淺論自控技術在滌綸紡絲中的應用

吳長泰 張勤勤

【摘 要】對滌綸紡絲中的溫度、料位、壓力、速度等關鍵工藝采用電氣自控技術，既提高了生產效率，又減小了操作難度。同時指出變頻技術和自控技術在滌綸紡絲工程中應用的意義和必要性，并展望了電氣自控技術在滌綸紡絲工程的應用與發展前景。

【關鍵詞】滌綸紡絲；變頻技術；自控技術；應用

隨著化纖科技的高速發展和化纖市場競爭的日益激烈，對化纖配套電氣工程提出了越來越高的要求。節能降耗，降低成本，提高效益成為每一個化纖廠家追求的目標。特別是化纖工業走向大型化、集團化，為電氣工程在化纖工程領域的應用提供了廣闊的發展空間。對諸如溫度、速度、壓力、料位等關鍵工藝均采用電氣自控技術，既提高了生產效率，又保證了產品質量的穩定。

一、電子變頻技術在滌綸紡絲工程領域的應用

對一些重要傳動設備的動力電動機引進變頻技術。所謂變頻技術就是通過改變動力設備輸入電源頻率來改變電動機的轉速。根據電動機的轉速和輸入電源頻率關系n≈60f/2p可知，電動機的轉速和輸入電源頻率近似成正比例關系，通過改變電源的頻率來改變電動機的轉速，保證連續穩定生產，提高工藝指標，節能降耗。

（一）變頻技術對于結晶的影響

切片含水率是紡絲工藝的重要指標之一，影響該工藝指標的關鍵環節為預結晶與干燥。在預結晶過程中風機的風量影響著切片的結晶效果，結晶風量過大易出現循環風帶生料到干燥塔產生粘結、嚴重結塊現象，甚至進入風道堵塞結晶加熱器和結晶網板而引起長時間停機；結晶風量過小容易引起結晶床內的切片嚴重結塊使結晶不均勻，從而影響干燥切片含水率及正常紡絲。因此風機加裝變頻裝置可保證風量的合理控制，可柔性緩和地調節風量，使切片結晶沸騰達到最佳穩定狀態，延長結晶加熱器及網板的清理更換周期。在結晶床進料過程中為使下料穩定和便于進料量的調整，加裝變頻裝置可使進料閥下料量根據干燥需要自動調節，保證切片均勻結晶后進入干燥工序[1]。

（二）電子變頻器在紡絲系統中的應用

以前在紡絲過程中螺桿擠出機使用直流調速控制系統，控制線路比較復雜，故障點較多，直接影響了生產的順利進行。現在加裝變頻裝置采用壓力PID閉環控制，保證了輸出壓力穩定，使擠出機持續穩定高效地工作。紡絲計量泵、油劑泵的輸出同樣也采用變頻控制確保了熔體和油劑的穩定輸出，保證了相關工藝參數的穩定，同時可根據市場的變化在生產過程中隨時調節品種規格，掌握了市場的主動權。

（三）電子變頻器在滌綸紡絲公用工程中的應用

滌綸紡絲生產過程中，空壓機是必不可少且耗電量比較大的設備之一。加裝變頻裝置，由輸出壓力來調節電機的轉速，改變了以往電機頻繁載荷卸荷運轉狀況。同樣對于空調風機、冷卻水泵等電動設備，均可安裝電子變頻裝置，通過調節動力設備的輸入電源頻率保證生產穩定性，同時還能夠節約電能[2]。

二、自控技術在滌綸紡絲工藝中的應用

（一）干燥料位的自控

干燥塔內部料位的高低直接影響到切片干燥的時間和效果，料位過低切片將得不到充分的干燥，這樣將會在紡絲過程中發生斷頭現象，料位過高將會使切片粘度等性能指標發生變化而影響成品絲的質量。將以往分點式料位控制改為連續控制，并采用PID來控制下料閥，結晶干燥時間更細量化，料層在設定范圍內更穩定，尤其在特種超細旦紡絲的切片干燥中更顯出其重要作用[3]。

（二）自控技術在高速卷繞設備中的應用

在高速紡絲設備中高速卷繞機是關鍵的設備。傳統的卷繞方式是由摩擦輥和筒管之間的接觸壓力依靠摩擦輥間接驅動的，由于卷繞速度提高和打滑現象的存在，容易出現毛絲、斷絲等不良現象，對絲的均勻性亦有一定的影響。為此，采用電氣自控技術將間接驅動改為直接驅動，使卷繞機在高速下順利卷繞，形成最佳的絲餅層，保證后續工序能順利高速退繞。目前國內外卷繞機采用的控制方式有：1.主控計算機+變頻器的控制系統；2.TP801單板機+步進電機的控制系統；3.單片機或嵌入式工控機或可編程計算機控制器（PCC）或PLC+變頻器的控制系統；4.工業計算機作集散控制系統（DCS）的上位機+單片機或嵌入式工控機或PCC或PLC作DCS的下位機+變頻器的卷繞機集散控制系統。如德國巴馬格公司CW6型全自動卷繞機，落筒切換全部自動進行，機械速度可達6000m/min，生產速度5000m/min以上，由主控計算機及八個工作站微處理器實現中央控制，所有的工藝參數都通過計算機輸入/輸出，其中兩個錠軸的傳動分別采用整個系統的自動化程度極高，生頭后落筒切換全部自動進行，具有高效率、高控制精度、高可靠性的特點。

（三）自控技術在紡絲空調中的應用

紡絲工藝對側吹風的要求主要是送風溫度、送風濕度和送風風壓三個參數。送風風壓和送風溫度是一對相關的參數，既變化又互相影響，所以采用合適的控制回路系統才能確保系統參數的穩定。露點溫度控制主要采用PLC智能控制器，分別控制新風和回風的比例、一次加熱段和表面冷卻器，執行機構為風閥執行器和電動執行器，采用了電子—電動裝置，在送風壓力控制中采用單級旁通蝶閥，并配有變頻器粗調，可根據泄風蝶閥的調節能力自動對變頻器進行加頻與減頻控制，使系統始終在最佳的狀態下工作。智能控制器由差壓開關對過濾網的潔凈度進行檢測報警，并具有其它各參數越限報警記錄功能[4]。

三、集散控制系統在化纖生產中的應用

計算機和網絡技術的進步，極大地促進了滌綸紡絲計算機控制系統的發展，尤其是通過集散控制系統（DCS）技術可以實現化纖紡絲過程“分散控制、集中管理”的各種功能，這是化纖發展的方向獨立三相交流電機的獨立變頻器控制。其中控制器的核心部分可選用MCS系列單片機或B&RPCC可編程計算機控制器或SBSPC/104嵌入式工控機等，用以完成卷繞機各部分運動模型及其動作程序檢測、計算、控制的任務；工業微機可隨時監視和控制生產現場工況，并進行必要的生產管理。從運轉條件的設定開始，對運轉狀況的確認，故障的檢查直至完成數據的生成，提供整體支持和服務，從而完成生產管理分組分項設定、生產數據的初期設定、運轉條件的設定、產量/開工率/落筒/現場數據的狀況、報警處理、故障檢修、數據打印等任務；主計算機主要用于建立車間/生產線一級的過程自動化控制與基層的相對集中管理。在化纖行業處于高度競爭的市場環境下，現代化纖企業的發展趨向是進一步提升生產規模，擴大纖維品種，采用高度電氣自控的手段來實現化纖生產的智能化、數字化、信息化和網絡化，使生產設備具有實時性、可靠性、易維護性、通用性和易擴展性。大型化纖廠已逐漸主導化纖加工市場，電氣全自動化控制將是化纖電氣工程的發展方向。

四、結語

在此基礎上，計算機和網絡技術的進步，極大地促進了滌綸紡絲計算機控制系統的發展，尤其是通過集散控制系統（DCS）技術可以實現化纖紡絲過程“分散控制、集中管理”的各種功能，這是化纖發展的方向。

【參考文獻】

[1]韋開順， 王永鋒. 10D系列超細旦滌綸長絲紡絲工藝研究[J]. 合成技術及應用， 2017， 32（1）：30-33.

[2]李天梁， 徐曦. 常壓沸染工藝下滌綸深染技術的最新進展[J]. 合成纖維， 2017， 46（8）：22-25.

[3]張金寧， 宋明玉， 何慢，等. 多孔超細醋酸纖維/滌綸非織造布復合濾材的制備及性能[J]. 高分子材料科學與工程， 2017， 33（2）：117-122.

[4]周長江. 熔體直紡滌綸長絲裝置熔體輸送系統的工藝設計[J]. 合成纖維工業， 2017（6）：70-72.