国产变频器在捻股机上的应用

　　一．捻股机概述
　　
　　捻股机是将若干金属丝按一定捻距和捻向绞拧成股的设备，它由传动装置、捻制机体、压线瓦装置、牵引装置、安全和停车装置、收排线装置等主体部件及起重机、焊接机、切割机等一系列辅助机械组成。通常所说的捻股机指其主体部分而不包含辅助机械。捻股机按机体结构类型有筐篮式、管式和无管式等几种。如下图所示：
　　　　框篮式和管式捻股机结构如下图：
　　　　管式捻股机应用较多，现主要谈该机型。如图，管式捻股机由放线、主机筒体、变速和牵引、收线、电器控制等部分组成，机体由一节或数节筒体组成。载线工字轮在机体内沿中心呈一字形排列。工字轮放线时始终保持水平状态。筒体的高速旋转与牵引装置产生的直线牵引相配合，使钢丝产生螺旋线缠绕和股的直线运动，形成了具有一定捻距的股，从而完成了股的基本捻制动作。与筐篮式机相比，捻制原理相同，但结构却有显著改进。管式捻股机简体体积小，重心低，转动惯量小，运转速度快，噪声低，运转平稳，操作方便，适合大部分绳股，特别是线接触钢绳股和钢绞线的捻制。添加一些装置，还可捻制面接触钢丝绳股、异形股。管式捻股机转速达400～5000r／min，按机筒节数的多少和设备功率的大小，可组成6～36个工字轮的捻股机，zui多可达48个工字轮，机体长达60m。管式机工字轮外缘直径为100～630mm。
　　
　　捻股机的传统传动方式为机械传动，筒体由一台电动机牵动，变速和牵引则由主电动机通过地轴机械连接以及减速箱速比变化后将动力传至牵引部分，这样获得牵引转速和筒体旋转转速间不同的相对转速差，zui终实现捻出不同的捻距钢丝绳。机械传动方式效率低，故障率高，维护保养费用大，用变速箱调节档位，操作不便、体积大，调节是有级的。在捻股过程中，钢丝张力会变化，机械传动方式不能随着张力反馈调整。有些捻股机的电机用绕线式异步电动机拖动，在转子绕阻中串入电阻，起动时，逐段减少电阻，在这过程中，电流和转矩会突变，产生力矩跳动和机械冲击。因为张力大小及均匀性对钢丝绳的质量有很大影响，会造成绳中的钢丝松紧不均、结构松散等缺陷，对产品质量造成不良影响，降低钢丝绳的品质。对捻股机来说，保证张力大小和均匀对提高钢丝质量至关重要。
　　
　　变频调速技术的基本原理是把电网电压的交流电压整流成直流电压，然后根据控制需要，把电压逆变成所要求的频率和交流电压，实现这种功能的设备就叫变频器。将此变频器用在捻股机上，频率和交流电压随时可变，让捻股机的电机起动平滑，调速简单，无级调速。变频器的上位机，如PLC、工控机等控制器接收张力信息和电机速度信息，根据工艺要求做出判断，通过RS485或DP总线，发指令给变频器，实时根据工况进行变频调速和调力矩，保证了捻股机张力稳定和速度稳定。
　　
　　二．变频器技术要求
　　
　　捻股机使用变频器，根据其应用特点，对变频器提出了自己的要求。
　　
　　1、速度稳定，保证出丝捻距均匀；
　　
　　2、加速稳定平滑，力矩平稳，运行稳定可靠；
　　
　　3、要求变频器内置RS485通讯功能，能实现上位机通讯控制。
　　
　　1、2点的理由在上面已经论述，3点是因为捻股机一般有多个传动点，每个传动点各有交流电机带动。各传动点间需维持一定的速度链关系，如筒底电机为主电机，牵引电机跟踪筒底电机运行，之间保持一定的速度差。这些功能要求变频器能通讯，以迅速传递自己的速度信息和接收上位机的速度指令。
　　
　　三．某品牌国产变频器在捻股机上的应用
　　
　　在江苏无锡某工厂的捻股机上用了三台某品牌国产变频器，通过RS485通讯（还可选配ProfibusDP总线），受PLC控制，接收PLC发出的指令和运行频率。整个系统接线简单，三台变频器用串行方式连接，PLC接上一台变频器（定为1号），1号变频器再连接2号，2号连接3号，其系统框图如图：
　　　　在运行时，PLC根据各运动点位置和速度，经计算后，发送指令给变频器，变频器根据指令驱动电机按要求运行。某品牌国产变频器采用开环矢量控制，使捻股机在运行时，钢丝绳张力稳定均匀、速度平稳。通过实时总线通讯，变频器的频率、电流、运行、故障信号等内部参数可在触摸屏上实时查看，对变频器的频率、电流、电压等各种控制参数可实时控制，方便操作人员操作和维护。工厂现场的变频器接线图如下图：
　　
　　变频器接线图