英威腾CHV170系列张力控制型变频器在印染机械上的应用案例

■前言
        印染工业生产设备基本分四个部分：前处理（烧毛、冷轧、煮漂、丝光、氯漂等）、染色和印花、后整理、成品设备。前三部分设备大多都是多单元传动联合机械，每一单元需一台电动机驱动，而各传动单元必须同步运行，保证正常生产，以达到工艺要求。成品设备是由单一电机来完成，不需同步（原用滑差电机调速控制，现大多用变频器调速控制）。在整个生产过程中，工艺要求生产设备保持同步和恒张力控制。生产设备要满足所加工印染产品的质量要求。故先进、可靠和经济的电气控制系统是实现整个生产过程的重要因素。
九十年代，中国生产的印染设备大多都是采用模拟直流调速系统，使用直流调速系统控制主要优点是比较经济；缺点是低速同步协调能力较差、大马拖小车能耗大、电机维修工作量大。 九十年代后期，很多生产印染设备的企业和直接用户为了提高自身产品质量和经济效益，纷纷选择新的先进技术——变频同步调速控制系统。

一、交流变频同步调速系统的选择
        针对印染厂生产环境的高温、腐蚀性液（汽）体，使用封闭的交流异步电动机和交流变频同步调速控制技术是理想的选择。使用交流变频调速系统解决了原来直流调速系统同步协调能力差、调速范围小、可靠性较差、维修工作量大等问题。
         目前,印染机械设备电气控制的同步调速系统普遍使用变频器 + 同步控制器（或DA、AD模块）+ 松紧架上的程行开关等来完成。该种控制模式所存在的问题如下：
1、系统成本昂贵；
2、调试复杂；
3、维护成本高；
4、电气控制的故障率高；
        深圳市英威腾电气股份有限公司针对这一缺陷，量身研制了一整套完整的解决方案，开发出一款功能齐全的CHV170系列张力控制型变频器。印染机械的同步控制由CHV170变频器处理完成，张力反馈信号直接送入变频器，英威腾CHV170变频器内部设计了张力-速度闭环的模糊PID控制，从外围上解决了线速度同步控制；在内核控制模式方面又配置了高性能的矢量控制技术(SVC/VC)，能满足普通变频器难以达到的低速驱动能力，高起动转矩在矢量控制模式下，CHV170变频器从0.5HZ开始就能获得最大150%起动转矩，变频器的稳速精度可达+1%。
        英威腾CHV170系列张力控制型变频器具有良好的低频转矩特性，优秀的动态响应能力，可实现高精度的速度控制。
        另外,英威腾CHV170系列变频器还能进行转矩控制，可实现低成本,高精度的中心收放卷的张力控制。
推荐方案的优势：
1、同步控制技术先进，精度高；
2、系统调试简单；
3、维护成本低廉；
4、控制系统可靠性优；
5、系统电气控制成本低；
6、三件一体化（同步控制、张力行程控制、变频器）；

二、交流变频同步调速原理：
例1、东莞鹏鸥实业公司改造的LHM－－142高速丝光机，整机传动流程为：1#轧碱——2#轧碱——进布轧车——布夹——出布轧车——直辊——1#轧车——1#水箱——2#水箱——1#蒸箱——2#轧车——2#蒸箱——3#蒸箱——4#蒸箱——3#轧车——4#轧车——三柱烘筒——落布，共20个传动单元。
       原整机采用可控硅调压装置及二十台直流电机组成的多单元同步拖动系统，直流电机之间同步控制由松紧架通过调节励磁电压来实现同步。采用重锤摆杆控制恒张力，响应较慢，同步性能较差。电气经常出现故障，造成断布等问题，严重影响生产和产品质量。
       改造后交流变频同步调速系统全机以布夹为主令单元，布的张力由松紧架原来的重锤改为汽缸用气压控制。调式简单，同步性能良好。
       原来用直流控制造成的经常断布的现象不再发生。操作工不再为断布而烦躁，正常生产使产品质量稳定，充分提高了生产效率。
       所有同步调速控制都由英威腾CHV170系列张力控制型变频器来完成，材料费节省近2万元(如省掉同步器、电线等材料)。操行简单方便，经济实惠。
如下是工艺和电气流程图：

例2、江苏无锡联昌印染厂的卷染机采用双电机（放卷+收卷）进行对布匹染色加工的控制方案。
卷染机是一个典型的中心卷曲控制系统，系统使用英威腾CHV170变频器和FT-A型电脑数控器,配置通讯卡、PG测速反馈卡。
一、主要性能指标
1、实现恒速度，恒张力控制；
2、自动往复卷绕；
3、慢加速和慢减速功能，速度调节30m/min-120m/min，可任意设定；
4、张力加减功能，张力调节为30档（3kg-50kg范围）；
5、布厚为0.01mm-2.00mm内任意设定；
6、自动记道；
7、可选布卷往复转动，摆动；
8、染液温度控制；
9、染液循环；
10、出布速度设定。
二、主要设定参数如下：
上卷：记录上滚筒上布的圈数。
退卷：记录退滚筒上布的圈数。
速度：单位1M/Min,最大120M/Min。
张力：张力调节为30档（3kg-50kg范围）；
布厚：单位0.01mm，指的是单层布的厚度。
道数：需要运行的道数。
电气控制图：

结构简单，控制精度高，且节能效果极佳，能满足在卷染机上布匹恒张力、恒线速度的工艺要求。

例3、 广东大唐印染厂的美国莫里森预缩机，整机的传动流程：进布——橡毯——呢毯——落布。
原电气控制每一个传动单元为单独的直流电源调速控制，电路复杂，调式、维修、操作比较麻烦。比如缩水率系统就有好几个仪器才能完成。经常出现故障，使用英威腾CHV170变频器进行改造后，复杂的电气控制变得简单化，所有电气控制直接由变频器完成。操作简单方便、故障率大大降低，充分提高生产效率。
如下是设备电气流程图；

例4、广东普宁达美印染厂原荷兰STORK生产的园网印花机，全机分五个传动单元，12套色，整机的工艺流程:进布——印花——烘房——烘筒（另加）－－-落布。原机是直流调速控制，（进布+印花+烘筒+落布）由调压器调压再经过二极管整流供电，烘房由独立直流电流供电，此电源经常出现故障，和主机印花不同步等现象，而且导布速的同步性能较差，造成对花不准确，影响产品品质。使用英威腾CHV170变频器改造后，同步性能极佳，解决了低速不同步、对花难等生产难题，节能效果显著，故障率减少了30%，维修保养的工作量也大大减少。充分提高了生产效率和经济效益。
如下是该机的主电控图；

三、本变频器同步调调速系统拖动的特点
1、结构精简
       使用英威腾的CHV170系列张力控制型变频器，可以省去松紧架上的限位开关，从而减少一个故障环节。不用同步控制器、不用DA或AD模块，不用电脑主令给定板，又减小了一个故障环节。既省材料又省力气。
2、经济实用
       整机传动单元，（选用英威腾CHV170系列张力控制型变频器）只需花购买变频器的钱，就能达到同步调速控制的目的，和其它变频器相比，每台机器按十个传动单元计算，可以节省一万多元，何乐不为！
3、高稳定性
       CHV170系列张力控制型变频器传递函数为积分环节，因加速时间较小，可近似为比例环节。交流电机近似为一个惯性环节，松紧架为一个比例环节，干扰来自电源电压及负载波动，因变频器有稳压功能，且采用矢量控制，干扰量可忽略不计，这样系统为典型的I型，系统稳定性高。
        实用证明，该系统运行时可靠性高，输出线性较好，速度平稳。在系统加减速给定时，松紧架始终保持水平位置，保证系统张力恒定及速度同步的控制要求，最低车车速为5米/分，最高车速设计为100米/分。
4、理想的调速范围
    变频器组成多单元同步调速系统本质上为分电源方式，与传统的印染机械直流共电源方式相比，调速范围大大增加，CHV170系列张力控制型变频器在1HZ时可达100%的额定转矩因此理论上调速范围可达到1:50。导布速为5米/分，最高车速为100米/分，调速范围为1：20。
    四、结论
    使用英威腾CHV170系列张力控制型变频器同步调速控制系统。我们已成功改造了东莞鹏鸥实业公司的LHM-142高速丝光机、汕头丽禾印染公司的退煮漂联合机、嘉兴新天纺织印染有限公司的卷染机、浙江海神公司的LMH180皂洗机、广东海润印染厂的美国莫里森预缩机、广东普宁达美印染厂原荷兰STORK园网印花机等。经过近一年的运行，这套方案的电气同步调速系统性能良好，故障率大大减少，生产效率提高了10%～25%。由此可见，CHV170系列张力控制型变频器在印染工业的应用非常成功。不但给操作工带来操作上方便，也给电气维修技术人员带来捷径。同时节省成本，充分提高生产效率和经济效益。
    英威腾CHV170系列张力控制型变频器是交流同步调速控制的理想选择!