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纺织行业的快速发展为变频技术的发展提供

我国是一个纺织大国,2005年我国纤维加工总量为2690万吨,超过世界纤维加工总量的35%,2006年,我国纺织工业生产总值达36000亿元,其中,纺织机械为526亿元以上,纺织机械已连续5年年增长20%以上。预计“十一五”期间将维持这一增长速度。我国要从一个纺织大国变成一个纺织强国“十一五”是个关键时期,为此,发改委等10部委联合下发了《关于加快纺织行业结构调整,促进产业升级若干意见的通知》,同时制定了“十一五”纺织工业发展规划,规划提出到“十一五”末纺织纤维加工总量达到了3600万吨,比《十五》末(2005年)增长35%左右,可见“十一五”期间纺织工业仍将有一个较大的发展,与此同时,作为纺织工业的技术装备即纺织机械业必有较大发展纺织工业和纺织机械业的发展需要变频调速技术,计算机技术和网络通信技术等高新技术的大力支持,纺织工业是变频器,可编程控制器(PLC)的巨大市场,纺织工业的发展需要变频器,变频技术的发展离不开纺织。
2 纺织行业“十一五”期间的结构调整
  发改委、财政部、科技部等10部委于2006年5月联合下发了《关于加快纺织行业结构调整,促进产业升级若干意见的通知》。通知提出(摘要):•深层次问题有待解决,主要体现为自主创新能力不足,主要表现为目前全行业研发投入不足销售收入的1%,高新技术和高端纺织设备大部分依赖进口。•多手段促进行业调整,调整的重点是技术结构调整,提高产品附加价值等。•纺织行业结构调整的主要目标(到“十一五”末)。
  ①纺织纤维加工总量达到3600万吨,比“十五”末增长35%左右。
  ②人均劳动生产率提高60%以上
  主要靠技术创新,靠自动化技术水平的提高和产品附加值的提高,即多生产一些次的纺织机械设备和纺织成品布、服装等。
  ③万元增加值的能耗下降20%,吨纤维耗水下降20%。这将依靠各种节能降耗措拖,其中,风机、水泵等的变频调速是节能降耗的有效措施,另外,电动机、变频器容量的合理选择,避免大马拉小车也是节能降耗的有效措施等等。
  ④行业科技创新能力明显增强,拥有一批具有自主知识产权的关键技术和国际影响力的知名品牌等。
  目前,我国纺织机械和国际上的纺织机械相比,差距仍然很大,特别是自主创新的产品极少,目前大部分属消化吸收国外八十——九十年代的纺织机械,产品在消化吸收中基本没有创新,只是进行国产化工作,因此,我们的纺机产品几十年来总是跟在别人后面追,差距还是较大,至今也顶替不了进口。据海关统计2005年进口纺机设备达到34.45亿美元,例如,各种无梭织机近几年平均进口达3万台(6.158亿美元)以上。各种针织机械年平均进口也达3万台(7.867亿美元)以上。针织机械和无梭织机是各类纺织机械中技术发展较慢的,也是和国外同类机械设备技术水平差距较大的,其中主要差距之一就是机电一体化技术水平较低,例如各种纬编机主传动应用变频调速、PLC控制的仅有1/3左右。无梭织机主调动应用变频调速和PLC等控制的还不足1/4。据报导“十一五”期间我国将会减少各类纺织机械的进口,这就要靠科技创新,开发制造出一批高技术水平,次的纺织机械产品来顶替进口,满足市场发展需求。“十一五”期间必将推出一批整体机电一体化水平较高的纺机产品。当然,也必将积极推广应用变频调速技术,计算机和PLC技术、数字技术、网络通信技术和工艺参数的在线检测、监控技术,终使纺织机械整体机电一体化技术有一个新的实破。
3 发展新型成套纺织机械设备
  “十一五”纺织工业发展规划提出,我国将大力振兴装备制造业,“十一五”又是纺织工业奠定由纺织大国向纺织强国转变的关键时期,因此“十一五”期间,纺织机械将对10种新型成套纺机设备进行攻关和实现产业化,以促进纺织工业的技术进步和发展,并提出实现单机数字化、车间、企业实现信息化的战略目标。
  10种新型成套纺机设备是:
  (1)日产200吨(年产6万吨)及以上的涤纶短纤维成套设备,纺丝机和后加工联合机都将采用工业以太网总线控制系统,初步实现管控一体化,其中后加工联合机所用单台变频器大容量将达800—1000kW,电压690V。
  (2)粘胶长丝连续纺丝机
  纺丝速度120m/min以上,自动落丝、自动生头、多电动机传动,变频(伺服)同步调速,采用PLC和IPC机控制,触摸屏操作,显示的现场总线控制系统。
  (3)高效现代化棉纺生产线
  包括高效短流程清梳联合机,与梳棉机连接的高速并条机,多电动机传动的悬锭粗纱机、数字化、多电动机传动的精梳机、高速全自动转杯纺纱机、细络联式自动络筒机等,这些设备均采PLC(或IPC)控制、变频(伺服)调速和网络通信技术,实现数字化控制。
  (4)机电一体化剑杆织机和喷气织机
  重点解决气流引纬技术、电子送径和电子卷取技术、智能化控制技术、打纬技术、高速开口技术、采用变频调速、伺服或步进电机驱动,PLC控制或织机专用控制器控制各电动机的起、停顺序、时间和定位等。
  除此之外,还有纺粘法和熔融法非织造布生产线、电脑提花园纬机、电脑自动横机、高速特里科经编机、染整设备工艺参数在线检测技术和高效、节能、环保的染整设备等,不一一详述。
  “十一五”发展规划提出“十一五”期末,纺织机械设备比重要达到40%,这一方面是靠10种新型成套纺机设备的攻关和产业化来实现;另一方面要靠现有的采用新技术的设备逐步取代老设备。例如环锭细纱机年销售2万台,出口的基本采用变频调速,而国内市场销售的细纱机仅20—25%采用变频调速。悬锭粗纱机年销售4000—5000台,约有25—30%仍用双速电机传动,不调速。而采用多电动机传动的粗纱机仅有10%左右。各种无梭织机年产量3万台以上,而主传动采用变频调速的不足10%。这说明变频器在纺织机械中推广应用市场潜力还很大,同时也说明新技术、新设备的推广需要时间,需要不断改进,完善后经过较大面积的试用,证明其性能稳定可靠,价格降低到能被普通接受后才可能全面推广。
4 变频器在纺织行业应用前景广阔
  由上述可看出,“十一五”期间变频器在纺织行业应用前景广阔,主要特点有:
  (1)变频器单机容量进一步增大至800kW—1000kW并向中高压690V发展。
  (2)发展纺织专用变频器
  “十一五”期间有些变频器内置了多段调速,三角波调速和卷经计算功能等,基本满足了细纱机、卷绕头和恒张力卷绕等纺织机械调速的要求。“十一五”期间随着生产发展,使用变频器数量的增加,将可能推出一些纺织专用变频器,如卷绕头专用变频器,织机专用变频器,细纱机用变频器等等。
  卷绕头专用变频器主要功能应有三角波调速功能和定长功能等,为保证丝束卷绕成型好,无叠丝、无塌进等,卷绕横动装置的运行速度应按三角波规律变化如图1所示。当卷绕丝束长度达到设定值时,应控制电磁阀动作,完成满筒和空筒的迅速、平稳切换。
  织机专用变频器主要是具有尖峰起动转矩特性。剑杆织机、喷气织机等,为消除或减少因起、停车造成的稀密档、影响织物质量而要求织机电动机起动时,转速快速加速至设定速度,因而要求电动机(含变频器)在起动瞬间输出6—8倍额定转矩的尖峰起动转短,起动结束后(数秒内),其转矩降至额定值。织机起动转矩:细纱机专用变频器除能按设定的纺纱曲线调速(如图3所示)外,还要求变频器效率高、温升低。效率的提高主要靠降低功率器件的开关损耗,而温升的降低,一是可以增加散热面积,这样变频器的体积增大;二是可以采用水冷散热,这样能有效的降低变频器的温升,但要增加一套水冷循环系统。另外,因细纱机车间飞花(超短纤维)多,控制拒拟制成密封式,不利于电气元件散热,因此,变频器安装结构形式应有所不同,如将散热器置于拒外或其它安装方式。
  (3)变频器在纺织行业的应用量将进一步增加
  根据中国纺机协会统计近几年我国纺织机械总产值年增长为20%以上,例如2005年比2004年增加22.6%,达到453.65亿元人民币,2006年纺机总产值将突破500亿元达到526亿元,我国各种纺织机械出口年增长20%以上,例如2004年为6亿多美元,2005年为8.71亿美元。预计“十一五”期间我国纺机产品销售年增长仍将保持在20%以上,配套用变频器的量保守地估计年增长10%以上,而2005年纺织行业配套用变频为30万台,而到2100年纺织工业用变频器将达到50万台以上,变频器总容量达380万kW以上,金额达20亿元左右。由此可见,纺织工业的快速发展扩大了变频器市场,为变频调速技术的发展提供了机遇。
    纺织行业是变频器的大市场,深受国内外变频器厂商青睐,纺织厂也就成了万国变频器展览会,纺织机械对变频器的要求各有不同,有的对变频器技术性能要求较高,如有些化纤机械、棉纺织机械等,一般多用进口品牌,而有的对价格较看重,对变频器性能要求一般,如有些针织机械,非织造布机械和某些染整机械等

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