汇川技高一筹，纺织设备断电不同步、过热停机难题迎刃而解
由中国纱线网、中国纺织工程学会棉纺织专业委员会主办的第六届“全国纺纱技术创新研讨会”于4月8-10日在郑州圆满闭幕！800多位纺织业界同仁共享盛会！汇川技术智能纺织事业部研发总监殷杰做了题为“通过电气手段解决堵棉和断电停车时全车断头的方法”的专题报告，现摘取内容要点分享如下：
（图一：汇川技术智能纺织事业部研发总监殷杰做专题报告）
一、“工艺电子化”概述
上世纪90年代，国内经济水平发展程度较低，民众对纺织品的品质要求也不高，对纺织品生产设备的技术要求也较低，因此当时的纺织机械设备多以机械传动为主。简单耐用、技术门槛相对较低，这些都是那个时代的特征。
进入21世纪以后，国内经济迅猛发展，民众生活水平普遍提高，各类纺织日用品的需求井喷式增长，个性化需求也日益凸显，伴随着生产工艺技术的发展以及下游需求的释放，纺织机械的技术发展趋势也在悄然发生着变化。提高纱线及布匹的品质、提高设备生产效率、进一步降低人工参与度、大幅度降低能源消耗，这些都成为技术发展的新趋势。机械传动系统“三低”（精度低、效率低、能耗比低）的特点也预示着它必将被淘汰的命运，一场纺织机械传动工艺电子化改革的大潮正悄然而生。
“工艺电子化”即指机械设备的各个核心机构均使用自动化驱动产品对电机进行控制，使用电子传动替代机械传动来实现纺织设备的生产工艺效果。匹配电子化方案的纺织设备能够非常便捷地单独对每台电机进行精准的调速控制，因此相比机械传动方案，它具有“三省两提” 的优势。即节省能耗、节省材料、节省人工、提升品质、提高效率。
二、“工艺电子化”存在的缺憾及汇川技术解决方案
“工艺电子化”能够解决工艺机械化设备的大部分先天性缺陷，但任何新生事物都不可能尽善尽美，工艺电子化亦是如此，它在为设备带来效率的同时也会引入一些固有的先天性问题，以下两个问题将会阻碍工艺电子化方案在棉纺行业的普及：
1、设备使用电子化传动之后，各机构之间便没有了直接的物理关联，因此在电网出现异常，设备紧急停车时，各机构都会根据自身不同的机械惯量自由停车，机构之间的传动关系将被破坏，从而导致纱线的指标降低甚至出现全车断头的生产事故。
2、自动化产品是发热源，并且对环境温度*为敏感，因此大部分自动化产品都需要匹配风扇散热。纺织特别是棉纺行业的生产环境温度*高，同时伴有大量棉絮飞花，*易堵塞风扇，所以普通的驱动器产品很难在这种恶劣工况下长时间正常运行。
接下来，将介绍汇川技术如何通过优化驱动器的软硬件等电气手段避免设备在电网异常停车时全车断头的方案以及解决驱动器在棉纺行业应用时的堵棉问题。
（一）断电同步技术—断电不断纱！
全国大部分棉纺厂都是用电大户，厂内电网出现波动甚至晃电（瞬间停电）都是正常现象。若电控系统没有相应的解决方案，则各台驱动器在输入交流电压过低时（通常低于250V左右）便进入欠压停机状态，此时各台驱动器根据自身机构的惯量大小和负载情况自由停车，电机转速不受控制，各机构电机的转速传动比发生变化，导致纱线的捻度和条干度等核心工艺指标突变，该段纱线就有可能粗细不均、捻度不均、出现堆纱和粗细节等，*严重可能出现全车纱线断头的生产事故。
目前业内*普遍的方案是增加UPS备用电源，在设备供电切断时UPS瞬间接入，保证设备正常受控停车，但是此方案不但增加了大量一次性硬件投入成本，而且增加了额外的维护成本。
断电同步是汇川技术在纺织行业内提出的一项全新概念，它基于驱动器的矢量控制技术，深度融合纺织设备工艺，将整个电气系统中所有驱动器作为一个整体来考虑，通过将机械动能转变为电能的核心控制思路，在外部断电时持续为驱动器供电直至可靠停车。这项技术同时运用了“过压抑制”、“高速CANlink通讯总线”、“转矩控制”等核心控制技术，实现在电网异常后设备在紧急停车的过程中**保持所有驱动器之间的输出频率“电子齿轮比”不变，从而保证整个断电停车过程中生产纱线的指标不变。
汇川断电同步方案优势：
断电同步技术通过优化控制单元内部软件的方法弥补了工艺电子化设备系统中各机构之间没有物理连接的缺陷，为纺织设备的工艺电子化之路扫清了*大的障碍。断电同步技术适用于所有多轴传动的纺织设备，它具有以下明显优势：
1、省去了传统方案中的UPS电源，并且不依赖于任何外部附件，大幅度降低了电气系统的硬件投资成本。
2、保证了纱线在断电异常停车过程中的工艺指标维持不变，确保了纱线的生产质量。
3、断电同步技术的共母线连接方式为系统节能提供了前提条件，发电机构（如粗纱机的锭翼机构）将能量提供给电动机构（如粗纱机的筒管机构）使用，系统综合能耗大幅度降低。
4、断电同步技术的高速数字总线网络为智能化方案提供前提条件，未来工厂级的工业网络接入系统时仅需一个节点即可，大幅度降低了网络化改造的系统成本。
5、断电同步技术以联网的全电子化驱动器为载体，外部仅需要对主机单元进行操作即可，从机单元全部由主机单元自动控制，*大程度减少了系统布线和调试的工作量，同时也*大地降低了系统维护的难度。
（二）防棉絮技术---3个月免清理！
国内大部分的纺织终端特别是棉纺厂的生产环境较差：
1、车间温度普遍较高，夏天的室内温度局部超过45℃（印度和东南亚地区的工厂超过50℃），且空气流通不畅，不利于驱动器的散热。
2、纱线生产过程中*易产生长度约2～3mm的飞花，导致棉纺车间空气环境中充斥着短纤棉絮粉尘。驱动器在散热过程中*易因为设备内部的空气对流而吸入此类粉尘，导致散热器堵塞，不利于设备散热。
由于以上两个主要因素，在棉纺车间使用的驱动器*易因为过温而报警，且长时间在高温环境下工作，驱动器的核心元器件始终处于过负荷运行状态，这*大地缩短了驱动器的使用寿命。因此棉纺车间内经常需要为电气设备加装散热装置，这不但额外增加了生产成本，而且大大提高了生产过程的安全隐患，除此之外还需要耗费大量人力成本，定期（一般为3～4个小时）清理所有驱动器的散热通道，避免被棉絮堵塞。
近些年来随着电力电子技术的发展，驱动器的功率密度设计越来越高，驱动器体积随之变得越来越小，在这样的技术背景和趋势下，散热设计也逐渐成为业内的主流技术。想散热条件好，就必须从风扇和散热器这两个部件上想办法。大部分驱动器都选择使用超高转速的风扇，同时将散热器的散热面积增大（齿距减小），这更加剧了驱动器在棉纺厂这种高温高棉絮场合应用时报过温故障的风险。
创新的风扇设计
风扇是整个散热系统中接触棉絮飞花的**个环节，大量的棉絮积累能够使风扇堵死，因此如何解决风扇问题使棉絮能够直接通过风扇从出风口排出，是方案设计的关键。
防棉絮设计方案中对风扇的扇叶、轴承、框架等关键部件都做了加厚、加固以及防静电等可靠性处理，*终使得棉絮纤维能够直接通过风扇扇叶，通过率超过95%。
创新的散热器设计
棉絮纤维通过风扇后便进入散热器，散热器是阻挡棉絮通过的另一个关口，大量棉絮堵塞在散热器叶片的间隔处*大地影响了散热效率。防棉絮设计方案通过对散热器的材质、齿距、齿高、磨边等关键技术参数的优化，*终使得棉絮纤维能够顺利通过散热器并从出风口顺利飞出驱动器，整体通过超过97%。
防棉絮技术通过对驱动器内部的风扇和散热器进行定制化的加工处理，能够满足环境温度50℃以上的工作条件，并且能够实现连续3个月不清理棉絮，*大地提升了驱动器在棉纺终端恶劣使用环境下的适应性，同时大幅度降低了驱动器报过热故障的概率，为纺织设备的工艺电子化之路奠定了坚实的基础。
总结：工艺电子化符合纺织设备高品质、高效率、高易用的核心诉求，是整个纺织行业目前正在经历的一场技术变革。基于电子化变革的成果（单台设备内部各机构联网），工厂自动化趋势正在快速酝酿，纺织装备智能化的变革已然近在咫尺。汇川技术致力于成为纺织工业工艺电子化、装备智能化的推动者，基于纺织设备核心价值的发展演变，不断研发能够满足核心价值的技术和产品，始终追求“工艺+工控”的*大效益，是汇川技术拓展纺织行业的核心理念。断电同步技术和防棉絮技术均是基于纺织设备核心价值而演化出来的创新技术，是汇川技术纺织产品策略的**诠释，这些技术也将*终推动整个纺织行业的设备技术路线以及解决方案的电子化、智能化变革。
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