CN203333830U - 纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的新型速度控制*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的新型速度控制***，包括人机界面、PLC控制器、输入输出卡件、变频器和工作电机，所述PLC控制器通过输入输出卡件与变频器连接，所述变频器与工作电机连接，所述人机界面与PLC控制器连接，所述人机界面上设有WINCC过程监视模块和用于控制工作电机转速的预设值模块；所述变频器包括供胶泵变频器、升降轴变频器、纺丝辊Ⅰ变频器和纺丝辊Ⅱ变频器；所述工作电机包括供胶泵工作电机、升降轴工作电机、纺丝辊Ⅰ工作电机和纺丝辊Ⅱ工作电机；所述供胶泵变频器与供胶泵工作电机连接，升降轴变频器与升降轴工作电机连接，纺丝辊Ⅰ变频器与纺丝辊Ⅰ工作电机连接，纺丝辊Ⅱ变频器与纺丝辊Ⅱ工作电机连接。

Description

纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的新型速度控制***

技术领域

 本实用新型涉及一种半连续高速纺丝机的速度控制***，特别是涉及纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的新型速度控制***。

背景技术

由纤维素原料提取出纯净的甲纤维素，称为浆粕。用烧碱、二硫化碳处理，得到橙黄色的纤维素黄原酸钠，再溶解在稀氢氧化钠溶液中，成为粘稠的纺丝原液，称为粘胶。粘胶经过滤、熟成、脱泡后，进行湿法纺丝，凝固浴由硫酸、硫酸钠和硫酸锌组成。粘胶中的纤维素黄原酸钠与凝固浴中的硫酸作用而分解，纤维素再生而析出，所得纤维素纤维经水洗、脱硫、漂白、干燥后成为粘胶纤维。粘胶长丝即粘胶纤维的一种，也是由上述工艺制得。

在纺丝及纺丝后处理过程中，纺丝机的选择有半连续纺丝机和连续纺丝机，从工艺和设备两方面来说，这两种纺丝机存在以下区别：

1、从生产工艺的角度来说，半连续纺丝机是将纺丝和后处理（后处理包括洗涤、烘干、成筒等步骤）分开，单独完成，半连续纺丝机主要负责纺丝部分；而连续纺丝机是将纺丝和后处理（后处理包括洗涤、烘干、成筒等步骤）工序集中在一起连续完成，连续纺丝负责从纺丝到后处理的所有步骤。

2、从设备结构的角度来说，半连续纺丝机包括供胶机构、喷丝机构、丝条成型机构、纺丝辊机构、清洗机构以及卷绕机构，得到的产品为落入离心缸中的丝饼；而连续纺丝机具有供胶机构、喷丝机构、丝条成型机构、纺丝辊机构、清洗机构，没有卷绕机构，丝条直接进入淋洗、烘干等机构，最后得到卷绕成型的丝筒。

基于以上两种纺丝机的区别，其各自的优缺点如下：

1、半连续纺丝机：

优点：由于有单独进行的后处理步骤，且后处理步骤中还有低温脱硫、低温长时间烘干的过程，产品具有强度高、白度高，丝条柔软亮丽的特点；

缺点：纺速低，后处理费用高，增加生产成本。

2、连续纺丝机：

优点：纺速高，产量提高；纺丝与后处理集中在一起进行，生产成本降低；

缺点：由于丝条是即洗即烘，丝条强度低，白度低，丝条粗糙，质量不如半连续纺丝机的产品；为增加丝条抱合上浆，绣花线染色时浆料需去除，增加下游产品生产成本；对原料（粘胶）质量要求高。

现有技术中最常见的半连续纺丝机为R535半连续纺丝机，其纺丝的主要流程为：粘胶通过滤器过滤后用喷丝头喷入酸浴槽内经过反应成型为丝条，丝条通过牵伸盘牵伸至凝固辊，丝条在凝固辊上卷绕一定圈数的距离进行一段时间的反应后再升头至捻面去酸辊，去酸辊上方采用滴水淋洗的方式对丝条进行去酸洗涤，丝条在去酸辊上卷绕一定圈数的距离再导入离心缸，最后得到丝饼。

其中，纺丝辊体主要分为去酸辊和凝固辊，纺丝机的每个锭位分别使用一对凝固辊和一对去酸辊，凝固辊安装在纺面，去酸辊安装在捻面，相互背离，辊体的固定方式均为一端固定，安装方向相对纺丝机纺面的操作面位置成纵向安装。另现R535三缸丝纺丝机的三圆筒排风采用三缸同风道排风方式。

现有R535A半连续纺丝机其丝条成型部分及纺丝辊结构和安装方式无法进行高速纺丝，其纺丝纺速在70-90m/min左右。同时其设备结构及安装方式等造成纺丝机设备占地面积大、能耗高、工艺流程复杂、维护点多，配件消耗大、产品成本高等缺点。另R535三缸丝的三圆筒三缸同风道排风方式在排风过程中相互形成干扰，造成排风效果差。

现有技术中最常见的连续纺丝机结构所示，其前半部分包括机架、供胶装置、丝条成型装置和纺丝装置，纺丝装置中纺丝辊相对于纺面的操作面也为纵向设置。

国家知识产权局于2000.12.6公开了一件公开号为CN1356409，名称为“单路多丝离心纺和半连续纺丝机及其粘胶纺丝工艺”的发明专利，该发明公开了一种离心式半连续纺丝机，其包括粘胶输送***、摇摆管组件、刮酸、牵伸盘、凝固辊、去酸辊、升降架及漏斗、离心缸及电锭***，粘胶输送***由机头和机尾两端同时进胶的多路粘胶管及其支撑机构组成；摇摆管组件由与多路胶管串接的多路并联的计量泵、虑套、曲管及喷头组成；在双凝固辊的上方丝条行走路径上设有上下安装的由两个去酸辊组成的去酸辊组件；在机器升降架上，装置与丝条数目相同的同步动作的漏斗；其离心缸、电锭***设置成为每锭多离心缸及与其配套的电锭和控制机构。

上述发明可同时生产多根丝，大幅度提高了粘胶长丝的产量，但是该发明由于其纺丝机的每个锭位分别使用一对凝固辊和一对去酸辊，凝固辊安装在纺面，去酸辊安装在捻面，相互背离，辊体的固定方式均为一端固定，安装方向相对纺丝机操作面位置成纵向安装。上述结构带来的问题如下：

1、上述结构限制了辊的长度，粘胶长丝在辊上行走的时间短，粘胶长丝成形时间短，如果要提高纺速，必然会导致粘胶长丝反应时间不够而降低产品质量，所以采用传统的半连续纺丝机效率降低；

2、为了提高效率，通常会同时加工多根丝条，但是多根粘胶长丝缠绕在现有的纺丝辊上时又容易绞丝，造成粘胶长丝断裂，影响粘胶长丝的产品质量；

3、另外，所述的纺丝辊的固定方式为一端固定，这样的固定形式为悬臂式，在纺丝辊转动时，处于一种不稳定的状态，容易发生故障；

4、所有纺丝辊都为一端固定，势必需要结构极其复杂的传动机构来带动纺丝辊的转动，这样也会导致故障率的上升，而且在更换丝线品种，改变转动速度时，需要停车，再进行传动***中齿轮的更换，这样使得生产效率降低，生产成本增加。

国家知识产权局于1998.9.23公开了一件公开号为CN2292097，名称为“粘胶长丝连续纺丝机”的实用新型专利，该专利涉及一种粘胶长丝连续纺丝机，能连续完成纺丝、水洗、烘干、上油、卷绕等，其纺速可达120m/min，本实用新型在纺丝机机台前设置粘胶过滤装置，利用纺丝机泵轴带动计量泵运转，其结构简单，清洗维修方便，有效地过滤了粘胶中的杂质；纺丝浴盒中将喷丝头置于摆管端部，保证了喷丝头与玻璃管的同心度，能够避免产生毛丝，操作灵活，工效高；玻璃管出口处采用丝条双转向装置，减小了丝条与导丝轮之间的摩擦力，牵伸比分配合理，成丝质量高。

上述由于丝条是即洗即烘，丝条强度低，白度低，丝条粗糙，质量不如半连续纺丝机的产品；为增加丝条抱合上浆，绣花线染色时浆料需去除，增加下游产品生产成本；对原料（粘胶）质量要求高。另外，上述连续纺丝机的纺丝辊依然是相对于工人操作区域纵向设置，所以其安装方式也是一端固定，还是存在第一篇现有技术专利中的问题。

国家知识产权局于2008.7.23公开了一件公开号为CN201089811，名称为“粘胶人造丝深浴纺连续纺丝机”，该专利公开了一种粘胶人造丝深浴纺连续纺丝机，解决现有连续纺丝机丝条剩余脂化度高所带来的问题。本实用新型采用的方案是成型管与纺丝小辊之间设置有酸浴槽，从成型管伸出的丝条落入装有酸液的酸浴槽内浸浴后再行至纺丝小辊。本实用新型增加深浴纺，加强丝条的反应程度，降低剩余脂化度，保证人丝品质，并适用于绣花线的生产。

该工艺属“二次浴”工艺，二次浴酸浓、酸温比一次浴低，故需要增加一套独立酸浴***，增加酸站投入成本。另外，上述连续纺丝机的纺丝辊依然是相对于工人操作区域纵向设置，所以其安装方式也是一端固定，还是存在第一篇现有技术专利中的问题。

国家知识产权局于2005.8.31公开了一件公开号为CN2721660，名称为“适用于粘胶长丝一锭位同时纺三丝的半连续离心纺丝机”的实用新型专利，本实用新型公开了一种适用于在半连续离心纺丝机的一个锭位上同时纺出三根丝条的连续离心纺丝机，这种半连续离心纺丝机的每节内能够同时生产出18个丝饼的纺丝机。通过在半连续离心纺丝机的每节安装18个电锭、18个离心缸的部件，能够在不增加设备台数、公用运行成本、占地面积及投资的情况下，节约纺丝机的维修时间，降低单个丝饼的生产成本，提高纺丝机的利用率，且设备维护和操作方便，在***设备改进后使其生产能力达到原设计能力从原来的每节6个丝饼或12个丝饼达到18个丝饼；同时满足生产质量要求。

虽然单机每节的产量由于增加电锭、离心缸装置能够提高产量，但是该纺丝机的纺速任然没有提高，如果提高了纺速，又会因为丝条反应不充分影响最终产品的质量。另外，上述半连续纺丝机的纺丝辊依然是相对于工人操作区域纵向设置，所以其安装方式也是一端固定，还是存在第一篇现有技术专利中的问题。

又如申请号为89217293.2，申请日为1989-09-23，名称为“粘胶丝管中成型高速纺丝装置”，其技术方案为：本实用新型属于粘胶纤维高速纺丝装置,主要由输送管、喷丝头、成型管、浴槽组成。在凝固槽和回液槽间用一细直径的成型管连通,与成型管配套的锥形喷头安装于成型管进口前面的相应位置，成型管出口附近为一导丝器，导丝器与纺丝漏斗之间仅设一个纺丝盘。上述实用新型采用的管中成型技术应用于半连续离心式纺丝机，虽然上述结构能够将纺速提高到每分钟120米，但是最终成型的丝条由于纺速过快会导致丝条反应时间不足，所以该专利仍然没有解决由于纺速过快而带来的丝条反应不充分的问题。

而现有的半连续纺丝机的速度控制装置只能通过停机调控进行纺丝机速度调节及比例分配，均无法实现在线进行纺丝机速度调节及比例分配；每次停机调节后，又重启导致生产效率低，实现自动化、连续化的生产的效果差。 

例如申请号为200620128045.7的中国实用新型专利“纺丝机速度同步控制器”，公开了一种纺丝机速度同步控制器，包括客户机、服务器，PLC控制器，以及用其控制运行的主计量泵、导丝辊、I牵伸机、II牵伸机，传动电机，I牵伸机、II牵伸机的牵伸辊分别与各自的传动电机串连连接，其特征在于，所述的客户机与服务器连接，服务器通过网线与PLC控制器连接，PLC控制器与总线连接，所述的主计量泵、导丝辊、I、II牵伸机的牵伸辊分别与各自的变频器串连连接，变频器分别与总线连接。本专利的不足之处在于：只能通过停机调控进行纺丝机速度调节及比例分配，无法实现在线进行纺丝机速度调节及比例分配。现有的半连续纺丝机的速度控制装置均无法实现在线进行纺丝机速。

综上所述，现有的半连续纺丝机存在纺速慢，如果要提高纺速则无法保证丝条反应时间，从而导致丝条质量不高的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提出纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的新型速度控制***。本实用新型采用人机界面与PLC控制连接；方便操作人员可对纺丝机主速度进行设定，并可分别对各传动设备电机的运行速度进行比例分配并实现，无级升降各电机运行速度；并且该界面实时显示各电机运行状态，监控方便，可实现在线进行纺丝机速度调节及比例分配。

本实用新型采用以下技术方案来实现：

纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的新型速度控制***，包括人机界面、PLC控制器、输入输出卡件、变频器和工作电机，所述PLC控制器通过输入输出卡件与变频器连接，所述变频器与工作电机连接，其特征在于：所述人机界面与PLC控制器连接，所述人机界面上设有WINCC过程监视模块和用于控制工作电机转速的预设值模块；所述变频器包括供胶泵变频器、升降轴变频器、纺丝辊Ⅰ变频器和纺丝辊Ⅱ变频器；所述工作电机包括供胶泵工作电机、升降轴工作电机、纺丝辊Ⅰ工作电机和纺丝辊Ⅱ工作电机；所述供胶泵变频器与供胶泵工作电机连接，升降轴变频器与升降轴工作电机连接，纺丝辊Ⅰ变频器与纺丝辊Ⅰ工作电机连接，纺丝辊Ⅱ变频器与纺丝辊Ⅱ工作电机连接。

所述输入输出卡件为I/O卡件。

所述人机界面通过工业以太网与PLC控制器连接。工业以太网是基于IEEE 802.3的强大的区域和单元网络。利用工业以太网，SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。企业内部互联网，外部互联网，以及国际互联网提供的广泛应用不但已经进入今天的办公室领域，而且还可以应用于生产和过程自动化。继10M波特率以太网成功运行之后，具有交换功能，全双工和自适应的100M波特率快速以太网，符合IEEE 802.3u的标准，也已成功运行多年。采用何种性能的以太网取决于用户的需要。通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术。

本实用新型与现有技术相比，其优点在于：

1、本实用新型采用人机界面与PLC控制连接；方便操作人员可对纺丝机主速度进行设定，并可分别对各传动设备电机的运行速度进行比例分配并实现，无级升降各电机运行速度；并且该界面实时显示各电机运行状态，监控方便，可实现在线进行纺丝机速度调节及比例分配。

2、本实用新型采用变频器包括供胶泵变频器、升降轴变频器、纺丝辊Ⅰ变频器和纺丝辊Ⅱ变频器；所述PLC控制器通过输入输出卡件分别与供胶泵变频器、升降轴变频器、纺丝辊Ⅰ变频器和纺丝辊Ⅱ变频器连接；方便操作人员对供胶泵、升降轴、纺丝辊Ⅰ和纺丝辊Ⅱ的运行速度进行比例分配并实现，无级升降各电机运行速度。

3、本实用新型采用工作电机包括供胶泵工作电机、升降轴工作电机、纺丝辊Ⅰ工作电机和纺丝辊Ⅱ工作电机；所述供胶泵变频器与供胶泵工作电机连接，升降轴变频器与升降轴工作电机连接，纺丝辊Ⅰ变频器与纺丝辊Ⅰ工作电机连接，纺丝辊Ⅱ变频器与纺丝辊Ⅱ工作电机连接；每一台传动设备均对应一个变频器，方便操作人员对供胶泵、升降轴、纺丝辊Ⅰ和纺丝辊Ⅱ的运行速度进行比例分配并实现，无级升降各电机运行速度。

4、本实用新型采用纺丝辊Ⅰ变频器与纺丝辊Ⅰ工作电机连接，纺丝辊Ⅱ变频器与纺丝辊Ⅱ工作电机连接；可以对丝束进行两道不同速度的拉伸成型，操作人员对运行速度进行比例分配。

5、本实用新型采用输入输出卡件为I/O卡件；I/O卡件成本低，使用效果好，信号传递稳定。

附图说明

图1为本实用新型结构框图

附图标记：1、人机界面，2、PLC控制器，3、输入输出卡件，4、WINCC过程监视模块，5、预设值模块，61、供胶泵变频器，62、升降轴变频器，63、纺丝辊Ⅰ变频器，64、纺丝辊Ⅱ变频器，71、供胶泵工作电机，72、升降轴工作电机，73、纺丝辊Ⅰ工作电机，74、纺丝辊Ⅱ工作电机。

具体实施方式

下面结构附图对本实用新型进行进一步的说明：

纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的新型速度控制***，包括人机界面1、PLC控制器2、输入输出卡件3、变频器和工作电机，所述PLC控制器2通过输入输出卡件3与变频器连接，所述变频器与工作电机连接，其特征在于：所述人机界面1通过工业以太网与PLC控制器2连接，所述人机界面1上设有WINCC过程监视模块4和用于控制工作电机转速的预设值模块5；所述变频器包括供胶泵变频器61、升降轴变频器62、纺丝辊Ⅰ变频器63和纺丝辊Ⅱ变频器64；所述工作电机包括供胶泵工作电机71、升降轴工作电机7、纺丝辊Ⅰ工作电机73和纺丝辊Ⅱ工作电机74；所述供胶泵变频器61与供胶泵工作电机71连接，升降轴变频器62与升降轴工作电机72连接，纺丝辊Ⅰ变频器63与纺丝辊Ⅰ工作电机73连接，纺丝辊Ⅱ变频器64与纺丝辊Ⅱ工作电机74连接。

本实用新型中，所述输入输出卡件3为I/O卡件。

本实用新型在使用时，所述WINCC过程监视模块4通过工业以太网将通讯信号输送至PLC控制器2，收到通讯信号的PLC控制器2读取预设值模块5的预设值，通过内部运算得出各工作电机需要同步调整的速度值，并将各工作电机需要同步调整的速度值通过输出卡件输送至与其连接的供胶泵变频器61、升降轴变频器62、纺丝辊Ⅰ变频器63和纺丝辊Ⅱ变频器64，供胶泵变频器61、升降轴变频器62、纺丝辊Ⅰ变频器63和纺丝辊Ⅱ变频器64将速度值量化为频率信号后控制与其连接的工作电机转速，并通过变频器外部输出端子和输入卡件将反馈的运行状态发送至PLC控制器2，完成各个工作电机的速度控制与状态反馈。

Claims (3)

1.纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的新型速度控制***，包括人机界面（1）、PLC控制器（2）、输入输出卡件（3）、变频器和工作电机，所述PLC控制器（2）通过输入输出卡件（3）与变频器连接，所述变频器与工作电机连接，其特征在于：所述人机界面（1）与PLC控制器（2）连接，所述人机界面（1）上设有WINCC过程监视模块（4）和用于控制工作电机转速的预设值模块（5）；所述变频器包括供胶泵变频器（61）、升降轴变频器（62）、纺丝辊Ⅰ变频器（63）和纺丝辊Ⅱ变频器（64）；所述工作电机包括供胶泵工作电机（71）、升降轴工作电机（72）、纺丝辊Ⅰ工作电机（73）和纺丝辊Ⅱ工作电机（74）；所述供胶泵变频器（61）与供胶泵工作电机（71）连接，升降轴变频器（62）与升降轴工作电机（72）连接，纺丝辊Ⅰ变频器（63）与纺丝辊Ⅰ工作电机（73）连接，纺丝辊Ⅱ变频器（64）与纺丝辊Ⅱ工作电机（74）连接。

2.根据权利要求1所述的纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的新型速度控制***，其特征在于： 所述输入输出卡件（3）为I/O卡件。

3.根据权利要求1所述的纺丝辊横向设置的半连续高速纺丝机的新型速度控制***，其特征在于：所述人机界面（1）通过工业以太网与PLC控制器（2）连接。