1 引言
近幾年，采用網絡技術、高性能變頻技術、先進在線檢測技術、計算機技術的清梳聯，其主要特點是向制造精度高，控制智能化，流程短，產量高的方向發展。通過plc和變頻集中控制及連續喂棉技術，確保全流程協調運轉和系統穩定，并具備遠程診斷功能。前期，國產清梳聯產品與國外先進設備相比存在系統不夠穩定，電氣控制水平不高，設備運轉可靠性偏低的缺陷，特別是流程長，且產量難以大幅度提高。針對清梳聯市場和現狀，青島宏大紡機廠確定開發高產新型短流程清梳聯設備，主要包括往復式自動抓棉機、大容量混棉機、新型高產梳棉機等主要設備和電氣控制技術在內的清梳聯系統。變頻器在這些設備的控制系統中起著舉足輕重的作用，青島宏大紡機廠結合變頻技術的應用，研制了“全流程無停車跟蹤連續無級喂棉控制系統”。本文主要論述了lenze變頻器在往復式自動抓棉機的應用中需要注意的一些問題，借此和同行們商榷。

2 往復式自動抓棉機介紹及相關工藝需求
往復式自動抓棉機是整條清梳聯生產線工藝流程中的第一道工序。由于微機技術的應用，在技術上突破了清梳聯只能生產單一品種的關鍵。采用單、雙側抓棉，可作各種動作如往復、升降、轉向等智能化抓棉。混棉包數增多，比較多可以達到180包。開松度高，并有故障自診斷功能，顯示屏顯示工藝參數和人機對話等，這些高新技術都極大地推動了清梳聯自動化控制技術的發展。筆者使用的往復式自動抓棉機屬于單抓臂、雙抓棉輥結構，由于肋條凸出打手，壓住棉包，抓取平穩，同時抓取的是受肋條壓而浮起的棉層，達到均勻而小的棉塊，尤其對松包時，更為明顯。另外抓棉機采用卷繞式覆蓋帶無磨損，它在轉塔中有一個電機。隨轉塔往復時卷取或鋪蓋覆蓋帶。主要優點是覆蓋帶受的張力小，不易疲勞，使用壽命較長。同時通過變頻控制系統對抓棉量精確控制，1700mm、2300mm、3100mm三種機幅以及可供選擇的分包抓取功能。1700mm機幅單機實際產量可達1000kg/h以上，2300mm機幅單機實際產量可達1500kg/h以上，3100mm機幅單機實際產量可達2000kg/h以上。往復抓棉機的速度可根據多倉混棉機的需用量調節，使棉倉儲棉量及棉層密度基本保持均衡。清梳聯生產線的工藝流程圖如圖1所示。

圖1 清梳聯生產線的工藝流程圖

3 往復式自動抓棉機采用變頻調速系統后性能分析
在抓棉工藝要求上，現在往復抓棉機在抓取棉包總量上，2300mm幅寬20m長的可排100包～110包，棉束重量在500kg/h的產量時，一般可達30mg/個～50mg/個，已經達到精細抓棉、多包取用的要求。從實際生產中，我們注意到抓棉輥速度和短絨增長有一定關系，當抓棉輥速度由1650r/min下降到1300r/min時短絨率可下降1％左右；將抓棉輥速度由1565r/min降到1340r/min后，生條短絨率也由20.9％下降到19.72％，降低1.18個百分點。所以我們認為對抓棉機的要求應該是輕抓、細抓、抓勻、抓全。一是對抓取棉塊重量不宜過度要求，不是越小越好，一般控制在30mg/個～50mg/個即可；二是對減小棉塊重量，不要單從提高抓棉輥速度入手，而要在保證供應條件下，以降低抓臂往復速度，提高小車運轉率為宜。因此，在設備上，對抓棉輥傳動電機及小車往復運動電機都采用了變頻電機，通過整機變頻控制系統便于使用廠工藝調整。
往復式自動抓棉機采用變頻調速技術后，有如下幾個方面的顯著效果：
（1）具有軟起動功能。起動時電流較小，對電網沖擊小，起動時能耗大為降低。避免了啟動時的電流相當于3～7倍的額定電流，避免了不必要的電能損耗。同時減少了對電動機，變速箱等機械的沖擊，延長了相關設備的使用壽命。在工作中電機的功率因數可從0.2～0.5提高到0.9，減輕了電網和變壓器的負擔，降低線損，大量減少了無功損耗。
（2）可實現設備來回行程自動識別，同時控制往復式自動抓棉機來回行程的電機運行頻率分別可調，以改變往復式自動抓棉機來回行程的運行速度。亦可對變頻器能耗制動進行準確控制，以使變頻器更適應該運行工況。從而提高了生產效率。同時達到滿足抓棉工藝要求。
（3）往復式自動抓棉機抓棉輥采用變頻調速后可以有效控制雙抓棉輥變頻電機速度，從而可以保證對棉塊的輕抓、細抓、抓勻、抓全，滿足了棉紡織生產的工藝要求。
（4）通過往復式自動抓棉機電氣控制系統中plc對變頻器的精確控制，可以保證連續為后序設備提供均勻穩定的棉塊，保證整條清梳聯連續穩定高質量生產。
采用多變頻器控制系統的往復自動抓棉機主回路如圖2所示。

圖2 采用多變頻器控制系統的往復自動抓棉機主回路

4 變頻器具體的應用和參數設置
隨著現代電力電子技術的發展，lenze變頻器已是十分成熟的電氣產品，并且其價格也已經大幅度下降，在紡織設備上大量推廣變頻調速節能改造已經成為可能。
目前，在國內的紡織行業自動化設備中，采用變頻調速進行控制十分普遍。倫茨（lenze）公司是歐洲率先將變頻技術應用于交流調速系統開發的廠家，并于20世紀90年代建成了歐洲第一條全自動化變頻器生產線。它以其強大的普適性使倫茨變頻器廣泛應用于紡織印染行業的各種機械。倫茨系列變頻器可提供2倍額定轉矩、1.5倍額定電流。根據拖動與再生運行狀態極限電流的分別設定，給出每個操作點的制動保護。因此驅動系統可承受大負荷并可提供高動態性能。在5～50hz的頻率范圍內，在無速度傳感器方式下，速度控制精度可高達1%以內。兩套參數集可通過端子切換以適應不同工藝要求，每套參數集可提供4個頻率段，先進的ftc控制方式，可在任意頻率下無需制動單元，即可進行直流制動，內置pid調節器、皮帶監控（-v020版本）。lenze變頻器接線圖如圖3所示。

圖3 倫茨82008210系列變頻器接線圖

往復式自動抓棉機打手變頻器，驅動及轉向變頻器主要參數具體設置如表1和表2所示。

表1 往復式自動抓包機打手變頻器8216e主要參數設定表

表2 往復式自動抓包機驅動及轉向變頻器8212e主要參數設定表

5 結束語
清梳聯是提高紡紗質量的關鍵設備之一，清梳聯裝備控制水平的高低，是完成中國棉紡行業結構調整、設備改造和技術升級的關鍵所在。國外先進工業國家清梳聯裝備控制水平達到50％以上，以此為標準我國清梳聯自動化控制系統還極具發展潛力。隨著電力電子技術的發展，變頻器價格也將進一步降低，而性能將進一步提高。變頻調速這一技術正越來越廣泛的深入到各行各業中。應用變頻調速技術也是企業改造挖潛、增加企業效益的一條有效途徑。