【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、壓光機和卷紙機等在內(nèi)的分部設備，成為原紙;原紙又可以另外進入機外涂布和復卷機產(chǎn)出成品紙。

　　造紙是一個連續(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年代中期后最強有力的控制方式進入了原本屬于直流調(diào)速(適用于大中紙機)和滑差電機(適用于中小紙機)天下的造紙領域，并已近取得良好的市場效果。

　　交流變頻調(diào)速技術以其卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電以及在國民經(jīng)濟領域的廣泛適用性，而被公認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格比。而變頻調(diào)速技術能最大程度上發(fā)揮了交流電機本身固有的優(yōu)點(結構簡單、堅固耐用、經(jīng)濟可靠、動態(tài)響應好等)，再加上變頻調(diào)速理論業(yè)已形成一門相對獨立的學科，變頻調(diào)速技術全面應用于紙機生產(chǎn)線的時代已經(jīng)到來了。本文就變頻調(diào)速及其控制技術在紙機生產(chǎn)線上的應用做進一步的闡述。

　　2 造紙機上漿系統(tǒng)的變頻調(diào)速控制
　
　　造紙機上漿系統(tǒng)負責將紙漿通過漿泵、沖漿泵、多級篩等設備輸送到紙機網(wǎng)部流漿箱的過程，其中漿泵和沖漿泵為最重要的設備，因為它們關系到成形紙的質(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。實踐證明，安裝變頻裝置能適應不同車速、不同品種的用量變化，使?jié){泵組的運行始終處于高效狀態(tài)。另外，采用變頻控制時，電動機和漿泵的轉(zhuǎn)速下降，軸承等機械部件磨損降低，泵端密封系統(tǒng)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(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定值。速度的實際值(V實際)取自傳動電機的實際速度采樣，可通過旋轉(zhuǎn)測速電機或光電旋轉(zhuǎn)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，電流的實際值(M實際)取自各個傳動點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)。加速時間0～100%的設定值一般為60秒，而減速時間大約為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，對選擇變頻器的型號非常重要。

　　3 造紙機分部傳動的變頻控制

　　我國造紙機分部傳動設備，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，從而導致紙機的機械落后，車速也只有200m/min左右，很難同國外的1000m/min的高速紙機相比。由此看來，造紙機分部傳動機械的變頻化已是大勢所趨。

　　分部傳動涉及到紙機的網(wǎng)部、壓榨部、前烘缸、后壓榨、后烘缸、壓光機等眾多的傳動點，由于紙張具有細薄、脆弱的缺點，因此為了防止紙張出現(xiàn)斷裂、卷曲、褶皺、壓痕，必須對各傳動點進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行延展。也就是說，從上漿到上卷的整個過程，要保持紙幅一定的速度級聯(lián)，這樣才有拉力。正是基于分部傳動的變頻控制強調(diào)的是各傳動點的在線無級調(diào)速和同步跟隨性能，因此用在分部傳動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(zhuǎn)矩脈動的效果; (6)利用通訊功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速串行傳輸。

　　如某紙廠1臺1092型水松紙造紙機的 4個分部傳動傳動點的功率分別為壓榨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)絡通訊采用RS485接口，協(xié)議方式采用西門子USS協(xié)議。主機調(diào)速及單個傳動點微調(diào)采用按扭調(diào)速，并且能夠在操作臺和設備前兩地調(diào)速。 又如某廠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(shù)存儲、數(shù)據(jù)表格自動生成、生產(chǎn)報表自動打印、故障報警狀態(tài)分析。網(wǎng)絡通訊采用國際通用的PROFIBUS DP通訊網(wǎng)絡。電動機采用交流變頻電機，并且應用磁通矢量閉環(huán)控制。另外可以通過對各個傳動點的實際使用功率的計算控制各個傳動點的負荷分配，并且在生產(chǎn)過程中可以通過點動在不影響速度鏈的情況下進行局部張緊和松弛。

　　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)來進行速度級聯(lián)的計算，后者是通過變頻器本身的高速串行通訊能力來實現(xiàn)的。怎樣一來，整個系統(tǒng)配線簡單、自動化程度高、信息量豐富且接口兼容，便于實現(xiàn)FA和管控一體化。