵磁電壓來實現(xiàn)同步。采用重錘擺桿控制恒張力，響應較慢，同步性能較差。電氣經(jīng)常出現(xiàn)故障，造成斷布等問題，嚴重影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。
       改造后交流變頻同步調(diào)速系統(tǒng)全機以布夾為主令單元，布的張力由松緊架原來的重錘改為汽缸用氣壓控制。調(diào)式簡單，同步性能良好。
       原來用直流控制造成的經(jīng)常斷布的現(xiàn)象不再發(fā)生。操作工不再為斷布而煩躁，正常生產(chǎn)使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，充分提高了生產(chǎn)效率。
       所有同步調(diào)速控制都由英威騰CHV170系列張力控制型變頻器來完成，材料費節(jié)省近2萬元(如省掉同步器、電線等材料)。操行簡單方便，經(jīng)濟實惠。
如下是工藝和電氣流程圖：

例2、江蘇無錫聯(lián)昌印染廠的卷染機采用雙電機（放卷+收卷）進行對布匹染色加工的控制方案。
卷染機是一個典型的中心卷曲控制系統(tǒng)，系統(tǒng)使用英威騰CHV170變頻器和FT-A型電腦數(shù)控器,配置通訊卡、PG測速反饋卡。
一、主要性能指標
1、實現(xiàn)恒速度，恒張力控制；
2、自動往復卷繞；
3、慢加速和慢減速功能，速度調(diào)節(jié)30m/min-120m/min，可任意設(shè)定；
4、張力加減功能，張力調(diào)節(jié)為30檔（3kg-50kg范圍）；
5、布厚為0.01mm-2.00mm內(nèi)任意設(shè)定；
6、自動記道；
7、可選布卷往復轉(zhuǎn)動，擺動；
8、染液溫度控制；
9、染液循環(huán)；
10、出布速度設(shè)定。
二、主要設(shè)定參數(shù)如下：
上卷：記錄上滾筒上布的圈數(shù)。
退卷：記錄退滾筒上布的圈數(shù)。
速度：單位1M/Min,最大120M/Min。
張力：張力調(diào)節(jié)為30檔（3kg-50kg范圍）；
布厚：單位0.01mm，指的是單層布的厚度。
道數(shù)：需要運行的道數(shù)。
電氣控制圖：

結(jié)構(gòu)簡單，控制精度高，且節(jié)能效果極佳，能滿足在卷染機上布匹恒張力、恒線速度的工藝要求。

例3、 廣東大唐印染廠的美國莫里森預縮機，整機的傳動流程：進布——橡毯——呢毯——落布。
原電氣控制每一個傳動單元為單獨的直流電源調(diào)速控制，電路復雜，調(diào)式、維修、操作比較麻煩。比如縮水率系統(tǒng)就有好幾個儀器才能完成。經(jīng)常出現(xiàn)故障，使用英威騰CHV170變頻器進行改造后，復雜的電氣控制變得簡單化，所有電氣控制直接由變頻器完成。操作簡單方便、故障率大大降低，充分提高生產(chǎn)效率。
如下是設(shè)備電氣流程圖；

例4、廣東普寧達美印染廠原荷蘭STORK生產(chǎn)的園網(wǎng)印花機，全機分五個傳動單元，12套色，整機的工藝流程:進布——印花——烘房——烘筒（另加）－－-落布。原機是直流調(diào)速控制，（進布+印花+烘筒+落布）由調(diào)壓器調(diào)壓再經(jīng)過二極管整流供電，烘房由獨立直流電流供電，此電源經(jīng)常出現(xiàn)故障，和主機印花不同步等現(xiàn)象，而且導布速的同步性能較差，造成對花不準確，影響產(chǎn)品品質(zhì)。使用英威騰CHV170變頻器改造后，同步性能極佳，解決了低速不同步、對花難等生產(chǎn)難題，節(jié)能效果顯著，故障率減少了30%，維修保養(yǎng)的工作量也大大減少。充分提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。
如下是該機的主電控圖；

三、本變頻器同步調(diào)調(diào)速系統(tǒng)拖動的特點
1、結(jié)構(gòu)精簡
       使用英威騰的CHV170系列張力控制型變頻器，可以省去松緊架上的限位開關(guān)，從而減少一個故障環(huán)節(jié)。不用同步控制器、不用DA或AD模塊，不用電腦主令給定板，又減小了一個故障環(huán)節(jié)。既省材料又省力氣。
2、經(jīng)濟實用
       整機傳動單元，（選用英威騰CHV170系列張力控制型變頻器）只需花購買變頻器的錢，就能達到同步調(diào)速控制的目的，和其它變頻器相比，每臺機器按十個傳動單元計算，可以節(jié)省一萬多元，何樂不為！
3、高穩(wěn)定性
       CHV170系列張力控制型變頻器傳遞函數(shù)為積分環(huán)節(jié)，因加速時間較小，可近似為比例環(huán)節(jié)。交流電機近似為一個慣性環(huán)節(jié)，松緊架為一個比例環(huán)節(jié)，干擾來自電源電壓及負載波動，因變頻器有穩(wěn)壓功能，且采用矢量控制，干擾量可忽略不計，這樣系統(tǒng)為典型的I型，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。
        實用證明，該系統(tǒng)運行時可靠性高，輸出線性較好，速度平穩(wěn)。在系統(tǒng)加減速給定時，松緊架始終保持水平位置，保證系統(tǒng)張力恒定及速度同步的控制要求，最低車車速為5米/分，最高車速設(shè)計為100米/分。
4、理想的調(diào)速范圍
    變頻器組成多單元同步調(diào)速系統(tǒng)本質(zhì)上為分電源方式，與傳統(tǒng)的印染機械直流共電源方式相比，調(diào)速范圍大大增加，CHV170系列張力控制型變頻器在1HZ時可達100%的額定轉(zhuǎn)矩因此理論上調(diào)速范圍可達到1:50。導布速為5米/分，最高車速為100米/分，調(diào)速范圍為1：20。
    四、結(jié)論
    使用英威騰CHV170系列張力控制型變頻器同步調(diào)速控制系統(tǒng)。我們已成功改造了東莞鵬鷗實業(yè)公司的LHM-142高速絲光機、汕頭麗禾印染公司的退煮漂聯(lián)合機、嘉興新天紡織印染有限公司的卷染機、浙江海神公司的LMH180皂洗機、廣東海潤印染廠的美國莫里森預縮機、廣東普寧達美印染廠原荷蘭STORK園網(wǎng)印花機等。經(jīng)過近一年的運行，這套方案的電氣同步調(diào)速系統(tǒng)性能良好，故障率大大減少，生產(chǎn)效率提高了10%～25%。由此可見，CHV170系列張力控制型變頻器在印染工業(yè)的應用非常成功。不但給操作工帶來操作上方便，也給電氣維修技術(shù)人員帶來捷徑。同時節(jié)省成本，充分提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。
    英威騰CHV170系列張力控制型變頻器是交流同步調(diào)速控制的理想選擇!