تطبيق محول التردد من سلسلة Powtran PI500 في آلات الغزل الدقيق
2017-10-11
أولاً، مقدمة
آلة الغزل الدقيق هي جهاز غزل يُستخدم في عملية الغزل لتحويل الخيوط الخام أو الشرائط شبه الجاهزة إلى خيوط دقيقة جاهزة، وذلك عبر عمليات التمديد والالتفاف واللف. وهي من المعدات الرئيسية في صناعة غزل القطن. وتعتمد جودة وإنتاجية الخيوط الدقيقة على الجودة الشاملة لكل خطوة من خطوات عملية الغزل بأكملها.
الوحدة الإنتاجية لآلة الغزل الدقيق هي المغزل، وعادةً ما يُقاس مستوى إنتاج آلة الغزل الدقيق بالكمية المنتجة لكل ألف مغزل في الساعة. ويُعبَّر عن حجم إنتاج مصنع الغزل بحسب العدد الإجمالي للمغازل المملوكة لآلة الغزل الدقيق. وتُعدّ آلات الغزل الدقيق أكثر الآلات استهلاكًا للطاقة في عملية إنتاج الغزل.
لذلك، أصبحت الجهود المبذولة لتحسين كفاءة إنتاج آلات الغزل الدقيق، والحد من معدل انقطاع الخيوط في هذه الآلات، وتخفيض استهلاك الطاقة، ورفع مستوى التحكم الآلي، وسيلةً لتزيد مصانع غزل القطن إنتاجها، وتخفض استهلاكها، وتعزز فعاليتها، كما تتيح فرصًا جديدة في مجالات نقل الحركة بالمحركات والتطبيقات الآلية.
ثانياً: خصائص عمل آلة الغزل الدقيق
توجد الطرق التالية لمحركات آلات الغزل الدقيقة ونظام التحكم في السرعة:
2.1. محرك متعدد الأقطاب مع تحكم بواسطة مرحلات مصدر طاقة بتردد الصناعة: يتم ضبط سرعة العملية عن طريق تغيير عدد أقطاب المحرك، إلا أن نطاق التعديل ضيق ولا يلبي متطلبات تحسين العملية، كما أن حجم أعمال صيانة النظام كبير جدًا.
2.2. محرك متزامن غير متزامن + محول تردد: يتيح التحكم في السرعة عن طريق محول التردد تسهيلًا كبيرًا في ضبط السرعة، ويتّسم بنطاق واسع لضبط السرعة؛ إلا أن المحرك غير المتزامن يعاني من فارق دوران معين، مما يؤدي إلى تذبذب ملحوظ في سرعة الأسطوانة، كما أن استجابة السرعة تكون أبطأ بعض الشيء. بالإضافة إلى ذلك، فإن كفاءة ومعامل القدرة للمحركات غير المتزامنة العادية ليست مرتفعة جدًا، ما يؤدي إلى فقدان طاقة ملموس.
2.3. محرك متزامن مغناطيسي دائم + محول تردد خاص بالمغناطيس الدائم: يتيح التحكم في السرعة عبر محول التردد تسهيلًا في ضبط السرعة، ويتسم بنطاق واسع لضبط السرعة. يتميز المحرك المغناطيسي الدائم بفعالية عالية ومعامل قدرة مرتفع واستقرار في السرعة، مع خسائر منخفضة في الطاقة غير الفعالة.
بالمقارنة، فإن النظام الثالث للقيادة يحقق أفضل نتائج في آلات الغزل الدقيق، حيث يتمتع بكفاءة إنتاجية عالية وموفر للطاقة. مع ذلك، فإن الاستثمار في المعدات فيه أعلى نسبيًا. ولذلك، تلجأ معظم شركات النسيج إلى الحل الثاني المتمثل في استخدام محرك أساسي غير متزامن مع محول تردد للتحكم.
ثالثًا: متطلبات وخصائص تصميم محول التردد لآلة الغزل الدقيق
3.1. نظرًا لسوء البيئة في مواقع النسيج ووجود كمية كبيرة من القطن المتطاير، قد تُسد مروحة العاكس أثناء الاستخدام بسبب انسدادها بالقطن، مما يؤدي إلى تلف المروحة وحدوث أعطال مثل ارتفاع درجة حرارة العاكس. بالاعتماد على ظروف موقع آلات الغزل الدقيقة، وانطلاقًا من عاكسات المتجهات عالية الأداء من سلسلة PI500، طورت شركة بوشوان للتكنولوجيا عاكسًا من سلسلة PI500 XXXG3N. لا يحتوي هذا العاكس على مروحة تبريد، بل يعتمد على الهواء الذي توفره قنوات التهوية في الموقع لتوليد التبريد. وقد أثبتت هذه المنتجات خلال التجارب الميدانية أن ارتفاع درجة الحرارة يتوافق مع المعايير التصميمية، وأن أداء التشغيل يلبي متطلبات العملاء.
3.2. ميزات محول التردد من سلسلة PI500 XXXG3N
تم اعتماد وحدة تحكم ذات أساس DSP لتحقيق التحكم عالي السرعة والأداء العالي. تتوفر ثلاث طرق للتحكم في السرعة: التحكم V/F، والتحكم المتجهي بدون PG، والتحكم المتجهي مع PG. يدعم التحكم المتجهي للمحركات غير المتزامنة والمحركات المتزامنة ذات المغناطيس الدائم، مع خاصية التعلم الذاتي الدقيق لمعاملات المحرك. في ظل التحكم المتجهي دون استشعار، يمكن تحقيق إخراج عزم دوران عند التردد المنخفض 0.5 هرتز/150%، مما يتيح عزم دوران كبير عند السرعات المنخفضة مع تذبذب عزم دوران ضئيل. يتمتع بخاصية PLC بسيطة، ويمكنه تنفيذ التحكم في ما يصل إلى ست عشرة مراحل سرعة. توظف تقنيات متقدمة لإدارة الحرارة، وتصميم بدون مروحة، ويتكيف مع درجة حرارة محيطة تصل إلى 40 درجة مئوية. يتم التثبيت بواسطة شفة، مما يجعل التركيب والصيانة سهلين. يحتوي على واجهة اتصال 485 مدمجة، وبرنامج حاسوبي سهل الاستخدام للحاسب الآلي الرئيسي، مما يتيح الاتصال الشبكي مع الحاسب الآلي الرئيسي ويدعم أنواعًا متعددة من الاتصالات. يتميز بطبقة طلاء مقاومة للعوامل الثلاثة (الماء والغبار والصدمات)، مما يجعله مناسبًا للبيئات القاسية المختلفة.
3.3. صورة محول التردد PI500 XXXG3N
رابعًا: حالة الاختبارات الميدانية والصور التطبيقية
4.1. نتائج الاختبارات الميدانية
أكدت نتائج الاختبار أن التيار التشغيلي للجهاز مستقر جدًا مع تذبذبات ضئيلة. وفي الوقت نفسه، كانت أثر ارتفاع درجة الحرارة مثاليًا أيضًا، مما يلبي تمامًا متطلبات الموقع.
4.2. صور للتطبيق في الموقع:
خامسًا: نتائج التطبيق الميداني
5.1. تمّ تعزيز الإنتاجية. على الرغم من خفض السرعة بنسبة 5% إلى 8% عند الغزل الصغير والغزل الكبير (بهدف تقليل معدل انقطاع الخيوط)، إلا أنه تمّ رفع السرعة بنسبة 5% إلى 15% عند الغزل المتوسط، والذي يمثّل 80% من الطول الكلي للغزل الدقيق. ونتيجة لذلك، ارتفعت السرعة الكلية للغزل بما يقارب 10%، مما أدى إلى زيادة كبيرة في وقت التشغيل الفعّال للمغازل، وتحسين كفاءة وإنتاجية آلات الغزل الدقيق. وبالتالي، ارتفع الإنتاجية بنحو 10%.
5.2. تحسين جودة المنتجات. باستخدام محول التردد، يتم التحكم في التذبذبات في السرعة بشكل دقيق، مما يقلل من معدل انقطاع الخيوط. ونتيجة لتقليل الانقطاعات، يستطيع عمال الماكينات استغلال الوقت الموفر في أعمال التنظيف، ما يؤدي إلى تقليل العيوب المفاجئة في الغزل وتحسين جودة المنتجات.
5.3. توفير المواد الخام. بعد تقليل القطع المكسورة، ينخفض عدد الوصلات العائدة، كما ينخفض بشكل متناسب عدد أزهار الأسطوانات الجلدية، مما يعني توفير المواد الخام المهدورة في عمليات إعادة المعالجة.
5.4. سهولة تغيير العملية. مع ارتفاع درجة الأتمتة، وانخفاض شدة العمل، عند تغيير النوع أو تعديل السرعة، لا داعي لتغيير أقراص السيور؛ بل يكفي تعديل معلمات محول التردد مباشرةً لتحقيق ذلك.
5.5. بالنسبة للأنواع التي يصعب غزلها بعض الشيء، مثل الخيوط ذات اللفّات القوية، والخيوط ذات النواة المغلفة، والخيوط الممزوجة بالكتان والقطن، ومنتجات التمشيط الفاخرة، يمكن تحقيق أقصى زيادة في الإنتاجية وتقليل انقطاع الخيوط من خلال اختيار نقطة مثلى في عملية الإنتاج عبر تغيير السرعة.
5.6. باستخدام طريقة القيادة المزودة بمحوّل تردد ومحرك غير متزامن، يمكن استغلال الطاقة غير الفعالة للمحرك إلى أقصى حد، والاستفادة الكاملة من معامل القدرة وتحسينه، مما يحقق هدف توفير الطاقة. لقد ارتفع معامل القدرة لآلة الغزل الدقيق من 0.71 إلى 0.92، مما أدى إلى خفض التيار غير الفعال، وتقليل الفقد في الخطوط، وبالتالي توفير الطاقة الكهربائية.
5.7. انخفاض في انقطاع الخيوط الدقيقة، مما يسمح لمشغلي الآلات بزيادة عدد المراقبين، وتقليل عدد العمال، وترشيد تكاليف العمالة.
5.8. انخفاض معدل أعطال المعدات، مما يقلل من الخسائر الناجمة عن توقف الإنتاج بسبب الأعطال، ويزيد الناتج نسبيًا، ويقلل من تكاليف صيانة المعدات.
5.9. لا يعتمد المحول الترددي على مروحة تبريد للتهوية، مما يقلل من احتمال حدوث أعطال في المحول الترددي ناتجة عن تعطل المروحة، ويعزز كفاءة تشغيل المعدات.