变频调速技术在涤纶长丝纺丝设备中的应用.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：变频调速技术在涤纶长丝纺丝设备中的应用1引言一般化纤丝的生产规模不大无疑是采用间接纺主要设备流程为：从原料（切片）→螺杆挤压机→过滤器→熔体分配管→纺丝箱（含纺丝泵、喷丝板组件等）→冷却吹风→卷绕机（含上油、吸咀、导丝盘、热牵伸辊（以下简称热辊）和卷绕头等。由于过滤器、熔体分配管和冷却吹风等单元机的电气控制简单本文不作介绍。涤纶长丝高速纺丝机全机部位数有2、4、6、8、12、16等不等每个纺丝部位纺丝头数有8、10、12、16等不等每位配有4－8台纺丝计量泵纺丝卷绕速度为2500-4000m/min（POY绦）或3500-6000m/min（FDY丝）配用螺杆直径为Φ60至Φ160mm等最大卷绕尺寸Φ420×250mm。2螺杆挤压机螺杆挤压机是熔融法切片纺丝设备中的关键设备其作用是输送、熔融和混炼高分子聚合物并将熔体送出使其达到纺丝工艺要求螺杆挤压机控制的最终参数不是螺杆转速而是螺杆出口熔体压力因此该系统实质上是熔体压力控制系统。螺杆挤压机现均采用交流异步电动机传动变频调速、电动机的容量取决于螺杆的直径和运转速度例如螺杆直径为Φ45mm运转速度为20-100r/min电动机功率为15kW而螺杆直径为Φ200mm运转速度为20-50r/min电动机功率为150kW.螺杆挤压机压力控制系统原理框图如图1。图1螺杆压力控制系统方框图压力变送器安装于螺杆出口处它将溶体压力转换为电信号送至调节器该调节器由CPU微处理器等组成数字式调节器压力信号（电流信号）在调节器中与压力设定值进行比较若其差值为零则调节器输出信号不变变频器输出频率不变若比较后的差值信号为正或负则调节器将对偏差信号进行PID运算后输出调节变频器输出频率和螺杆转速使熔体压力维持不变。3纺丝箱纺丝箱体是将置于其中的熔体分配管、载止阀、纺丝泵、纺丝组件进行保温用的密封箱体。纺丝泵（计量泵）一般均采用齿轮泵作为计量泵常称为纺丝泵纺丝泵主要是将熔体增压连续定量地送至喷丝板组件通过喷丝板微孔喷成丝束。纺丝泵通常采用永磁同步电动机单独传动变频同步调速其调速方式通常有两种其一是一台大功率变频器驱动多台同步电动机可以保证各台纺丝泵严格同步运转如图2（A）而电动机可逐台起动或分组起动该电路简单、控制方便造价较低但变频器容量需放大各纺丝泵转速一致适合纺制同一规格的丝。其二是每台同步电动机单独用一台小变频器驱动各台同步电动机可以调至同步运转也可分别设定其运行频率各台电动机以不同的速度运转如图2（B）适用于纺丝位数较少的（例如二位纺丝机）用于新产品的开发试验。该电路使用变频器数量较多造价较高且多台变频器输出频率有离散性为达到转速严格同步需增设串行通信接口然而各变频器可以软起动变频器容量基本与电动机容量相同无需放大当某一电动机或有关机械出故障时只需停止出故障的纺丝位（头）而不会造成纺丝机停机产生的浪费而且每台变频器可分别设定其运行频率这样一台纺丝机可同时纺出多种不同规格的POY丝。图2（A）一台变频器驱动多台电动机图2（B）一台变频器驱动一台电动机原理框图原理框图4卷绕机卷绕机根据所纺纤维的品种（如POY丝、FDY丝、工业丝等）规格不同而有多种型式通常卷绕机由机架、上油装置、切丝器、吸咀、导丝盘、热牵伸辊、网络喷咀、卷绕头等根据功能需要选择组成。其中有电气传动的单元有上油装置、热牵伸辊（以下简称热辊）和卷绕头等。4.1上油装置上油装置用于对加工中的丝纤维施加一定量的合纤油剂以利于后续加工减少静电使纤维具有一定的柔软性平滑性和抗静电性等。上油方式有多种一般采用油咀或狭缝式或油盘园周溢流式上油纺丝油剂由小型计量泵定量连续不断地输送到注油口丝束通过注油口时能获得足够的油量。每台计量泵由单独交流异步电动机传动变频器统一供电变频调速。4.2热辊热辊通常用于高速纺丝（FDY丝等）或工业长丝等设备一般由永磁同步电动机或交流异步电动机传动变频调速。热辊外壳被加热使丝束在热状态下进行牵伸热辊轴向表面各点温度应均匀并被控制在工艺所需的温度范围内。热辊的加热可以是电热丝加热（目前很少用）也可以是电磁感应加热此时热辊壳体作为次级线圈而被感应加热。因热辊是旋转体故一般采用非接触式测温表面最高温度为250℃温控精度为≤±1.5℃调节各热辊的温度可得到不同强度伸长和热收缩率的丝。（1）工业长丝设备中的热辊涤纶工业长丝具有模量高强度大伸长小耐磨性和尺寸稳定性好的特点是产业用纺织品的理想材料工业长丝的生产目前大多采用纺丝牵伸卷绕一步法生产工艺其纺丝速度2600m/min以上卷绕速度≤4000m/min纺丝头数16头每位4头共4位。采用4对热辊对丝束进行牵伸每对热辊的运动速度不同即丝束经过每对热辊后均被牵伸每区的牵