匯川技高一籌，紡織設備斷電不同步、過熱停機難題迎刃而解

由中國紗線網、中國紡織工程學會棉紡織專業委員會主辦的第六屆“全國紡紗技術創新研討會”于4月8-10日在鄭州圓滿閉幕！800多位紡織業界同仁共享盛會！匯川技術智能紡織事業部研發總監殷杰做了題為“通過電氣手段解決堵棉和斷電停車時全車斷頭的方法”的專題報告，現摘取內容要點分享如下：

（圖一：匯川技術智能紡織事業部研發總監殷杰做專題報告）

一、“工藝電子化”概述

上世紀90年代，國內經濟水平發展程度較低，民眾對紡織品的品質要求也不高，對紡織品生產設備的技術要求也較低，因此當時的紡織機械設備多以機械傳動為主。簡單耐用、技術門檻相對較低，這些都是那個時代的特征。

進入21世紀以后，國內經濟迅猛發展，民眾生活水平普遍提高，各類紡織日用品的需求井噴式增長，個性化需求也日益凸顯，伴隨著生產工藝技術的發展以及下游需求的釋放，紡織機械的技術發展趨勢也在悄然發生著變化。提高紗線及布匹的品質、提高設備生產效率、進一步降低人工參與度、大幅度降低能源消耗，這些都成為技術發展的新趨勢。機械傳動系統“三低”（精度低、效率低、能耗比低）的特點也預示著它必將被淘汰的命運，一場紡織機械傳動工藝電子化改革的大潮正悄然而生。

“工藝電子化”即指機械設備的各個核心機構均使用自動化驅動產品對電機進行控制，使用電子傳動替代機械傳動來實現紡織設備的生產工藝效果。匹配電子化方案的紡織設備能夠非常便捷地單獨對每臺電機進行精準的調速控制，因此相比機械傳動方案，它具有“三省兩提”牭撓攀啤＜唇謔∧芎摹⒔謔〔牧?、街o∪斯?、處V品質、提高效率。

二、“工藝電子化”存在的缺憾及匯川技術解決方案

“工藝電子化”能夠解決工藝機械化設備的大部分先天性缺陷，但任何新生事物都不可能盡善盡美，工藝電子化亦是如此，它在為設備帶來效率的同時也會引入一些固有的先天性問題，以下兩個問題將會阻礙工藝電子化方案在棉紡行業的普及：

1、設備使用電子化傳動之后，各機構之間便沒有了直接的物理關聯，因此在電網出現異常，設備緊急停車時，各機構都會根據自身不同的機械慣量自由停車，機構之間的傳動關系將被破壞，從而導致紗線的指標降低甚至出現全車斷頭的生產事故。

2、自動化產品是發熱源，并且對環境溫度*為敏感，因此大部分自動化產品都需要匹配風扇散熱。紡織特別是棉紡行業的生產環境溫度*高，同時伴有大量棉絮飛花，*易堵塞風扇，所以普通的驅動器產品很難在這種惡劣工況下長時間正常運行。

接下來，將介紹匯川技術如何通過優化驅動器的軟硬件等電氣手段避免設備在電網異常停車時全車斷頭的方案以及解決驅動器在棉紡行業應用時的堵棉問題。

（一）斷電同步技術—斷電不斷紗！

全國大部分棉紡廠都是用電大戶，廠內電網出現波動甚至晃電（瞬間停電）都是正常現象。若電控系統沒有相應的解決方案，則各臺驅動器在輸入交流電壓過低時（通常低于250V左右）便進入欠壓停機狀態，此時各臺驅動器根據自身機構的慣量大小和負載情況自由停車，電機轉速不受控制，各機構電機的轉速傳動比發生變化，導致紗線的捻度和條干度等核心工藝指標突變，該段紗線就有可能粗細不均、捻度不均、出現堆紗和粗細節等，*嚴重可能出現全車紗線斷頭的生產事故。

目前業內*普遍的方案是增加UPS備用電源，在設備供電切斷時UPS瞬間接入，保證設備正常受控停車，但是此方案不但增加了大量一次性硬件投入成本，而且增加了額外的維護成本。

斷電同步是匯川技術在紡織行業內提出的一項全新概念，它基于驅動器的矢量控制技術，深度融合紡織設備工藝，將整個電氣系統中所有驅動器作為一個整體來考慮，通過將機械動能轉變為電能的核心控制思路，在外部斷電時持續為驅動器供電直至可靠停車。這項技術同時運用了“過壓抑制”、“高速CANlink通訊總線”、“轉矩控制”等核心控制技術，實現在電網異常后設備在緊急停車的過程中**保持所有驅動器之間的輸出頻率“電子齒輪比”不變，從而保證整個斷電停車過程中生產紗線的指標不變。

匯川斷電同步方案優勢：

斷電同步技術通過優化控制單元內部軟件的方法彌補了工藝電子化設備系統中各機構之間沒有物理連接的缺陷，為紡織設備的工藝電子化之路掃清了*大的障礙。斷電同步技術適用于所有多軸傳動的紡織設備，它具有以下明顯優勢：

1、省去了傳統方案中的UPS電源，并且不依賴于任何外部附件，大幅度降低了電氣系統的硬件投資成本。

2、保證了紗線在斷電異常停車過程中的工藝指標維持不變，確保了紗線的生產質量。

3、斷電同步技術的共母線連接方式為系統節能提供了前提條件，發電機構（如粗紗機的錠翼機構）將能量提供給電動機構（如粗紗機的筒管機構）使用，系統綜合能耗大幅度降低。

4、斷電同步技術的高速數字總線網絡為智能化方案提供前提條件，未來工廠級的工業網絡接入系統時僅需一個節點即可，大幅度降低了網絡化改造的系統成本。

5、斷電同步技術以聯網的全電子化驅動器為載體，外部僅需要對主機單元進行操作即可，從機單元全部由主機單元自動控制，*大程度減少了系統布線和調試的工作量，同時也*大地降低了系統維護的難度。

（二）防棉絮技術---3個月免清理！

國內大部分的紡織終端特別是棉紡廠的生產環境較差：

1、車間溫度普遍較高，夏天的室內溫度局部超過45℃（印度和東南亞地區的工廠超過50℃），且空氣流通不暢，不利于驅動器的散熱。

2、紗線生產過程中*易產生長度約2～3mm的飛花，導致棉紡車間空氣環境中充斥著短纖棉絮粉塵。驅動器在散熱過程中*易因為設備內部的空氣對流而吸入此類粉塵，導致散熱器堵塞，不利于設備散熱。

由于以上兩個主要因素，在棉紡車間使用的驅動器*易因為過溫而報警，且長時間在高溫環境下工作，驅動器的核心元器件始終處于過負荷運行狀態，這*大地縮短了驅動器的使用壽命。因此棉紡車間內經常需要為電氣設備加裝散熱裝置，這不但額外增加了生產成本，而且大大提高了生產過程的安全隱患，除此之外還需要耗費大量人力成本，定期（一般為3～4個小時）清理所有驅動器的散熱通道，避免被棉絮堵塞。

近些年來隨著電力電子技術的發展，驅動器的功率密度設計越來越高，驅動器體積隨之變得越來越小，在這樣的技術背景和趨勢下，散熱設計也逐漸成為業內的主流技術。想散熱條件好，就必須從風扇和散熱器這兩個部件上想辦法。大部分驅動器都選擇使用超高轉速的風扇，同時將散熱器的散熱面積增大（齒距減?。?，這更加劇了驅動器在棉紡廠這種高溫高棉絮場合應用時報過溫故障的風險。

創新的風扇設計

風扇是整個散熱系統中接觸棉絮飛花的**個環節，大量的棉絮積累能夠使風扇堵死，因此如何解決風扇問題使棉絮能夠直接通過風扇從出風口排出，是方案設計的關鍵。

防棉絮設計方案中對風扇的扇葉、軸承、框架等關鍵部件都做了加厚、加固以及防靜電等可靠性處理，*終使得棉絮纖維能夠直接通過風扇扇葉，通過率超過95%。

創新的散熱器設計

棉絮纖維通過風扇后便進入散熱器，散熱器是阻擋棉絮通過的另一個關口，大量棉絮堵塞在散熱器葉片的間隔處*大地影響了散熱效率。防棉絮設計方案通過對散熱器的材質、齒距、齒高、磨邊等關鍵技術參數的優化，*終使得棉絮纖維能夠順利通過散熱器并從出風口順利飛出驅動器，整體通過超過97%。牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋牋

防棉絮技術通過對驅動器內部的風扇和散熱器進行定制化的加工處理，能夠滿足環境溫度50℃以上的工作條件，并且能夠實現連續3個月不清理棉絮，*大地提升了驅動器在棉紡終端惡劣使用環境下的適應性，同時大幅度降低了驅動器報過熱故障的概率，為紡織設備的工藝電子化之路奠定了堅實的基礎。

總結：工藝電子化符合紡織設備高品質、高效率、高易用的核心訴求，是整個紡織行業目前正在經歷的一場技術變革?；陔娮踊兏锏某晒▎闻_設備內部各機構聯網），工廠自動化趨勢正在快速醞釀，紡織裝備智能化的變革已然近在咫尺。匯川技術致力于成為紡織工業工藝電子化、裝備智能化的推動者，基于紡織設備核心價值的發展演變，不斷研發能夠滿足核心價值的技術和產品，始終追求“工藝+工控”的*大效益，是匯川技術拓展紡織行業的核心理念。斷電同步技術和防棉絮技術均是基于紡織設備核心價值而演化出來的創新技術，是匯川技術紡織產品策略的**詮釋，這些技術也將*終推動整個紡織行業的設備技術路線以及解決方案的電子化、智能化變革。

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