長期以來，變頻調速系統就以其優良的性能受到矚目，而近年來，電力電子技術的發展，大功率晶體管及IGBT半導體電力開關的問世，更為變頻器的發展提供了廣闊的前景，使變頻器在各行各業的應用更為廣泛。

1、紡絲工藝及生產對調速系統的要求

滌綸紡絲是將干燥過的聚酯切片由螺桿擠壓機制成紡絲熔體，經過熔體過濾器過濾后，紡絲熔體由計量泵計量并壓入紡絲組件，由噴絲孔噴出的熔體細流經紡絲側吹風窗冷卻成形，絲束冷卻成形后，在進入紡絲甬道之前，進行集束上油，最終形成纖維。

由于該兩部位高速紡絲機主要用于新產品的開發及差別化長絲的小批量生產，所以，為滿足生產工藝的需要，對電氣傳動提出如下要求：

（1）調整范圍廣D=31；

（2）轉速精度高001%02%；

（3）控制系統靈敏、精確；

（4）可靠性高，在滌綸生產中，各生產工藝都是連續生產，傳動系統故障將會產生大量廢絲、廢料。

若停車時間較長，再恢復生產時，要花很多時間和耗用不少的易損零配件（如：組件濾網、墊圈等）；

（5）維修簡單，維修量少。

為此，螺桿擠壓機、計量泵及油劑泵的驅動裝置均采用了交流電動機的變頻調速系統。

2、系統組成及工作特點

（1）螺桿擠壓機的驅動裝置選用的是日本富士產FRNG9S系列的數字變頻器。該變頻器是高性能的PWM控制的交直交變換器。主要由二極管橋式整流和帶有32位微處理器控制系統的逆變器組成。整流器將380V、50Hz三相交流電變成直流電，為逆變器提供恒定的直流電壓信號。而逆變器中由于采用了IGBT作為其功率器件，使它的性能有了很大提高。其一是高載波控制，使輸出電流波形有明顯改善，從而減輕了電機運轉顫動。其二是開關頻率提高，使之超過人耳聽力的范圍，實現了運轉的靜音化。其三是消耗功率減少，體積趨于更小。

SDC31是裝有微處理器的通用指示調節儀，能夠進行溫度、壓力、流量及速度等的控制，進行使現場測量信號同預先設定值一致的PID控制運算等，并輸出控制結果。

電氣控制單元則由空氣開關、中間繼電器、熔斷器、控制按鈕等組成。

因為螺桿擠壓機控制目標并非轉速恒定而是出口壓力恒定，所以該系統采用的是壓力負反饋閉環控制。

工作過程如下：壓力變送器將熔體壓力變為電信號，送至SDC31數字調節儀中，進行壓力顯示并調節。數字調節儀切換開關處于自動位置時，若檢測到的壓力電流信號與壓力控制設定值的差值為零，則數字調節儀控制變頻器的頻率穩定不變；若差值出現正、負偏差，則數字調節儀將對偏差進行比例、積分和微分等運算，并輸出控制結果給變頻器，調節其頻率，從而調節電動機的轉速，使熔體壓力維持在設定水平上，形成熔體壓力的自動控制。如將數字調節儀切換開關置于！手動？操作位置，就可進行手動操作。

本系統采用的是三相異步電動機的單閉環變頻調速，改變了以往螺桿拖動均為直流調速的模式，既具有直流調速系統優良的調速性能，又具有交流調速系統結構簡單、調速精度高、抗干擾能力強、維修方便的特點。

（2）化纖紡絲采用齒輪泵作為計量泵，又稱紡絲泵。其作用是將紡絲熔體定量、定壓地連續輸向噴絲組件，通過噴絲板微孔噴成絲束，以保證紡絲支數的均勻。

通常情況下，計量泵的傳動形式有2種，一是大變頻調速驅動，即由一臺大功率變頻器U來驅動多臺永磁同步電動機，我廠4套上海二紡機生產的POY紡絲機的計量泵就是采用這種驅動方式。二是多臺小變頻器驅動，即每1臺電動機均由1臺小變頻器單獨驅動，一一對應。

其中：Q1Q4為空氣開關，U1U4為變頻器，M1M4為永磁同步電動機本文介紹的兩部位高速紡絲機的計量泵就是采用第二種驅動方式。它比大變頻調速器驅動方式具有以下優點：某一電動機故障只能使相應的變頻器停止工作，而不會造成整個紡絲系統停車；變頻器可以軟啟動，故選擇變頻器時，可以大大減少容量，降低成本；每1臺變頻器可以分別設定其運轉頻率，所以1臺紡絲機可以同時生產4種規格的POY絲，有利于新產品的開發與研究。

計量泵調速系統的變頻器同樣選用FRNG9S系列，而電機采用的是FTY7504型永磁同步電動機。永磁同步電動機的轉子是永久磁鐵，定子與一般的鼠籠式電動機相同。當輸給同步電動機的頻率改變時，電動機的轉速也隨之改變。（n=60f/pn-轉速f-電源頻率p-極對數）因為FRNG9S系列變頻器精確度可達001%02%，所以在與永磁同步電動機構成系統時，無需采用閉環控制，而是采用最經濟、簡單的開環控制方式就可保證電機轉速的精度要求，基本保證電機轉速的精度與變頻器的頻率精度相同。

（3）在利用高速紡絲機生產時，為了順利進行合成纖維紡絲及加工，減少絲束間的摩擦和絲束與導絲鉤間的摩擦，減少靜電，必須人工賦予纖維一定的柔軟性、平滑性和抗靜電性，就需要在紡絲時施加一定的合纖油劑。這項工作就由油劑泵來實現。

油劑泵驅動采用的是FRNG9S系列變頻器與三相異步電動機構成開環的控制方式。

根據工藝要求，改變變頻器的設定頻率，從而改變油劑泵電機的轉速，達到工藝要求的絲線上油率，保證產品的質量。

3、其它問題

用于紡絲生產的富士FRNG9S系列變頻器具有很強的保護功能，如電動機的短路保護，接地故障保護，中間回路過電壓、欠電壓保護，逆變器過熱保護等，并且，在操作面板上以代碼顯示跳閘原因，所以，故障診斷大大簡化，維修方便。

因為本廠的兩部位高速紡絲機采用高精度、高可靠性的變頻調速系統，故障率大大減少，保證了生產的正常進行和新產品的開發，滿足了市場的需求。