编者按：对细纱机进行变频改造，实现细纱变频调速是棉纺企业降低员工劳动强度、提升设备运行性能的一项有效措施。为实地考察细纱变频改造的实际效果，中国纱线网老方一行3人于2015年7月27号奔赴武汉裕大华集团股份有限公司，对武汉江南电子技术开发有限公司生产的改造型和替换性两种细纱专用变频器的运行情况进行了现场考察。
2014年11月初，为考察武汉江南电子技术开发有限公司对细纱机实施变频器改造的实际效果，老方一行5人曾专门奔赴河南舞钢东海纺织科技有限公司进行现场考察。当时舞钢东海对江南电子的细纱机变频器改造项目给予了高度的评价。
在2015年上海纺机展期间，老方又走访了武汉江南电子技术开发有限公司的展台，展台上摆满了各种规格型号的变频器（见图1），让老方眼花缭乱。在交流过程中，老方意外地发现，武汉江南电子技术开发有限公司研发的细纱机专用变频器，不仅有可以对老式双速控制模式的细纱机进行变频改造的改造型细纱机专用变频器，而且还有替换型的细纱机专用变频器，可直接对原装变频器进行替换，细纱机原有功能不受任何影响。
图1 江南电子展台上摆放的各种规格的变频器
江南电子研发的改造型细纱机专用变频器，可对没有安装变频器的老式细纱机进行变频调速改造，使其拥有新式细纱机的功能，提升运行质量。改造后可实现16段变速曲线，小纱和大纱阶段降低速度，减少断头；中纱提高速度，增加产量（视具体工艺情况提高5-10%）；更换生产品种时无需更换皮带盘，提高工艺翻改效率和设备运转效率；具有统计班产量、总产量的功能，可以实时显示前罗拉转速、后罗拉转速、主轴转速、锭速、牵伸比等工艺参数。
而对于一些细纱机原来配备了变频器的企业来说，细纱机经过几年的运行后，变频器功能下降、故障增多，给生产带来很大困扰。江南电子针对这一问题推出的替换型细纱机专用变频器，可对目前大多数主流细纱机变频器（如伦茨、科比、日立J300、YEP、台达CT2000、台达B等）进行直接替换，安装尺寸完全一致，电气性能一致，替换简单、快捷，一次性彻底解决变频器使用年限长后反复出现故障、影响生产的问题。
武汉江南电子技术开发有限公司研发的细纱机专用变频器真的可以完全直接替代一些进口的变频器吗？这个问题引起了老方的极大兴趣。
听说武汉裕大华集团股份有限公司既使用了武汉江南电子研发的改造型细纱机专用变频器，又使用了武汉江南电子研发的替换型细纱机专用变频器，老方决定抽时间到武汉裕大华集团股份有限公司进行走访，现场考察这两种变频器的实际使用效果。
2015年7月27日，老方一行3人冒着酷暑、顶着烈日来到号称中国“四大火炉”城市之一的武汉，走访了武汉裕大华集团股份有限公司。
武汉裕大华集团股份有限公司的前身是创建于上世纪的武昌裕华纱厂，1919年武昌人徐荣庭、汉阳人张松樵等共同出资在武昌上新河长江边的荒滩上填土建造了武昌裕华纱厂（见图2、图3）。裕华纱厂在数十年的发展中，不仅造就了一批驰名业界的企业家（如徐荣廷、苏汰余、张松樵、姚玉堂、黄师让等），在国事惟艰的年代还打造了一个庞大的“纺织帝国”，衍生的子公司遍布河北、陕西、四川、湖北等数省，裕华的产量和质量也一直在纺织界名列前茅。武昌裕华纱厂为提高员工的操作技能，提升产品质量，经常组织工人开展技能竞赛，这在当时的业界也是一项创举。在当年的一届技能竞赛中，进厂不到两年、年仅十八岁的年轻女工柳韵贤，曾经创造了细纱捻接头平均三秒/根的记录，而且还能用双手和嘴同时捻接三根纱，轰动一时，被武汉报馆誉为“纺纱奇迹”，作为一位普通的纺织女工，创造的“纺纱奇迹”也载入史册，成为裕大华发展史上精彩的一页。
图2 曾经辉煌一时的武昌裕华纱厂
图3 武昌裕华纱厂俯瞰图
1956年，武昌裕华纱厂接受公私合营改造，组建为全民所有制的武汉第四棉纺织厂，1994年，经武汉市体改委批准，武汉第四棉纺织厂正式改组为武汉裕大华集团股份有限公司。裕大华经过近百年的磨砺，在中国改革开放和市场经济的大潮中不断转变观念、深化改革、开拓进取、自我完善、自我发展，取得了新的成就。在2010年，武汉裕大华集团股份有限公司完成易地搬迁和技术改造工作，新建成的生产基地占地面积258亩，拥有现代化新厂房10万余平方米（见图4）。现有纱锭5.4万枚，宽幅、特宽幅提花织机228台，针织大提花机28台及配套织物后整理设备，年产各类纯纺、混纺纱线7500吨，各种服装、家纺及汽车内饰面料2000万米。
由于裕大华得董事长万由顺、总工程师曾繁定等相关领导要去参加武汉市的纺纱操作技术比武大会，于是委托技术安全部总监田青、技术安全部设备总监任敬刚、技术安全部工艺质量总监解艳芳等领导热情接待了中国纱线网老方一行（见图5）。
图4 武汉裕大华集团股份有限公司办公大楼
图5 裕大华领导接待老方一行
谈到与武汉江南电子的合作，田总介绍说，这还要追溯到几年前，当时武汉裕大华集团股份有限公司实施易地搬迁和技术改造工作，经过调研，公司所有的空调室控制系统都采用了江南电子的产品。几年使用下来，运行效果很好，故障率很低，感觉江南电子的产品质量还是比较过硬的。
至于使用武汉江南电子的细纱专用变频器，中间还有一段曲折的过程。裕大华的细纱机中，有25台经纬纺机的FA506细纱机，原来配置的是伦茨的变频器，经过几年的使用，变频器开始老化，故障率明显升高，最后有些机台的变频器根本无法维修（维修费用要高达4500元/台次）了，只能报废。而更换新的进口变频器，价格太高（1.1万元/台），裕大华一开始采用了用接触器代替变频器的办法，取消了变频调速功能，将变频控制的细纱机改回原来的高低速控制方式。
但裕大华是以生产差别化纤维为主的企业，产品批量小、品种多，改纺频繁，高低速控制的细纱机在改纺品种时需要更换皮带轮，维修工的工作量很大，改纺速度也较慢，无法适应公司的生产经营需要，维修工有时候疲于应付改纺，忙不过来，正常维修保养工作受到影响，意见也很大。
为此，裕大华又考虑使用国产变频器来代替损坏了的伦茨变频器，当时武汉江南电子还没有开发出自己的变频器，于是裕大华并先后试用了两家国产的变频器，分别是有风扇主动散热的国产变频器和无风扇被动散热的国产变频器，但试用结果故障率都太高，无法令人满意，只好作罢。
2011年，武汉江南电子与泰川节能电气株式会社携手合作，开始进行变频器的研发、制造。2013年1月，第一批变频器样机在各工矿企业试运行，2013年7月，第一批变频器样机试运行半年零故障，开始投入批量生产。
裕大华得知武汉江南电子开发出了细纱机专用变频器的消息后，抱着试试看的态度，也进行了试用，没想到试用结果还比较令人满意，于是就开始逐步将FA506细纱机上损坏的伦茨变频器改换成江南电子的细纱机专用变频器，至今已经更换了16台。这些更换了江南电子细纱机专用变频器的设备运行状态都一直比较稳定，变频器很少出现故障。
基于对武汉江南电子变频器质量的认可，加之武汉江南电子距离裕大华距离较近，售后服务方便快捷（武汉江南电子向用户承诺其变频器在18个月内可以无条件更换，用户在使用武汉江南电子变频器的过程中如果出现故障，可以直接更换主板或整个变频器，尽可能减少对客户产量的影响），在2014年6月份，对56台FA503细纱机（经纬纺机和上海二纺机生产，原来均不带变频器）全部进行了变频改造（见图6），改造后至今运行良好。
图6 老方在裕大华车间现场查看变频器运行情况
谈到对细纱机进行变频改造的好处，田总向老方分析了变频改造的原理及效果：
双速控制的细纱机，锭子在快、慢速阶段都是恒速运转的，而且慢速转快速还有一个突然加速的过程，细纱气圈在不同阶段的纺纱张力波动波动范围较大，当纺纱张力的瞬间峰值高于相应纱线段的最低强力时，就会造成断头。一落纱的断头分布是小纱最多，大纱次之，中纱最少。因此合理控制一落纱中气圈张力的峰值及其波动范围，对减少细纱断头的数量具有十分重要的意义。
对细纱机进行变频改造就是在一落纱中不同的纺纱阶段，通过主传动电机预设频率数值的变化来改变锭子的运行速度，以平衡不同纺纱阶段纺纱张力的变化，从而使一落纱中的纺纱张力尽可能稳定在一个较小的范围内，从而减少细纱断头。
根据一落纱断头的分布规律，武汉江南电子研发的细纱专用变频器采用了无极调速方案，可在整个纺纱过程中自由地设定16段长度和与长度对应的纺纱速度，变频器会根据设定好的十六段纺纱曲线自动调节整个纺纱过程中主电机的输出速度，小纱和大纱阶段锭子速度降低5-8%，中纱阶段根据车况锭子速度提高5-15%。
对细纱机实施变频改造后，其优势主要表现在以下几点：
１有利于提高产量。细纱机变频改造后，虽然小纱和大纱时降低了5-8％的锭速，但中纱提高了5-15%的锭速，而中纱的长度占一落纱长度的80％以上，因而一整落纱的平均锭速相对提高了近10％，细纱机的台时单产也相应提高了近10％。
２产品质量更加稳定。细纱机变频改造后，断头率明显降低，挡车工有更多的时间和精力来做机台和牵伸区的清洁工作，可以有效减少飞花附入造成的偶发性纱疵，同时由于接头数量减少，也有效减少了接头疵点。另外，变频调速的使用也减少了气圈膨胀、碰隔纱板等问题，使大、中、小纱的毛羽一致性更好，减少了毛羽极差对布面质量造成的不良影响。
３有利于提高细纱工序的制成率。断头减少后，接头回花、皮辊花、风箱花都相应减少，从而提高了细纱工序的制成率。
４有效降低了维修人员的劳动强度。裕大华的产品是以差别化为主的，特点是批量小、品种多，更换品种频繁，原来改纺品种需更换皮带盘，维修人员的劳动强度大，停机时间长，变频改造后通过显示屏直接修改相关参数就可以实现锭速、卷绕等工艺的改换，方便快捷。
５有利于扩大挡车工看台面。细纱机变频改造后，断头数量大幅减少，有利于扩大值车工的看台面，从而减少万锭用工。
６ 有利于降低机物料消耗。细纱机变频改造后实现了软启动、软停止，有效降低了电机启动时的冲击电流，减少了设备突然启动、停止时产生的机械惯性冲击，对延长齿轮、轴承等机配件的使用寿命十分有利。
７ 可以提供监控和统计数据，方便管理。细纱机变频改造后，可以通过显示屏查看系统自动统计的总产量、班产量，方便快捷，便于生产管理；同时系统还可以自动计算锭速、前罗拉速度、后罗拉速度、牵伸倍数、细纱号数、细纱捻度、千锭时产量等细纱机运行参数，方便设备管理和维护；变频器本身还可以在线监控机台的电流、电压、电机转速，反馈故障信息等，有利于电器管理人员监管电器系统的运行状态。
８细纱机采用变频调速器后，通过变频器组件的整流、滤波，负载特性发生了根本性的变化，对电网的阻抗特性呈现出阻性，功率因数得到有效提高，从而减少了无功损耗。
见田总对细纱机变频改造的好处列举了好几条，老方作为考察细纱机变频改造效果的第三方，更想了解细纱机变频改造的缺点和不足，于是不失时机地向田总提出了这个问题。
田总认为，虽然裕大华实施了细纱机变频改造后，至今还没有遇到过运行质量方面的问题，但从变频器的工作原理上来考量，裕大华认为细纱专用变频器主要有两个问题还有待考证：
（1）细纱专用变频器作为电子产品，采用了一系列的电子元器件。众所周知电子元器件都存在一个半衰期的问题，容易老化衰退，比如变频器上的电阻、稳压管、光耦、绝缘材料等都比较容易老化。那么，江南电子生产的泰川细纱专用变频器的寿命能否与进口品牌的产品媲美呢？对于这个问题，田总表示目前还不能给出肯定的答案，因为江南电子正式批量生产细纱专用变频器也仅有两年多的时间，但从原理上看，江南电子生产的泰川细纱专用变频器使用寿命应该是有保障的，这么判断主要是基于两点：一是采用了放大等级的变频模块，二是采用了无风扇大散热片设计，取消散了热风扇。
对于采用放大等级的变频模块的效果，田总深有体会，因为裕大华不仅是在细纱机上使用了江南电子生产的变频器，而且在前纺特别是梳棉工序大量使用了江南电子生产的小功率变频器，比如梳棉机的棉箱给棉电机及给棉罗拉电机使用的变频器都是江南电子生产的，由于裕大华生产的产品多是功能性差别化纤维，可纺性相对较差，梳棉机堵缠挂现象不可避免，原来即使是使用进口变频器，也经常会因为过载而出现故障，但使用江南电子生产的变频器，故障率明显减少。
对于采用无风扇大散热片的设计，有很多人也曾提出过不同的看法，但田总认为，从纺织企业的特殊生产条件来看，无风扇大散热片设计比风扇式主动散热设计更合理，因为纺织企业生产车间的空气洁净度不高，飞花、灰尘较多，采用风扇进行散热时，空气中的尘埃容易被风扇吸入而附着或堆积在变频器内的电子元件上，从而影响散热。当温度超过允许的工作点时，就会造成跳闸，严重时会缩短变频器的使用寿命。而无风扇大散热片设计，可以有效减少尘埃对电子元件的污染，特别是江南电子对细纱机实施变频改造时，巧妙地将变频器的大散热片置入到细纱机的吸棉风道中，通过源源不断的吸棉气流来加快散热，其风量、风速远远大于变频器自带风扇的风量、风速，可进一步降低变频器的运行温度，延长变频器的使用寿命。对于田总谈到的这一点，老方也专门到裕大华的生产车间进行了现场验证（见图7），老方分别将手靠放在变频器壳体、变频器散热片和细纱机吸棉风箱上，的确没有感觉到温度的明显差异。
图7 老方在生产车间考察时与裕大华领导合影
关于泰川细纱专用变频器的寿命问题，武汉江南电子技术开发有限公司副总经理、技术总监郑磊郑总也讲述了他们的设计理念，据郑总介绍，江南电子在研发变频器之初，董事长李青松李总就给全体设计开发人员下达了一个具有一票否决权的指标：变频器的设计寿命在正常使用情况下必须达到10年以上！因此研发人员在研发变频器时，达不到寿命要求的元件和材料是不会选用的，而且在计算各种技术参数时，也会预留出足够的安全系数，以保证变频器在恶劣条件下使用时的运行效果，这也是泰川变频器采用放大等级的变频模块的初衷之一。另外，为验证设计技术参数的可靠性，江南电子还专门配置了变频器整机测试系统和变频器线路板测试系统，每个规格型号的变频器设计方案都经过了严格的测试验证（见图 8）。当然，变频器的使用环境不同，其实际使用寿命也就不同，但武汉江南电子承诺：在同样的环境下使用，泰川细纱机专用变频器的使用寿命不会低于进口品牌的变频器！
图8 变频器整机及其线路板测试
（2）变频器改造后谐波对供电线路是否有不利影响的问题。田总分析认为，由于变频器逆变电路的开关特性，会对供电线路形成非线性负载，在输入输出回路中产生电流高次谐波，严重时会干扰供电系统及其邻近的电气设备。从理论上讲，细纱机改造的变频器容量相对于企业的整个电力系统的容量占比很小，因此其谐波一般不会对供电系统造成不良影响。但由于对细纱机进行变频改造后，裕大华还没有对供电系统的谐波情况进行过专项检测，因此还不能够直接认定细纱机变频改造后，谐波肯定不会对供电线路造成有不利影响。企业计划在适当的时机进行谐波检测，根据检测结果再判定变频器改造后谐波的影响情况，有必要的话会采取相应措施来消除谐波。
综合裕大华田总的介绍，老方认为，裕大华对江南电子研发的细纱专用变频器的运行效果是很满意的。不论是改造型还是替换型，泰川细纱专用型变频器在裕大华的运行都具有较高的稳定性，在有效减少细纱断头、提高平均锭速、提升产品质量等方面，都取得了一定的成效。裕大华对细纱机进行变频改造的实践经验值得我国广大纺织企业学习和借鉴。
