艾默生CT紡織行業(yè)變頻器需求分析和應(yīng)用解決方案

       紡織行業(yè)應(yīng)用變頻器的領(lǐng)域主要在天然纖維紡紗、織造、染整和化纖四大塊。對于服裝、日用品等成品加工的縫紉機和繡花機，有采用交流伺服電機、無刷直流電機驅(qū)動的趨勢，也有變頻器驅(qū)動異步機的嘗試，但這不在本文討論范圍。
        2003年中國紡織工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，紡織行業(yè)主要集中在江蘇、浙江、上海、山東、廣東、福建等經(jīng)濟發(fā)達的沿海省份，其銷售額占全國的80%。湖北、河北、河南、安徽、天津、遼寧、四川、北京、內(nèi)蒙古、湖南等中部省份占15%，其余省份僅5%。
        某紡織廠的電機功率分布情況如圖2，圖中其他設(shè)備包括空調(diào)、供水供熱、制冷和電梯等。由于變頻器調(diào)速給紡織生產(chǎn)帶來質(zhì)量和效率的巨大改進，許多紡織廠正在積極研究和推廣變頻器應(yīng)用技術(shù)，他們樂于接受帶有變頻器調(diào)速的紡機設(shè)備，對于舊設(shè)備的變頻化改造熱情越來越高。

3. 紡機行業(yè)的布局和發(fā)展
       紡機行業(yè)主要有中紡機集團、上海太平洋、江蘇、山東、浙江五大板塊。隨著國家放開對紡織行業(yè)的控制，紡織設(shè)備更新?lián)Q代速度加快。
       中國的紡機行業(yè)目前正在洗牌：紡紗、織布機械仍然是中紡集團占據(jù)主導(dǎo)優(yōu)勢，江蘇的一些合資企業(yè)尚具有一定競爭力。染整大部分集中在浙江和江蘇的一些民營企業(yè)，中紡集團和上海太平洋的一些企業(yè)仍有一定市場份額?；w和非織造布生產(chǎn)線的較新的產(chǎn)品，機械方面技術(shù)難度大，核心部件還需進口，國內(nèi)紡機企業(yè)正在組織技術(shù)攻關(guān)。針織機械主要來自福建泉州等地的臺資企業(yè)，但這些臺資企業(yè)規(guī)模均不大，廣州、宜昌等一些老牌國有企業(yè)有機會再次崛起。
       2003年全國重點紡織機械生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品銷售收入達335億元，同比增長24%。2004年由于去年增長過快，加之鋼材漲價，利潤降低，紡機行業(yè)減緩了增長的步伐。圖3為2003年紡機銷售額按省份分布的示意。

       中國紡織機械器材工業(yè)協(xié)會提出新型成套設(shè)備技術(shù)攻關(guān)項目：日產(chǎn)200噸及以上滌綸短纖維生產(chǎn)線；粘膠長絲連續(xù)紡絲機；高效現(xiàn)代化棉紡生產(chǎn)線（即單電機傳動）；機電一體化的無梭織機；紡粘法和溶噴法非制造布生產(chǎn)線（高速、帶張力控制）；電腦提花圓緯機；電腦自動橫機；高速特里科經(jīng)編機；染整設(shè)備工藝參數(shù)在線檢測；高效、節(jié)能、環(huán)保的染整設(shè)備。紡織工業(yè)科學(xué)技術(shù)發(fā)展中心提出了紡織工業(yè)技術(shù)進步發(fā)展綱要，涉及傳動自動化設(shè)備的要求：“研究梳棉、并條、粗紗、細紗、絡(luò)筒等單機的多電機獨立傳動和控制系統(tǒng)。在線檢測和控制技術(shù)，單機自動化和工序連續(xù)化，解決國產(chǎn)清梳聯(lián)、并條機自調(diào)勻整系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。”

4. 主要紡織機械對變頻器的需求
       由于近幾年紡織行業(yè)技術(shù)改造的主要投入在擴展生產(chǎn)能力，加之紡織機械技術(shù)更新快，目前變頻器80%以上是由紡織機械廠采購配套在主機設(shè)備中，再銷售給最終用戶紡織生產(chǎn)廠家的。我們對變頻器需求量分析只聚焦于這個配套市場，或稱為OEM市場。不過紡織設(shè)備幾乎24小時連續(xù)工作，損壞和老化的速度快，另外90年代初期上馬的不少電氣系統(tǒng)已進入報廢期，因此變頻器在紡織廠還有一定的改造市場，而且所占比例將會逐年增加。
        據(jù)作者調(diào)查分析，2003年國內(nèi)紡織化纖機械主機廠對變頻器的采購需求約6億元，由于紡織工藝復(fù)雜、機械品種繁多，按紡紗、織造、染整和化纖類整理其需求份額如圖4所示。

4.1. 紡紗機械
紡紗機械負責(zé)將棉、毛、麻、絲和化學(xué)纖維原料進行除雜、開松、牽伸成為均勻柔韌的細紗。工藝流程和主要設(shè)備見圖5。

大部分紡織設(shè)備對傳動調(diào)速要求一般，保持一定的微張力卷繞控制特性，通用的V/F控制變頻器基本滿足要求：
1） 調(diào)速電機功率范圍0.75~37kW；
2） 啟動過程要求平穩(wěn)，變頻器啟動頻率設(shè)置盡量低；
3） 制動過程要求快速，平穩(wěn)；
4） 可編程的多段速度輸出；
5） 多電機級聯(lián)運行要求速度同步；
6） 為使紗均勻地繞在錠子上，要求擺頻，即紡織專用三角波頻率輸出；
7） 配合自調(diào)勻整控制系統(tǒng)，對于高速或高性能的并條機需要矢量閉環(huán)控制變頻器或伺服驅(qū)動系統(tǒng)。
雖然近年來空調(diào)的引進，清花部分原料采用管道運輸使紡紗車間的工作環(huán)境有所改善，但大部分紡紗車間仍然是高噪音、高溫和多塵絮，這就要求變頻器具有更強的惡劣環(huán)境下的適應(yīng)能力。
紡紗機械除了高速并條機、轉(zhuǎn)杯紡機有部分進口外，基本都實現(xiàn)國產(chǎn)化。對變頻器的總體要求是可靠性高、低成本，小型化。

4.2. 織造機械
織造機械負責(zé)將纖維紗加工成布匹、線繩或針織品。絡(luò)筒、整經(jīng)、漿紗是織布前的準備工藝。工藝流程和主要設(shè)備見圖6。