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佳作论文网：浅谈电气自控技术在涤纶纺丝工程中的应用

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关键词：涤纶纺丝 变频技术 自控技术  中国论文 职称论文

佳作论文网：浅谈电气自控技术在涤纶纺丝工程中的应用

摘　要:对涤纶纺丝中的温度、料位、压力、速度等关键工艺采用电气自控技术,既提高了生产效率,又减小了操作难度。同时指出变频技术和自控技术在涤纶纺丝工程中应用的意义和必要性,并展望了电气自控技术在涤纶纺丝工程的应用与发展前景。

关键词:涤纶纺丝 变频技术 自控技术

随着化纤科技的高速发展和化纤市场竟争的日益激烈,对化纤配套电气工程提出了越来越高的要求。节能降耗,降低成本,提高效益成为每一个化纤厂家追求的目标。特别是化纤工业走向大型化、集团化,为电气工程在化纤工程领域的应用提供了广阔的发展空间。对诸如温度、速度、压力、料位等关键工艺均采用电气自控技术,既提高了生产效率,又保证了产品质量的稳定。

1　电子变频技术在涤纶纺丝工程领域的应用对一些重要传动设备的动力电动机引进变频技术。所谓变频技术就是通过改变动力设备输入电源频率来改变电动机的转速。根据电动机的转速和输入电源频率关系n≈60f/2p可知,电动机的转速和输入电源频率近似成正比例关系,通过改变电源的频率来改变电动机的转速,保证连续稳定生产,提高工艺指标,节能降耗。

1.1　变频技术对预结晶的影响切片含水率是纺丝工艺的重要指标之一,影响该工艺指标的关键环节为预结晶与干燥。在预结晶过程中风机的风量影响着切片的结晶效果,结晶风量过大易出现循环风带生料到干燥塔产生粘结、严重结块现象,甚至进入风道堵塞结晶加热器和结晶网板而引起长时间停机;结晶风量过小容易引起结晶床内的切片严重结块使结晶不均匀,从而影响干燥切片含水率及正常纺丝。因此风机加装变频装置可保证风量的合理控制,可柔性缓和地调节风量,使切片结晶沸腾达到最佳稳定状态,延长结晶加热器及网板的清理更换周期。在结晶床进料过程中为使下料稳定和便于进料量的调整,加装变频装置可使进料阀下料量根据干燥需要自动调节,保证切片均匀结晶后进入干燥工序。

1.2　电子变频器在纺丝系统中的应用以前在纺丝过程中螺杆挤出机使用直流调速控制系统,控制线路比较复杂,故障点较多,直接影响了生产的顺利进行。现在加装变频装置采用压力PID闭环控制,保证了输出压力稳定,使挤出机持续稳定高效地工作。纺丝计量泵、油剂泵的输出同样也采用变频控制确保了熔体和油剂的稳定输出,保证了相关工艺参数的稳定,同时可根据市场的变化在生产过程中随时调节品种规格,掌握了市场的主动权。压力控制简易系统流程如图1。

1.3　电子变频器在涤纶纺丝公用工程中的应用涤纶纺丝生产过程中,空压机是必不可少且耗电量比较大的设备之一。加装变频装置,由输出压力来调节电机的转速,改变了以往电机频繁载荷卸荷运转状况,图2曲线表明加装变频装置可明显节约电能。　　同样对于空调风机、冷却水泵等电动设备,均可安装电子变频装置,通过调节动力设备的输入电源频率保证生产稳定性,同时还能够节约电能。变频器简易电气控制系统图见图3。

2　自控技术在涤纶纺丝工艺中的应用

2.1　干燥料位的自控干燥塔内部料位的高低直接影响到切片干燥的时间和效果,料位过低切片将得不到充分的干燥,这样将会在纺丝过程中发生断头现象,料位过高将会使切片粘度等性能指标发生变化而影响成品丝的质量。将以往分点式料位控制改为连续控制,并采用PID来控制下料阀,结晶干燥时间更细量化,料层在设定范围内更稳定,尤其在特种超细旦纺丝的切片干燥中更显出其重要作用。干燥塔料位自动控制系统工作原理如下:

2.2　自控技术在高速卷绕设备中的应用在高速纺丝设备中高速卷绕机是关键的设备。传统的卷绕方式是由摩擦辊和筒管之间的接触压力依靠摩擦辊间接驱动的,由于卷绕速度提高和打滑现象的存在,容易出现毛丝、断丝等不良现象,对丝的均匀性亦有一定的影响。为此,采用电气自控技术将间接驱动改为直接驱动,使卷绕机在高速下顺利卷绕,形成最佳的丝饼层,保证后续工序能顺利高速退绕。目前国内外卷绕机采用的控制方式有: (1)主控计算机+变频器的控制系统;(2)TP801单板机+步进电机的控制系统;(3)单片机或嵌入式工控机或可编程计算机控制器(PCC)或PLC+变频器的控制系统;　　(4)工业计算机作集散控制系统(DCS)的上位机+单片机或嵌入式工控机或PCC或PLC作DCS的下位机+变频器的卷绕机集散控制系统。　　

如德国巴马格公司CW6型全自动卷绕机,落筒切换全部自动进行,机械速度可达6 000m/min,生产速度5 000m/min以上,由主控计算机及八个工作站微处理器实现中央控制,所有的工艺参数都通过计算机输入/输出,其中两个锭轴的传动分别采用独立三相交流电机的独立变频器控制。整个控制系统如图4所示。

整个系统的自动化程度极高,生头后落筒切换全部自动进行,具有高效率、高控制精度、高可靠性的特点。

2.3　自控技术在纺丝空调中的应用纺丝工艺对侧吹风的要求主要是送风温度、送风湿度和送风风压三个参数。送风风压和送风温度是一对相关的参数,既变化又互相影响,所以采用合适的控制回路系统才能确保系统参数的稳定。露点温度控制主要采用PLC智能控制器,分别控制新风和回风的比例、一次加热段和表面冷却器,执行机构为风阀执行器和电动执行器,采用了电子—电动装置,在送风压力控制中采用单级旁通蝶阀,并配有变频器粗调,可根据泄风蝶阀的调节能力自动对变频器进行加频与减频控制,使系统始终在最佳的状态下工作。智能控制器由差压开关对过滤网的洁净度进行检测报警,并具有其它各参数越限报警记录功能。

3　集散控制系统在化纤生产中的应用计算机和网络技术的进步,极大地促进了涤纶纺丝计算机控制系统的发展,尤其是通过集散控制系统(DCS)技术可以实现化纤纺丝过程“分散控制、集中管理”的各种功能,这是化纤发展的方向。图5所示的是一种化纤生产集散控制系统的结构模式。其中控制器的核心部分可选用MCS系列单片机或B&R PCC可编程计算机控制器或SBS PC/104嵌入式工控机等,用以完成卷绕机各部分运动模型及其动作程序检测、计算、控制的任务;工业微机可随时监视和控制生产现场工况,并进行必要的生产管理。从运转条件的设定开始,对运转状况的确认,故障的检查直至完成数据的生成,提供整体支持和服务,从而完成生产管理分组分项设定、生产数据的初期设定、运转条件的设定、产量/开工率/落筒/现场数据的状况、报警处理、故障检修、数据打印等任务;主计算机主要用于建立车间/生产线一级的过程自动化控制与基层的相对集中管理。

4　结语

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