我國的紡織行業仍舊是屬于勞動密集型產業,環境惡劣且用電量大,因此實現生產線自動化并最大限度的節電是未來發展的必然趨勢。對風機、水泵、中央空調系統、空壓機等選用變頻器后可節約30%的用電。紡織機械中常用的有細紗機、卷線機、筒子機、染色機、定型機、粗紗機、整燙機、圓盤針織等,都可選用變頻器來進行調速,這樣既可以一機多用,又可以無級調速,速度精度高,速度值穩定,調速方便簡單,對提高產品產量、保證質量,減少斷線,適用不同規格的生產需求,減輕勞動強度等,確實是個無可比擬的、又經濟實用的方案。對相關的紡紗、化纖、染整、織布、成衣等都是類同的。
紡織機械行業作為應用變頻器較早的行業之一,大部分機械應用的比例都比較高,目前應用的發展重點是無梭織機和無紡布設備。現在無紡布設備是OEM市場重要的增長點。
紡織行業應用變頻器的領域主要在化纖、天然纖維紡紗、織造、染整四大塊。
為了協調好紡織行業中的各個工序,各種紡機都要進行變頻調速,實現無縫銜接。目前變頻器在紡織設備上應用很普及,從清花、梳棉、并條、粗紗、細紗、絡筒、整經、漿紗等均已采用。紡織設備上應用的變頻器的容量范圍為 0.37KW—500KW,其中90%以上為0.37KW—37KW。變頻器在紡織機械上的使用可分以下幾類:
第一類:一臺主機選用一臺變頻器控制一臺電動機,如并條機、粗紗機、細紗機等;
第二類:一臺主機選用一臺變頻器控制多臺電動機,如并紗機、氣流紡機(單錠單電機傳動型)等;
第三類:一臺主機用多臺變頻器分別控制多臺電動機,并由計算機控制多電機協調同步,實現卷繞成形功能,如取消錐輪的新型粗紗機、取消長邊軸傳動和無級變速器的新型漿紗機,分條整經機等。
圖表 :紡織機械主要負載
紡織工序
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主要機械
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功率范圍
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化纖
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長、短紡絲機、卷繞機、螺桿擠出機、后加工機
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0.75-280kW
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紡紗
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清棉機、梳棉機、并條機、粗紗機、細紗機
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0.75-37 kW
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織造
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絡筒機、整經機、漿紗機、針織機、高速無梭織機
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0.2-22 kW
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染整
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烘燥機、染色機、印花機、燙光機、起毛機、定型機
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1.5-30 kW
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紡紗工藝流程中要求加工設備的電氣傳動穩定,點動、啟動及升降速都應平滑實現,這樣才能是纖維的牽伸均勻。而棉紡設備的傳動系統,都是由皮帶與齒輪來承擔,齒輪越多,造成齒輪損傷紡織品的機率就越大。同時電動機啟動硬度的原因,在點動與啟動過程中,不可避免地會出現皮帶打滑,齒輪沖擊等現象,影響設備的使用壽命。采用交流變頻技術就能夠很好的解決平滑啟動,消除機械啟動時的沖擊力,實現無級調速,滿足生產工藝要求,提高成紗質量。應用此技術在紗支品種變化的情況時,不需改變牙齒或皮帶輪,設備工藝轉速的改變只需通過變頻設定就可完成。
目前,FA201B梳棉機、FA326并條機、FA423粗紗機、FA710 高速并條機、FA231倍捻機均可采用變頻器進行變頻調速。特別是
EJM128JL型細紗機1008錠,錠速可按10段變頻調速控制。FA716并紗機可實現集體變頻調速,還可根據不同品種需要,實行單錠、分組或分段變頻調速,以適應棉毛等多品種并紗卷繞的要求。
變頻調速在粗紗機上的應用取代了防細節裝置。粗紗機的筒管卷繞與前羅拉的轉速在開停時容易產生差異,造成粗紗張力的過大與過小,這樣就很容易形成粗紗的粗細節,為了減少粗細節的產生,在粗紗機傳動設計有電抗器,時間繼電器加電磁離合器,統稱為防細節裝置。不過此種防細節裝置在實際使用過程中存在嚴重的缺陷:一是如果時間繼電器一旦出現問題,就會使電機長期處于三相不平衡運行,造成電機過熱而燒壞;二是停車用的電磁離合器的離合時間是通過兩個時間繼電器配合調節來實現的,使粗紗的松弛程度掌握難度較大,電磁離合器的故障也較高。目前新型粗紗機及老機改造均可采用變頻器進行交流變頻技術改造。這樣便使這一工藝難題得以解決。對FA413型粗紗機改造前后的成紗質量進行測試發現,啟動段粗紗條干CV%下降2-3%,粗紗粗細節下降90%以上。
變頻調速在漿紗機上的應用減少了機械結構和電機。在G142系列漿紗老機改造中采用交流變頻調速,可減少原設計中的第一組機械無級變速器,同時省去了一個伺服電機和一個慢速電機。而在滿足上漿工藝上,車速由慢速、主機加升降速改造成了車速由啟動道工藝車速的無間斷無級調速。為車速變化調整壓力實現漿紗上漿率均衡提供了條件。
變頻調速在紡織空調中應用節能顯著。在空調風機控制中應用,可根據車間環境條件對風機進行無級調速,擴大了調節范圍,因風機大部分工作在50-80%的效率中,這樣節電效果高達60%左右,在水泵控制應用中可根據水量調整供水水泵轉速,實現節能同時也實現了接近恒壓供水。
交流變頻調速技術在新型國產棉紡織設備中應用已比較廣泛。現在棉紡織企業所使用的設備大都是七、八十年代生產的設備,這些設備從機械狀態來講仍可使用相當一段時間,近期全部更新是不可能的,目前很多都采用變頻器,對其電氣傳動部分進行變頻改造。
以梳棉、粗紗兩個工序的設備實施變頻技術改造為例。一個5萬錠生產規模的棉紡企業,梳棉工序配置80臺左右設備,粗紗工序配置20臺左右設備。若梳棉機為186D或A186F型,其改造費用約為28萬元左右,但在變頻技術改造過程中取消了電磁離合器、2個接觸器,還有中間繼電器和整流器等。這些電氣材料節約近1000元,且有效保護道夫電機和道夫傳動輪系,降低故障率,減少了維修費用。這樣每單臺可節約材料費用1200元,80臺就可節約9.6萬元。通過簡單測算,投資回收期為4.35年,總投資收益率為22.97%。粗紗機的變頻技術改造也具有良好的性價比。粗紗工序全部改造費用為22萬元,也可節約電抗器、接觸器、時間繼電器、電磁離合器等材料消耗。
低壓變頻器的應用規模為26億左右。
作為紡織機械行業進入的品牌較多,三菱、艾默生、臺達、安川、丹佛斯在紡織機械中占的份額較大,ABB和西門子在印染中的大型風機水泵上應用的比較多,我國本土品牌正在逐步重視紡織行業,力爭市場份額。
圖表 56:2011年紡織印染行業低壓變頻器品牌提及率
排名
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品牌
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提及率
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1
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MITSUBISHI-三菱電機
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12.3%
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2
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Emerson-艾默生
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12.1%
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3
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Delta-臺達
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11.6%
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4
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ABB
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10.1%
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5
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Danfoss-丹佛斯
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8.2%
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6
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Schneider-施耐德
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6.6%
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7
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Yaskawa-安川電機
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6.4%
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8
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SIEMENS-西門子
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5.2%
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9
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FUJI-富士電機
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3.4%
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10
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Sanken-三墾
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2.3%
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注:低壓變頻器應用品牌提及率用戶問卷調查結果,可能會和實際市場份額有差異,僅供參考
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