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4. 主要紡織機(jī)械對(duì)變頻器的需求
由于近幾年紡織行業(yè)技術(shù)改造的主要投入在擴(kuò)展生產(chǎn)能力，加之紡織機(jī)械技術(shù)更新快，目前變頻器80%以上是由紡織機(jī)械廠(chǎng)采購(gòu)配套在主機(jī)設(shè)備中，再銷(xiāo)售給最終用戶(hù)紡織生產(chǎn)廠(chǎng)家的。我們對(duì)變頻器需求量分析只聚焦于這個(gè)配套市場(chǎng)，或稱(chēng)為OEM市場(chǎng)。不過(guò)紡織設(shè)備幾乎24小時(shí)連續(xù)工作，損壞和老化的速度快，另外90年代初期上馬的不少電氣系統(tǒng)已進(jìn)入報(bào)廢期，因此變頻器在紡織廠(chǎng)還有一定的改造市場(chǎng)，而且所占比例將會(huì)逐年增加。
據(jù)作者調(diào)查分析，2003年國(guó)內(nèi)紡織化纖機(jī)械主機(jī)廠(chǎng)對(duì)變頻器的采購(gòu)需求約6億元，由于紡織工藝復(fù)雜、機(jī)械品種繁多，按紡紗、織造、染整和化纖類(lèi)整理其需求份額如圖4所示。
下面按紡紗、織造、染整和化纖機(jī)械對(duì)變頻器的需求分別介紹：
4.1. 紡紗機(jī)械
紡紗機(jī)械負(fù)責(zé)將棉、毛、麻、絲和化學(xué)纖維原料進(jìn)行除雜、開(kāi)松、牽伸成為均勻柔韌的細(xì)紗。工藝流程和主要設(shè)備見(jiàn)圖5。
大部分紡織設(shè)備對(duì)傳動(dòng)調(diào)速要求一般，保持一定的微張力卷繞控制特性，通用的V/F控制變頻器基本滿(mǎn)足要求：
1） 調(diào)速電機(jī)功率范圍0.75~37kW；
2） 啟動(dòng)過(guò)程要求平穩(wěn)，變頻器啟動(dòng)頻率設(shè)置盡量低；
3） 制動(dòng)過(guò)程要求快速，平穩(wěn)；
4） 可編程的多段速度輸出；
5） 多電機(jī)級(jí)聯(lián)運(yùn)行要求速度同步；
6） 為使紗均勻地繞在錠子上，要求擺頻，即紡織專(zhuān)用三角波頻率輸出；
7） 配合自調(diào)勻整控制系統(tǒng)，對(duì)于高速或高性能的并條機(jī)需要矢量閉環(huán)控制變頻器或伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
雖然近年來(lái)空調(diào)的引進(jìn)，清花部分原料采用管道運(yùn)輸使紡紗車(chē)間的工作環(huán)境有所改善，但大部分紡紗車(chē)間仍然是高噪音、高溫和多塵絮，這就要求變頻器具有更強(qiáng)的惡劣環(huán)境下的適應(yīng)能力。
紡紗機(jī)械除了高速并條機(jī)、轉(zhuǎn)杯紡機(jī)有部分進(jìn)口外，基本都實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。對(duì)變頻器的總體要求是可靠性高、低成本，小型化。
4.2. 織造機(jī)械
織造機(jī)械負(fù)責(zé)將纖維紗加工成布匹、線(xiàn)繩或針織品。絡(luò)筒、整經(jīng)、漿紗是織布前的準(zhǔn)備工藝。工藝流程和主要設(shè)備見(jiàn)圖6。
織布車(chē)間和捻線(xiàn)車(chē)間的工作條件與紡紗車(chē)間相似，其中織布機(jī)的噪音更大。針織機(jī)的工作環(huán)境相對(duì)好一些，但大園機(jī)一般將變頻器安裝在機(jī)器本體上，這對(duì)變頻器的抗振動(dòng)能力有一定要求。
織造機(jī)械要求變頻器具備的功能和性能：
1） 調(diào)速電機(jī)功率范圍0.2~22kW；
2） 單錠絡(luò)筒、針織機(jī)、整經(jīng)機(jī)要求故障和定長(zhǎng)（或滿(mǎn)軸時(shí)）自動(dòng)停機(jī)；
3） 絡(luò)筒、并紗、捻線(xiàn)機(jī)要求變頻器具有擺頻功能；
4） 平滑啟動(dòng)和快速制動(dòng)；
5） 漿紗機(jī)要求調(diào)速范圍大，張力恒定，多電機(jī)同步調(diào)速。
自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)、高速無(wú)梭織機(jī)以及高檔繡花機(jī)仍然有大量的進(jìn)口，國(guó)內(nèi)主機(jī)廠(chǎng)正在努力開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，迫切需要低成本的小功率變頻器和無(wú)刷直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)配合。相信這部分的變頻器需求量將有較大增長(zhǎng)空間。
4.3. 染整機(jī)械
染整機(jī)械是布匹和紗線(xiàn)后道處理設(shè)備。按工藝要求可分為煉漂、染色、印花、整理等工序，在每道工序中，根據(jù)加工織物的不同要求，又進(jìn)行若干單元操作。其中煉漂包括坯布準(zhǔn)備——燒毛——退漿——煮煉——漂白——絲光——熱定型等工序，新的設(shè)計(jì)已將這些工序過(guò)程組合到退煮漂聯(lián)合機(jī)中。工藝流程和主要設(shè)備見(jiàn)圖7所示。
一般的染整設(shè)備對(duì)傳動(dòng)調(diào)速要求一般，單方向不可逆，平穩(wěn)啟動(dòng)和停車(chē)，多單元同步，但間歇式染色機(jī)和印花機(jī)則要求較高。染整設(shè)備的工作環(huán)境是高溫和潮濕。
1） 調(diào)速電機(jī)的功率范圍1.5~30kW，十幾千瓦以上的占多數(shù)；
2） 間歇式染色機(jī)要求調(diào)速范圍寬，張力卷繞控制，快速正反轉(zhuǎn)；
3） 印花機(jī)要求調(diào)速范圍寬，平滑快速起制動(dòng)，對(duì)花定位高精度（定位驅(qū)動(dòng)多采用伺服系統(tǒng)）；
4） 水洗機(jī)負(fù)載慣性大，要求變頻器快速制動(dòng)；
5） 后整理線(xiàn)的多電機(jī)傳動(dòng)要求速度同步精度高，張力控制；
6） 一些場(chǎng)合要求變頻器采取公共直流母線(xiàn)方案，以省去制動(dòng)電阻以及能量損耗。
中國(guó)紡機(jī)協(xié)會(huì)指出2003年洗滌、漂白、染色機(jī)和后道整理機(jī)器有9000臺(tái)6.3億美元的進(jìn)口，金額幾乎與國(guó)產(chǎn)設(shè)備的銷(xiāo)售額相當(dāng)，說(shuō)明染整設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化道路依然寬闊，市場(chǎng)增長(zhǎng)空間大。
4.4. 化纖機(jī)械
化纖機(jī)械包括紡絲機(jī)、后處理生產(chǎn)線(xiàn)、彈力絲機(jī)、非織造布生產(chǎn)線(xiàn)等。工藝流程和主要設(shè)備示意見(jiàn)圖8。
紡絲機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備，分長(zhǎng)絲紡絲機(jī)和短絲紡絲機(jī)，工作原理相同。紡絲機(jī)將化纖原料如滌綸、錦綸、丙綸、氨綸、復(fù)合，高溫溶化，送料鼓風(fēng)機(jī)加壓，從計(jì)量泵吹出絲，再通過(guò)熱牽伸輥和高速卷繞頭紡出絲。短絲后加工生產(chǎn)線(xiàn)包括多道牽伸、高溫定型、疊絲、卷曲、烘干、切斷和打包，產(chǎn)品主要用于輪胎等工業(yè)用途或摻到棉花中混紡，長(zhǎng)絲后加工生產(chǎn)線(xiàn)有牽伸、絡(luò)筒以及彈力絲機(jī)等，產(chǎn)品主要用于非織造布、線(xiàn)繩和針織品的生產(chǎn)。非織造布生產(chǎn)線(xiàn)由鋪網(wǎng)、熱軋、收卷組成。
相對(duì)紡織染整機(jī)械，化纖機(jī)械對(duì)變頻器的性能和功能指標(biāo)要求更高，而工作的環(huán)境條件也要好一些。
1） 功率范圍：0.75-280kW，公共整流裝置的功率到800kW；
2） 要求采用公共直流母線(xiàn)方案；
3） 紡絲機(jī)采用永磁同步機(jī)驅(qū)動(dòng)，保證各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)速高精度同步；
4） 牽伸電機(jī)在運(yùn)行和停止時(shí)都要求保持化纖絲的張力恒定，變頻器應(yīng)具有零伺服功能和張力卷繞控制功能；
5） 上下雙輥分別驅(qū)動(dòng)的熱軋機(jī)要求負(fù)荷平衡控制功能。
最近2年，化纖機(jī)械的增長(zhǎng)速度一直明顯高于一般紡織機(jī)械，特別是汽車(chē)輪胎、房地產(chǎn)高速增長(zhǎng)的帶動(dòng)，化纖產(chǎn)品供不應(yīng)求。2003年的化纖機(jī)械進(jìn)口高達(dá)4.9億美元，為了減少進(jìn)口，國(guó)內(nèi)的各大主機(jī)廠(chǎng)正處于消化、吸收、改進(jìn)、創(chuàng)新的過(guò)程，新的工藝、新的產(chǎn)品和新的傳動(dòng)方案不斷出現(xiàn)，這給變頻器廠(chǎng)家?guī)?lái)新的機(jī)會(huì)。
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