長期以來，變頻調(diào)速系統(tǒng)就以其優(yōu)良的性能受到矚目，而近年來，電力電子技術的發(fā)展，大功率晶體管及IGBT半導體電力開關的問世，更為變頻器的發(fā)展提供了廣闊的前景，使變頻器在各行各業(yè)的應用更為廣泛。

1、紡絲工藝及生產(chǎn)對調(diào)速系統(tǒng)的要求

滌綸紡絲是將干燥過的聚酯切片由螺桿擠壓機制成紡絲熔體，經(jīng)過熔體過濾器過濾后，紡絲熔體由計量泵計量并壓入紡絲組件，由噴絲孔噴出的熔體細流經(jīng)紡絲側吹風窗冷卻成形，絲束冷卻成形后，在進入紡絲甬道之前，進行集束上油，最終形成纖維。

由于該兩部位高速紡絲機主要用于新產(chǎn)品的開發(fā)及差別化長絲的小批量生產(chǎn)，所以，為滿足生產(chǎn)工藝的需要，對電氣傳動提出如下要求：

（1）調(diào)整范圍廣D=31；

（2）轉(zhuǎn)速精度高001%02%；

（3）控制系統(tǒng)靈敏、精確；

（4）可靠性高，在滌綸生產(chǎn)中，各生產(chǎn)工藝都是連續(xù)生產(chǎn)，傳動系統(tǒng)故障將會產(chǎn)生大量廢絲、廢料。

若停車時間較長，再恢復生產(chǎn)時，要花很多時間和耗用不少的易損零配件（如：組件濾網(wǎng)、墊圈等）；

（5）維修簡單，維修量少。

為此，螺桿擠壓機、計量泵及油劑泵的驅(qū)動裝置均采用了交流電動機的變頻調(diào)速系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)組成及工作特點

（1）螺桿擠壓機的驅(qū)動裝置選用的是日本富士產(chǎn)FRNG9S系列的數(shù)字變頻器。該變頻器是高性能的PWM控制的交直交變換器。主要由二極管橋式整流和帶有32位微處理器控制系統(tǒng)的逆變器組成。整流器將380V、50Hz三相交流電變成直流電，為逆變器提供恒定的直流電壓信號。而逆變器中由于采用了IGBT作為其功率器件，使它的性能有了很大提高。其一是高載波控制，使輸出電流波形有明顯改善，從而減輕了電機運轉(zhuǎn)顫動。其二是開關頻率提高，使之超過人耳聽力的范圍，實現(xiàn)了運轉(zhuǎn)的靜音化。其三是消耗功率減少，體積趨于更小。

SDC31是裝有微處理器的通用指示調(diào)節(jié)儀，能夠進行溫度、壓力、流量及速度等的控制，進行使現(xiàn)場測量信號同預先設定值一致的PID控制運算等，并輸出控制結果。

電氣控制單元則由空氣開關、中間繼電器、熔斷器、控制按鈕等組成。

因為螺桿擠壓機控制目標并非轉(zhuǎn)速恒定而是出口壓力恒定，所以該系統(tǒng)采用的是壓力負反饋閉環(huán)控制。

工作過程如下：壓力變送器將熔體壓力變?yōu)殡娦盘枺椭罶DC31數(shù)字調(diào)節(jié)儀中，進行壓力顯示并調(diào)節(jié)。數(shù)字調(diào)節(jié)儀切換開關處于自動位置時，若檢測到的壓力電流信號與壓力控制設定值的差值為零，則數(shù)字調(diào)節(jié)儀控制變頻器的頻率穩(wěn)定不變；若差值出現(xiàn)正、負偏差，則數(shù)字調(diào)節(jié)儀將對偏差進行比例、積分和微分等運算，并輸出控制結果給變頻器，調(diào)節(jié)其頻率，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，使熔體壓力維持在設定水平上，形成熔體壓力的自動控制。如將數(shù)字調(diào)節(jié)儀切換開關置于！手動？操作位置，就可進行手動操作。

本系統(tǒng)采用的是三相異步電動機的單閉環(huán)變頻調(diào)速，改變了以往螺桿拖動均為直流調(diào)速的模式，既具有直流調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)良的調(diào)速性能，又具有交流調(diào)速系統(tǒng)結構簡單、調(diào)速精度高、抗干擾能力強、維修方便的特點。

（2）化纖紡絲采用齒輪泵作為計量泵，又稱紡絲泵。其作用是將紡絲熔體定量、定壓地連續(xù)輸向噴絲組件，通過噴絲板微孔噴成絲束，以保證紡絲支數(shù)的均勻。

通常情況下，計量泵的傳動形式有2種，一是大變頻調(diào)速驅(qū)動，即由一臺大功率變頻器U來驅(qū)動多臺永磁同步電動機，我廠4套上海二紡機生產(chǎn)的POY紡絲機的計量泵就是采用這種驅(qū)動方式。二是多臺小變頻器驅(qū)動，即每1臺電動機均由1臺小變頻器單獨驅(qū)動，一一對應。

其中：Q1Q4為空氣開關，U1U4為變頻器，M1M4為永磁同步電動機本文介紹的兩部位高速紡絲機的計量泵就是采用第二種驅(qū)動方式。它比大變頻調(diào)速器驅(qū)動方式具有以下優(yōu)點：某一電動機故障只能使相應的變頻器停止工作，而不會造成整個紡絲系統(tǒng)停車；變頻器可以軟啟動，故選擇變頻器時，可以大大減少容量，降低成本；每1臺變頻器可以分別設定其運轉(zhuǎn)頻率，所以1臺紡絲機可以同時生產(chǎn)4種規(guī)格的POY絲，有利于新產(chǎn)品的開發(fā)與研究。

計量泵調(diào)速系統(tǒng)的變頻器同樣選用FRNG9S系列，而電機采用的是FTY7504型永磁同步電動機。永磁同步電動機的轉(zhuǎn)子是永久磁鐵，定子與一般的鼠籠式電動機相同。當輸給同步電動機的頻率改變時，電動機的轉(zhuǎn)速也隨之改變。（n=60f/pn-轉(zhuǎn)速f-電源頻率p-極對數(shù)）因為FRNG9S系列變頻器精確度可達001%02%，所以在與永磁同步電動機構成系統(tǒng)時，無需采用閉環(huán)控制，而是采用最經(jīng)濟、簡單的開環(huán)控制方式就可保證電機轉(zhuǎn)速的精度要求，基本保證電機轉(zhuǎn)速的精度與變頻器的頻率精度相同。

（3）在利用高速紡絲機生產(chǎn)時，為了順利進行合成纖維紡絲及加工，減少絲束間的摩擦和絲束與導絲鉤間的摩擦，減少靜電，必須人工賦予纖維一定的柔軟性、平滑性和抗靜電性，就需要在紡絲時施加一定的合纖油劑。這項工作就由油劑泵來實現(xiàn)。

油劑泵驅(qū)動采用的是FRNG9S系列變頻器與三相異步電動機構成開環(huán)的控制方式。

根據(jù)工藝要求，改變變頻器的設定頻率，從而改變油劑泵電機的轉(zhuǎn)速，達到工藝要求的絲線上油率，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

3、其它問題

用于紡絲生產(chǎn)的富士FRNG9S系列變頻器具有很強的保護功能，如電動機的短路保護，接地故障保護，中間回路過電壓、欠電壓保護，逆變器過熱保護等，并且，在操作面板上以代碼顯示跳閘原因，所以，故障診斷大大簡化，維修方便。

因為本廠的兩部位高速紡絲機采用高精度、高可靠性的變頻調(diào)速系統(tǒng)，故障率大大減少，保證了生產(chǎn)的正常進行和新產(chǎn)品的開發(fā)，滿足了市場的需求。