英威騰CHV170系列張力控制型變頻器在印染機械上的應用案例

■前言
        印染工業(yè)生產(chǎn)設備基本分四個部分：前處理（燒毛、冷軋、煮漂、絲光、氯漂等）、染色和印花、后整理、成品設備。前三部分設備大多都是多單元傳動聯(lián)合機械，每一單元需一臺電動機驅動，而各傳動單元必須同步運行，保證正常生產(chǎn)，以達到工藝要求。成品設備是由單一電機來完成，不需同步（原用滑差電機調速控制，現(xiàn)大多用變頻器調速控制）。在整個生產(chǎn)過程中，工藝要求生產(chǎn)設備保持同步和恒張力控制。生產(chǎn)設備要滿足所加工印染產(chǎn)品的質量要求。故先進、可靠和經(jīng)濟的電氣控制系統(tǒng)是實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的重要因素。
九十年代，中國生產(chǎn)的印染設備大多都是采用模擬直流調速系統(tǒng)，使用直流調速系統(tǒng)控制主要優(yōu)點是比較經(jīng)濟；缺點是低速同步協(xié)調能力較差、大馬拖小車能耗大、電機維修工作量大。 九十年代后期，很多生產(chǎn)印染設備的企業(yè)和直接用戶為了提高自身產(chǎn)品質量和經(jīng)濟效益，紛紛選擇新的先進技術——變頻同步調速控制系統(tǒng)。

一、交流變頻同步調速系統(tǒng)的選擇
        針對印染廠生產(chǎn)環(huán)境的高溫、腐蝕性液（汽）體，使用封閉的交流異步電動機和交流變頻同步調速控制技術是理想的選擇。使用交流變頻調速系統(tǒng)解決了原來直流調速系統(tǒng)同步協(xié)調能力差、調速范圍小、可靠性較差、維修工作量大等問題。
         目前,印染機械設備電氣控制的同步調速系統(tǒng)普遍使用變頻器 + 同步控制器（或DA、AD模塊）+ 松緊架上的程行開關等來完成。該種控制模式所存在的問題如下：
1、系統(tǒng)成本昂貴；
2、調試復雜；
3、維護成本高；
4、電氣控制的故障率高；
        深圳市英威騰電氣股份有限公司針對這一缺陷，量身研制了一整套完整的解決方案，開發(fā)出一款功能齊全的CHV170系列張力控制型變頻器。印染機械的同步控制由CHV170變頻器處理完成，張力反饋信號直接送入變頻器，英威騰CHV170變頻器內(nèi)部設計了張力-速度閉環(huán)的模糊PID控制，從外圍上解決了線速度同步控制；在內(nèi)核控制模式方面又配置了高性能的矢量控制技術(SVC/VC)，能滿足普通變頻器難以達到的低速驅動能力，高起動轉矩在矢量控制模式下，CHV170變頻器從0.5HZ開始就能獲得最大150%起動轉矩，變頻器的穩(wěn)速精度可達+1%。
        英威騰CHV170系列張力控制型變頻器具有良好的低頻轉矩特性，優(yōu)秀的動態(tài)響應能力，可實現(xiàn)高精度的速度控制。
        另外,英威騰CHV170系列變頻器還能進行轉矩控制，可實現(xiàn)低成本,高精度的中心收放卷的張力控制。
推薦方案的優(yōu)勢：
1、同步控制技術先進，精度高；
2、系統(tǒng)調試簡單；
3、維護成本低廉；
4、控制系統(tǒng)可靠性優(yōu)；
5、系統(tǒng)電氣控制成本低；
6、三件一體化（同步控制、張力行程控制、變頻器）；

二、交流變頻同步調速原理：
例1、東莞鵬鷗實業(yè)公司改造的LHM－－142高速絲光機，整機傳動流程為：1#軋堿——2#軋堿——進布軋車——布夾——出布軋車——直輥——1#軋車——1#水箱——2#水箱——1#蒸箱——2#軋車——2#蒸箱——3#蒸箱——4#蒸箱——3#軋車——4#軋車——三柱烘筒——落布，共20個傳動單元。
       原整機采用可控硅調壓裝置及二十臺直流電機組成的多單元同步拖動系統(tǒng)，直流電機之間同步控制由松緊架通過調節(jié)勵磁電壓來實現(xiàn)同步。采用重錘擺桿控制恒張力，響應較慢，同步性能較差。電氣經(jīng)常出現(xiàn)故障，造成斷布等問題，嚴重影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質量。
       改造后交流變頻同步調速系統(tǒng)全機以布夾為主令單元，布的張力由松緊架原來的重錘改為汽缸用氣壓控制。調式簡單，同步性能良好。
       原來用直流控制造成的經(jīng)常斷布的現(xiàn)象不再發(fā)生。操作工不再為斷布而煩躁，正常生產(chǎn)使產(chǎn)品質量穩(wěn)定，充分提高了生產(chǎn)效率。
       所有同步調速控制都由英威騰CHV170系列張力控制型變頻器來完成，材料費節(jié)省近2萬元(如省掉同步器、電線等材料)。操行簡單方便，經(jīng)濟實惠。
如下是工藝和電氣流程圖：

例2、江蘇無錫聯(lián)昌印染廠的卷染機采用雙電機（放卷+收卷）進行對布匹染色加工的控制方案。
卷染機是一個典型的中心卷曲控制系統(tǒng)，系統(tǒng)使用英威騰CHV170變頻器和FT-A型電腦數(shù)控器,配置通訊卡、PG測速反饋卡。
一、主要性能指標
1、實現(xiàn)恒速度，恒張力控制；
2、自動往復卷繞；
3、慢加速和慢減速功能，速度調節(jié)30m/min-120m/min，可任意設定；
4、張力加減功能，張力調節(jié)為30檔（3kg-50kg范圍）；
5、布厚為0.01mm-2.00mm內(nèi)任意設定；
6、自動記道；
7、可選布卷往復轉動，擺動；
8、染液溫度控制；
9、染液循環(huán)；
10、出布速度設定。
二、主要設定參數(shù)如下：
上卷：記錄上滾筒上布的圈數(shù)。
退卷：記錄退滾筒上布的圈數(shù)。
速度：單位1M/Min,最大120M/Min。
張力：張力調節(jié)為30檔（3kg-50kg范圍）；
布厚：單位0.01mm，指的是單層布的厚度。
道數(shù)：需要運行的道數(shù)。
電氣控制圖：

結構簡單，控制精度高，且節(jié)能效果極佳，能滿足在卷染機上布匹恒張力、恒線速度的工藝要求。

例3、 廣東大唐印染廠的美國莫里森預縮機，整機的傳動流程：進布——橡毯——呢毯——落布。
原電氣控制每一個傳動單元為單獨的直流電源調速控制，電路復雜，調式、維修、操作比較麻煩。比如縮水率系統(tǒng)就有好幾個儀器才能完成。經(jīng)常出現(xiàn)故障，使用英威騰CHV170變頻器進行改造后，復雜的電氣控制變得簡單化，所有電氣控制直接由變頻器完成。操作簡單方便、故障率大大降低，充分提高生產(chǎn)效率。
如下是設備電氣流程圖；

例4、廣東普寧達美印染廠原荷蘭STORK生產(chǎn)的園網(wǎng)印花機，全機分五個傳動單元，12套色，整機的工藝流程:進布——印花——烘房——烘筒（另加）－－-落布。原機是直流調速控制，（進布+印花+烘筒+落布）由調壓器調壓再經(jīng)過二極管整流供電，烘房由獨立直流電流供電，此電源經(jīng)常出現(xiàn)故障，和主機印花不同步等現(xiàn)象，而且導布速的同步性能較差，造成對花不準確，影響產(chǎn)品品質。使用英威騰CHV170變頻器改造后，同步性能極佳，解決了低速不同步、對花難等生產(chǎn)難題，節(jié)能效果顯著，故障率減少了30%，維修保養(yǎng)的工作量也大大減少。充分提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。
如下是該機的主電控圖；

三、本變頻器同步調調速系統(tǒng)拖動的特點
1、結構精簡
       使用英威騰的CHV170系列張力控制型變頻器，可以省去松緊架上的限位開關，從而減少一個故障環(huán)節(jié)。不用同步控制器、不用DA或AD模塊，不用電腦主令給定板，又減小了一個故障環(huán)節(jié)。既省材料又省力氣。
2、經(jīng)濟實用
       整機傳動單元，（選用英威騰CHV170系列張力控制型變頻器）只需花購買變頻器的錢，就能達到同步調速控制的目的，和其它變頻器相比，每臺機器按十個傳動單元計算，可以節(jié)省一萬多元，何樂不為！
3、高穩(wěn)定性
       CHV170系列張力控制型變頻器傳遞函數(shù)為積分環(huán)節(jié)，因加速時間較小，可近似為比例環(huán)節(jié)。交流電機近似為一個慣性環(huán)節(jié)，松緊架為一個比例環(huán)節(jié)，干擾來自電源電壓及負載波動，因變頻器有穩(wěn)壓功能，且采用矢量控制，干擾量可忽略不計，這樣系統(tǒng)為典型的I型，系統(tǒng)穩(wěn)定性高。
        實用證明，該系統(tǒng)運行時可靠性高，輸出線性較好，速度平穩(wěn)。在系統(tǒng)加減速給定時，松緊架始終保持水平位置，保證系統(tǒng)張力恒定及速度同步的控制要求，最低車車速為5米/分，最高車速設計為100米/分。
4、理想的調速范圍
    變頻器組成多單元同步調速系統(tǒng)本質上為分電源方式，與傳統(tǒng)的印染機械直流共電源方式相比，調速范圍大大增加，CHV170系列張力控制型變頻器在1HZ時可達100%的額定轉矩因此理論上調速范圍可達到1:50。導布速為5米/分，最高車速為100米/分，調速范圍為1：20。
    四、結論
    使用英威騰CHV170系列張力控制型變頻器同步調速控制系統(tǒng)。我們已成功改造了東莞鵬鷗實業(yè)公司的LHM-142高速絲光機、汕頭麗禾印染公司的退煮漂聯(lián)合機、嘉興新天紡織印染有限公司的卷染機、浙江海神公司的LMH180皂洗機、廣東海潤印染廠的美國莫里森預縮機、廣東普寧達美印染廠原荷蘭STORK園網(wǎng)印花機等。經(jīng)過近一年的運行，這套方案的電氣同步調速系統(tǒng)性能良好，故障率大大減少，生產(chǎn)效率提高了10%～25%。由此可見，CHV170系列張力控制型變頻器在印染工業(yè)的應用非常成功。不但給操作工帶來操作上方便，也給電氣維修技術人員帶來捷徑。同時節(jié)省成本，充分提高生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。
    英威騰CHV170系列張力控制型變頻器是交流同步調速控制的理想選擇!