基于12脉冲的整流系统在短纤维牵伸线的应用

刘相平

(洛阳实华合纤有限责任公司 ，河南 洛阳 471012)

1 牵伸线生产工艺

短纤维装置牵伸线是将前纺生产的原丝先经过导丝机从盛丝桶内拉出后铺平，经过第一牵伸机、第二牵伸机、紧张热定型1区对丝束进行拉伸，通过提高纤维的取向度来增加断裂强度。紧张热定型机设计有4个区，通过2.4 MPa蒸汽加热的辊子来对丝束加热，进一步改善丝束的物理-机械性能，提高纤维的干热收缩率，增加尺寸稳定性。接下来经过对丝束上油喷淋，提高丝束的抱合性，减小静电。然后经过第三牵伸机、叠丝机、三辊机后，进入卷曲机，通过提高纤维的抱合力和摩擦系数，改善加工性能。最后经过松弛热定型机对丝束进行干燥和加热定型，进一步稳定纤维的取向度。生产工艺中的牵伸和定型是最关键的工艺过程，均是通过各牵伸设备的牵伸比控制来实现的。设备运行参数见表1。

表1 设备运行参数

2 牵伸线设备配置

牵伸线设置10台690VAC电机，均用10台西门子S120逆变器驱动，采用共用直流母线供电，由两台并联西门子整流单元提供直流母线的电源，同时在直流母线上装有两台50 Ω制动电阻，可以及时消耗电机紧急停车瞬时而处于发电状态产生的电能，保证各电机在5 s内迅速停车，避免事故发生。由于牵伸线设备用电负荷较大，如果采用常用的6脉冲整流器，会在变压器网侧产生较大的谐波电流，影响电网质量，因此选择配置一台三绕组变压器为两台整流单元组成12脉冲直流供电。

3 12脉冲整流在牵伸线的应用优点

图1为牵伸线逆变器传动系统简图，牵伸线工艺需的导丝机、一牵机、二牵机、4个紧张热定型机、第三牵伸机、三辊机和卷曲机等10台设备均从两台整流单元获得电源，各设备间通过PLC通讯来进行数据交换，系统配置结构紧凑，电能利用充分，控制精确可靠。

12脉冲共用直流母线优点：①在正常生产时，处于发电状态的电机的电能可以被其它电机有效利用，电能利用最大化；②使用制动电阻，在紧急停车时，所有电机均处于发电状态的电能能够及时释放，保证高速转动的设备在5 s内停机，切实保证人员和设备安全；③一台整流器故障时，通过修改参数设置，可以采用6脉冲整流，满足连续化生产的要求。

图1 牵伸线逆变器供电及传动系统

在生产线速度为250 m/min时，逆变器输出功率如表2所示。

表2 逆变器输出功率

从表2可知，在牵伸线正常运行时，导丝机、一牵和二牵电机处于发电状态，正常生产时，这三台设备发电电能供应到直流母线上，被其它用电设备消耗。

4 结论

12脉冲整流对抑制谐波电流、改善电流波形有显著的作用，可以大大降低谐波电流对电网和各类用电设备的影响，但是由于12脉冲整流设备配置较为复杂，使用时应注意以下问题：①两台并联冗余的12脉冲整流器在参数设置时为主从关系，由主整流器来控制从整流器，启动和停机时，必须在主整流器上操作，从整流器相当于主整流器带的一台设备。②整流变压器二次侧至整流器进线必须严格按照U、V、W的相序接线，否则不但不能实现12脉冲整流，消除5、7次等谐波电流，反而可能使5、7次等谐波电流叠加，增大谐波电流分量，减小基波电流分量，严重恶化电网质量。