艾默生CT紡織行業變頻器需求分析和應用解決方案

       紡織行業應用變頻器的領域主要在天然纖維紡紗、織造、染整和化纖四大塊。對于服裝、日用品等成品加工的縫紉機和繡花機，有采用交流伺服電機、無刷直流電機驅動的趨勢，也有變頻器驅動異步機的嘗試，但這不在本文討論范圍。
        2003年中國紡織工業協會的統計數據表明，紡織行業主要集中在江蘇、浙江、上海、山東、廣東、福建等經濟發達的沿海省份，其銷售額占全國的80%。湖北、河北、河南、安徽、天津、遼寧、四川、北京、內蒙古、湖南等中部省份占15%，其余省份僅5%。
        某紡織廠的電機功率分布情況如圖2，圖中其他設備包括空調、供水供熱、制冷和電梯等。由于變頻器調速給紡織生產帶來質量和效率的巨大改進，許多紡織廠正在積極研究和推廣變頻器應用技術，他們樂于接受帶有變頻器調速的紡機設備，對于舊設備的變頻化改造熱情越來越高。

3. 紡機行業的布局和發展
       紡機行業主要有中紡機集團、上海太平洋、江蘇、山東、浙江五大板塊。隨著國家放開對紡織行業的控制，紡織設備更新換代速度加快。
       中國的紡機行業目前正在洗牌：紡紗、織布機械仍然是中紡集團占據主導優勢，江蘇的一些合資企業尚具有一定競爭力。染整大部分集中在浙江和江蘇的一些民營企業，中紡集團和上海太平洋的一些企業仍有一定市場份額。化纖和非織造布生產線的較新的產品，機械方面技術難度大，核心部件還需進口，國內紡機企業正在組織技術攻關。針織機械主要來自福建泉州等地的臺資企業，但這些臺資企業規模均不大，廣州、宜昌等一些老牌國有企業有機會再次崛起。
       2003年全國重點紡織機械生產企業產品銷售收入達335億元，同比增長24%。2004年由于去年增長過快，加之鋼材漲價，利潤降低，紡機行業減緩了增長的步伐。圖3為2003年紡機銷售額按省份分布的示意。

       中國紡織機械器材工業協會提出新型成套設備技術攻關項目：日產200噸及以上滌綸短纖維生產線；粘膠長絲連續紡絲機；高效現代化棉紡生產線（即單電機傳動）；機電一體化的無梭織機；紡粘法和溶噴法非制造布生產線（高速、帶張力控制）；電腦提花圓緯機；電腦自動橫機；高速特里科經編機；染整設備工藝參數在線檢測；高效、節能、環保的染整設備。紡織工業科學技術發展中心提出了紡織工業技術進步發展綱要，涉及傳動自動化設備的要求：“研究梳棉、并條、粗紗、細紗、絡筒等單機的多電機獨立傳動和控制系統。在線檢測和控制技術，單機自動化和工序連續化，解決國產清梳聯、并條機自調勻整系統的穩定性和可靠性。”

4. 主要紡織機械對變頻器的需求
       由于近幾年紡織行業技術改造的主要投入在擴展生產能力，加之紡織機械技術更新快，目前變頻器80%以上是由紡織機械廠采購配套在主機設備中，再銷售給最終用戶紡織生產廠家的。我們對變頻器需求量分析只聚焦于這個配套市場，或稱為OEM市場。不過紡織設備幾乎24小時連續工作，損壞和老化的速度快，另外90年代初期上馬的不少電氣系統已進入報廢期，因此變頻器在紡織廠還有一定的改造市場，而且所占比例將會逐年增加。
        據作者調查分析，2003年國內紡織化纖機械主機廠對變頻器的采購需求約6億元，由于紡織工藝復雜、機械品種繁多，按紡紗、織造、染整和化纖類整理其需求份額如圖4所示。

4.1. 紡紗機械
紡紗機械負責將棉、毛、麻、絲和化學纖維原料進行除雜、開松、牽伸成為均勻柔韌的細紗。工藝流程和主要設備見圖5。

大部分紡織設備對傳動調速要求一般，保持一定的微張力卷繞控制特性，通用的V/F控制變頻器基本滿足要求：
1） 調速電機功率范圍0.75~37kW；
2） 啟動過程要求平穩，變頻器啟動頻率設置盡量低；
3） 制動過程要求快速，平穩；
4） 可編程的多段速度輸出；
5） 多電機級聯運行要求速度同步；
6） 為使紗均勻地繞在錠子上，要求擺頻，即紡織專用三角波頻率輸出；
7） 配合自調勻整控制系統，對于高速或高性能的并條機需要矢量閉環控制變頻器或伺服驅動系統。
雖然近年來空調的引進，清花部分原料采用管道運輸使紡紗車間的工作環境有所改善，但大部分紡紗車間仍然是高噪音、高溫和多塵絮，這就要求變頻器具有更強的惡劣環境下的適應能力。
紡紗機械除了高速并條機、轉杯紡機有部分進口外，基本都實現國產化。對變頻器的總體要求是可靠性高、低成本，小型化。

4.2. 織造機械
織造機械負責將纖維紗加工成布匹、線繩或針織品。絡筒、整經、漿紗是織布前的準備工藝。工藝流程和主要設備見圖6。