台达变频器在粘胶行业的应用研究

周州　叶荣明　尹翠玉

摘 要：粘胶纤维行业是一个传统的行业，随着工艺的不断改进，自动化技术的不断提高，生产能力得到了突飞猛进的发展，文章通过对15万吨粘胶纤维的项目安装调试及日常维护，总结分析了台达变频器在粘胶行业的应用情况，并对应用的范围进行了说明。为行业的自动化改进提供了参考。

关键词：台达；变频器；粘胶纤维；应用

粘胶纤维是人造纤维的一个主要品种。由天然纤维素经碱化而成碱纤维素，再与二硫化碳作用生成纤维素黄原酸，溶解于稀碱液内得到的粘稠溶液称粘胶，粘胶经湿法纺丝和一系列后处理工序即成粘胶纤维。由于粘胶纤维较细，因此在连续化的生产过程中对自动化设备的要求较高。尤其是在喂粕机投料、粘胶过滤以及在纺丝过程中，DCS、PLC以及变频技术的应用让生产工艺更加稳定可靠。

台达变频器具有功能齐全，调速精度高，体积小，结构紧凑，稳定性好及可应用范围广等特点。人性化的界面、可靠的数据、精确的系统，台达变频器的优越性得到了用户的认可和赞赏，为用户提供安全可靠和高性价比的集成解决方案，满足用户多样化和个性化的需求。文章结合台达变频器的特点来说明其在粘胶纤维中的应用范围。

1 实验

1.1 主要仪器、设备

DCS（横河西仪YOKOGAWA CS3000）

台达VFD-M型变频器

台达变频器VFD-F系列

PLC（西门子S7-200系列，S7-300 系列）

组态软件使用北京亚控科技发展有限公司的KINGVIEW（组态王）

1.2 粘胶纤维生产工艺流程

浆粕→喂粕→浸渍→压榨→粉碎→老成→黄化→溶解→过滤→脱泡→熟成→纺丝→后处理→成品

2 结果与讨

2.1 喂粕工序

在喂粕机投料时，操作工在DCS上设置或者调整生产速度，然后喂粕机对上面的纤维素进行称重，重量信号通过串级控制输送给碱液的流量计，控制纤维素和碱液的比例，从而使浆粥的浓度均匀。

由于喂粕机有传送电机、称重电机以及分页电机共三台电机，功率为1.5kW，要求这三台电机的速度必须同步，若发生不同步的情况，轻则纤维素会从喂粕机上掉下来，重则造成设备损坏。在控制过程中，由于操作工给出的只是一个信号，要求这三台电机按同样的速度运行，在DCS（横河西仪YOKOGAWA CS3000）中要增加一个输出就需要增加额外的费用。因此，在实际过程中，通过将电流信号串联在这三台变频器中，从而解决了同步的问题，简化了控制过程，节约了费用。台达VFD-M迷你型交流马达驱动器具有简易向量控制和V/F控制方式，内建串列通讯界面RS-485（速率38400MAX），具有PID控制。能够出色的完成控制任务，其面板上自带的调速器还可以方便的进行速度调节。一般变频器都是进线和出线在同一排端子，电仪人员在接线时，很容易将线接错，尤其是小型变频器。由于接线错误将直接导致变频器炸机。甚至引起线路跳闸，影响生产。台达VFD-M型变频器将进线和出线分列在上、下两端。从而避免了这种情况。在实际应用中取得了不错的效果。

2.2 压榨工序

经过碱液浸渍后的纤维素形成了碱纤维素，通过压榨机的挤压，将多余的碱液从浆粕中挤出，使之与碱纤维素分离，同时，把半纤维素及其它杂质尽可能地分离出去。从而提高碱纤维素的纯度。采用连续式浸渍压榨机压榨时，在浆粥浓度和供浆粥量不变的情况下，压榨辊的线速度越快，通过压榨点（两压辊相切点）的碱纤维素层越薄。压榨的压力就越小，获得的碱纤维素组成含甲种纤维素量越低。碱纤维素越湿，因此碱纤维素组成中甲种纤维素含量与压榨辊的转速成反比。但若浆粕的压榨性能改变时，压榨辊的转速必须作适当的调整，当浆粕不易压榨时，压榨辊的转速须适当调慢，也就是将压榨的压力适当提高，以获得均一的碱纤维素组成。当产量增加，投料速度加快时，浆粥泵供浆粥量应按比例提高，即浆粥泵转速与产量成正比，与此同时，压榨辊的转速也按比例加快，即压榨辊的转速与产量成正比。此时压榨过程碱纤维素所受压力不变。在过滤工序，粘胶过滤受到压差的控制，当滤机前后压差达到设定值时，滤机开始反洗。滤机进口的压力是操作工设定的。当压力低时，加大电机的频率（电机功率22kW），当压力高时降低电机的频率。压力信号经PLC（西门子S7-200）处理后，输送给变频器，用于调速。变频器的故障信息及时反馈到上位机。变频器有手自动控制，自动控制时，频率信号由上位机给出，手动控制时，频率信号由控制柜上的电位计进行调节。在实际使用过程中，由于工艺上产量提高的需要，增加了一台过滤泵。在自控方面，通过论证，利用原先的变频器以及压力信号就能够满足工艺要求，台达VFD-F系列风机水泵专用型提供中大马力的功率，针对风机水泵运行的负载性质而设计，一台主机最多可控制四台电机（可变速一台、恒速三台）；此外，还拥有加泵/减泵延时以及自动节能功能，使系统运行更有效率。节约了成本，提高了企业的效益。

2.3 纺丝

在纺丝过程中，要求各个变频器的频率保持一致，防止有速度不均的现象，否则会对丝束和设备造成损坏。

在纺丝工序，粘胶从计量泵出来以后，依次经过纺丝机、一道牵伸机、一道集束机、二道牵伸机、二道集束机、三道牵伸机、牵引机、切断机后进入下一道工序。其中二道集束机的速度为主速度，其它的速度由二集束根据各个参数进行控制（如牵伸比）。变频器由整流单元进行直流供电，PLC一期工程（5万吨/年）采用的是西门子S7-200系列。组态软件使用北京亚控科技发展有限公司的KINGVIEW（组态王），版本号6.52。二期工程（10万吨/年）采用的是西门子S7-300系列。组态软件使用西门子WIN CC。在控制方式上分为手动控制系统和自动控制系统。转换过程不会产生波动，实现无扰动切换。通过分析，台达系列变频器完全能够适应现场自动化控制的需求。

3 结束語

台达变频器能够适应各种不同场合下的应用，安装维护简便，和各个型号的PLC以及DCS都有着完美的结合。在节能环保、保护设备等方面有着至关重要的作用。在粘胶行业的生产过程中承担着保驾护航的责任。其优异的性能以及良好的性价比越来越得到广大自动化工程师和现场维护人员的青睐。

参考文献

[1]杨希安，吴慧俊.粘胶纤维原液制造[M].北京：纺织工业出版社，1983.

[2]VFD-M使用手册.中达电通股份有限公司，上海，2005.

[3]VFD-F使用手册.中达电通股份有限公司，上海，2008.