计量泵柔性调控的技术改造

吴玉军，夏 玲

(吴江新民化纤有限公司，江苏苏州 215228)

新民化纤年产20万吨PET的纺丝装置为中丽公司纺丝设备嫁接日本TMT公司32头FDY双胞胎卷绕头。2011年投入使用至今运行良好，与16头、20头纺丝装置相比，节能效果明显，但废丝量较大，约16‰，废丝成本较高。为了降低废丝量、减少消耗，公司提出了对纺丝计量泵控制系统进行改造的计划。

1 原有设备的特点

在一般纺丝生产中，计量泵由变频器按照给定频率进行输出，输出熔体量即为泵供量。在非生产状态下(铲板、生头挂丝作业)排废时，尤其是粗旦品种，废丝量较大。且32头纺丝束较多、采用双胞胎设计卷绕头，使铲板作业及生头挂丝所耗用时间相对20头、24头明显增多，因而废丝消耗也较多如表1所示。

通过对比可以发现，不同机型生头时间、生头成功率、切换成功率也有差异，这是因为32头双胞胎卷绕头挂丝动作复杂，在生头挂丝过程中，丝条各部分张力控制相对困难［1］。从表1可见，32头纺15‰～17‰的废丝消耗偏高，明显增加了生产运营成本。

表1 设备因素对作业时间及生产状态的影响

2 柔性调控的特点

2.1 设计方案

纺丝计量泵及热辊均是采用日本安川T1000V型纺织设备专用小型矢量控制变频器控制。由于非生产状态下，热辊处于停止或低速运行状态，可通过热辊变频器INV(GR)与计量泵控制变频器INV(GP)控制回路端子的串接与参数的设定(见图1、表2)实现在非生产状态下计量泵的柔性调控［2］。

通过表2的设定可以看出，在计量泵控制变频器d1频率指令中设置两个频率分别为F1、F2，在正常生产时，采用F2频率输出;非生产状态时，采用F1频率输出，指令时序图见图2。

图1 变频器控制回路端子接线示意图

表2 变频器参数设定及功能描述

图2 GR频率检出及GP多段速指令的时序图

由图2可知，频率的切换是由卷绕控制柜内热辊变频器中L4-01参数控制，当热辊输出频率未达到设定值时，计量泵变频器按F1频率输出;热辊输出频率达到设定值时，计量泵变频器按F2频率输出。此外，计量泵变频器中F1与F2相互转变时的加、减速时间由C0-01、C1-02控制(默认0，设定范围0～max，一般不超过5秒，因为挂丝结束至切换生产为20秒，需确保在切换前使计量泵输出达到正常值)。

需要注意的是，L4-01、L4-02的选择必须满足f低+f2＜f1＜f高。(f低为生头时热辊变频输出频率，f高为正常生产时热辊变频输出频率，L4-02作为检出幅度，一般设定为1 Hz)

该方案实现了计量泵调控的自动控制，采用屏蔽信号线串联计量泵变频器与热辊变频器，可靠性好，投入费用少。

2.2 改造后设备运行情况

对单纺位进行柔性调控对比试验(工艺参数设定见表3)，比较废丝量见图3。试验产品规格65 dtex/24f，泵供量30.96 g/min，设定排废时泵供量为17.28 g/min。在排废阶段共12 min(纺丝作业约4 min，生头作业7 min，卷绕头升速1 min)，若一次生头失败，则继续排废8 min(生头作业及卷绕头升速)。

表3 变频器工艺参数的设定

图3 柔性调控前后废丝量对比

从图3可见，就65 dtex/24f品种而言，单纺位一次生头可减少废丝4.8 kg，二次生头减少8.3 kg，减少废丝约40%。

32纺位常规品种(50D～75D)生产线进行计量泵柔性化改造后，生产运行稳定，生头成功率有所上升。通过对计量泵变频器输出频率的监控及生头后底层丝线密度的抽检，确认计量泵柔性调控对正常生产无不良影响。

3 对生产效益的影响

3.1 投入成本

实现计量泵柔性调控只需屏蔽控制电缆及人工费用，具体改造预算见表4。

表4 项目改造预算表

3.2 产出效益

全面实现计量泵柔性调控后，废丝量明显减少，见表5。

表5 计量泵柔性调控前后生产数据对比

从表5可以看出，计量泵的柔性调控达到了预期效果，吨丝废丝消耗降低约4 kg。该套长丝装置年产量150 kt，每年可减少废丝约600 t，折算废丝与切片差价3元/kg，每年可减少生产成本约180万。

从表5还可以看出，改造后纺位的生头成功率有所提升，这是因为32头纺丝束较多，在生产粗旦品种时，吸枪吸力略显不足，容易导致挂丝失败。计量泵柔性出料后，在生头挂丝阶段丝束变细，有利于挂丝操作。同时，可统一设定生头工艺，无需针对粗旦品种另设生头工艺。

4 结语

对原有32头纺嫁接设备进行计量泵柔性调控改造，可减少约30%废丝，每年可减少废丝约600吨，降低生产成本约180万。该改造不影响正常生产运行，通过自动调控，达到减少废丝消耗效果，提高装置的经济效益。

［1］ 徐翔华.32头直纺细旦涤纶FDY生产工艺探讨［J］.合成纤维工业，2012(6):62－65.

［2］ 安川变频器T1000V技术手册［Z］.安川电机株式会社，2008.