1 引言
我國是一個紡織大國，2005年我國纖維加工總量為2690萬噸，超過世界纖維加工總量的35%，2006年，我國紡織工業(yè)生產總值達36000億元，其中，紡織機械為526億元以上，紡織機械已連續(xù)5年年增長20%以上。預計“十一五”期間將維持這一增長速度。我國要從一個紡織大國變成一個紡織強國“十一五”是個關鍵時期，為此，國家發(fā)改委等10部委聯(lián)合下發(fā)了《關于加快紡織行業(yè)結構調整，促進產業(yè)升級若干意見的通知》，同時制定了“十一五”紡織工業(yè)發(fā)展規(guī)劃，規(guī)劃提出到“十一五”末紡織纖維加工總量達到了3600萬噸，比《十五》末（2005年）增長35%左右，可見“十一五”期間紡織工業(yè)仍將有一個較大的發(fā)展，與此同時，作為紡織工業(yè)的技術裝備即紡織機械業(yè)必有較大發(fā)展紡織工業(yè)和紡織機械業(yè)的發(fā)展需要變頻調速技術，計算機技術和網絡通信技術等高新技術的大力支持，紡織工業(yè)是變頻器，可編程控制器（PLC）的巨大市場，紡織工業(yè)的發(fā)展需要變頻器，變頻技術的發(fā)展離不開紡織。
2 紡織行業(yè)“十一五”期間的結構調整
國家發(fā)改委、財政部、科技部等10部委于2006年5月聯(lián)合下發(fā)了《關于加快紡織行業(yè)結構調整，促進產業(yè)升級若干意見的通知》。通知提出（摘要）：
?深層次問題有待解決，主要體現(xiàn)為自主創(chuàng)新能力不足，主要表現(xiàn)為目前全行業(yè)研發(fā)投入不足銷售收入的1%，高新技術和高端紡織設備大部分依賴進口。
?多手段促進行業(yè)調整，調整的重點是技術結構調整，提高產品附加價值等。
?紡織行業(yè)結構調整的主要目標（到“十一五”末）。
①紡織纖維加工總量達到3600萬噸，比“十五”末增長35%左右。
?、谌司鶆趧由a率提高60%以上
主要靠技術創(chuàng)新，靠自動化技術水平的提高和產品附加值的提高，即多生產一些高檔次的紡織機械設備和紡織成品布、服裝等。
?、廴f元增加值的能耗下降20%，噸纖維耗水下降20%。
這將依靠各種節(jié)能降耗措拖，其中，風機、水泵等的變頻調速是節(jié)能降耗的有效措施，另外，電動機、變頻器容量的合理選擇，避免大馬拉小車也是節(jié)能降耗的有效措施等等。
?、苄袠I(yè)科技創(chuàng)新能力明顯增強，擁有一批具有自主知識產權的關鍵技術和國際影響力的知名品牌等。
目前，我國紡織機械和國際上先進的紡織機械相比，差距仍然很大，特別是自主創(chuàng)新的產品極少，目前大部分屬消化吸收國外八十——九十年代的紡織機械，產品在消化吸收中基本沒有創(chuàng)新，只是進行國產化工作，因此，我們的紡機產品幾十年來總是跟在別人后面追，差距還是較大，至今也頂替不了進口。據(jù)海關統(tǒng)計2005年進口紡機設備達到34.45億美元，例如，各種無梭織機近幾年平均進口達3萬臺（6.158億美元）以上。各種針織機械年平均進口也達3萬臺（7.867億美元）以上。針織機械和無梭織機是各類紡織機械中技術發(fā)展較慢的，也是和國外同類機械設備技術水平差距較大的，其中主要差距之一就是機電一體化技術水平較低，例如各種緯編機主傳動應用變頻調速、PLC控制的僅有1/3左右。無梭織機主調動應用變頻調速和PLC等控制的還不足1/4。據(jù)報導“十一五”期間我國將會減少各類紡織機械的進口，這就要靠科技創(chuàng)新，開發(fā)制造出一批高技術水平，高檔次的紡織機械產品來頂替進口，滿足市場發(fā)展需求。“十一五”期間必將推出一批整體機電一體化水平較高的紡機產品。當然，也必將積極推廣應用變頻調速技術，計算機和PLC技術、數(shù)字技術、網絡通信技術和工藝參數(shù)的在線檢測、監(jiān)控技術，最終使紡織機械整體機電一體化技術有一個新的實破。
3 發(fā)展新型成套紡織機械設備
“十一五”紡織工業(yè)發(fā)展規(guī)劃提出，我國將大力振興裝備制造業(yè)，“十一五”又是紡織工業(yè)奠定由紡織大國向紡織強國轉變的關鍵時期，因此“十一五”期間，紡織機械將對10種新型成套紡機設備進行攻關和實現(xiàn)產業(yè)化，以促進紡織工業(yè)的技術進步和發(fā)展，并提出實現(xiàn)單機數(shù)字化、車間、企業(yè)實現(xiàn)信息化的戰(zhàn)略目標。
10種新型成套紡機設備是：
?。?）日產200噸（年產6萬噸）及以上的滌綸短纖維成套設備，紡絲機和后加工聯(lián)合機都將采用工業(yè)以太網總線控制系統(tǒng)，初步實現(xiàn)管控一體化，其中后加工聯(lián)合機所用單臺變頻器最大容量將達800—1000kW，電壓690V。
?。?）粘膠長絲連續(xù)紡絲機
紡絲速度120m/min以上，自動落絲、自動生頭、多電動機傳動，變頻（伺服）同步調速，采用PLC和IPC機控制，觸摸屏操作，顯示的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。
?。?）高效現(xiàn)代化棉紡生產線
包括高效短流程清梳聯(lián)合機，與梳棉機連接的高速并條機，多電動機傳動的懸錠粗紗機、數(shù)字化、多電動機傳動的精梳機、高速全自動轉杯紡紗機、細絡聯(lián)式自動絡筒機等，這些設備均采PLC（或IPC）控制、變頻（伺服）調速和網絡通信技術，實現(xiàn)數(shù)字化控制。
?。?）機電一體化劍桿織機和噴氣織機
重點解決氣流引緯技術、電子送徑和電子卷取技術、智能化控制技術、打緯技術、高速開口技術、采用變頻調速、伺服或步進電機驅動，PLC控制或織機專用控制器控制各電動機的起、停順序、時間和定位等。
除此之外，還有紡粘法和熔融法非織造布生產線、電腦提花園緯機、電腦自動橫機、高速特里科經編機、染整設備工藝參數(shù)在線檢測技術和高效、節(jié)能、環(huán)保的染整設備等，不一一詳述。
“十一五”發(fā)展規(guī)劃提出“十一五”期末，先進紡織機械設備比重要達到40%，這一方面是靠10種新型成套紡機設備的攻關和產業(yè)化來實現(xiàn)；另一方面要靠現(xiàn)有的采用新技術的設備逐步取代老設備。例如環(huán)錠細紗機年銷售2萬臺，出口的基本采用變頻調速，而國內市場銷售的細紗機僅20—25%采用變頻調速。懸錠粗紗機年銷售4000—5000臺，約有25—30%仍用雙速電機傳動，不調速。而采用多電動機傳動的粗紗機僅有10%左右。各種無梭織機年產量3萬臺以上，而主傳動采用變頻調速的不足10%。這說明變頻器在紡織機械中推廣應用市場潛力還很大，同時也說明新技術、新設備的推廣需要時間，需要不斷改進，完善后經過較大面積的試用，證明其性能穩(wěn)定可靠，價格降低到能被普通接受后才可能全面推廣。
4 變頻器在紡織行業(yè)應用前景廣闊
由上述可看出，“十一五”期間變頻器在紡織行業(yè)應用前景廣闊，主要特點有：
（1）變頻器單機容量進一步增大至800kW—1000kW并向中高壓690V發(fā)展。
?。?）發(fā)展紡織專用變頻器
“十一五”期間有些變頻器內置了多段調速，三角波調速和卷經計算功能等，基本滿足了細紗機、卷繞頭和恒張力卷繞等紡織機械調速的要求?！笆晃濉逼陂g隨著生產發(fā)展，使用變頻器數(shù)量的增加，將可能推出一些紡織專用變頻器，如卷繞頭專用變頻器，織機專用變頻器，細紗機用變頻器等等。
卷繞頭專用變頻器主要功能應有三角波調速功能和定長功能等，為保證絲束卷繞成型好，無疊絲、無塌進等，卷繞橫動裝置的運行速度應按三角波規(guī)律變化如圖1所示。當卷繞絲束長度達到設定值時，應控制電磁閥動作，完成滿筒和空筒的迅速、平穩(wěn)切換。
圖1 三角波調速曲線
織機專用變頻器主要是具有尖峰起動轉矩特性。劍桿織機、噴氣織機等，為消除或減少因起、停車造成的稀密檔、影響織物質量而要求織機電動機起動時，轉速快速加速至設定速度，因而要求電動機（含變頻器）在起動瞬間輸出6—8倍額定轉矩的尖峰起動轉短，起動結束后（數(shù)秒內），其轉矩降至額定值以下如圖2所示。
圖2 織機起動轉矩
細紗機專用變頻器除能按設定的紡紗曲線調速（如圖3所示）外，還要求變頻器效率高、溫升低。效率的提高主要靠降低功率器件的開關損耗，而溫升的降低，一是可以增加散熱面積，這樣變頻器的體積增大；二是可以采用水冷散熱，這樣能有效的降低變頻器的溫升，但要增加一套水冷循環(huán)系統(tǒng)。另外，因細紗機車間飛花（超短纖維）多，控制拒擬制成密封式，不利于電氣元件散熱，因此，變頻器安裝結構形式應有所不同，如將散熱器置于拒外或其它安裝方式。
圖3 細紗機多段調速曲線
（3）變頻器在紡織行業(yè)的應用量將進一步增加
根據(jù)中國紡機協(xié)會統(tǒng)計近幾年我國紡織機械總產值年增長為20%以上，例如2005年比2004年增加22.6%，達到453.65億元人民幣，2006年紡機總產值將突破500億元達到526億元，我國各種紡織機械出口年增長20%以上，例如2004年為6億多美元，2005年為8.71億美元。預計“十一五”期間我國紡機產品銷售年增長仍將保持在20%以上，配套用變頻器的量保守地估計年增長10%以上，而2005年紡織行業(yè)配套用變頻為30萬臺，而到2100年紡織工業(yè)用變頻器將達到50萬臺以上，變頻器總容量達380萬kW以上，金額達20億元左右。由此可見，紡織工業(yè)的快速發(fā)展擴大了變頻器市場，為變頻調速技術的發(fā)展提供了機遇。
5 結束語
紡織行業(yè)是變頻器的大市場，深受國內外變頻器廠商青睞，紡織廠也就成了萬國變頻器展覽會，紡織行業(yè)選用的變頻品牌主要有日本富士、三墾、瑞士ABB、德國西門子、倫茨、丹麥丹佛斯、日本東芝、安川、三菱、明電舍、松下電工等，國內品牌主要有臺灣臺達、山東惠豐、深圳普傳、阿爾法、上海格立特等。紡織機械對變頻器的要求各有不同，有的對變頻器技術性能要求較高，如有些化纖機械、棉紡織機械等，一般多用進口品牌，而有的對價格較看重，對變頻器性能要求一般，如有些針織機械，非織造布機械和某些染整機械等。這些機械多用國產品牌。
參考文獻 （略）
作者簡介
高孝綱 男 教授級高工，畢業(yè)于華中科技大學，曾任紡織工業(yè)部機電研究所所長，并兼任中國紡織機械及器材標準化技術委員會副主任委員、天津工業(yè)大學自動化專業(yè)碩士研究生導師，北京紡普電力電子有限公司董事長、總經理，從事紡織機械自動化技術的研究、開發(fā)、設計和技術管理工作40余年，享受政府津貼。
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