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1、纺织机械 2013年 第 1期研究与应用 13FY2D型电锭电动机功能价值分析张焕祥 叶雅锋 胡嗣炯轻工业杭州机电设计研究院 310004)摘 要 电锭电动机是粘胶长丝纺丝机上应用广泛的一类小功率三相交流异步电动机。除了原纺 工 部早年曾 布 行 准FZT990019lFYI)型和FYDZ型 机之外， 取FY2D型电锭电动机作为样本，通过市场调查和功能价值分析，与原行标 FYD型电锭电动机及其他非标电锭电动机进行对比。FY2D型电锭电动机系因其通过优化设计，使之功率、效率、启动 (制动) 矩及使用性能上有了 大的提高，比目前市 上的非 电锭 机具有更 的 用性和 性，所以可以作为原行标 FYD
2、型 电锭电动机的升级换代产品推荐给广大用户。关键词 电锭电动机 运行稳定性 润滑方式 控制与保护1 引言FY2D型 机系原行 机的升 代 品，与原行 FYD 型 机相比，其功率、效率、启 矩与制 矩等技 指 都有了 大提高，运行更加稳 定， 更加方便。 就FY2D型新型 电锭 机的功能价 作一 简 略分析，以 者。2 功率等级提高 20FY2D型新型 机及 离心罐的外形见图 1所 示。响到启 矩和制 矩的大小，也即影响到 启 与制 的 短 j， 的数量和 品单耗的影响不可忽视。一 些非正 企 生 的 机出于 省材料和降低成本的考 ，普遍将 机的 定功率减少到 140 W。 些 电锭 机无 是
3、定 矩， 是 启 与制 都是不符合 FZT 99001的 定，使用中 和堵 情况 有 生，拆台率和 包率普遍高于符合 FzT 99001 准 的 锭电动机。而 FY2D型新型 机将 定功率提升到了 180W ，一是与 Y2系列 机 的功率等 、定 子 心内外 尺寸保持一致，二是 企 未来开 大卷装 提供了装 条件， 也是 FY2D型新型电锭电动机最具价值的技术特征之一。图 1 FY2型 电锭电动机原 工业 部的行业标 准 vzlr9900191 FYD型和 FYDZ型电锭 机(以下 称 FZT 99001) 定的 机的 定功率 160W ， 是基于电锭 机的 离心罐 格(外径 4184iTlm
4、，高度 142mlTl， 量 2002kg)和 定 速 (8500 rain)r而定的，是符合当 的生 工 技 要求。 机 定功率的大小，直接影3 额定效率提高了 4电锭电动机属于纺织专用电动机，年运行时间超 7000h，利用率 高。所以， 机效率 的高低对于节能效益影响较大 J。FZT 99001规定 的电 机的 定效率 77，一些非正 企 生 的 机的 定效率普遍低于 74，甚至只有70。 机的 是离心罐， 机的 出功率与离心罐 速的 27次方成正比。 于 风机、水 特征的 ， 速受 机效率影响很大： 机效率越低， 耗越大， 出 速越慢， 出功率就越少( 图2所示)。从表面上看， 机的14
5、 研究与应用输入功率是减少了，但其实这是以牺牲电动机的出力为代价的。因为低效率电动机的自身损耗的增大才是真正的浪费。0n2 nl nO 速n1一大功率高效 机工作特性曲 2一小功率低效 机工作特性曲 3一 特性曲 图2 不同功率、效率电动机的工作特性曲线FY2D型新型电锭电动机的额定效率已达到80，超过了 FZT 99001规定的电锭电动机的额定效率标准 4，远高于国内所有其他电锭电动机的额定效率值。只要通过变频器的调节让 FY2D型电锭电动机的运行转速符合纺丝工艺要求，FY2D型电锭电动机的输人功率必然会比同转速下的其他电锭电动机的少，达到了在保持工艺技术条件不变前提下实现有效节能的目的 J
6、。4 大锭盘提高电锭运行稳定性图 3 离心罐偏摆成因示意图离心罐是一罐状薄壁铝合金制品，使用过程中经常受到磕碰与腐蚀的影响，动平衡很容易被破坏。动平衡被破坏后，离心罐的质心就发生偏移(见图 3 所示)，偏移的大小用偏心距 e表示。m1 r 1+m2 2+m3 3+ M0纺织机械 2013年第 1期Y,mnm +M式中：M一 锭盘的质量；m离心罐的单元质量。锭盘是一实心金属圆柱体，质量大，对称性好。与离心罐结合在一起后，使整体的偏心距 e大大减小，也就是电锭运转的稳定性有了较大的提高_6。FY2D型电锭电动机将原电锭电动机的锭盘作了较大改进。一是增大了锭盘的体量尺寸，使之质量得以提高，减少了离心
7、罐因偏心造成的振动对电锭的影响；二是将原锭盘的外置式盘钉改为内置式盘键，既使锭盘运转时的空气阻力减少，又延长了锭盘使用寿命。5 双轴系是最具特色的机械结构FYD型电锭电动机最具特色的机械结构就是采用双轴系：与鼠笼转子相连的空心轴和与离心罐相连的实心轴(锭杆 )在空心轴下端，通过圆锥表面的配合，获得离心罐旋转所需的扭矩。这种结构形式具有三大优点：1实心轴与空心轴的同轴度不会因配合面的磨损而破坏；2当因离心罐启动或制动导致电锭电动机的扭矩超过允许值时，圆锥配合面的相对位移可以保护电锭电动机的零件不受过大扭矩的伤害；3离心罐因不可或免的偏心距导致的偏摆在弹性轴作用下减低至尽可能的小。弹性轴的功能价值
8、可通过以下公式推导得出：m (r1+e)一Kr1=0meeJ K-ITIOJ2 Km-cok = 一2，(tJ erte cok co弹性轴与长径比相关的特征系数 K影 响到旋转系统的谐振角频率 oJk，而离心罐的偏心距 e和旋转角速度确定了离心罐的偏摆程度 r。由图4可以看出： 越小，谐振点的转速越接近 0；离心罐转速越高，其偏摆程度 r 越接近偏心距 eI7(见图 4所示 )。e m l 十 m 2 十 m1 十 _ 1 IVI一FY2D型电锭电动机保留了 FYD型电锭电动纺织机械 2013年第 1期研究与应用 15(I)(I)k图4 弹性曲线偏摆特征曲线图6 自流化使润滑系统更臻完美对于
9、长期运行在 8000rainr左右的电锭电动机来说，润滑方式是否合理，对其使用寿命影响极大。在原纺织工业部的行业标准 FZT 9900191中，将电锭电动机的润滑方式分为两类：前者采用锭子油润滑，后者采用油脂润滑，但其结构上却并无二样。油脂润滑看似简单方便，但从其实际使用效果来看，不消半年时间，油脂的品质即开始发生异变，润滑功能逐渐丧失，摩擦阻力日渐增大。电锭电动机的输入功率或产品单耗因之不断增加，直至电动机堵转、线包烧毁。锭子油润滑虽然也会因润滑油的异变或缺损而造成电动机的损坏。但锭子油润滑的电锭电动机是可以在线不停机对润滑油进行更换或补充，因此其润滑是可以持续进行的 8J。FY2D型新型电
10、锭电动机除保留了FYD型电锭电动机的基本润滑系统的结构特征外，还根据专利号：ZL2005201021158的技术特征 9，对其滤油毛芯与油杯结构作了较大改进，使润滑油的更换趋向管网化、自流化和便捷化，滤油器的使用寿命更长。7 创新源自市场 细节铸就品质FY2D型新型电锭电动机在细节上的创意还有不少，现试举三例。R531纺丝机上使用的电锭电动机和 R535纺丝机上使用的电锭电动机，除了离心罐与锭盘的连接方式上有所区别外，其他电气性能和外形尺寸几乎没有区别。FY2D型电锭电动机只需在大锭盘上附加一块小小的连接板，就可将两电锭电动机“合二为一”，使企业的设备管理和备品配件管理得到化繁为简。FY2D型
11、电锭电动机的功率因数通过优化设计已达 080，超过 了 FYD 型电锭电动机的功率因数(077)。但考虑到纺丝电锭的输送线路一般比较长，线路的传送损耗比较大，所以还是采用了电容无功就地补偿，使电锭电动机的功率因数接近 090。这样，电锭电动机的系统节能效果更上了一层楼_1 。原先的电锭电动机是不设过载保护的。当电锭电动机遇到轴承卡死或芒硝堵转离心罐时，电锭电动机只能烧包等死。现在 FY2D型新型电锭 电动机中设置了温控开关，在遇到电动机因故电流增大时，断开电动机供电电源，保护了电锭电动机不受损害。根据用户需要 ，FY2D型新型电锭电动机中还可设置 PTC热敏 电阻，通过模数转换器和总线，将故障
12、电锭电动机的地址码 (锭号)输送至电工值班室内的数显故障报警器，催促值班电工及时处理已经出现温度升高迹象的电锭电动机，可以避免因过载突发断电造成小丝饼损失 1 。8 结论vzT 99001是 1991年颁布的，至今已有 2O年历史，由于当时正处于经济体制转型时期，标准自颁布之后，并没有得到很好的贯彻执行。随之而来 的情况是，一些非正规企业生产的电锭电动机占据了大多数市场份额，但这些产品几乎没有一款是符合行业标准的。由此造成社会资源的巨大浪费和企业经济效益的显著损失，务必引起社会各方面的关注。FY2D型电绽电动机的诞生为产业结构调整和技术创新提供了可借鉴的范例，值得推广。参考文献1 纺织工业部
13、T 9900191FYD型和 FYDZ型电锭电动机S19912 浙江大学电机教研室编著，王毓东 主编电机学M杭州：浙江大学出版社，1990：4825073 中国机械工业联合会JBT 86802008 Y2系列(IP54)相异步电动机技术条件 (机座号 63355) S20084 国家发展与改革委员会GB186132006中小型三相异步电动机能效限定值及能效等级S20065 中国电器工业协会GBT 201372006三相笼型异步电动机损耗和效率的确定方法S20066 浙江大学力学教研组 编理论力学 M北京 ：人民教育出版社，1961：1981997 李隆年，等电机设计M北京：清华大学出版社，19
14、92：20320416 研究与应用 纺织机械 2013年 第 1期粘胶黄化机传动方式的研究探讨杨 娜(恒天重工股份有限公司450053)摘 要 黄化机是粘胶纤维生产的关键设备，本文通过对黄化工艺过程的分析，提出了黄化机传动系统的设计要求，进一步探讨了各种传动方案的优劣，对不同黄化机传动系统进行了初步计算分析。关键词 黄化机 传动方式 工艺转速 扭矩黄化机是粘胶纤维原液制备过程中最重要的单元机，碱纤维素在黄化机内通过与 CS2气体发生化学反应，生成纤维素黄酸酯，再经碱液溶解后即制得用于纺丝的粘胶原液。整个黄化工艺过程包括投料、抽真空、加 C 、黄化反应、初溶解、出料、简体清洗等十几个工艺步骤，一
15、般一个批次的黄化周期为90120min。在一个黄化周期内，筒体内物料状态也是在变化的，不同状态的物料、不同的工艺步骤，对黄化机的传动也有着不同的要求。1 黄化工艺过程黄化机筒体内物料状态是一个变化的过程，刚开始投入的是碱纤维素，是散状物料，对搅拌器负荷较小。加入二硫化碳后，碱纤维素与二硫化碳反应生成纤维素黄酸酯，这种物料粘稠并易于结成团块，随着黄化反应的进行，物料越来越粘稠，到黄化反应终了时，搅拌器的扭矩达到峰值，此时简体内存在较多的黄酸酯团块。黄化反应终 了后，开始加入溶解碱液，随着黄酸酯在碱液中的溶解，搅拌器负荷快速下降，在溶解一段时问后，打开黄化机出料阀开始排料，所有物料排出后，关闭出料
16、阀，加入少量清洗碱液，对简体和搅拌器上附着的物料进行清洗，为下一批次的黄化周期做准备，此时，搅拌器处于轻载阶段8 宋昌才主编电机轴承使用手册 M北京：化学工业出版社，2009：2882969 胡嗣炯 纺丝电锭 中国：ZL 2005201021158P2005年 5月10 曾昭华，傅祥志优化设计 M北京：机械工业出版2 各个工艺过程对传动系统的要求在黄化工序的各个工艺步骤，对搅拌器也有不同的转速要求，在投料和黄化反应阶段，通常采用搅拌器 36rmin低速运转，使碱纤维素和 CS2气体充分混合，有利于黄化反应的发生，同时由于黄化反应时物料粘度不断提高，搅拌器的扭矩也越来越大，过高的转速会使搅拌器的
17、强度和电机的功率都要相应提高，对设备的制造、使用均无必要；在加入碱液后的溶解过程中，为加速黄酸酯团块的溶解，一般采用 12-27rmin的中高转速，此时，搅拌器的负荷较黄化反应时有较大下降，对电机的负荷也有所下降；在筒体、搅拌器清洗阶段，为将筒体和搅拌器清洗干净，一般采用更高转速，此时，简体内只有少量清洗碱液，搅拌器负载很小，电机有效功率较低。3 各种不同的黄化机传动方式在黄化机发展、改进、提高的过程中，伴随着各种传动新技术的不断发展，黄化机的传动方式也在不断改进提高，以更加适应黄化过程的特殊要求。下面就对黄化机采用的几种传动方式进行比较分析，以讨论其利弊。31 单速电机加手动变速箱的传动方式此种传动方式是一种比较老的传动方式，目前社，1992：28428511 胡小崴，胡嗣炯纺丝电锭在工程全系统中节能效果的综合考量与评估J电气技术，2007(8)：747812 牟致忠 主编可靠性设计 M北京：机械工业出版社，1992：712