滌綸短絲裝置是上海石化股份公司滌綸部西區(qū)的一個(gè)主要裝置，共有六條生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)單線產(chǎn)量為1.5萬噸/年。但是由于不能適應(yīng)市場的需要，為此在原一號線位置上改造、引進(jìn)了一條3萬噸/年滌綸短絲生產(chǎn)線（簡稱新生產(chǎn)線），電氣傳動(dòng)采用德國西門子6se70系列變頻器和永磁同步電動(dòng)機(jī)（前紡）、異步電動(dòng)機(jī)（后紡）。本文就共用直流母線多逆變器調(diào)速系統(tǒng)在紡絲線上的應(yīng)用作一些探討。 1 滌綸短纖維紡絲裝置對電氣控制系統(tǒng)的基本要求及原有拖動(dòng)系統(tǒng)的缺點(diǎn) 1.1 滌綸短纖維紡絲裝置對電氣控制系統(tǒng)的基本要求 紡絲機(jī)對電氣傳動(dòng)的要求可概括為“四高”和“一少”。 四高：即高同步性（一臺紡絲機(jī)不同紡位的電機(jī)轉(zhuǎn)速要求橫向轉(zhuǎn)速一致，縱向比例同步）；高精確性（轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，精確度高達(dá)0.1%～0.01%）；高轉(zhuǎn)速或甚高轉(zhuǎn)速（在沒有升速齒輪箱條件下，電機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)8000～9000r/min）；高可靠性（至少保證一年安全連續(xù)運(yùn)行8000小時(shí)）。一少：即少維修或免維修，無須照看。在采用了高精度的變頻調(diào)速器和永磁同步電動(dòng)機(jī)組成的調(diào)速系統(tǒng)后，高同步、高精度、高轉(zhuǎn)速和少維修可以實(shí)現(xiàn)，但高可靠性還做不到，影響了紡絲裝置安穩(wěn)長滿優(yōu)生產(chǎn)。以3萬噸/年短絲生產(chǎn)線為例，其日產(chǎn)量為100噸短纖維，若外來電網(wǎng)瞬時(shí)低電壓（或瞬時(shí)失電），引起計(jì)量泵變頻器停役電機(jī)停轉(zhuǎn)，會造成聚酯熔體壓力增大，迫使聚酯裝置熔體增壓泵停止，從而影響聚酯裝置正常生產(chǎn)。 1.2 原有電力拖動(dòng)系統(tǒng)的缺點(diǎn) 原1.5萬噸/年短絲直接紡裝置由一臺變頻器驅(qū)動(dòng)多臺永磁同步電動(dòng)機(jī)。變頻裝置在運(yùn)行中尚存在以下不足之處：（1）短絲裝置由于多臺電動(dòng)機(jī)共用一臺變頻器，無法實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，所以選用時(shí)既要考慮到最高頻率時(shí)直接起動(dòng)，又要考慮到若干臺電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，某一紡位故障排除后又繼續(xù)投入運(yùn)行，因此變頻器容量不得不選用偏大。（2）紡絲機(jī)故障停臺率偏高。它不能承受電網(wǎng)瞬時(shí)低電壓（含瞬時(shí)失電），由于雷電、電纜接地故障及開關(guān)倒閘操作，定會出現(xiàn)瞬時(shí)低壓現(xiàn)象，造成變頻器停役，致使整臺紡絲機(jī)停產(chǎn)，釀成巨大損失。 2 前紡裝置變頻調(diào)速系統(tǒng)特點(diǎn)分析（由ups供電、小逆變器永磁同步電動(dòng)機(jī)開環(huán)同步拖動(dòng)系統(tǒng)） 新生產(chǎn)線的前紡部分變頻調(diào)速系統(tǒng)如圖1。 [align=center] 圖1 前紡部分變頻調(diào)速系統(tǒng)圖[/align] 前紡裝置的主要改進(jìn)是電源系統(tǒng)采用ups（西門子system4233，330kva）供電。輸出：380v，480a；蓄電池450ah. 正常情況下由市電進(jìn)行供電，若電網(wǎng)瞬時(shí)失電或低電壓，由電子開關(guān)控制自動(dòng)切換到蓄電池供電，確保逆變器不受影響。與原生產(chǎn)線相比，雖然一次性投入較大，但可確保在瞬時(shí)低電壓（含瞬時(shí)失電）時(shí)，計(jì)量泵可正常工作，提高經(jīng)濟(jì)效益。 3 后處理裝置變頻調(diào)速系統(tǒng)特點(diǎn)分析 后紡裝置的變頻調(diào)速系統(tǒng)如圖2所示。 [align=center] 圖2 后紡裝置的變頻調(diào)速系統(tǒng)圖[/align] 后處理裝置中牽伸、緊張熱定型、疊絲、卷曲的拖動(dòng)采用共用直流多逆變器變頻調(diào)速系統(tǒng)，其逆變器接同一直流母線。電動(dòng)機(jī)則采用大功率的異步電動(dòng)機(jī)。共用直流母線由＃1、＃2整流裝置供電。兩套整流器的疊加既可擴(kuò)大容量，又可減少紋波和諧波，穩(wěn)定直流電壓。與原生產(chǎn)線相比有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）采用共用直流母線可以自適應(yīng)調(diào)整不同牽伸比條件下被拖電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力矩。比如對某一設(shè)定好的牽伸比，頭道、二道、三道牽伸機(jī)的轉(zhuǎn)速分別為n1、n2、n3，由于絲的張力作用，在沒有制動(dòng)功能時(shí)，頭道牽伸輥會被后面牽伸輥拖著跑，而現(xiàn)在采用共用直流母線的變頻調(diào)速后，一旦n1的數(shù)值超過設(shè)定值，電動(dòng)機(jī)便進(jìn)入了再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)。一方面被拖電機(jī)變成發(fā)電機(jī)，發(fā)出的電能經(jīng)續(xù)流二極管整流變成直流回饋到直流母線，電動(dòng)機(jī)不僅無須從電網(wǎng)吸收能量，還可將制動(dòng)能量供給其他逆變器，既可穩(wěn)定直流母線電壓，又由于電動(dòng)機(jī)容量較大（如第二牽伸機(jī)電動(dòng)機(jī)為400kw），電能節(jié)約也相當(dāng)可觀。另一方面，被拖電動(dòng)機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)，只要設(shè)置相應(yīng)的頻率比，就能控制轉(zhuǎn)速比，確保了牽伸比控制精度。 （2）滌綸短絲后處理牽伸緊張熱定型聯(lián)合機(jī)組是滌綸短纖維生產(chǎn)中的一道關(guān)鍵工序，主要承擔(dān)著將原絲按一定牽伸倍率進(jìn)行拉伸和定型。新生產(chǎn)線采用交流變頻調(diào)速，各道牽伸輥具有獨(dú)立的變頻傳動(dòng)，只需改變各變頻器的頻率就能方便調(diào)整工藝需要的牽伸倍率。 疊絲機(jī)、卷曲機(jī)也采用共用直流母線多逆變器調(diào)速方案，不再討論。切斷機(jī)則為獨(dú)立變頻器，和一般變頻調(diào)速原理相同，在此不再展開。 4 結(jié)語 （1）如上所述，共用直流母線變頻調(diào)速技術(shù)是可靠的，雖然一次投入較高，但每年可以減少停車2～3次，按一條3萬噸/年生產(chǎn)線計(jì)算，可減少pet放流8～12噸，同時(shí)還可避免因停車造成的纖維質(zhì)量波動(dòng)（一次停車將影響144～216噸纖維的質(zhì)量穩(wěn)定性），如此計(jì)算不用幾年就可收回改造費(fèi)用。 （2）由于采用共用直流母線變頻調(diào)速技術(shù)，使整體生產(chǎn)條件處于穩(wěn)定狀態(tài)，從而給改變產(chǎn)品規(guī)格、調(diào)整工藝參數(shù)帶來極大便利。過度時(shí)間短，廢絲少，工藝調(diào)整精確。 （3）從新生產(chǎn)線實(shí)際運(yùn)行情況看，共用直流多逆變器調(diào)速系統(tǒng)在滌綸短纖維的生產(chǎn)中優(yōu)勢突出，代表了紡絲機(jī)拖動(dòng)的發(fā)展方向。但在后紡部分仍不能完全排除電網(wǎng)失電對變頻器的影響，如變頻器一旦停役會使正在牽伸的一段滌綸絲（約100m）報(bào)廢。另外，前紡卷繞紡絲裝機(jī)容量196kw，ups輸出容量330kw，實(shí)際使用的容量較小。 參考文獻(xiàn) [1]劉亮喜. 化纖紡絲機(jī)的變頻調(diào)速系統(tǒng) [2]張仁飛. 滌綸二廠短絲前紡變頻調(diào)速現(xiàn)狀分析暨改造方案. 金山油化纖 [3]范士強(qiáng). system/ups在3萬噸/年短絲裝置中的應(yīng)用. 2002年 技術(shù)論文 作者簡介 李怡然（1964—），上海石油工業(yè)學(xué)校，高級講師。1985年畢業(yè)于上海大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，長期從事電力電子變流技術(shù)電力拖動(dòng)等專業(yè)課教學(xué)。