0 前言

變頻器作為一項成熟的高新技術在細紗機上的應用日趨加快。現有的國內外細紗機均已配備或可配備變頻調速裝置，其主要優勢在于能夠根據一落紗的大、中、小紗張力變化規律實現自動無級變速，優化紡紗條件，以盡可能地保持紡紗各階段的張力穩定，對進一步降低斷頭，減少毛羽，實現優質高產，降低能耗和減輕值車工勞動強度都將起到積極作用。此外，變頻調速有利于加強紡織廠機電一體化和計算機推廣應用，實現在線檢測、顯示和控制，提高工藝過程的控制精度，保證質量，實現現代企業計算機網絡管理。

1 變頻調速的調整方式

細紗機利用變頻器調節錠子速度快慢，無論是進口機型或國產機型通常有兩種形式。一種較常見的是定長制方式，即按不同紡紗號數所紡的滿紗總長劃分為十點，設定長度區間，每個區間根據實際生產中的斷頭情況來設置相應的錠子速度，達到減少斷頭的目的。該方式設置較為精細，但在更改品種時則需全部重新設置，工藝調整不簡便。另一種則是定位制方式，即根據實際紡紗中鋼領板級升在大、中、小紗幾個主要位置段設置相應速度來減少斷頭，從更換品種上講，調整方便，也較直觀。本文介紹的細紗變頻裝置即為定位制形式。

2 紡紗張力變化特點

錠子在恒速運轉時，一落紗的斷頭分布是小紗比較多，大紗次之，中紗比較少。細紗卷繞高速回轉形成氣圈，氣圈在不同紡紗階段的波動影響紡紗張力的大小，是造成斷頭多少的直接因素。弄清一落紗中氣圈張力的變化特點對控制紡紗張力平穩變化，減少斷頭十分關鍵。

（1）紡紗張力與錠子速度的關系：紡紗張力與錠子速度呈拋物線關系，即當錠速增大時，紡紗張力隨著增大，且錠子速度愈高，紡紗張力增加幅度更大。
（2）一落紗中紡紗張力的變化：在始紡空管時紡紗張力比較大，是因為氣圈比較長而卷繞直徑偏小。隨著鋼領板上升，氣圈張力趨小，但在管底成形完成前后出現氣圈凸形比較大，張力比較不穩定，造成鋼絲圈運動也不穩定。管底成形完成之后，卷繞直徑的變化對紗條張力影響起著主要作用，鋼領板位置在上升（小直徑處）時紡紗張力大，氣圈凸形小。鋼領板位置在底部（大直徑處）時紡紗張力小，氣圈凸形大。中紗階段是紡紗張力和氣圈形狀比較穩定階段。大紗滿紗前氣圈凸形較平直，但高度過小時紡紗張力有急劇回升現象，且失去對張力的調節作用，張力不穩定。紗線卷繞每次作短動程升降，且上升慢，下降快。經用張力儀測定，在鋼領板由上轉向下的瞬間，張力峰值出現突變，這時氣圈形態變化也較大，易引起斷頭及捻度傳遞不勻。

3 調速與紡紗張力的匹配

根據一落紗中紡紗張力的變化規律，通過調整錠速來對之進行控制。變速位置主要控制三個方面：一是大紗、小紗卷繞小直徑時采用較低的錠速；中紗卷繞大直徑，張力小，可采用較高的錠速；二是對鋼領上升及下降中張力突變部位可進行相應變速；小紗上升時紡紗張力漸小，錠速可適時增快，下降時張力漸大，可減慢錠速；三是空筒管開車生頭時，張力波動大，采用適宜接頭的低速運行。

本系統生頭速度選擇為工藝速度的84％，如過低反而造成接頭困難。管紗成形全過程中降低錠速比較好不要超過工藝速度的10％，因錠速過低會影響管紗成形，從而造成退繞不良。如降速幅度較大時，也要適當加重鋼絲圈，對平衡全過程紡紗張力、改善成形與減少毛羽均有利。

本系統變頻調速是通過改變預設頻率數值來改變錠子速度。由于頻率變化與錠速基本呈線性關系（扣除錠帶滑溜率等因素），頻率數值增減百分比即視作錠速變化百分比。頻率變化基準值為50 Hz。變頻裝置上有顯示窗口及數據輸入平臺，按不同紡紗段變速要求，依據圖1中對應的頻率比乘以頻率基準值，按順序（即對應紡紗時間或紡紗位置）輸入頻率實際值即可。紡紗整個過程每一對應位置的頻率及頻率變化的速率均可顯示，一目了然。大紗、中紗、小紗及鋼領板上下位置的轉換是通過傳感器輸入的信號經PLC計算、比較后完成的。

圖1 細紗紡紗變頻示意圖

4 變頻調速在細紗紡紗過程中的作用

4.1 變頻調速對紡紗斷頭的影響

細紗斷頭原因較多，在排除空調、機械、操作及清潔工作不良、筒管不良、粗紗不良等因素后，采用變頻調速后細紗斷頭率可降低30％左右（見表1）。表1說明，無論與本機臺比，還是與相鄰機臺比斷頭都降低。對比數據中，小紗斷頭數尚不明顯，其原因是工藝上小紗段降速時間較短，尚未脫離紡紗張力峰值較大的區域，工藝上可進一步調節。

表1 A512型細紗機加裝變頻調速裝置前后紡紗斷頭測試

注：第一落紗195 min，第二落紗200 min；A512型細紗機錠子數408錠；變頻參數：生頭頻率35 Hz，
小紗頻率 45 Hz，中大紗頻率47.5 Hz～50 Hz，中大紗頻率47 Hz～ 52 Hz，大紗頻率45 Hz。

4.2 變頻調速對成紗毛羽的影響

據有關文獻報道，廣東湛江棉紡廠在紡紗生產中，細紗錠速在小紗時從11 900 r／min增大至13 950 r／min，錠速增加17.22％，毛羽值H由4.10 mm增至4.53 mm，增幅10.50％；中紗錠速增加14.4％，毛羽值H增加17.28％；大紗錠速增加10％，毛羽值H增加17.1％。我廠在同粗紗、同錠條件下也測出毛羽數隨錠速呈正比例增加，所得結論與上吻合。

細紗機采用變頻調速后，紡紗毛羽測試結果見表2。設定小紗、大紗降速10％，中紗增速5％。由表2可知，采用變頻裝置后，各紗段毛羽都減少，其中小紗毛羽減幅達38.12％。

表2　 3┨以上毛羽測試　　 單位：根/10M

此外，在分組試驗中，測試的第三、四、八組中當無變頻調速時，大、中、小紗因鋼領或鋼絲圈因素毛羽數較其他組明顯突增，為正常毛羽數的3倍至4倍，而且國產鋼領普遍存在著本身表面處理質量離散較大的問題，因此毛羽極差大。然而采用變頻調速器后這三組機臺小紗段毛羽數均同步下降，說明降速后可明顯減緩紡紗張力，縮小錠差。

4.3 變頻調速與成紗捻度

紡紗段紗條捻度在一落紗過程中的變化規律為：(1)卷繞直徑相同時，紗條捻度隨氣圈高度減小而增加，滿紗部位的紗條捻度較小紗為多；(2)在鋼領板一次動程內，卷繞小直徑時的紗條捻度較卷繞大直徑時多，且鋼領板下降時紗條的捻度比上升時略多。

從根本上講，鑒于環錠紡卷繞成形特點，其存在不同情況，捻度不勻是客觀存在的，當然捻度差異相差不會很大。而真正影響捻不勻的因素主要有滾盤、滾筒、錠子狀況及錠帶盤之間的滑溜差異，錠子與筒管配套不良，筒管本身質量問題造成運行中跳管等情況。

變頻調速本身是控制錠速的變化，與前羅拉輸出是同步的，對捻度的變化也是同步的，但不能糾正因滑溜差異產生的捻不勻。此外，在上述提到的鋼領板上升及下降轉換瞬間紡紗張力比較大，不僅易造成斷頭，且紡紗段因張力波動大對捻度傳遞不利。為解決這一矛盾，系統加裝了調節鋼領板上下轉換的緩沖裝置，經張力測試儀測定，能較有效地抑制張力峰值，變頻后的紡紗張力峰值與無變頻時的張力峰值相比減小了60％左右。

當然，改善捻度要綜合考慮，如紡紗工藝優化，應用新型紡紗器材如高性能橡膠錠帶，運用新技術如單錠電機傳動等，但變頻調速無論從理論上或實踐中看均不會惡化捻不勻。

5 用好變頻器應注意的事項

變頻器雖然在紡織設備上應用廣泛，但在細紗機上推廣應用時間不長，原因主要有：(1)細紗車間要求24h連續生產，必須做到長時間無故障運行；(2)變頻器要適應高溫高濕，飛花短絨較多的環境(各廠空調狀況差異大)；(3)價格因素。

通過生產實踐，變頻器在使用中需注意以下幾點：

(1)變頻器容許的功率與配制的細紗機主機功率要有20％的余地。我廠細紗電機功率為15kW，變頻器選用SPF-18.5型。否則，會由于機臺間機械傳動阻力差異及工藝上壓力調整等因素造成變頻器負荷過重或過載停車。
(2)變頻器本身有散熱片風道和風扇進行冷卻，但在使用中，如直接用于細紗車間會造成風道很快堵塞無法正常工作，甚至會過熱停車。較好的解決辦法應增加一套簡易過濾裝置，值車工定時做清潔，非常簡便、可靠。
(3)細紗車間在高溫高濕季節的溫度通常在30℃～35℃。該變頻器工作允許的環境溫度為40℃，能夠滿足細紗工作環境溫度要求。
(4)該變頻器可根據參數調整報警系統，具有120％、1 min過載能力，可在尚未出現停車前發現問題，并預先處理，對變頻器起著可靠的保護作用。
(5)細紗錠子速度通常高達15000 r／min左右，變頻器變速啟動與傳統電機啟動不同。如啟動時間過長或鋼領板位置不當，均可能造成開車后斷頭明顯增加，甚至無法開車。通過對變頻器模塊參數的優選則可達到比較少的斷頭效果。

6 結束語

(1)變頻調速可在提高產量基礎上減少斷頭，或在保持現有產量情況下較明顯減少小紗、大紗的斷頭。通常，在斷頭率同等水平上，產量可增加5%。
(2)錠子速度調節范圍更廣，翻改品種快捷方便，無需更換皮帶盤。
(3)對某些紡紗有一定難度的品種如強捻紗、包芯紗、麻棉紗及高檔精梳產品，通過變速選擇生產過程比較佳點，可比較大程度提高單產，減少斷頭。
(4)采用變頻器控制主電機可比較大潛力挖掘電機的無功功率，充分利用和提高功率因數，從而達到節電的目的。
(5)細紗斷頭的減少為值車工擴大看臺、減少萬錠用工、節約生產成本提供了可能。
(6)通過變頻降速對減少小線毛羽效果較好，有利于減小大、中、小紗毛羽值的極差，具有潛在的商業價值。
(7)變頻器與機上PLC及計算機局域網可連為一體，監視在線生產及質量情況。
(8)變頻調速裝置僅僅給企業提供一個紡紗優化的平臺，工廠必須結合自身產品、設備、原料、工藝等特點進行合理配置，才能發揮比較佳功能。