单位：深圳市森陆自动化技术有限公司  
邮编：518034  作者：卢庆新
[摘要] 传统细纱机由于其运行转速是通过更换皮带盘来实现的，不能实现运转过程中的变速，因此造成小纱及大纱阶段产生较高断头率，损失原料，并影响纱线的产量及质量。采用变频调速器可实现细纱机的无级变速，使纱线在各个阶段所受张力恒定，从而提高产值量。
一、概述
细纱机是纺纱过程中的最后一道工序，精纺机械的运行时间最长，且需要强驱动力。由于该道工序的好坏直接影响到纱线的质量和产量，选择细纱机传动用电气元件是重要的关键。细纱断头是细纱生产最主要的危害，它是细纱生产实现优质高产低耗大卷装的主要障碍，是提高劳动生产率和设备生产率的绊脚石。
我们知道，以前国产细纱机普遍是不调速的，针对不同品种，通过选用不同的皮带盘来确定锭子的转速，这类细纱机其纱线在不同阶段所受张力如下：
图中虚线为某一品种细纱适应的最佳张力
A 为纺纱速度过高时细纱所受张力曲线（转速为n1）。
B 为采用最佳皮带盘纺纱时所受张力曲线（转速为n2）
C 为纺纱速度过低时细纱所受张力曲线（转速为n3）
从以上张力曲线图我们可以看出，在纺纱速度不变的情况下，纱线在纺纱的不同阶段所受张力是不同的。小纱时所受张力最大，中纱时所受张力最小，大纱时所受张力又比中纱大。
如选用n1的速度纺纱（曲线A），由于纱线所受张力大于所能承受的张力，生产时会产生很多的断头，从而影响产品的质量，使消耗增大。如采用n3的速度纺纱（曲线C）虽断头率较低，但产量又会受到很大影响，产量偏低。从图中可以看出，选用速度n2（曲线B）较为理想。因此选用合适皮带盘达到最佳纺速是保证细纱生产的关键。
但即使选择好了最佳工艺速度，仍存在着小纱、大纱时断头较多，中纱时存在着“速度损失”。如果能使纺纱速度在小、中、大纱时做不同调整，将张力曲线B矫正为恒张力曲线（即图中虚线），则可同时达到小纱大纱时基本无断头，中纱速度得以加快的目的，使产量、质量同步提高。设备能够高效，方便地纺高支纱，以增强产品在市场上的竞争力，提高产品附加值。
二、细纱机变频调速恒张力运行的实现
采用变频调速器控制细纱机的主传动电机，可方便地达到以上目的。一九九四年我们采用日本SANKEN电机株式会社研制的新型低噪音、多功能变频调速器SAMCO—L系统，开发了满足细纱机运行的特殊功能，使纺纱速度自动按以下工艺曲线运行。
因为张力与转速成近似的反比关系，小纱和大纱时，适当地降低转速，可减小细纱所受张力。中纱时，使转速高于原不调速时的转速（此时张力仍低于所能承受的最大极限张力），弥补原不调速时的“速度损失”，以提高产量。
改变纺纱品种时，只需通过变频器键盘改变5个参数，即可改变以上工艺曲线。
CD 41=小纱运行转速 n1  CD141=小纱运行时间 T1
CD 42=中纱运行转速 n2  CD142=小纱运行时间 T2
CD 43=大纱运行转速 n3  
（以上数据可用密码保护，使无关人员无法随意改变）
由于小、中、大纱阶段直接反映在细纱锭子上，这三个阶段无明显的分界点，无法测量，我们采用纺纱时间取代。针对一般品种细纱，小纱阶段大约需要1-2.5小时，中纱阶段约5-8小时，大纱阶段约1-2小时。具体数据由经验丰富的车间工艺员来设定。需要注意的是，大纱阶段的时间是不确定的。实用中我们设定CD143为最大数值65000秒（约18小时），当一落纱纺完时，变频器停止输出，落纱信号有效，使变频器的图形运转程序复位。这样上新的一落纱时，变频器便又从小纱阶段开始运行了。改造后的细纱机电气控制如图3。

三、改造效果
通过控制回路的设计，采用SAMCO—L系列变频调速器改造的细纱机，可保证挡车工按以前的操作程序操作，操作台不做任何改动。同时具有中途停车、纺满自停、自动倒捻等原有功能。突然停电时变频器内部的工艺曲线依然存在，并可记忆此时的工艺速度及运行时间（自动记忆工艺断点）。在电网恢复正常后，电机可软起动到达停电时的工艺点，并继续完成工艺曲线，如图4。
SAMCO—L系列变频器有较强的状态显示能力，运行时可显示当前所处的工作点，即处于哪一个阶段（小纱、中纱、大纱），当前锭子的转速，本阶段运行还剩多少时间。便于企业进行产质量监测和管理，并可实现不停机交接班（可统计产量）,如图5。

采用变频调器更便于设备管理及设备保护变频器可对电动机做过电流、过负载、过电压、欠电压、短路、接地等各种保护，并可显示故障点。变频器可实现设备软起动及无级变速，在提高成纱质量的同时，也延长了设备及电机的使用寿命，减少了电动机起动时对电网的冲击，提高了功率因数，节电率一般在10-35%之间。
河南省第三毛纺织厂采用SAMCO—L系列LF—15K变频器改造了全厂15台B583细纱机，接线很简单，除变频器外，只增加了一只微动开关（用于落纱复位）。挡车工普遍反映很好，细纱断头率下降了70%，同时产量约增加10%，电机电流由28A左右下降为21A左右。
内蒙青鸟毛纺厂、南京毛纺厂七十年代末引进的意大利COGNTEX细纱机，原调速方式为改变皮带轮的传动直径实现变速。整个调速装置有许多微动开关，机械配合也极为复杂。由于使用年限已过，调速部分已无法工作，而国外生产厂家已无备件供应，产品质量无法保证。采用SANKEN公司LF-22K变频器改造细纱机后，将原有调速装置全部拆除，纺纱过程的转速大小按工艺人员设定的工艺曲线运行，一改过去的动态调速而为静态调速。据统计仅节电率即达35%，30KW电机电流由58A下降为28-35A。由于工艺曲线参数可以锁定，避免了以前部分挡车工为赶产量随意改变车速的现象，更便于生产管理。因原有设备刹车装置早已损坏，每次纺满停车时，有较多无法使用的尾纱，消耗较为严重。我们又为该厂制做了留尾纱装置，保证了在钢领板下降到底时，锭子也刚好停转，大大减少了原料消耗，仅此一项，每台细纱机每年即可节约数千元，经济效益颇为可观。
随着国内外变频调速器的发展，许多变频器厂家的新产品已有自动图形运转功能，如日本三恳IHF系列，日本富士G9S和G11S系列，日本明电VT210S系列。由于这些变频器的定时单元数值为0.1-6500.0秒，用于细纱机控制时需要在中纱阶段多采用几个定时单元。但用于高支纱时可能总累积时间不够，需改用PLC控制变频器来实现。
参考文献
1．《SAMCO-L变频器使用说明书》 日本SANKEN
2．《纺织厂电气控制技术》 张深基编 中国纺织出版社