《電子技術(shù)應(yīng)用》
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紙機(jī)設(shè)備變頻調(diào)速節(jié)能改造
中國自動(dòng)化網(wǎng)
摘要: 造紙企業(yè)是高能耗企業(yè)每噸紙所耗電能在500度以上,電能消耗十分嚴(yán)重,從設(shè)備和類型看50%以上為風(fēng)機(jī),泵類負(fù)載,而這些設(shè)備目前基本上是采用閥門或擋板來調(diào)節(jié)風(fēng)量或液體流量的,大量的能量消耗在閥門或檔板上,采用變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié),可以大量減少損耗,節(jié)約電能經(jīng)濟(jì)利益十分明顯,值得企業(yè)大力推廣。
Abstract:
Key words :

造紙企業(yè)是高能耗企業(yè)每噸紙所耗電能在500度以上,電能消耗十分嚴(yán)重,從設(shè)備和類型看50%以上為風(fēng)機(jī),泵類負(fù)載,而這些設(shè)備目前基本上是采用閥門或擋板來調(diào)節(jié)風(fēng)量或液體流量的,大量的能量消耗在閥門或檔板上,采用變頻器進(jìn)行調(diào)節(jié),可以大量減少損耗,節(jié)約電能經(jīng)濟(jì)利益十分明顯,值得企業(yè)大力推廣。

目前大多數(shù)制漿、造紙工業(yè)的裝機(jī)容量大,但設(shè)備陳舊,尤其是調(diào)速方式較為落后,低轉(zhuǎn)速設(shè)備較多,需要調(diào)速的設(shè)備有碎漿機(jī),推進(jìn)器、纖維分離機(jī)、篩漿機(jī)、鍋爐風(fēng)機(jī)/泵、涂布循環(huán)風(fēng)機(jī)和造紙總軸傳動(dòng)等。造紙是一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)的過程,因此生產(chǎn)線的連續(xù)和造紙成本高,成為了制約成品紙質(zhì)量和產(chǎn)量的瓶頸。直流調(diào)速系統(tǒng)在紙機(jī)的發(fā)展史上占有重要的地位,但由于直流電機(jī)存在維護(hù)難、抗環(huán)境能力差等缺點(diǎn),逐步將會(huì)大量減少。
◆ 整流子磨損嚴(yán)重, 燒毀整流子的故障, 導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間長;
◆ 直流電機(jī)維修困難多, 要求高, 修理費(fèi)用也高;
◆ 測(cè)速發(fā)電機(jī)易磨損,造成傳動(dòng)系統(tǒng)精度" title="系統(tǒng)精度">系統(tǒng)精度低;
◆直流調(diào)速控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)復(fù)雜, 調(diào)試?yán)щy, 一般技工很難調(diào)出好的機(jī)器。
交流變頻調(diào)速技術(shù)以其卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電以及在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的廣泛適用性,而被公認(rèn)為是一種最有前途的交流調(diào)速方式。它不但具有直流電機(jī)優(yōu)良的調(diào)速性能,同時(shí)具有交流電機(jī)簡單、可靠,因而逐漸被廣泛應(yīng)用。它具有自診斷、自保護(hù)能力,使用維護(hù)簡單,運(yùn)行可靠,擴(kuò)展性能強(qiáng),若應(yīng)用微機(jī)程序控制不但可以獲得良好的調(diào)速性能,而且還可采用計(jì)算機(jī)現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過程控制,計(jì)算機(jī)群控等。
為了提高產(chǎn)量和質(zhì)量,降低物耗和能耗,確保安全可靠生產(chǎn),提高設(shè)備的自動(dòng)化水平,根據(jù)工藝要求,對(duì)設(shè)備應(yīng)進(jìn)行技術(shù)性的改造,選萬盛達(dá)型先進(jìn)的交流變頻調(diào)速裝置,其主要的優(yōu)點(diǎn)有如下幾點(diǎn):
◆ 變頻器體積小重量輕,不必加設(shè)控制盤,安裝容易,調(diào)試簡單,操作方便, 噪音小無振動(dòng)。
◆ 調(diào)速精度高,當(dāng)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)電壓變化時(shí)(340~420V)其電機(jī)轉(zhuǎn)速無變化,適應(yīng)性很強(qiáng)
◆ 具有齊全的保護(hù)機(jī)能,而且集成度高,所以可靠性高,變頻器具有自診斷功能,檢修方便,大大減少停機(jī)的時(shí)間,自然而然地提高了生產(chǎn)的產(chǎn)量。
◆ 具有良好的節(jié)電效果,風(fēng)機(jī),泵類負(fù)載可節(jié)電30%左右,聯(lián)動(dòng)可節(jié)電8~25%左右,投資回收周期短。
◆ 實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速,起動(dòng)電流小,對(duì)機(jī)械和電網(wǎng)無沖擊,非常適用于軟啟動(dòng)的設(shè)備,如復(fù)卷機(jī),壓光機(jī)等。
紙業(yè)變頻調(diào)速技術(shù)控制方案選擇
就地控制:一對(duì)一分散控制、現(xiàn)場(chǎng)操作盤、技術(shù)簡單、調(diào)速性能好、故障率低、工程可逐步實(shí)施投資少,不能達(dá)到現(xiàn)代化工廠監(jiān)控水平要求,對(duì)操作人員水平要求不高。很適用于國內(nèi)中小企業(yè)技術(shù)改造項(xiàng)目。
中央監(jiān)控:一對(duì)一總線集中監(jiān)控站、現(xiàn)場(chǎng)操作盤、流程監(jiān)控、操作員站OS、工程師站ES,具有現(xiàn)代化工廠監(jiān)控先進(jìn)水平配置。技術(shù)復(fù)雜、調(diào)速性能好、故障率高、工程實(shí)施須一步到位、投資大、對(duì)操作人員水平要求高。適用于國內(nèi)大中型企業(yè)新建或技術(shù)改造項(xiàng)目。
就地控制系統(tǒng)組成
造紙行業(yè)分為上游產(chǎn)業(yè):紙漿廠,中游產(chǎn)業(yè):文化用紙,工業(yè)用紙,下游產(chǎn)業(yè):印刷與包裝紙箱等工廠.上游產(chǎn)業(yè)使用風(fēng)機(jī)水泵較多,另有紙漿泵與離心脫水機(jī)等數(shù)量較多,節(jié)電潛力較高,平均節(jié)電率可達(dá)20%左右;中游產(chǎn)業(yè)主要為造紙機(jī),如為工業(yè)用紙則須采用高精度閉 環(huán)控制系統(tǒng)比例聯(lián)動(dòng),工業(yè)用包裝用紙則采用一般開環(huán)無速度傳感器矢量控制" title="矢量控制">矢量控制技術(shù)交流連動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);下游產(chǎn)業(yè)如為文化用紙印刷則采用高精度閉 環(huán)控制系統(tǒng)比例連動(dòng),工業(yè)包裝紙箱則采用一般開環(huán)無速度傳感器矢量控制技術(shù)交流連動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng).。
◆ 三相異步交流電機(jī)
聯(lián)動(dòng)三相異步交流電機(jī)加裝編碼器可對(duì)其進(jìn)行速度檢測(cè),閉環(huán)控制" title="閉環(huán)控制">閉環(huán)控制,可滿足轉(zhuǎn)速高精度要求,運(yùn)行可靠,維修方便,故障率低,效率高。
◆ 選用萬盛達(dá)型交流變頻調(diào)速裝置
變頻調(diào)速裝置不僅具有矢量控制高功能變頻器的優(yōu)點(diǎn),而且自帶PID調(diào)節(jié)裝置和可編程接口控制器,使構(gòu)成控制系統(tǒng)簡捷方便,可靠性高,適用范圍大,用戶界面好,使得組成系統(tǒng)成本低。內(nèi)含矢量控制高功能變頻器,具有傳動(dòng)精度高,動(dòng)態(tài)性能好,響應(yīng)速度快的,閉環(huán)控制系統(tǒng)精度可達(dá)3‰,能滿足抄造薄頁紙的要求。
為了防止變頻器輸出的電磁輻射,避免諧波干擾影響控制精度。裝置內(nèi)設(shè)有輸入、輸出AC電抗器和功率因數(shù)校正DC電抗器。
速度給定采用數(shù)字脈沖給定。在變頻調(diào)速系統(tǒng)中一般均采用模擬電壓給定,由于模擬信號(hào)較容易受到外界的電氣干擾,直接影響紙機(jī)的傳動(dòng)精度和穩(wěn)定性,為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,增強(qiáng)抗干擾能力,為此,采用PLC進(jìn)行編程,將變頻系統(tǒng)中的給定裝置選定為脈沖計(jì)數(shù)給定,即數(shù)字給定。采用脈沖計(jì)數(shù)給定后,紙機(jī)的傳動(dòng)控制幾乎不受外界干擾,從而使紙機(jī)傳動(dòng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力得以提高。
◆ 在變頻調(diào)速控制系統(tǒng)中設(shè)置了速度鎖定指令開關(guān)
在紙機(jī)的抄造過程中,不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些操作,這給直接影響到抄造紙頁的質(zhì)量,按工藝調(diào)整好的車速,如果誤操作,使車速改變,使得紙張的定量也隨之改變。因此,為了避免誤操作,在系統(tǒng)中設(shè)置了速度鎖定指令開關(guān),保證給定信號(hào)的可靠性,提高了紙機(jī)的傳動(dòng)精度和穩(wěn)定性。
◆ 速度級(jí)聯(lián)控制
多傳動(dòng)控制通常采用分步傳動(dòng)。即選取一個(gè)主速度控制" title="速度控制">速度控制點(diǎn),其余傳動(dòng)點(diǎn)采用相對(duì)速度增量控制。根據(jù)工藝要求,我們選取干部烘缸為主速度控制點(diǎn),濕部(網(wǎng)部)伏輥為從動(dòng)點(diǎn),通過現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)增量按鈕的操作,可以隨意設(shè)定各傳動(dòng)點(diǎn)的相對(duì)增量值,保證所有傳動(dòng)的同步性,并實(shí)時(shí)顯示該傳動(dòng)的實(shí)際車速。
◆ 安全設(shè)計(jì)
為了使本系統(tǒng)具有快速響應(yīng),又具有快速制動(dòng)功能(以防萬一,如設(shè)備、人身發(fā)生異外須緊急停車等),為此在變頻器中加裝制動(dòng)單元組件,避免再生電流損壞變頻器。
◆ 現(xiàn)場(chǎng)操作盤
為了便于操作人員控制工藝參數(shù),將所有紙機(jī)傳動(dòng)的控制按鈕和顯示儀表都安置在操作臺(tái)上,有利于工人觀察紙機(jī)的運(yùn)行情況, 有利于控制生產(chǎn)工藝。其上安裝有現(xiàn)場(chǎng)操作盤、安全開關(guān)和急停等,OP可分別對(duì)多個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)進(jìn)行操作和控制,數(shù)字式操作,操作顯示和故障診斷,操作功能有運(yùn)行、停止、速度設(shè)定、張力設(shè)定、負(fù)荷分配設(shè)定、并有故障顯示。
◆ 系統(tǒng)精度控制方式
速度控制:靜態(tài),額定轉(zhuǎn)速情況下24h偏差自校正控制
24h張力偏差自校正控制

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