多功能調速系統在生產中的應用

■王軍

〔第七師130團加工廠，新疆奎屯833200〕

多功能調速系統在生產中的應用

■王軍

〔第七師130團加工廠，新疆奎屯833200〕

2015年，新疆地區的高溫天氣對棉花生育階段造成了不利影響，導致籽棉內在品質發生變化，然而，各加工廠還在沿用以往的工藝進行加工，致使加工后皮棉品質較差且長度較往年平均偏短。同年，低品質的皮棉抑制了市場需求，市場棉價大幅下挫，兵團皮棉滯銷現象嚴重。

130團加工廠及時認真汲取經驗教訓，樹立了保質量、控特雜、降短絨、增效益的加工理念。加工廠技術人員認為生產線中各工藝設備的運行參數對加工質量影響較大，而目前的生產線較為固化，無法根據籽棉狀況靈活調整運行參數或調整余地較窄。為認真研究皮棉質量與各主機工作參數的關系，2015年底，130團加工廠技術人員與有關專家會同山東天鵝棉機設備設計工程師，通過多次理論論證，在車間對清花、軋花、皮清設備各運動機構進行不同線速度下加工的對比試驗。試驗進行了三天，合計完成30次現場加工、棉樣抓取、數據對比工作。經過對比證明，設備各運動機構在不同線速度下對皮棉質量影響明顯。

一、調速系統結構簡介

為了使試驗成果能在原有生產線上進行應用，達到保證皮棉質量的目的。2016年，根據130團的要求，山東天鵝棉機運用烏斯特設備的基本原理，依據我們試驗的數據設計出一套多功能調速系統，調控對象包括清理設備、軋花設備、皮清設備和風運系統。

清理設備包括傾斜式籽清機、提凈式籽清機、回收式籽清機；軋花設備包括軋花機主電機、軋花機提凈；皮清設備包括皮清機刺輥、皮清機塵籠；風運系統包括集棉風機、外吸棉風機、內吸棉風機、皮清風機、回收風機、溢流棉風機、除塵風機等。

多功能調速系統機械包括更換主機及清理設備的皮帶輪、傳動皮帶。

多功能調速系統電氣及控制部分包括變頻柜、變頻器、濾波器、電抗器、PLC控制系統、工業計算機、觸摸屏、檢測設備、儀表、通信設備及動力電纜、控制線纜等。

多功能調速系統軟件包括智能分析軟件、自動調控程序、數據庫、能源管理軟件、數據接口軟件等。

二、設計目標及原則

（一）目標

通過機械、電氣、控制、軟件等各個環節的配套升級，對棉花加工生產線進行多功能調速系統改造，達到提升加工質量、降低能耗，提高生產效率、降低生產成本的目的，最終實現加工廠效益的最大化。

（二）原則

1.可靠性原則。

在系統方案選擇、詳細設計過程中應當遵循國家及行業相關標準規范，確保選用成熟可靠的技術方案和產品。

2.先進性原則。

在設計中采用當前國內外先進的成熟技術方案，避免將淘汰落后的技術應用到本系統。

3.智能化原則。

在選擇技術方案或產品時應注重其智能化功能和接口。

4.可擴展性原則。

在本系統設計中應注重系統可擴展性，既要滿足當前需求，又要為以后擴展預留接口，避免重復投資，造成資源浪費。

5.防塵防絨原則。

針對本行業灰塵飛絨較多的特點，在產品設計中要注意防護，避免因灰塵、飛絨導致設備故障影響生產。

（三）安全防護性能提升

系統中有檢修模式，當設備在停車或修理時，調整到檢修狀態后，此時觸摸屏上此設備的啟動模式失去作用；設備要啟動時，檢修模式關閉，調整到啟動模式啟動。

能對主機設備、清理設備、風機設備的驅動電機進行矢量變頻調速。

具有良好的環境適應性，能適應多灰塵、多飛絨的應用環境，避免因散熱不良而導致的熱保護停車。

具有良好的動態響應性能，避免發生因加、減速過快導致的報警停車。

具有良好的保護性能，如過壓、過流、短路等。

具有良好的諧波抑制功能。

具有豐富的模擬量通道及通信接口，能與PLC等控制器組成系統。

變頻器受控制系統控制，根據工藝要求和加工方案實現自動調速。

變頻器調速過程能按工藝順序逐步自動完成，避免發生堵塞延誤生產。

三、應用技術分析

系統初步設計了五個加工模式，每種模式有一套對應的各工藝點相應的轉速系統，由變頻調速系統完成。根據每批籽棉纖維長度、含雜、含水的不同信息選擇相關的加工模式，使籽棉無論是在清理過程中，還是在復雜加工過程中都能達到一個最佳狀態，真正實現因花配車，提高皮棉質量。

軋花機喂給穩定均勻，加工出的皮棉纖維損傷小、索絲少、外觀形態好。通過變頻調速系統實現了軋花機目標電流設定，根據目標電流來自動調整軋花機喂給量，讓棉卷始終在最佳狀態下運轉。如加工中棉花回潮變大時，棉卷變緊，主電機電流增大，這時系統會根據電流的變化情況進行對比計算，通過PLC控制軋花機喂花變頻器適當減少喂給量，使棉卷運行更平穩，減少堵轉的機率。同樣，棉籽卷過松時，主電機電流減小，通過PLC控制軋花機喂花變頻器適當加大下花量，使棉卷運行更平穩。同時，變頻調速系統在生產管理方面還有一個功能，就是加工廠管理人員可以設置軋花機喂花電機頻率區間值，防止車間開快車造成的質量下降。

圖1 多功能調控系統示意圖

圖2 檢修界面示意圖

這套系統的使用使加工的節能效果非常顯著，主要體現在風運系統上，如風機電機在不輸送棉花的情況下，系統會自動調整到低頻率，處于待機狀態；一旦有負載，系統會自動調整到高頻狀態，達到正常風運要求。另外節能系統可根據空氣溫度、濕度的變化情況自動調整運行頻率，在滿足實際生產需求的同時達到節能的目的，通過一年的實際運行，130加工廠每噸皮棉耗電量與往年相比節能約15%～20%。

天鵝工程師根據我廠實際情況，結合系統固有特性又擴展了很多便捷功能，如保護功能，即在軋花過程中一臺設備損壞，可以回到檢修畫面，讓該設備調整到檢修狀態，這時在啟動頁面就無法打開，保護了檢修人員的安全。還實現了故障防護功能，如籽棉清理系統一旦有某一臺設備堵塞或停轉，信息會反饋到PLC，系統會自動停止進花，減少堵塞程度。

四、系統存在的缺點

需要隨時掌握籽棉的特性來轉變加工模式，人工輔助較多，信息反饋不及時。

推廣培訓不到位，操作人員對新系統的掌握程度不熟悉，特別是廠級和車間管理人員缺乏全面了解，全部依靠廠家技術指導。

五、意見建議

建議山東天鵝棉機與中棉公司的棉模檢測系統融合，將每個棉的棉樣信息自動傳輸到車間控制臺，然后自動調整加工模式；或者利用棉模收購檢驗數據，加工時自動掃取信息、自動調整加工模式，這樣在使用多功能調速系統時將更智能、更方便。

該系統的使用為加工生產提供了便捷工具，為加工中實現“抓安全、提質量、控特雜、降短纖”的目標要求起到了很好的作用。2016年130團加工廠共加工87990包19997.3012t皮棉，其中長度指標28mm以上所占比例為99.6%、29mm以上的83.5%、30mm以上的21.7%，軋工質量P2以上所占比例為99.9%，皮棉質量在全師排名第二。這套系統在130團加工廠剛剛使用一個軋季，部分功能還有待于進一步挖掘和優化提高，以期達到更好的效果，為棉花加工廠帶來更多的效益。☆