一、棉紡行業(yè)在我國盡管不是支柱產(chǎn)業(yè)，但由于它居勞動力密集型產(chǎn)業(yè)，在我國仍然是一個量大面廣、產(chǎn)值可觀的行業(yè)，尤其我們即將加入世貿(mào)組織（WTO），我國的紡織工業(yè)又將掀起一個新的發(fā)展高潮。粗紗機在棉紡行業(yè)特別是傳統(tǒng)紡紗工藝流程中，占有很重要的位置，它對紡紗的產(chǎn)量和質(zhì)量起著舉足輕重的作用。我國在實行壓錠以前，全國有4000萬紗錠，按配比粗紗機擁有量約為18000臺～20000臺左右，如果壓錠到指定目標(biāo)全國紗錠為3000萬錠，粗紗機擁有量應(yīng)為12000臺～15000臺。 在這15000臺粗紗機中除極少量進口設(shè)備外，絕大多數(shù)為國產(chǎn)設(shè)備，這些設(shè)備可分為三個檔次： 1、20世紀70年代中以前的產(chǎn)品，主要機型為A453型粗紗機，其特點：錠距小、速度低，居低檔機型。 2、20世紀70年代中以后的產(chǎn)品，機型為A456型（A454）粗紗機，其特點：錠距加大，速度提高，居中檔機型，至今仍有生產(chǎn)，也可稱為我國棉紡行業(yè)主導(dǎo)機型。 3、20世紀90年代以后的產(chǎn)品，機型為FA401系列，包含F(xiàn)A402、FA403、FA458等，其特點是：錠距大、成型大、速度高、自動化程度高，是我國目前主推機型。 以上三種機型各自擁有臺數(shù)所占比例估計為：2：7：1 （以上提供數(shù)據(jù)屬估計數(shù)，非官方統(tǒng)計數(shù)） 二、前面所介紹的三個檔次的粗紗機，前兩個檔次叫普通型粗紗機，第三個檔次因錠翼傳動方式不同于前二者，叫懸錠粗紗機，因傳動方式在錠翼上部，所以有利于提高轉(zhuǎn)速而不擺頭，又由于上龍筋將錠翼旋轉(zhuǎn)氣流與羅拉吐出粗紗條桿隔開，也利于提高轉(zhuǎn)速，等等。不管哪一檔次的粗紗機其功能主結(jié)構(gòu)是基本相同的。 粗紗機機械結(jié)構(gòu)由以下部分組成： 1、牽伸部分：主要包括羅拉及搖架。其功能是將棉條牽引拉伸成粗紗，拉長倍數(shù)4～12。 2、卷繞部分：包括錠翼和筒管。筒管速度高于錠翼速度 ，利用速度差，將羅拉吐出的粗紗卷在筒管上，在紡一筒紗過程中錠翼速度恒定，而筒管速度每繞一層紗遞減一次。 3、龍筋升降及成型部分：為保證粗紗退繞（在細紗機上進行）的順利，歷來粗紗筒紗的的形狀呈棗核形或說近似有機化學(xué)的環(huán)形鏈。 為保證如此形狀，除每層紗速度要遞減一次（保證線速度不變）外，上下動程也要逐步減小。筒管速度的遞減是靠兩個錐輪之間傳動皮帶的定量移動實現(xiàn)的，龍筋升降是靠換向機構(gòu)，而成型部分是一個特有的機械結(jié)構(gòu)。 粗紗機的工藝要求及負載特性： 在單機傳動的粗紗機中，除功能性主電機外各部位的動作配匹都是靠機械完成的，所以粗紗紡紗工藝對機器提出如下要求： 1、機器傳動平穩(wěn)，無機械波，匹配同步，保證條桿均勻。 2、羅拉牽伸與筒管卷繞起、制動配合默契。起動時羅拉應(yīng)略有超前（微量），而停車時應(yīng)筒管卷繞在先，否則會產(chǎn)生細節(jié)或粗斷頭。 單電機傳動的粗紗機除機械結(jié)構(gòu)先保證以外，有些功能是靠電氣控制去完善和補償?shù)?，隨著科技的發(fā)展越來越顯示出電氣控制尤其是機電一體化，在粗紗機中起著不可低估的作用： 1、慢速啟動裝置，在使用變頻器以前國產(chǎn)粗紗機都配有單相電杭器式軟啟動裝置，用以減少起動的沖擊防止斷頭和細節(jié)。 2、防細節(jié)裝置：為防止啟動時牽伸和卷繞配合不默契造成細節(jié)，該裝置在停車時預(yù)留一部分“余紗”供“卷繞”用，成功地防止細節(jié)產(chǎn)生。 3、電子計量裝置：預(yù)置筒紗長度，定量滿紗自動停車，比以往機械表要可靠方便。 4、光電斷紗自停和斷條自停裝置，在進入19世紀80年代以來，粗紗機的光電自停已成為不可缺少的裝置，它為提高紡紗質(zhì)量和減輕勞動強度都起著很大作用。 除上述電氣控制裝置外，目前又有CCD動力控制裝置出現(xiàn)，估計也很快在粗紗機上推廣使用。 三、變頻器在粗紗機上的應(yīng)用 粗紗機和其他紡織機械一樣，要求有一個緩慢的啟動過程，除共性以外，粗紗機對啟動軟化有一個更突出的要求，從工藝上說是防止斷頭和細節(jié)，是工藝要求突出，從機械特性上來說，唯有粗紗機的負載特性帶有風(fēng)阻特點，從實踐數(shù)據(jù)得知，粗紗機功率隨速度提高呈1.5次方關(guān)系上升，如此特點在起動瞬間有較其他機械有更大的起動轉(zhuǎn)矩和沖擊。為此利用變頻器調(diào)整加速時間和S形曲線都可以較好地解決這一問題。歸納起來變頻器在粗紗機上應(yīng)用有如下好處： 1、調(diào)速方便：由于生產(chǎn)的必須（包括紡紗品種、工藝、系數(shù)的改變），粗紗機要不時改變車速，過去用調(diào)換皮帶輪的辦法，費時、費力，使變頻器就極方便了。 2、可實現(xiàn)理想的慢速啟動過程（S 曲線） （1）減少機器的損壞和噪聲。 （2）減少粗紗斷頭和細節(jié)，有利提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。 3、利用變頻器的低速運轉(zhuǎn)，可實現(xiàn)停車的準(zhǔn)確定位，停車方便檔車工的操作。 4、節(jié)能。 5、方便機器運轉(zhuǎn)狀態(tài)的監(jiān)控，如電機電流、轉(zhuǎn)速等。 6、專用變頻器可含計量表，可以降低成本，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，提高可靠性。 7、專用變頻器可實現(xiàn)大小紗變速功能（小紗高速，大紗低速），可最大限度發(fā)揮粗紗機生產(chǎn)能力。 8、利用變頻器通訊功能，可以為今后計算機網(wǎng)絡(luò)管理打下基礎(chǔ)。 四、粗紗機專用變頻器的構(gòu)想及要求： 1、粗紗機的三種工作速度 （1）正常紡紗速度：以50HZ為上限的一個可選速度，通過面板設(shè)置或電位器設(shè)置，而啟動鈕和停車鈕。 （2）點車速度：有專用按鈕控制，不帶自鎖，目前定在15HZ，無須調(diào)整。 實踐證明兩次“點車”按鈕按下時間間隔應(yīng)大于1.5秒～2.5秒，否則易過載。間隔時間應(yīng)能人為設(shè)置范圍，建設(shè)為1.0～5.0秒。（注：點車是點動在紡織行業(yè)的行話） （3）爬行速度：定為1.5HZ，粗紗機在工藝停車時（包括人工操作“停車鈕”；滿紗自停；光電斷頭自停）車速從正常紡紗速度下降到爬行速度后等待專用傳感器（定位用）信號再使速度變?yōu)?。 定位用傳感器只有在1.5HZ后才起作用，可以通過時間控制或頻率到達信號控制，用時間控制較為方便，即得到“停車”信號后，速度從正常紡紗下降瞬間開始計時，一般在15秒左右即可以到1.5HZ，這個時間我們叫等待時間，設(shè)定范圍建議為1.0秒～20.0秒。 2、大小紗變速的要求：（這里只指正常紡紗速度）目前通用變頻器在粗紗機上使用，紡一落紗的正常紡紗速度是不變的，假如是45HZ，紡3個小時一落紗。速度提不高原因就是大紗不易太高，所以整個過程都不高，使用變頻器后可以作到小紗時能高就高，充分發(fā)揮生產(chǎn)潛力，這樣可以變成50HZ1.5小時后逐步降到45HZ（用小時），工作曲線如圖： 建議0→tp設(shè)置范圍是0～10000秒 tp→tk：0～7200秒 Hp設(shè)置20～50HZ Hk設(shè)置20～50HZ 3、計長表及定長功能 變頻器端子增加計數(shù)口（速度約為200～300轉(zhuǎn)/分），每一個脈沖信號表示Ф28羅拉轉(zhuǎn)一周（即紡紗長度Л×28），傳感器用霍爾元件。定長單位“米”，有斷電保護功能，設(shè)置定長范圍1～10000米，到規(guī)定長度時輸出一個接點信號（閉合）。 4、開車安全條件輸入口：此輸入口必須用機上各按鈕開關(guān)串聯(lián)連接點與公共地短接后方機啟動，否則為故障。 5、“斷紗”、“斷條”輸入口：（各一個）有斷紗或斷條時其中一個輸入口若與公共地短接就發(fā)出停車信號。 6、專用變頻器須提供5個信號燈電源AC 10V 20W及相應(yīng)端子6個，一個公共端，5個分別：滿紗燈、停車燈、故障燈、斷紗燈及斷條燈。 7、專用變頻器須提供（對機器）AC 27V 400ma電源。 8、專用變頻器中的幾個兼管功能： （1）“點車”按鈕輸入口，除15HZ點車外還兼管斷紗自停、斷條自停的復(fù)位功能，如不復(fù)位開不起車，同時相應(yīng)信號燈也不滅。 （2）“停車”按鈕輸入口，除停車外也作光電復(fù)位用，除此之外在滿紗以后“停車”鈕也管滿紗復(fù)位，復(fù)位后計長顯示為0000米，滿紗燈滅。 “停車”鈕的強行復(fù)位功能，如設(shè)定長為3600米，中途紡到780米不再繼續(xù)紡而換管，如何將780變成0000米，可以采取連續(xù)按5次“停車”鈕的辦法。 （3）不用“定位”停功能的軟件設(shè)計：前面說變頻器從紡紗速度→停車而爬行速度，用傳感器定位停。如果不用而直接從紡紗速度→0HZ，則應(yīng)有相應(yīng)設(shè)置。 （4）HZ與錠翼轉(zhuǎn)速顯示的倍率設(shè)置應(yīng)為10.0～30.0。 五、國產(chǎn)粗紗機用變頻器硬件結(jié)構(gòu)的幾個檔次 1、進口變頻器+進口PLC+接口板模式 （1）7.5KW（11KW）系列指FA401懸錠系列： A、明電氣+華光+接口板 價格：9200元（11KW）+3800元（進主機廠價） B、明電氣+西門子+接口板 價格：同上，7.5KW明電7200元 （2）5.5KW系列指A456（A454）普通粗紗機 明電氣+松下PLC+接口板 價格：6100元+1250元 （以上價格不含接口板） 2、國產(chǎn)變頻器及外國設(shè)備的構(gòu)思及價格預(yù)估 （1）11KW+西門子+接口板 6500～7700元+3800元（接口板價格同上） （2）7.5KW+西門子PLC+接口板 5000～6000元+3800元 （3）5.5KW+專用PLC（即單機板）+接口板 3600～4800元+400元 （4）專用變頻器（指5.5KW）+接口板 3600元～4800元 以上對國產(chǎn)變頻器的價格預(yù)估，是整機生產(chǎn)單位 定價的參考意見，是綜合考慮進口價格、用戶心理及目前紡織廠的承受能力多方面因素，經(jīng)過反復(fù)推敲得出的，或許可以代表全國紡織廠的心聲。 六、變頻器在紡織行業(yè)的應(yīng)用及推廣 變頻器在紡織機械上的配套應(yīng)用至今不到10年，在這短短的5～6年中可以看到，紡織廠從不接受到接受，用戶逐步感受到變頻器給紡織過程帶來的好處，可以說幾年的實踐和接觸，紡織廠對變頻器嘗到了甜頭，在力所能及的條件，多投入一點愿意用變頻器的設(shè)備。 目前正置紡織行業(yè)扭虧為盈，三年壓錠后逐步解團又逢中國即將加入世貿(mào)組織，都是紡織行業(yè)難得的好機遇。在這新世紀來到之時，我們已觸摸到很多紡織廠都在更新設(shè)備，整理設(shè)備，加大技改技措力度，所以紡織設(shè)備包括粗紗機在內(nèi)要改提高，在電控方面變頻器的使用是必不可少的。 盡管通過幾年的實踐，人們認識到變頻器的好處，但由于紡織行業(yè)目前相當(dāng)多廠家利潤還不多，資金尚不充裕，所以在價格上一定要考慮這一因素。 七、粗紗機多電機傳動的現(xiàn)狀及展望 20世紀90年代中，我國就購買了數(shù)量極少的多電機傳動粗紗機，即粗紗機各部分結(jié)構(gòu)由單獨電機傳動，它具有機械結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，噪聲小，技術(shù)含量高等特點，從那時起我國也就開始了對它的研究及開發(fā)，到20世紀90年代未，國內(nèi)有三個廠家（即天津紡機、河北太行、無錫宏源）都開發(fā)出鑒定樣機，但由于硬件、軟件都存在不同程度的不足，至今尚未進行批量生產(chǎn)。筆者認為國內(nèi)三家在多電機傳動粗紗機方面的競爭是一種扭曲，是誤入歧途，并不是說發(fā)展及競爭不好，而是重點不對，應(yīng)該澄清的是多電機傳動粗紗機的電控系統(tǒng)是該機型的難點，但從長遠的觀點去看，它不應(yīng)該是重點，重點應(yīng)放在粗紗機本身的專用件及整件結(jié)構(gòu)上，放在紡紗直接影響的機構(gòu)及零部件上，不應(yīng)放在電控方面，因為電控方面包括工控機、變頻器等不是機械廠的強項及優(yōu)勢，機械廠不能也不可能永遠或長期把握電控方面的前沿，控制方面的問題應(yīng)該采取“拿來主義”甚至進口專用多電機傳動系統(tǒng)，當(dāng)然最好的方法是利用國內(nèi)較大科研、生產(chǎn)的權(quán)威機構(gòu)去開發(fā)。 多電機傳動可以是粗紗機發(fā)展方向，但近期，不會推出相當(dāng)國外多電機水平的粗紗機，因為多電機粗紗機最終要解決要達到的目標(biāo)是速度更高、噪聲更小、工人智能更好的水平，該機型除電控外研制開發(fā)外有更多的粗紗機本身功能還遠不能到位，何況電控方面也不理想。所以可以預(yù)言多電機多變頻器的粗紗機在國內(nèi)的前景，就要跟著感走啦。