艾默生变频器在浆纱机张力控制中的闭环应用

发布时间: 2014-01-12 11:37 作者: 浏览次数: 字号:

某棉纺厂使用的ZGA-203双浆槽浆纱机,可对多种纱线进行浆纱。该设备原传动方案采用的是单变频+机械无级调速,即通过变频器调节主牵引电动机的转速,主牵引电动机再通过4个机械无级调速器到其他各自传动点,形成速度链,以保持各区间张力。而收卷部分则由主电动机带动气动机械无级调速器,通过人工调节气压来调节卷取张力,并自动稳定收卷张力。该设备在使用一段时间后陆续出现不少问题,主要是收卷部分的气动机械无级调速器极易磨损,引起收卷张力不稳定。要么纱线张力过小导致卷曲,要么纱线张力过大导致断裂。同时该部分的维修既费时又费力,严重影响了后续织布的产量和质量。

美国艾默生公司推出的TD3300系列张力控制专用变频器,内部具有卷径计算模块,能够自动计算卷径变化,可独立构成张力控制系统,完成开环、闭环恒张力控制;同时该系列变频器具有张力锥度控制功能,可保证收卷后各层形状均匀,极大地提高了张力控制的精度和速度,提高了生产效率。该棉纺厂用艾默生TD3300张力控制专用变频器对浆纱机的收卷部分进行改造,取得了满意的效果。

利用变频器进行张力控制的具体要求为:变比11.73;卷径范围110~780mm;速度调节范围3~60m/min;张力调节范围800~3000N。收卷线速度要保持与主线速度同步且可调,在收卷恒速、调速及启停过程中须保持收卷纱线的张力恒定。

TD3300变频器张力控制有3种控制模式,即张力开环转矩模式、张力闭环速度模式和张力闭环转矩模式。

张力开环转矩模式不需安装张力传感器,被广泛应用于张力控制要求不高的场合。但要求电动机的最小输出转矩最好控制在电动机额定转矩的10%以上。由于不同纱线产品要求控制的张力差别较大,在选择电动机时须按最大卷径和最大张力给定值来计算电动机的额定输出转矩。通过计算可知,变频器运行频率在0.3~67.2Hz,收卷电动机最好使用变频电动机,以保证电动机的安全使用。因此,收卷电动机选择22kW四极变频电动机(额定转矩140N),收卷变频器选择TD3300—4T0220G。电动机的最小输出转矩按最小卷径和最小张力给定值来计算。如果选择张力开环转矩模式,那么要求电动机的最小输出转矩只有电动机额定输出转矩的2.7%,远低于10%的要求。这样在生产小张力纱线时,要保证小卷径的收卷张力恒定是很困难的。也就是说在作张力控制时既要求张力恒定,又要求张力可调范围要大,使用张力开环转矩模式很难达到控制要求。

那么控制方案只能选择张力闭环模式。张力闭环模式又分张力闭环速度模式和张力闭环转矩模式。张力闭环速度模式虽对PID参数有一定的依赖性,但相对于张力闭环转矩模式而言,调试要相对简单,且完全能达到控制要求。因此,本控制方案采用张力闭环速度模式,在收卷辊和压纱辊之间增加张力传感器(24VDC电源、4~20mA电流信号输出)、张力辊和角度辊,通过张力传感器的信号反馈实现张力闭环控制,从而达到收卷张力恒定的目的。

需要注意的是,要保证在大卷径、大张力、低速或零速时电动机有足够的输出转矩,以防止电动机在低速和零速时转矩不够引起收卷辊回车,TD3300应设置为闭环矢量控制模式,提高电动机低频输出转矩。

这样需要在电动机上加装旋转编码器。

利用变频器进行张力控制时,如果既要求张力恒定,又要求张力可调范围要大,最好采用张力闭环模式。ZGA-203双浆槽浆纱机采用TD3300变频器改造后,现场配置简洁,工作稳定,调试方便,实际的收卷效果也很理想,用户已使用较长时间,对改造结果相当满意。