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[導(dǎo)讀]1 概述造紙企業(yè)是高能耗企業(yè),電能消耗十分嚴(yán)重。目前,我國(guó)多分部同步速度控制的中小型造紙?jiān)O(shè)備,依然采用以直流調(diào)速技術(shù)作為電氣系統(tǒng)的核心來配合工藝要求,耗電量大,在

1 概述

造紙企業(yè)是高能耗企業(yè),電能消耗十分嚴(yán)重。

目前,我國(guó)多分部同步速度控制的中小型造紙?jiān)O(shè)備,依然采用以直流調(diào)速技術(shù)作為電氣系統(tǒng)的核心來配合工藝要求,耗電量大,在生產(chǎn)過程中經(jīng)常由于機(jī)械磨損、傳動(dòng)帶的打滑等因素造成速度匹配失調(diào),形成斷紙、厚度不均等現(xiàn)象。為了降低能耗,優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,現(xiàn)代化的造紙?jiān)O(shè)備在傳動(dòng)部分采用安裝交流電動(dòng)機(jī),并配制特制的變頻器,使系統(tǒng)各部分不僅能夠?qū)崿F(xiàn)同步控制,而且能夠在一定的范圍內(nèi)調(diào)速。

壓光機(jī)的工作原理是將價(jià)格低廉的磨木漿、化學(xué)機(jī)械漿或廢紙脫墨漿以及麥草漿作為主要原料,配以少量的長(zhǎng)纖維化學(xué)漿,并添加30豫以上的填料制成紙制品,其平滑度達(dá)500S 以上,不透明度達(dá)85豫以上,裂斷長(zhǎng)度縱橫平均達(dá)3 000 m以上,產(chǎn)品質(zhì)量可和低定量涂布紙比美,可用作廣告、目錄、插頁等彩色印刷。由于該工藝使用大量填料和高效率的磨木漿或化學(xué)機(jī)械漿,可節(jié)省纖維和木材資源,因此可大大降低成本。紙頁經(jīng)壓光機(jī)壓光后,可以提高紙頁的平滑度、光澤度和緊度,使紙頁全幅厚度一致,從而改善紙張的外觀質(zhì)量,并減少透氣度。圖1 所示的超級(jí)壓光機(jī)主要分為放卷裝置(又稱退紙器)、壓光輥裝置(含主電機(jī))和收卷裝置等,原紙從放卷裝置處經(jīng)引紙輥依次通過各紙輥和冷鑄輥后進(jìn)入中心收卷。本文介紹了采用丹佛斯變頻器和同步控制器對(duì)西安精美紙業(yè)壓光機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造的實(shí)例。

 

 

2 超級(jí)壓光機(jī)的變頻控制

2.1 恒張力控制方案

超級(jí)壓光機(jī)在快速啟停及中間連續(xù)調(diào)速過程中必須保證紙頁的張力恒定,否則收取的紙頁就會(huì)卷曲、折頁甚至斷裂,嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。本系統(tǒng)中利用變頻器和同步控制器的組合來達(dá)到精確的張力控制,一般情況下,可以通過兩種方式來滿足系統(tǒng)的要求:一是通過控制電機(jī)的速度來實(shí)現(xiàn),二是通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩來實(shí)現(xiàn)。由于本例采用的是中心卷繞的方式,隨著卷徑的連續(xù)(35耀1 000 mm)變化,需要連續(xù)增加電機(jī)的給定轉(zhuǎn)矩,才能保證紙張的表面張力保持恒定。考慮到安裝卷徑傳感器的成本和條件,以及丹佛斯的同步卡中心卷繞程序包含有自動(dòng)卷徑計(jì)算功能,故決定采用丹佛斯同步控制器和丹佛斯同步卡來實(shí)現(xiàn)恒定的張力控制,在這種控制方式下,系統(tǒng)的成本和復(fù)雜度會(huì)大大降低。

2.2 同步卡中心卷繞程序

丹佛斯同步卡中心卷繞控制由以下三大部分組成。

1)張力給定處理包括張力錐度控制及張力給定斜坡功能,由于卷繞材質(zhì)不同,張力給定可以根據(jù)需要隨著卷徑的變化而變化;系統(tǒng)控制具有張力極限報(bào)警功能,張力達(dá)到極限時(shí),變頻器輸出信號(hào)報(bào)警等功能;各種材料所需的張力的PID 參數(shù)不一樣,系統(tǒng)可以保存多組PID參數(shù),根據(jù)輸入信號(hào)選擇,但本例卷繞材料是紙張,只要保持恒張力就可以,所以不需要這一功能。

2)直徑計(jì)算功能包括:直徑計(jì)算功能,該功能基于當(dāng)前直徑=驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速伊驅(qū)動(dòng)軸直徑/卷繞轉(zhuǎn)速;卷徑到達(dá)指示功能;多個(gè)初始卷徑選擇功能,可以儲(chǔ)存多個(gè)不同的卷筒直徑,根據(jù)控制信號(hào)選擇;卷徑測(cè)量功能(需要輔助傳感器);卷徑計(jì)算限制功能,根據(jù)材料厚度可以計(jì)算出限制的卷徑變化速率。

3)張力PID控制根據(jù)張力檢測(cè)裝置檢測(cè)的張力與設(shè)定張力作PID調(diào)節(jié),目的是對(duì)卷徑進(jìn)行限幅。

在控制過程中,將當(dāng)前卷徑及線速度所計(jì)算出的卷繞轉(zhuǎn)速作為前饋,所以變頻器的總給定等于前饋速度加上張力的PID 調(diào)節(jié)量。同步卡中心卷繞控制如圖2 所示。

 

 

2.3 超級(jí)壓光機(jī)的變頻組構(gòu)

西安精美紙業(yè)造紙廠采用的壓光機(jī)為十二輥超級(jí)壓光機(jī),主牽引電機(jī)功率為P=160 kW,因此選用變頻器VLT5252 來控制主電機(jī),收卷電機(jī)功率為P=22 kW,因此采用收卷變頻器為VLT5032,主電機(jī)和收卷電機(jī)各加裝旋轉(zhuǎn)編碼器,張力反饋機(jī)構(gòu)安裝有簡(jiǎn)便的跳舞輪,另外,在收卷變頻器上安裝有丹佛斯的同步控制卡。

丹佛斯同步卡的基本工作原理是通過光電編碼器反饋的電機(jī)的實(shí)際速度與位置,與給定的速度或位置信號(hào)比較,通過內(nèi)部計(jì)算后,直接對(duì)電機(jī)的速度進(jìn)行控制。[!--empirenews.page--]

3 方案設(shè)計(jì)

壓光機(jī)變頻改造示意圖如圖3 所示,張力控制示意如圖4所示。

 

 

 

 

該系統(tǒng)主速度部分是通過主電機(jī)的變頻器VLT5252的開環(huán)控制來驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)電機(jī),采用主-從式結(jié)構(gòu)給定,主牽引的速度給定由變頻器的電位器輸入,當(dāng)主電機(jī)啟動(dòng),裝于主電機(jī)上的旋轉(zhuǎn)編碼器輸出信號(hào),該信號(hào)連接在拖動(dòng)收卷電機(jī)的變頻器VLT5032 的同步卡上,當(dāng)同步卡接收到編碼器信號(hào),同時(shí)以跟隨主電機(jī)的速度來拖動(dòng)收卷電機(jī),此刻,收卷電機(jī)上的編碼器也同時(shí)輸出信號(hào)至丹佛斯變頻器同步卡,以保證達(dá)到同步。

在張力控制部分,由配重浮動(dòng)輥給定張力,經(jīng)位移傳感器反饋張力至丹佛斯變頻器,通過丹佛斯同步控制器內(nèi)部計(jì)算作調(diào)整以保持恒定張力。

4 改造優(yōu)勢(shì)

造紙廠屬于輕化工企業(yè),對(duì)防火要求很嚴(yán)。在造紙企業(yè)中采用的晶閘管裝置—直流電機(jī)的調(diào)速方式,因電機(jī)周圍的紙屑粉塵多,所以必須經(jīng)常打掃,否則積聚在整流子附近會(huì)因電刷打火燃燒嚴(yán)重威脅安全生產(chǎn)。而且,由于設(shè)備操作頻繁,不少場(chǎng)合須再生制動(dòng),因此原直流電刷磨損嚴(yán)重。另外,因必須定期打掃,換刷,不僅維修費(fèi)用高,而且影響生產(chǎn)進(jìn)度。

在造紙廠應(yīng)用變頻造紙技術(shù),有如下優(yōu)點(diǎn)。

1)采用變頻調(diào)速替代直流調(diào)速后使企業(yè)能耗降低。調(diào)速系統(tǒng)采用先進(jìn)的張力控制方法,使同步精度得到了大幅提高,這為設(shè)備生產(chǎn)的紙張質(zhì)量提供了有力的技術(shù)保障。采用變頻調(diào)速使整機(jī)速度調(diào)整方便、平穩(wěn),調(diào)速范圍廣,因加、減速同步,故能滿足多種生產(chǎn)要求。由于變頻器具有較強(qiáng)的過載能力和低頻額定轉(zhuǎn)矩,所以保證了速度不隨負(fù)載的變化而變化,而且還克服低速時(shí)速度不穩(wěn)定的缺陷。

2)采用變頻調(diào)速的調(diào)速精度滿足造紙生產(chǎn)需求,當(dāng)負(fù)荷變化或電網(wǎng)波動(dòng)時(shí),電機(jī)轉(zhuǎn)速無變化,適應(yīng)性強(qiáng)。

3)變頻器體積小,重量輕,不必另設(shè)控制盤,相對(duì)于晶閘管裝置,占地面積大大縮小,而且安裝容易,調(diào)試簡(jiǎn)單,操作方便,噪音小,無振動(dòng)。

4)采用變頻調(diào)速后,運(yùn)行、操作、維護(hù)簡(jiǎn)便,提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量

5)變頻器有軟啟功能,非常適合于軟啟動(dòng)的調(diào)速設(shè)備。本系統(tǒng)采用先進(jìn)的變頻控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動(dòng),減輕了機(jī)械沖擊,降低了部分噪音,延長(zhǎng)了機(jī)械設(shè)備的使用壽命,減少了機(jī)械維修費(fèi)用。

6)變頻器有自我診斷功能,檢修方便,檢修時(shí)間短。

5 結(jié)語

本系統(tǒng)采用丹佛斯變頻器和丹佛斯同步控制卡收卷方案后,現(xiàn)場(chǎng)配置簡(jiǎn)潔,工作穩(wěn)定,調(diào)試方便。實(shí)際的收卷效果非常理想,端面整齊,張力穩(wěn)定。基于丹佛斯變頻器同步控制卡的控制特點(diǎn),加上其完善的功能、高可靠性和優(yōu)秀的性能價(jià)格比,滿足了用戶對(duì)于紡織、造紙、冶金等各個(gè)領(lǐng)域的不同要求。

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