一种Power Flex 700变频器实现了纺丝“三速”一致性控制

　　1.概述

　　醋酸纤维工业属纺织工业，早在上个世纪二十年代就实现了工业化生产。醋酸纤维又称醋酸纤维素，即纤维素醋酸酯。醋酸纤维素以醋酸和纤维素为原料经酯化反应制得的人造纤维。醋酯纤维分为二型醋酯纤维和三醋酯纤维两类。通常醋酯纤维即指二型醋酯纤维。它是人造纤维的一种，一般用精制棉子绒为原料制成三醋酸纤维素脂，溶解在二氯甲烷中成仿丝溶液而用干纺法成形，耐光性较好，染色性能较差，一般制成短纤维，可用作人造毛。也可制成强力醋酸纤维。醋酸纤维诞生于20世纪初，于20世纪20年代初由英国试制成功并实现工业化生产，目前在纤维素纤维中是仅次于粘胶纤维的第二大品种。目前醋酸纤维总产量约为75~80万吨，占世界化纤总产量的3%，占纤维素纤维产量的35%左右，其中烟用丝束约55~57万吨，纺织用醋酸纤维约21~25万吨。有醋酸纤维生产厂家20余家，主要生产厂家有美国的Celanese公司，占45%， Eastman Koclak公司，占9。3%， S.Amereic公司，占5。5%，意大利的Novaceta公司，占15。6%，日本的三菱醋酸纤维公司，占6。0%，帝人公司，占5。2%以及英国的考陶尔兹公司等，约占世界总产量的90%左右。

　　昆纤公司1999年通过了ISO-9002质量管理体系后，于2002年7月，审核通过ISO9001：2000质量管理体系、ISO14001：1996环境管理体系和OHSAS 18000职业安全卫生管理体系审核规范三位一体的QEHS管理体系。昆纤产品质量符合YC/T 26-2008《烟用二醋酸纤维素丝束》烟草行业标准。

　　2.丝束生产工艺与“三速”控制；

　　二醋酸纤维丝束是目前被广泛使用的香烟滤材，由于生产中有害介质多、流程长，生产具有较高的危险性。简要介绍了烟用二醋酸纤维丝束的生产工艺过程。从介质、操作条件、生产部位、着火源等方面分析了生产过程的危险性，并提出了生产中应采取的主要安全技术措施，并结合生产装置对主要危险单元提出了具体的安全技术措施。

　　丝束生产工艺主要是将二醋片经浆液制备、3级过滤、纺丝、卷曲、干燥、摆丝、打包7个主工艺段来完成丝束生产和包装。辅助工艺主要是丙酮回收、助滤剂制备、TiO2浆液配制、ST-90制备、公用生产介质（工艺水、软水、蒸汽等）、空调系统等。其中生产不同规格产品、产品质量合格与否的关键是纺丝和卷曲。

　　2.1 纺丝和卷曲工艺

　　二醋片经浆液制备、3级过滤后，经制浆段S泵打到纺丝机上端的浆液总管，在浆液总内反复打循环合格后，由大计量泵控制浆液总量，浆液从纺丝机上144个浆液分支管，经对应的144个高计量泵控制，计量泵的速度决定了丝束生产的规格。计量泵在运转时把浆液分支管送来的浆液定量送入烛形过滤器，浆液经烛形过滤器后进入浆液预热器，预热的高压浆液经喷丝帽的三层过滤后由喷丝孔喷出，喷出的浆液与纺丝机甬道上部的预热空气一起向下运动，喷丝帽喷出的浆液在均匀热空气的作用下蒸发出丙酮和水份，到甬道底部时形成醋酸纤维单丝。从纺丝机出来的丝带，在卷曲机对棍的牵引下丝带平展地进入卷曲机腔， 卷曲机腔内受卷曲机压版的压缩变成卷曲丝束，然后喷入卷曲机铺丝器槽，沿槽往下运动后进干燥器，经干燥除丙酮、水份后进入摆丝，打包后完成丝束成品。

　　2.2 丝束的质量与“三速”的关系：

　　从纺丝和卷曲工艺可见，丝束生产的关键是在纺丝机和卷曲机上完成的，其产品规格和质量也是在纺丝机和卷曲机段完成的。控制丝束产品规格、质量、产量的工作均集中于“三速”控制，即计量泵、喂丝辊、卷曲机对辊的速度。

　　计量泵、喂丝辊、卷曲机速度控制，每一环节决定丝带的内在、外在质量，每一个环节要求极其稳定、控制要求高；另外“三速”的一致性是致命的技术要求，整个生产过程中，”三速”匹配后反应出丝带的线速度必须越一致越好，只要有一点匹配不好，丝束生产稳定性和连续性就受到挑战，丝束断带、质量不合格。

　　2.3纺丝速度和“三速”控制方案：

　　纺丝速度是丝束生产质量和产量的决定因素。贯穿整个纺丝生产过程中的重要速度，除“三速”外还有上油辊速度、干燥机链板速度，摆丝机对辊速度，每一根合格丝都要经过上速几个速度的有效匹配控制。

　　纺丝速度控制，通常以“三速”中喂丝辊速度为中心，以“三速”控制为主，辅以上油辊速度、干燥机链板速度，摆丝机对辊速度，终完成整个丝束生产的控制。

　　在实际生产中，一台变频器控制一台大计量泵速度，通过大计量泵控制144台小计量的浆液速度；一台喂丝辊控制144股丝，又由4台卷曲机配合完成对同一喂丝辊的丝带进行卷曲，每一台纺丝机要对应配合8台卷曲机，由于各设备功率、轴径、工作位置等不同，使”三速”控制变得更加困难。

　　为做好这些速度的控制，昆纤工程对这些设备速度的控制方案，都采用了罗克韦尔AB公司的变频器，二期工程采用新一代Power Flex系列变频器。采用同一厂家、同一系列，使其有较好的一致性，较成功的决解了纺丝“三速”控制一致性的问题。

　　3.Power Flex系列变频器功能及运用效果

　　昆纤公司丝束生产中选用的Power Flex 系列变频器，主要是Power Flex 40、70、700变频器，是根据工艺控制性能要求和使用环境要求等考虑。选型合理对确保运用效果是非常重要的。本文结合昆纤公司的特点简要交流Power Flex700变频器功能和运用效果：

　　①。Power Flex 700变频器：控制方式中主要有基本型和带ABFORCE技术的磁场定向控制；两种不同的选择对电机速度控制要求是有很大差异，当然费用也不一样；选用基本型对电机速度控制为0.5%；选用带FORCE技术的速度控制为0.001%。在选基本型变频器时，如果要采用无速度传感器矢量控制方式，选择带不带编码器对速度控制也是有很大差异的，不带编码器对速度控制为0.5%，带编码器反馈对速度控制为0.001%。不同的选型对应性能和价格是有差异的。昆纤“三速”控制的关键是“三速”控制后反应的丝束线速度一致性，对单设备速度控制主要是稳定性，故选用Power Flex 700变频器标准型配置。

　　② Power Flex 700变频器：25HP以下的都内置有动态制动单元。动态制动单元对调速性能要求高，特别对需要快速减速的性能有极好的改善。昆纤丝束生产因需要适应市场对不同规格产品需求，工改需要调速频繁，故在选型时对纺丝、卷曲机配的变频器都考虑了带动态制动单元。

　　③。Power Flex 700变频器：内置有EMC滤波器和输出共模磁心，能够满足全求EMC电磁兼容性的要求，提供了一体化的集成解决方案；

　　④。Power Flex 700变频器有较好的网络控制功能，有利于昆纤实现了电气马达调速控制与过程控制系统PCS7，全厂管理控制系统，实时状态在线监视系统等，有效的通信和控制连接。

　　⑤、Power Flex 700变频器采用了通用人机界面。人机界面包括LCD人机界面模块和基于PC的组态软件。昆纤为完善对变频系统的管理，还配置了DriveTools2000TM 在离线和诊断软件，DriveExplorerTM在线组态软件等，通过这些工具软件，对全厂变频器组态和化、设置和定值管理、故障诊断分析处理、实施预防维修等，都有较大改善。

　　AB公司的Power Flex系列变频器是一个功能强大、操作灵活、适应性强、使用经济性好的家族产品。除硬件选型时要关注需求功能外，在安装后对其编程组态，做好运用功能选择、参数设置也是非常重要的。昆纤在使用Power Flex系列变频器时，因设置不当也发生过导致影响生产的事故，如摆丝机因减速时间设置不当，在快速减速时导致故障停机，后修改减速时间设置就解决了问题。

　　综上所述，变频器的运用效果，一是设备选型非常重要，设备本身的性能决定对生产的保障能力。设备选定安装后，做好对其性能的掌握和运用也是非常重要的工作。昆纤使用罗克韦尔公司变频器100多台，新一代高性能的Power Flex 系列60多台，自95年投运到现在，没有发生变频器本身的设备事故，经分析都属选型不当和运用时参数设置不当的问题，AB变频器为昆纤生产高品质丝束和稳定、连续生产，做出了很大的贡献。

　　4.应用体会

　　通过一期工程（95年）使用罗克韦尔公司1336系列变频器，二期工程（2004年）采用Power Flex系列变频器，我们体会到罗克韦尔公司变频器是高质量，高性能的产品。特别是一代Power Flex系列变频器，功能更强大、操作更灵活、对各类设备、使用环境的适应性更强。对有特殊功能要求，如高速度控制、苛刻场所应用、多台设备同步性能一致性控制等，都能取得较好的控制效果。昆纤在使用中体会到Power Flex系列变频器，实施对生产设备控制的稳定性、调速性能、网络功能、与工艺过程的联控等，都有较好的效果。