【我要印】訊：造紙機是由一系列配套設備組成的聯(lián)合機，分濕部和干部?jì)纱蟛糠�。濕部包括上漿流送系統、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(guò)上漿流送系統傳送到紙機生產(chǎn)流水線(xiàn)的前端流漿箱，然后漿流由此依次通過(guò)網(wǎng)部、壓榨、前烘缸、后壓榨、后烘缸、壓光機和卷紙機等在內的分部設備，成為原紙;原紙又可以另外進(jìn)入機外涂布和復卷機產(chǎn)出成品紙。

　　造紙是一個(gè)連續生產(chǎn)的過(guò)程，因此生產(chǎn)線(xiàn)的連續和有序控制成為了制約成品紙質(zhì)量和產(chǎn)量的瓶頸。變頻調速作為90年代中期后最強有力的控制方式進(jìn)入了原本屬于直流調速(適用于大中紙機)和滑差電機(適用于中小紙機)天下的造紙領(lǐng)域，并已近取得良好的市場(chǎng)效果。

　　交流變頻調速技術(shù)以其卓越的調速性能、顯著(zhù)的節電以及在國民經(jīng)濟領(lǐng)域的廣泛適用性，而被公認為是一種最有前途的交流調速方式。直流調速系統在紙機的發(fā)展史上占有重要的地位，但由于直流電機存在維護難、抗環(huán)境能力差等原因，到了90年代已嚴重制約了造紙整機的性能價(jià)格比。而變頻調速技術(shù)能最大程度上發(fā)揮了交流電機本身固有的優(yōu)點(diǎn)(結構簡(jiǎn)單、堅固耐用、經(jīng)濟可靠、動(dòng)態(tài)響應好等)，再加上變頻調速理論業(yè)已形成一門(mén)相對獨立的學(xué)科，變頻調速技術(shù)全面應用于紙機生產(chǎn)線(xiàn)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)了。本文就變頻調速及其控制技術(shù)在紙機生產(chǎn)線(xiàn)上的應用做進(jìn)一步的闡述。

　　2 造紙機上漿系統的變頻調速控制
　
　　造紙機上漿系統負責將紙漿通過(guò)漿泵、沖漿泵、多級篩等設備輸送到紙機網(wǎng)部流漿箱的過(guò)程，其中漿泵和沖漿泵為最重要的設備，因為它們關(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到紙機的設計要求。實(shí)踐證明，安裝變頻裝置能適應不同車(chē)速、不同品種的用量變化，使漿泵組的運行始終處于高效狀態(tài)。另外，采用變頻控制時(shí)，電動(dòng)機和漿泵的轉速下降，軸承等機械部件磨損降低，泵端密封系統不易損壞，機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)向造紙機的網(wǎng)部輸送的漿料量一定要穩定，誤差不超過(guò)±5%;(2)漿料的配比和濃度要穩定、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)項實(shí)現的重中之重。

　　下面以沖漿泵為例來(lái)說(shuō)明速度控制的流程:該變頻控制采用雙閉環(huán)系統的速度控制方式(如圖一所示)，外環(huán)是速度閉環(huán)(V-控制)，內環(huán)是電流或轉矩閉環(huán)(I-控制)。沖漿泵速度的設定值一方面是由漿速和網(wǎng)速比變化而獲得的V設定，另一方面是來(lái)自于流漿箱的壓力控制器(P－控制)。前者是主調，后者是微調。紙機的漿速和網(wǎng)速比基本上是恒定的，因此紙機的網(wǎng)速一變化，V設定也隨著(zhù)變化，沖漿泵的轉速也跟隨變化;為了提高速度調節器的精確性和反映流漿箱的實(shí)際工藝過(guò)程，通常還需取流漿箱的壓力PID控制輸出值的±５%的變化來(lái)作為沖漿泵附加的速度設定值。速度的實(shí)際值(V實(shí)際)取自傳動(dòng)電機的實(shí)際速度采樣，可通過(guò)旋轉測速電機或光電旋轉編碼器等檢測裝置獲取。電流的設定值(M設定)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(lèi)參數。加速時(shí)間0～100%的設定值一般為60秒，而減速時(shí)間大約為30秒。變頻器的設定輸入值需具有二至多端的輸入，并能進(jìn)行基本運算。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 造紙機分部傳動(dòng)的變頻控制

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

　　分部傳動(dòng)涉及到紙機的網(wǎng)部、壓榨部、前烘缸、后壓榨、后烘缸、壓光機等眾多的傳動(dòng)點(diǎn)，由于紙張具有細薄、脆弱的缺點(diǎn)，因此為了防止紙張出現斷裂、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(shuō)，從上漿到上卷的整個(gè)過(guò)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)的變頻控制強調的是各傳動(dòng)點(diǎn)的在線(xiàn)無(wú)級調速和同步跟隨性能，因此用在分部傳動(dòng)的變頻器必須具有以下特性:(1)調速范圍寬，在全速度范圍內，效率必須在90%以上;(2)功率因數高于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)成熟的標準器件IGBT; (5)能減少輸出諧波分量并有效降低dv/dt噪音和轉矩脈動(dòng)的效果; (6)利用通訊功能實(shí)現數據的高速串行傳輸。

　　如某紙廠(chǎng)1臺1092型水松紙造紙機的 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。根據使用廠(chǎng)家的實(shí)際情況和要求，變頻器采用西門(mén)子公司新近推出的MM420系列，PLC采用西門(mén)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(mén)子USS協(xié)議。主機調速及單個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)微調采用按扭調速，并且能夠在操作臺和設備前兩地調速。 又如某廠(chǎng)2820型牛皮箱板紙造紙機，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。由上位機控制運行參數存儲、數據表格自動(dòng)生成、生產(chǎn)報表自動(dòng)打印、故障報警狀態(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)機采用交流變頻電機，并且應用磁通矢量閉環(huán)控制。另外可以通過(guò)對各個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)的實(shí)際使用功率的計算控制各個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)的負荷分配，并且在生產(chǎn)過(guò)程中可以通過(guò)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(PLC或工控機)來(lái)進(jìn)行速度級聯(lián)的計算，后者是通過(guò)變頻器本身的高速串行通訊能力來(lái)實(shí)現的。怎樣一來(lái)，整個(gè)系統配線(xiàn)簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、信息量豐富且接口兼容，便于實(shí)現FA和管控一體化。