在环锭细纱机上的应用-2
背景
细纱机是纺纱的主要机器，也是纺纱工艺中成纱的最后一道工序，是纺纱生产中耗能多的机器，约有60%~70%的电能消耗在细纱机上，所以细纱机节能是纺纱节能中最重要的一环。目前，环锭细纱机已成为纺纱的主要设备，我国约有1.3亿纱锭的环锭纺纱规模，约占世界总锭数的50%；而环锭细纱机的产量约占全国细纱总产量的85%。现存量市场中细纱机配置的电机大多为IE2能效，依据《电动机能效限定值及能效等级》（GB18613-2020）标准要求，已经被列入淘汰电机范畴。且整体经济运行区间窄，耗能大，在国家“双碳”政策的形势下，亟需改造升级。
设备简介
细纱机，纺纱过程中把半制品粗纱或条子经牵伸、加拈、卷绕成细纱管纱的纺纱机器、条子在粗纱机上牵伸加拈制成粗纱、精梳机将纤维梳理制成精梳条子、针梳机将条子并合,针排牵伸改善条子结构、粗纱在环锭细纱机上进一步加拈纺成细纱。
细纱机的结构和工艺流程
环锭细纱机为双面多锭结构，主要由喂入机构、牵伸机构、加捻卷绕机构、成形机构组成。粗纱从粗纱架吊锭上的粗纱管上退绕出来，经过导纱杆和缓慢往复横动的导纱喇叭口，喂入牵伸装置进行牵伸。牵伸后的须条由前罗拉输出通过导纱钩，穿过钢丝圈，卷绕到紧套在锭子上的筒管上。锭子高速回转，通过有一定张力的纱条带动钢丝圈在钢领上高速回转，钢丝圈每一回转就给牵伸后的须条加上一个捻回。由于钢丝圈的回转速度小于纱管的，使得前罗拉连续输出的纱条卷绕到纱管上。钢丝圈与纱管的转速差，就是纱管单位时间的卷绕圈数。依靠成形机构的控制，钢领板按一定规律升降，使细纱绕成符合一定形状的管纱。
衡量细纱机生产质量的主要依据
1.锭子以及锭速
细纱机的生产水平-细纱机是纺纱的主要机器,细纱的产量、质量是纺纱工艺各道工序优劣的综合反映。细纱机的生产单元是锭子,常以每千锭小时的产量(公斤)来衡量细纱机的生产水平。纺纱厂生产规模是以拥有细纱机的锭子总数来表示的。
2.断头率
每只锭子上所纺的纱线会由于各种原因而断头，常以千锭小时发生的断头数表示断头率。断头率的高低影响劳动生产率、设备生产率、细纱质量和车间含尘量。
3.卷装落纱
细纱机生产过程中纺满一个卷装（管纱）便要停止生产，待落下管纱换上空管后方能继续纺纱。因此卷装的大小影响劳动生产率、设备生产率,还影响能耗。
工况简介
1) 负载特性：
细纱机在纺制不同纱线时的负载是不一样的，且细纱机的锭子传动系统所占负载比重较大。
2) 运行环境：
纺织行业飞花大，环境湿度大，电机安装在密闭空间内散热不好，电机需在高温高湿环境内持续运行。
3) 起动特性：
细纱机启动时是带着整个设备的传动系统启动，因此需要电机有良好的带载启动能力。
4) 动力配置：
常用动力配置有三相异步电机+变频器方案，电机能效低，高效区间窄，经常运行在低效区域，综合用电经济性差。
海川电气方案
本次改造依托超高效助磁同步磁阻电机技术，以管绞机驱动系统作为节能改造对象。采用HCM5系列超高效助磁同步磁阻电机作为主驱动电机，具有能耗小，高效区间宽，体积小，可靠经济等特点。选择G6系列驱动器作为电机驱动控制装置，矢量控制，助磁电机专用底层算法，控制性能好，稳定高效。
① 电机产品介绍
HCM5系列是采用新型助磁同步磁阻电机技术设计制造的全封闭、自扇风冷超高效三相助磁同步磁阻电动机，符合国标一级能效要求（IEC标准：IE5）。
具有效率高、起动转矩大、噪声振动低、调速范围宽等特点。电机内部不含稀土永磁材料，结构简单、稳定可靠。采用标准中小型异步电动机机壳，方便现场更换，是一种高效节能，节约稀土资源的高效电机驱动解决方案。
可用于驱动各种通用机械设备，如风机、水泵、空压机、纺织机械等，满足各种工业自动化领域设备驱动需求。
电压等级：AVC380V
功率范围：3-355kW
机座号：132-355
能效等级：IEC60034-30-2 IE5能效
转速范围：750/1000/1500/3000r/min
② 电机产品特点
u 高能效：
转子无损耗，效率高，高效区间宽，综合运行经济性好。
u 高功率因数：
以铁氧体磁性材料 作为辅助励磁，无功小，功率因数高。
u 高可靠：
耐高温潮湿腐蚀，不易退磁，可靠性高。
u 高经济性：
以磁阻转矩作为主要转矩来源，电机无稀土永磁材料，高牌号硅钢片等昂贵原材料，驱动器采用传动变频器硬件架构，一种高性价比的IE5能效电机驱动解决方案，经济性好。
③ 驱动器产品介绍
HCD-G6系列变频驱动器是一款通用高性能电流矢量变频驱动器，可以实现助磁同步磁阻电机的速度和转矩控制。采用高性能的矢量控制技术，具有良好的动态控制特性以及过载能力，支持全速度段转速跟踪启动，适用于各种自动化生产设备的驱动。具备丰富的输入输出接口，支持扩展。
输入电压：3PH 380V±10% 50/60Hz
功率范围：0.75-500kW
安装形式：壁挂式安装
④驱动产品特点
u 支持助磁同步磁阻电机全速度段开环/闭环矢量控制。
u 具有良好的动态特性、启动能力、过载能力、恒功率扩速能力。
u 速度和转矩控制模式。
u 内置Modbus及CAN通讯。
u 全速度段转速跟踪启动能力。
