图1  台达变频细纱机控制柜

采用变频调速器可实现细纱机的无级变速，使纺纱过程在小、中、大纱阶段所受张力波动幅度缩小，减少断头率，从而提高纱线产量和质量；配置网络化通讯模块，可以方便地进行生产监控和管理。

细纱生产中，细纱断头是影响产品质量、产量和能耗的关键。我国目前纺纱厂中仍有大量传统环锭细纱机在使用，随着国家政策和市场对节能降耗的需求，传统细纱机升级改造市场凸显。

工艺中的节能改造点

环锭细纱机纺纱工艺中，一般将一个纱锭的成型过程按纱锭大小分为：小纱阶段、中纱阶段、大纱阶段，小、中、大纱的具体分界点一般按不同纱线种类的纺纱长度确定。

传统细纱机纺纱过程中，整机速度在整个纱锭成型过程中恒定不变，这样造成：小纱阶段张力波动大；中纱阶段张力波动小而稳定但速度过低；大纱阶段张力波动又有所增加。张力波动的变化规律决定了小纱断头最多，中纱断头最少，大纱断头较多的分布规律。传动细纱机为解决小纱和大沙断头多影响纱线质量的弊病，采取整机以较低车速运转的方式。这种工艺方式限制了车速的提高，而中纱断头少，车速潜力不能发挥，影响了机器生产效率的提高。

为解决以上矛盾，采用主电机变频控制方式，在小纱时低速运行、中纱提速、大纱适当减速的方式，模拟整个纺纱过程纱线张力变化情况，同时实现张力波动小，从而总体提高纺纱效率的功效。图1为采用台达方案的变频细纱机控制柜。

变频改造优势

细纱机的网络变频改造具有以下优势：

1.提高产品质量

千锭时断头率降低，因断头的减少挡车工可以将节省的时间用来做清洁工作，减少了许多突发的纱疵并提高了产品质量。

2.提高产量

安装变频器后的细纱机虽然在小纱和大纱时降低了5%～8%的速度（目的是降低断头率），但在中纱时根据车况提高5%～15%的速度，而中纱的长度占整个细纱长度的80%，使纺纱的整体速度提高了近10%，大大提高了锭子的有效运转时间，提高了细纱机的生产效率和产量，产量提高近10%。

3.节约原料

断头减少后接头回花减少，皮辊花也相应减少，节约了返工浪费的原料。

4.更改工艺方便

降低劳动强度更换品种或调节转速时，不需更换皮带盘，直接修改变频器参数即可实现。

图2  细纱机网络改造构架

5.纺特殊品种效果好

对某些纺纱有一定难度的品种如强捻纱、包芯纱、麻棉纱及高档精梳产品，通过变速选择生产过程最佳点，可最大程度提高单产、减少断头。

6.采用变频器控制可以节约用电

（1）主电机可最大潜力挖掘电机的无功功率，充分利用和提高功率因数。安装了变频器的细纱机功率因数从原来的0.78提高至0.92，降低了无功电流和线路损耗，节省了电能。

（2）大大减少用电设备的工作时间，从而达到节电目的。安装了变频器的细纱机在同等产量的情况下，辅助用电设备如吸棉电机用电、照明用电、空调用电、回风用电等设备的用电量也大大减少。

7.节约生产成本

细纱断头的减少为值车工扩大看台、减少万锭用工、节约成本提供了可能。

8.减少小线毛羽

通过变频降速对减少小线毛羽效果较好，有利于减小大、中、小纱毛羽值的极差，具有潜在的商业价值。

9.可以联网监控

变频器配合PLC与计算机局域网可连为一体，监视在线生产情况。右表为某厂细纱机变频改造前后断头率和毛羽指数的对比。可以明显看出，变频改造后，断头率和毛羽指数均优于改造前。

几种细纱机改造方案

1.简易改造方案

针对客户低成本改造要求，台达提供利用变频器三段速控制简易改造方案。这种方案只需加装变频器和接近开关。将接近开关安装在主轴上作为计数信号，利用台达变频器内部计数器计数，将变频多功能输出端子对应的参数分别设定：指定计数设定值到达指示和设定计数值到达指示。

同时通过换算纱线长度对应计数值，指定设定计数值和到达计数值。当纱线纺到一定长度，变频器多功能输出端子动作，切换变频多段速输入端子，控制变频实现小、中、大纱锭三段不同速度，提高纺纱效率和质量。

2.优化能效方案

实际纺纱过程中，细纱的小、中、大纱的判定并无严格界限；且纱线不同，判定的纺纱长度也不同，简易方案在不同纱线的纺纱过程中并非达到提高速度最佳效果。

现场纺纱张力测量中，张力的波动过程是一个渐进曲线，并非三段台阶式。为充分发挥设备潜能，可以针对不同纺纱长度设定不同变频速度，稳定张力波动，减少断头。利用台达变频器的R485通讯功能，配合台达DVP系列PLC的通讯程序，可以方便地在不同纱线长度段改变变频频率，达到产量和质量的最优化。

3.网络化变频方案

现代纺纱车间随着自动化水平的提高，对设备的网络监控能力提出了更高要求。细纱车间作为纺纱工艺工程中配置最多的机型，不少客户需要对细纱车间实现网络监控，中控室采集每台车班次、产量等关键信息。

台达机电产品利用其强大的网络整合能力，在理论基础上构建网络，实现细纱机单台故障监控、产量统计、参数设定等功能。对比前几种方案，此种方案改造成本较高，但可提供车间管理的自动化水平，其电气构架如图2。台达机电产品支持多种网络协议，考虑成本和数据传输稳定性，构建以太网络构架。

满足个性化需求

根据不同厂商型号的老式细纱机提供不同的改造配置，凭借台达强大的网络兼容能力，支持Ethernet、CanOpen、DeviceNet、Modbus等主流协议，配合纺织行业专用无风扇平板散热式变频器VFDB-P，能完成细纱机车间对高温、高湿、高可靠性和网络化的要求。

基于对纺织行业的理解和多年实践，台达能够为客户提供个性化、全流程、系统化集成解决方案。为了更好地服务于纺织行业客户，公司专门成立纺织行业应用处，全面应对纺织全流程控制问题。