变频器在印染设备多电机同步调速中的应用

　　我国是世界上最大的纺织品服装生产国。2000年我国的纺织纤维加工总量达到了1210万吨，纺纱、织造和服装的产量均位居世界第一位。2003年，纺织品服装出口创汇超过800亿美元，约占我国总出口创汇的20%。2003年我国的纺织机械进口和国内生产双双超过40亿美元。但是，受我国印染技术水平的制约，目前所生产的面料尚不能满足出口服装的要求，致使每年面料进口都在50亿美元左右。因此提高印染行业的技术水平，仍有巨大的发展空间。传统的纺织印染工业是劳动密集型产业，装备的自动化程度不高。所用传动大多数为不调速，需要调速的场合多数使用直流电机，如整经机、浆纱机和众多的印染设备。交流调速用的不多，主要有力矩电机交流调压调速、滑差电机调速、晶闸管串级调速、晶闸管交-直-交变频调速等。印染设备借助力矩电机的软机械特性，保证整个机台线速度一致下有一个适中的布张力;纺织厂的前纺则利用力矩电机调压调速实现棉卷的自调匀整;晶闸管控制的电磁调速电动机(又称滑差电机和电磁转差离合器)用于梳棉机调速;晶闸管串级调速主要用在纺织厂的通风机上，达到节能的目的;晶闸管交-直-交变频调速，用在化纤工业的长丝纺丝机上。

　　变频器在纺织工业的应用概况

　　纺织工业是交流电机变频调速技术较早推广应用的一个领域。早在70年代化纤长丝纺丝机已经广泛采用晶闸管静止变频装置驱动众多的同步电机，以解决高速和多电机同步问题。进入80年代以后，由于交流调速技术的成熟和新型高性能变频器的问世，纺织工业采用交流电机变频调速技术全面展开。这是因为纺织、印染、化纤设备多为单方向、不可逆运行的恒转矩负载，单台功率在几十kW以下，特别适合当时技术水平下的通用型交流变频调速装置的推广应用。我国的纺织工业装备经过十多年的引进技术、消化吸收、合资办厂和自主开发，取得了长足进展，设备的机电一体化水平、自动化水平有了较大提高。不仅设备制造企业，而且更多的纺织企业认识到机电一体化纺织机械的优越性。八五期间主要在印染设备上推广应用变频调速技术和PLC技术，九五期间推广应用到整个纺织工业。现在可以说变频调速技术已经在纺织工业得到了普及。

　　各类纺织机械其主传动几乎毫无例外的应用了交流电机变频调速技术，包括单机变频调速系统和多单元机同步变频调速系统。从变频器的种类讲，包括从通用型变频器到高性能交流伺服控制器等应有尽有。

　　(1)通用V/F控制变频器异步电机调速。90年代初开始在我国的印染工业推广应用，典型的例子是印染前处理设备如退煮漂联合机、布夹丝光机、直辊丝光机、皂洗机等;后整理设备如热风拉幅机、热定型机等;平网印花机的刮印单元等，由直流传动改造为交流传动，用交流变频技术实现多电机同步调速。其特点是使用大功率双极性晶体管逆变技术、速度开环、控制简单、可靠性高、使用简便;静态调速精度要求较低,一般为2%～5%;调速范围不大,一般为(10～20):1;功率不高，在几十kW以下;启动转矩不大，取代直流电机时一般功率要放大一级。

　　(2)风机、泵类专用变频器异步电机变频调速。与通用V/F控制变频器同步在我国的纺织工业中推广应用，典型的应用例子是纺织厂的空调通风与印染厂的热风机。其特点为价格低、节能显著、调速范围小。

　　(3)无速度传感器异步电机矢量控制变频调速。90年代后期开始取代普通的V/F控制变频器，成为变频器的主流在纺织工业中推广应用。其特点是使用IGBT作为逆变主开关元件、控制简单、可靠性高、使用较简便;可达到的调速精度较高，静态调速精度可达(0.5～1)%;调速范围可达(20～50):1;动态性能较好，启动转矩较大;如果使用变频专用电机，取代直流电机时，功率不必放大一级。

　　(4)带速度反馈的异步电机矢量控制变频调速。其特点是控制电路较复杂、价格也较高，然而其调速性能好，主要特点有:可以从零转速起进行速度控制,调速范围可达100:1以上;可对转矩进行精确控制;动态响应速度快.主要用于对调速性能要求高的各种纺织机械，如POY和FDY直接纺丝设备，粘胶短纤纺丝生产设备以及高档定型机、予缩机、磨毛机、圆网印花机、平网印花机、大卷装卷轧染机等。