吳玉軍，夏 玲

(吳江新民化纖有限公司，江蘇蘇州 215228)

新民化纖年產(chǎn)20萬噸PET的紡絲裝置為中麗公司紡絲設(shè)備嫁接日本TMT公司32頭FDY雙胞胎卷繞頭。2011年投入使用至今運行良好，與16頭、20頭紡絲裝置相比，節(jié)能效果明顯，但廢絲量較大，約16‰，廢絲成本較高。為了降低廢絲量、減少消耗，公司提出了對紡絲計量泵控制系統(tǒng)進行改造的計劃。

1 原有設(shè)備的特點

在一般紡絲生產(chǎn)中，計量泵由變頻器按照給定頻率進行輸出，輸出熔體量即為泵供量。在非生產(chǎn)狀態(tài)下(鏟板、生頭掛絲作業(yè))排廢時，尤其是粗旦品種，廢絲量較大。且32頭紡絲束較多、采用雙胞胎設(shè)計卷繞頭，使鏟板作業(yè)及生頭掛絲所耗用時間相對20頭、24頭明顯增多，因而廢絲消耗也較多如表1所示。

通過對比可以發(fā)現(xiàn)，不同機型生頭時間、生頭成功率、切換成功率也有差異，這是因為32頭雙胞胎卷繞頭掛絲動作復雜，在生頭掛絲過程中，絲條各部分張力控制相對困難［1］。從表1可見，32頭紡15‰～17‰的廢絲消耗偏高，明顯增加了生產(chǎn)運營成本。

表1 設(shè)備因素對作業(yè)時間及生產(chǎn)狀態(tài)的影響

2 柔性調(diào)控的特點

2.1 設(shè)計方案

紡絲計量泵及熱輥均是采用日本安川T1000V型紡織設(shè)備專用小型矢量控制變頻器控制。由于非生產(chǎn)狀態(tài)下，熱輥處于停止或低速運行狀態(tài)，可通過熱輥變頻器INV(GR)與計量泵控制變頻器INV(GP)控制回路端子的串接與參數(shù)的設(shè)定(見圖1、表2)實現(xiàn)在非生產(chǎn)狀態(tài)下計量泵的柔性調(diào)控［2］。

通過表2的設(shè)定可以看出，在計量泵控制變頻器d1頻率指令中設(shè)置兩個頻率分別為F1、F2，在正常生產(chǎn)時，采用F2頻率輸出;非生產(chǎn)狀態(tài)時，采用F1頻率輸出，指令時序圖見圖2。

圖1 變頻器控制回路端子接線示意圖

表2 變頻器參數(shù)設(shè)定及功能描述

圖2 GR頻率檢出及GP多段速指令的時序圖

由圖2可知，頻率的切換是由卷繞控制柜內(nèi)熱輥變頻器中L4-01參數(shù)控制，當熱輥輸出頻率未達到設(shè)定值時，計量泵變頻器按F1頻率輸出;熱輥輸出頻率達到設(shè)定值時，計量泵變頻器按F2頻率輸出。此外，計量泵變頻器中F1與F2相互轉(zhuǎn)變時的加、減速時間由C0-01、C1-02控制(默認0，設(shè)定范圍0～max，一般不超過5秒，因為掛絲結(jié)束至切換生產(chǎn)為20秒，需確保在切換前使計量泵輸出達到正常值)。

需要注意的是，L4-01、L4-02的選擇必須滿足f低+f2＜f1＜f高。(f低為生頭時熱輥變頻輸出頻率，f高為正常生產(chǎn)時熱輥變頻輸出頻率，L4-02作為檢出幅度，一般設(shè)定為1 Hz)

該方案實現(xiàn)了計量泵調(diào)控的自動控制，采用屏蔽信號線串聯(lián)計量泵變頻器與熱輥變頻器，可靠性好，投入費用少。

2.2 改造后設(shè)備運行情況

對單紡位進行柔性調(diào)控對比試驗(工藝參數(shù)設(shè)定見表3)，比較廢絲量見圖3。試驗產(chǎn)品規(guī)格65 dtex/24f，泵供量30.96 g/min，設(shè)定排廢時泵供量為17.28 g/min。在排廢階段共12 min(紡絲作業(yè)約4 min，生頭作業(yè)7 min，卷繞頭升速1 min)，若一次生頭失敗，則繼續(xù)排廢8 min(生頭作業(yè)及卷繞頭升速)。

表3 變頻器工藝參數(shù)的設(shè)定

圖3 柔性調(diào)控前后廢絲量對比

從圖3可見，就65 dtex/24f品種而言，單紡位一次生頭可減少廢絲4.8 kg，二次生頭減少8.3 kg，減少廢絲約40%。

32紡位常規(guī)品種(50D～75D)生產(chǎn)線進行計量泵柔性化改造后，生產(chǎn)運行穩(wěn)定，生頭成功率有所上升。通過對計量泵變頻器輸出頻率的監(jiān)控及生頭后底層絲線密度的抽檢，確認計量泵柔性調(diào)控對正常生產(chǎn)無不良影響。

3 對生產(chǎn)效益的影響

3.1 投入成本

實現(xiàn)計量泵柔性調(diào)控只需屏蔽控制電纜及人工費用，具體改造預算見表4。

表4 項目改造預算表

3.2 產(chǎn)出效益

全面實現(xiàn)計量泵柔性調(diào)控后，廢絲量明顯減少，見表5。

表5 計量泵柔性調(diào)控前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對比

從表5可以看出，計量泵的柔性調(diào)控達到了預期效果，噸絲廢絲消耗降低約4 kg。該套長絲裝置年產(chǎn)量150 kt，每年可減少廢絲約600 t，折算廢絲與切片差價3元/kg，每年可減少生產(chǎn)成本約180萬。

從表5還可以看出，改造后紡位的生頭成功率有所提升，這是因為32頭紡絲束較多，在生產(chǎn)粗旦品種時，吸槍吸力略顯不足，容易導致掛絲失敗。計量泵柔性出料后，在生頭掛絲階段絲束變細，有利于掛絲操作。同時，可統(tǒng)一設(shè)定生頭工藝，無需針對粗旦品種另設(shè)生頭工藝。

4 結(jié)語

對原有32頭紡嫁接設(shè)備進行計量泵柔性調(diào)控改造，可減少約30%廢絲，每年可減少廢絲約600噸，降低生產(chǎn)成本約180萬。該改造不影響正常生產(chǎn)運行，通過自動調(diào)控，達到減少廢絲消耗效果，提高裝置的經(jīng)濟效益。

［1］ 徐翔華.32頭直紡細旦滌綸FDY生產(chǎn)工藝探討［J］.合成纖維工業(yè)，2012(6):62－65.

［2］ 安川變頻器T1000V技術(shù)手冊［Z］.安川電機株式會社，2008.