【我要印】訊：造紙機(jī)是由一系列配套設(shè)備組成的聯(lián)合機(jī)，分濕部和干部兩大部分。濕部包括上漿流送系統(tǒng)、網(wǎng)部和壓榨等部分，干部包括烘干、壓光和卷取等部分。其生產(chǎn)流程一般是:漿料通過上漿流送系統(tǒng)傳送到紙機(jī)生產(chǎn)流水線的前端流漿箱，然后漿流由此依次通過網(wǎng)部、壓榨、前烘缸、后壓榨、后烘缸、壓光機(jī)和卷紙機(jī)等在內(nèi)的分部設(shè)備，成為原紙;原紙又可以另外進(jìn)入機(jī)外涂布和復(fù)卷機(jī)產(chǎn)出成品紙。

　　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)和有序控制成為了制約成品紙質(zhì)量和產(chǎn)量的瓶頸。變頻調(diào)速作為90年代中期后最強(qiáng)有力的控制方式進(jìn)入了原本屬于直流調(diào)速(適用于大中紙機(jī))和滑差電機(jī)(適用于中小紙機(jī))天下的造紙領(lǐng)域，并已近取得良好的市場效果。

　　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。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)境能力差等原因，到了90年代已嚴(yán)重制約了造紙整機(jī)的性能價(jià)格比。而變頻調(diào)速技術(shù)能最大程度上發(fā)揮了交流電機(jī)本身固有的優(yōu)點(diǎn)(結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、經(jīng)濟(jì)可靠、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等)，再加上變頻調(diào)速理論業(yè)已形成一門相對獨(dú)立的學(xué)科，變頻調(diào)速技術(shù)全面應(yīng)用于紙機(jī)生產(chǎn)線的時(shí)代已經(jīng)到來了。本文就變頻調(diào)速及其控制技術(shù)在紙機(jī)生產(chǎn)線上的應(yīng)用做進(jìn)一步的闡述。

　　2 造紙機(jī)上漿系統(tǒng)的變頻調(diào)速控制
　
　　造紙機(jī)上漿系統(tǒng)負(fù)責(zé)將紙漿通過漿泵、沖漿泵、多級篩等設(shè)備輸送到紙機(jī)網(wǎng)部流漿箱的過程，其中漿泵和沖漿泵為最重要的設(shè)備，因?yàn)樗鼈冴P(guān)系到成形紙的質(zhì)量，尤其是克重，因此必須采用變頻控制才能達(dá)到紙機(jī)的設(shè)計(jì)要求。實(shí)踐證明，安裝變頻裝置能適應(yīng)不同車速、不同品種的用量變化，使?jié){泵組的運(yùn)行始終處于高效狀態(tài)。另外，采用變頻控制時(shí)，電動(dòng)機(jī)和漿泵的轉(zhuǎn)速下降，軸承等機(jī)械部件磨損降低，泵端密封系統(tǒng)不易損壞，機(jī)泵的故障率大為降低，維修工作量也隨之減少。

　　上漿工藝必須符合以下要求:(1)向造紙機(jī)的網(wǎng)部輸送的漿料量一定要穩(wěn)定，誤差不超過±5%;(2)漿料的配比和濃度要穩(wěn)定、均勻;(3)對漿料進(jìn)行凈化精選等。因此對漿泵和沖漿泵的速度控制是保證第(1)、(2)項(xiàng)實(shí)現(xiàn)的重中之重。

　　下面以沖漿泵為例來說明速度控制的流程:該變頻控制采用雙閉環(huán)系統(tǒng)的速度控制方式(如圖一所示)，外環(huán)是速度閉環(huán)(V-控制)，內(nèi)環(huán)是電流或轉(zhuǎn)矩閉環(huán)(I-控制)。沖漿泵速度的設(shè)定值一方面是由漿速和網(wǎng)速比變化而獲得的V設(shè)定，另一方面是來自于流漿箱的壓力控制器(P－控制)。前者是主調(diào)，后者是微調(diào)。紙機(jī)的漿速和網(wǎng)速比基本上是恒定的，因此紙機(jī)的網(wǎng)速一變化，V設(shè)定也隨著變化，沖漿泵的轉(zhuǎn)速也跟隨變化;為了提高速度調(diào)節(jié)器的精確性和反映流漿箱的實(shí)際工藝過程，通常還需取流漿箱的壓力PID控制輸出值的±５%的變化來作為沖漿泵附加的速度設(shè)定值。速度的實(shí)際值(V實(shí)際)取自傳動(dòng)電機(jī)的實(shí)際速度采樣，可通過旋轉(zhuǎn)測速電機(jī)或光電旋轉(zhuǎn)編碼器等檢測裝置獲取。電流的設(shè)定值(M設(shè)定)取自取自速度環(huán)的輸出信號，電流的實(shí)際值(M實(shí)際)取自各個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)的交流變頻器輸出端電流互感器的測量值。

　　因此對于沖漿泵的變頻調(diào)速而言，需要對其進(jìn)行PID控制，需正確選擇速度反饋方式和PID的各類參數(shù)。加速時(shí)間0～100%的設(shè)定值一般為60秒，而減速時(shí)間大約為30秒。變頻器的設(shè)定輸入值需具有二至多端的輸入，并能進(jìn)行基本運(yùn)算。反饋信號需具有接收模擬信號或脈沖信號的端口。了解這一點(diǎn)，對選擇變頻器的型號非常重要。

　　3 造紙機(jī)分部傳動(dòng)的變頻控制

　　我國造紙機(jī)分部傳動(dòng)設(shè)備，以前采用SCR直流調(diào)速方式，由于存在滑環(huán)和炭刷造成可靠性和精度不高，從而導(dǎo)致紙機(jī)的機(jī)械落后，車速也只有200m/min左右，很難同國外的1000m/min的高速紙機(jī)相比。由此看來，造紙機(jī)分部傳動(dòng)機(jī)械的變頻化已是大勢所趨。

　　分部傳動(dòng)涉及到紙機(jī)的網(wǎng)部、壓榨部、前烘缸、后壓榨、后烘缸、壓光機(jī)等眾多的傳動(dòng)點(diǎn)，由于紙張具有細(xì)薄、脆弱的缺點(diǎn)，因此為了防止紙張出現(xiàn)斷裂、卷曲、褶皺、壓痕，必須對各傳動(dòng)點(diǎn)進(jìn)行高精度的速度控制，并保證紙張按成紙方向所限定的伸展率進(jìn)行延展。也就是說，從上漿到上卷的整個(gè)過程，要保持紙幅一定的速度級聯(lián)，這樣才有拉力。正是基于分部傳動(dòng)的變頻控制強(qiáng)調(diào)的是各傳動(dòng)點(diǎn)的在線無級調(diào)速和同步跟隨性能，因此用在分部傳動(dòng)的變頻器必須具有以下特性:(1)調(diào)速范圍寬，在全速度范圍內(nèi)，效率必須在90%以上;(2)功率因數(shù)高于0.9以上; (3) 輸入諧波電流總失真小于3%; (4)采用可靠性高、技術(shù)成熟的標(biāo)準(zhǔn)器件IGBT; (5)能減少輸出諧波分量并有效降低dv/dt噪音和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的效果; (6)利用通訊功能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速串行傳輸。

　　如某紙廠1臺1092型水松紙?jiān)旒垯C(jī)的 4個(gè)分部傳動(dòng)傳動(dòng)點(diǎn)的功率分別為壓榨11kW，主缸11kW，組缸7.5kW,卷紙5.5kW。根據(jù)使用廠家的實(shí)際情況和要求，變頻器采用西門子公司新近推出的MM420系列，PLC采用西門子S7-200系列。網(wǎng)絡(luò)通訊采用RS485接口，協(xié)議方式采用西門子USS協(xié)議。主機(jī)調(diào)速及單個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)微調(diào)采用按扭調(diào)速，并且能夠在操作臺和設(shè)備前兩地調(diào)速。 又如某廠2820型牛皮箱板紙?jiān)旒垯C(jī)，變頻器采用美國AB公司1336型高功能變頻器，PLC采用AB公司SLC500系列，操作界面采用觸模屏。由上位機(jī)控制運(yùn)行參數(shù)存儲、數(shù)據(jù)表格自動(dòng)生成、生產(chǎn)報(bào)表自動(dòng)打印、故障報(bào)警狀態(tài)分析。網(wǎng)絡(luò)通訊采用國際通用的PROFIBUS DP通訊網(wǎng)絡(luò)。電動(dòng)機(jī)采用交流變頻電機(jī)，并且應(yīng)用磁通矢量閉環(huán)控制。另外可以通過對各個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)的實(shí)際使用功率的計(jì)算控制各個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)的負(fù)荷分配，并且在生產(chǎn)過程中可以通過點(diǎn)動(dòng)在不影響速度鏈的情況下進(jìn)行局部張緊和松弛。

　　以上二例是較為典型地應(yīng)用到了分部變頻控制的控制原理，分部傳動(dòng)的控制原理是保持速度級聯(lián)和高速傳輸，前者利用上位機(jī)(PLC或工控機(jī))來進(jìn)行速度級聯(lián)的計(jì)算，后者是通過變頻器本身的高速串行通訊能力來實(shí)現(xiàn)的。怎樣一來，整個(gè)系統(tǒng)配線簡單、自動(dòng)化程度高、信息量豐富且接口兼容，便于實(shí)現(xiàn)FA和管控一體化。