遼寧多綸機(jī)械有限公司
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稀土永磁同步電動(dòng)機(jī)在化纖紡絲機(jī)變頻調(diào)速中的應(yīng)用
一、 化纖紡絲機(jī)對電氣傳動(dòng)的要求:
合成纖維工業(yè)諸如滌綸、錦綸、丙綸等都是采用熔體法紡絲。一臺紡絲機(jī)有許多紡絲位(12部位、24部位…… 更多部位),同一個(gè)功能的不同紡位的電動(dòng)機(jī)幾十臺,同一紡位不同功能的電動(dòng)機(jī)幾臺,它們對電氣傳動(dòng)的要求非常嚴(yán)格,對于濕紡工藝的晴綸、維綸及人造纖維中的粘膠纖維,對電氣傳動(dòng)要求也類似?;w紡絲機(jī)是一個(gè)多電機(jī)、小功率的同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(含比例同步驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))。它對電氣傳動(dòng)的要求可以概括為:"四高"和" 一少"。
"四高":即高同步性(一臺絲機(jī)不同紡位的電機(jī)轉(zhuǎn)速要求橫向轉(zhuǎn)速一致,縱向比例同步);高精確性(轉(zhuǎn)速穩(wěn)定,精確度高達(dá)0.1%~0.01%);高轉(zhuǎn)速要求或甚高轉(zhuǎn)速(在沒有升速齒輪箱條件下,電機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)8000~9000r/min,甚至12000r/min);高可靠性(至少保證一年安全連續(xù)運(yùn)行8000h)。一少:即少維修或免維修,毋需看顧。
二、 化纖紡絲機(jī)變頻調(diào)速控制方案的選擇
1、 變頻調(diào)速系統(tǒng)控制方案
為了滿足紡絲機(jī)"四高一少"的要求,選擇控制方案。
(1) 異步電動(dòng)機(jī)開環(huán)變頻調(diào)速VVVF IM開環(huán)
雖然電路簡單、可靠性大,但是轉(zhuǎn)速精度難以達(dá)到0.5~0.01%,所以一般不會(huì)選用。
(2) 異步電動(dòng)機(jī)閉環(huán)變頻調(diào)速VVVF IM閉環(huán)
該控制方案,每個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)雖可達(dá)0.5~0.01%指標(biāo),但是幾十個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)調(diào)整到相同的轉(zhuǎn)速精度十分艱難麻煩。另外,每個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)都有速度傳感器,故障率會(huì)高些,可靠性這個(gè)指標(biāo)不能滿足,故此方案也不宜被采用。
(3) 永磁同步電動(dòng)機(jī)開環(huán)變頻調(diào)速VVVF SM開環(huán)
由于同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速精度僅決定供電頻率精度,與負(fù)荷變化無關(guān)。為此,通常采用高精度的變頻調(diào)速器和永磁同步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成系統(tǒng),無需采用閉環(huán)控制,就可保證電機(jī)轉(zhuǎn)速精度達(dá)到0.1%~0.01%。
對于滌綸高速紡POY和超高速紡工藝來講,轉(zhuǎn)速8000~12000r/min,這樣高的電機(jī)速度也是非變頻調(diào)速莫屬。為了保證纖維的纖度均勻,采用了高精度的變頻調(diào)速器和永磁式同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)合,無需采用閉環(huán)控制,就可以保證電機(jī)轉(zhuǎn)速精度達(dá)到0.1%~0.01%水平。
2、 變頻調(diào)速系統(tǒng)主電路方案
化纖紡絲機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)的狀況,大致可分為以下三個(gè)階段:
(1)、大變頻調(diào)速器驅(qū)動(dòng)
由一臺大功率變頻器U來驅(qū)動(dòng)多臺永磁同步電動(dòng)機(jī)MS,如圖1所示。電動(dòng)機(jī) 可逐臺起動(dòng)或分組起動(dòng)。
優(yōu)點(diǎn): 系統(tǒng)簡單、控制方便,不需加任 何措施,可保證多電機(jī)同步運(yùn)行。
缺點(diǎn):變頻器容量必須選用很大; 單臺電動(dòng)機(jī)短路故障有可能引起 變頻器跳閘,造成停產(chǎn)。
(2)多臺小變頻器驅(qū)動(dòng)
每一臺電動(dòng)機(jī)均 由一臺小變頻器驅(qū)動(dòng),一一對應(yīng),如圖2所示。對比大變頻器驅(qū)動(dòng),
優(yōu)點(diǎn):a、一臺變頻器驅(qū)動(dòng)一臺 電動(dòng)機(jī),可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng),變頻器容量基本上與電 動(dòng)機(jī)相同;b、某臺電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí),對應(yīng)變頻 器停止工作,不會(huì)影響整臺紡絲機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
但也存在問題:a、總設(shè)定、總起動(dòng)調(diào)節(jié)需另加環(huán)節(jié);b、n臺變頻器輸出頻率會(huì)有離散性,存在一定的誤差,為達(dá)到轉(zhuǎn)速同步,需加串行通信接口。