一、變頻調(diào)速技術(shù)在染整行業(yè)中的發(fā)展趨勢(shì)
對(duì)于染整行業(yè)來(lái)說(shuō)，電耗是其生產(chǎn)成本的主要組成部分，染缸是紗線染色的主要耗能設(shè)備之一。隨著變頻控制技術(shù)的發(fā)展，流量壓差變頻控制在染整行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。利用變頻技術(shù)對(duì)染缸進(jìn)行節(jié)能改造也成為染整行業(yè)降低染紗能耗、提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的最有效途徑。因此，在染缸中使用交流變頻調(diào)速裝置對(duì)減少能源浪費(fèi)具有重要意義。
二、染缸工藝中的主要損耗
紗線染色過(guò)程是按照預(yù)定的循環(huán)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，即內(nèi)流和外流的時(shí)間控制而形成的染色過(guò)程。其內(nèi)部流動(dòng)主要由換向器實(shí)現(xiàn)，而紗線的流動(dòng)主要由主泵實(shí)現(xiàn)。
首先是硬件損耗。采用原有的Y-△降壓?jiǎn)?dòng)普通染缸主泵，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和電流大，加速了主泵的老化和換向器的加速磨損。增加了維護(hù)成本和能源浪費(fèi)。
其次，溢出損失。由于紗線加工工藝不同，每道工序所需的溫度、流量、壓力也不同。對(duì)于主泵電機(jī)，染色過(guò)程中染缸的負(fù)載發(fā)生變化。而且泵的流量是按照要求的最大流量來(lái)設(shè)計(jì)的，它的初始主泵電機(jī)以恒定的速度提供壓力流量。當(dāng)每根被抽紗線的流量小于最大流量時(shí)，著色劑就會(huì)流過(guò)每磅紗線，使紗線短時(shí)間內(nèi)無(wú)法上色，這部分能量就白白浪費(fèi)了。
然后是節(jié)流損失。當(dāng)水流過(guò)換向器的換向口時(shí)，會(huì)有一定的流量和壓力，使換向電磁閥的扭矩增大。同時(shí)，由于水的長(zhǎng)期全速循環(huán)流動(dòng)和換向器零件之間的機(jī)械劇烈摩擦，導(dǎo)致密封圈溫度過(guò)高，換向器噪音過(guò)大，機(jī)械壽命縮短。
最后是設(shè)計(jì)余量的損失。通常在設(shè)計(jì)中，一般考慮通用性，以最大容量為設(shè)計(jì)依據(jù)。因此，染缸主泵電機(jī)的設(shè)計(jì)容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)際需要，存在“大馬拉大車”現(xiàn)象，造成電能的極大浪費(fèi)。
三、流量差壓控制節(jié)能原理及控制系統(tǒng)變頻器（以下簡(jiǎn)稱-VFD）
（1）調(diào)速節(jié)能。根據(jù)紗線染色的工藝要求，將原主缸注料管改為流量控制器，轉(zhuǎn)換成4-20mA電流信號(hào)后作為VFD的給定頻率信號(hào)加到PLC的模擬輸入端，由PLC實(shí)時(shí)采樣，經(jīng)PID運(yùn)算處理，使輸出到VFD的頻率隨流量控制器的模擬信號(hào)線性變化。PLC計(jì)算出給定的磅數(shù)后，所需的壓力和流量會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而降低電機(jī)的輸出功率。換向到位開關(guān)安裝在換向電磁閥上，保證了換向電磁閥完全到位。內(nèi)外流換向時(shí)，轉(zhuǎn)速會(huì)根據(jù)換向開關(guān)的動(dòng)作自動(dòng)降低，換向完成后自動(dòng)加速到所需頻率，使電機(jī)和換向閥的能量損失在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)降到最低。
（2）降低了成本，操作方便。取消了原水位控制器和主缸磁信號(hào)，改為模擬信號(hào)控制器控制水位。安裝人機(jī)界面是為了檢查主缸的實(shí)時(shí)水位。避免了因主缸無(wú)水運(yùn)行而造成的事故。去掉了料罐的水位控制器，用原來(lái)的模擬信號(hào)控制器控制水位，降低了維護(hù)成本和生產(chǎn)成本。
（3）提高功率因數(shù)，節(jié)約能源。無(wú)功功率不僅增加了線路損耗和設(shè)備發(fā)熱，而且由于功率因數(shù)的降低導(dǎo)致電網(wǎng)中有功功率的減少。可以看出，功率因數(shù)越大，有功功率越大。主泵的COSφ值在0.6-0.8之間，但采用變頻調(diào)速裝置后，由于VFD內(nèi)部濾波電容的補(bǔ)償作用，COSφ≈1，從而降低了無(wú)功損耗，增加了電網(wǎng)的有功功率。
（4）軟啟動(dòng)節(jié)能。由于原電機(jī)直接起動(dòng)或Y/△起動(dòng)，起動(dòng)電流等于額定電流的(3-7)倍，會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)電設(shè)備和供電網(wǎng)絡(luò)，也會(huì)增加電網(wǎng)的容量要求。啟動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的大電流和振動(dòng)對(duì)設(shè)備壽命極為不利。采用變頻節(jié)能裝置后，配合變頻器的軟啟動(dòng)功能，啟動(dòng)電流可從零開始，在加速時(shí)設(shè)定的電流限值內(nèi)，最大值可限制在以內(nèi)，一般不超過(guò)額定電流的1.2倍，從而減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，提高電網(wǎng)的容量要求，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。
