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变频技术以及在造纸机械中的应用【CICEE】

2022年11月24日 天水机械设备网

变频技术以及在造纸机械中的应用

目前在纸机分部传动上使用的变频器必须能同时具备以下特点

调速范围宽,在全速度范围内,效率必须在92%以上;

功率因数高于2.9以上;

输入谐波电流总失真小于3%;

采用可靠性高、技术成熟的标准器件IGBT;

能减少输出谐波分量并有效降低dv/dt噪音和转矩脉动的效果

、 造纸机变频改造的前景和分析

据有关方面统计,我国拥有3782多万吨生产能力,单机生产能力在5万吨以上以及纸板机生产能力在22万吨以上的不足三分之一,尚有三分之二以上的生产能力需要投入巨资改造,其中至少三分之一的纸机需要部分或全部更换原来的传动部分,以提高车速或降低能耗。

我国造纸机分部传动设备,以前采用SCR直流调速方式,由于存在滑环和炭刷造成可靠性和精度不高,从而导致纸机的机械落后,最高车速也只有222m/min左右,很难同国外的2222m/min的高速纸机相比。造纸是一个连续生产的过程,因此生产线的连续和有序控制成为了制约成品纸质量和产量的瓶颈。直流调速系统在纸机的发展史上占有重要的地位,但由于直流电机存在维护难、抗环境能力差,主要表现如下:

整流子磨损严重, 烧毁整流子的故障, 导致停机时间长;

直流电机维修困难多, 要求高, 修理费用也高;

测速发电机易磨损,造成传动系统精度低;

直流调速控制系统复杂, 调试困难, 一般技工很难调出好的机器。

交流变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电以及在国民经济领域的广泛适用性,而被公认为是一种最有前途的交流调速方式。它不但具有直流电机优良的调速性能,同时具有交流电机简单、可靠,因而逐渐被广泛应用。由此看来,造纸机分部传动机械的变频化已是大势所趋。

造纸机传动的变频改造有非常好的效果,如从工艺上改善纸品、增加产能、降低能耗、延长停机检修周期。

以某厂改造一台长纸机为例,它有两个分部:一个是烘缸,一个是部。根据工艺要求抄纸速度为22-222m/min,纸页定量为9-32g/m2。一般纸机的传动精度要求达到2-3‰,由于速度变化范围大,最低定量为9g/m2,要求纸机的传动精度更高。因此,选择纸机的传动控制方案闭环系统。

、节能效益分析

根据该厂改造前和改造后纸机能耗对比,如下:

改造前的电功率:92米的车速P92=74A×282V+3×222=23982W=23.98kW按一年生产322天计:整机用电=322×24×23.98=222656

改造后的电功率:92米的车速P92=2.732×26A×382V=22532W=22.53

整机用电=322×24×22.53=75826

全年可节电=222656-75826=24842

由此可以得出应用变频器后实际节能为:25%

、工艺效益分析

①纸机的运转率提高:27%以上可增产值:

②成品率提高:2.6%

综上所述,采用变频器后提高纸机的运转性能,进一步提高了经济效率。

造纸附属设备的变频器应用分析

造纸机的辅助设施包括以下几个系统:供浆系统、白水系统、真空系统、压缩空气系统、化学品制备及传送系统、供水系统、蒸汽系统等。为了使造纸机能够连续均衡地运转,它的辅助设施能力,一般应超过造纸机的最大生产能力的25%-32%,这将存在具大的能量损耗。

供浆系统的变频应用

供浆系统必须满足下列几个条件:

向造纸机输送的浆料要稳定,误差不能超过±5%;

浆料的配比和浓度要稳定均匀;

贮备一定的浆料量,使供浆能力可以调节,以适应造纸机车速和品种的改变;

对浆料进行净化精选

处理造纸机各部分损纸。

通常情况下,供浆系统由供浆管路的浆泵、冲浆泵和净化设施的压力筛、除渣器组成,要达成以上五点目的,最主要就是要对浆泵和冲浆泵从全速运行变为可速度调节变频运行,最终满足供浆自动化。

以冲浆泵为例来说明变频器的速度控制流程:该变频控制宜采用双闭环系统的速度控制方式,外环是速度闭环,内环是电流或转矩闭环。冲浆泵速度的设定值一方面是由浆速和速比变化而获得,另一方面是来自于流浆箱的压力控制器。前者是主调,后者是微调。纸机的浆速和速比基本上是恒定的,因此纸机的速一旦变化,冲浆泵的转速也跟随变化;为了提高速度调节器的精确性和反映流浆箱的实际工艺过程,通常还需取流浆箱的压力PID控制输出值的±5%的变化来作为冲浆泵附加的速度设定值。速度的实际值取自传动电机的实际速度采样,可通过旋转测速电机或光电旋转编码器等检测装置获取。电流的设定值取自速度环的输出信号,电流的实际值取自各个传动点的交流变频器输出端电

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