紙機傳動系統(tǒng)方案選擇

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1、紙機傳動系統(tǒng)方案選擇 綜述 ? 紙機傳動系統(tǒng)? ■作者簡介:王素娥女士, 碩士,講師;主要研究方 向:紙機傳動控制系統(tǒng)設 計與應用,現場總線技術 的研究與開發(fā). 紙機傳動系統(tǒng)方案選擇 王素娥郝鵬飛 (陜西科技大學電氣與信息工程學院,陜西西安,710021) 摘要:就目前紙機傳動系統(tǒng)方案選擇中存在的問題進行了討論,并從技術角度對如何合理選擇紙機 傳動系統(tǒng)提出了自己的觀點. 關鍵詞:系統(tǒng)方案;公共直流母線;性能指標 中圖分類號:TS736文獻標識碼:A文章編號:0254-508X(2007)07-0053-03 紙機傳動控制系統(tǒng)對 紙機能否正常運行起著決 定

2、性的作用.因此,如何 選擇紙機傳動控制系統(tǒng), 使其與紙機整體裝備水平 相適應,是紙機傳動設計 的一個重要環(huán)節(jié).在選擇紙機傳動系統(tǒng)方案的過程中 必須充分考慮市場價格因素,以確保系統(tǒng)具有較高的 性價比.本文就造紙機傳動控制系統(tǒng)選擇過程中存在 的問題和方法提出建議,供同行參考. 1當前紙機傳動控制系統(tǒng)方案選擇存在的問題… 1.1盲目追求高技術標準 合理地選擇適合本紙機的傳動技術方案,不要盲 目追求采用新技術,新方法.公共直流母線系統(tǒng),大 型PLC組成的現場總線控制系統(tǒng)都是目前的先進技術, 但是若應用在中,小紙機上卻體現不出這些系統(tǒng)的優(yōu)越 性,反而會極大地增加成本,造成資源

3、的浪費.因此, 應根據紙機的實際情況,選擇合適的配套的技術標準. 1.2苛求價格,降低技術標準 不同檔次的產品有不同的技術性能指標和不同的 價格,應該在滿足技術性能的前提下選擇合理的系統(tǒng) 配置方案,即選擇具有高性價比的產品,而不能過分 地苛求價格.即使依靠價格選擇也應該以相同的技術 標準作為依據. 作為用戶,應該充分考慮設計院,各傳動公司的 意見,待充分考慮各方面的意見后確定最終的技術方 案,并要詳細規(guī)定所選擇的各種設備的型號和技術性 能指標.同時應該嚴格按照技術要求實施,防止在實 施過程中降低技術標準. 此外,還有一部分紙廠由于種種原因將傳動系統(tǒng) 《中國造紙》20

4、07年第26卷第7期 承包給造紙機械廠,部分造紙機械廠為了提高自己的 利潤一般都會盡量降低技術標準,因此,紙廠應該監(jiān) 管有力,杜絕此類現象出現. 1.3盲目追求性能指標 傳動系統(tǒng)的性能主要取決于系統(tǒng)的硬件配置水 平,所以在選擇控制系統(tǒng)時應該注重系統(tǒng)的硬件配置 水平,而不要過多地關注由傳動公司提出的性能指標. 比如穩(wěn)速精度,動態(tài)精度取決于變頻器產品自身的性 能,過載能力取決于工作狀況等.這些性能指標必須 由專業(yè)的機構才能測試,而與傳動公司自身的技術水 平沒有關系. 2紙機傳動控制系統(tǒng)的方案選擇 紙機傳動控制系統(tǒng)大都采用二級或三級控制結 構,而決定紙機傳動系統(tǒng)性能的主要

5、是一級變頻傳動 系統(tǒng)和二級PLC操作控制系統(tǒng).一級變頻傳動系統(tǒng) 的選擇又需考慮兩方面:變頻電源系統(tǒng)和變頻器.傳 動系統(tǒng)的性能要求取決于造紙機裝備水平和生產品種 對傳動的工藝要求,各組成部分技術水平應該相當. 2.1供電電源方式的選擇 傳動系統(tǒng)電源供電方式有兩種:一種是采用交流 母線供電,利用變頻器組成系統(tǒng);另一種是采用直流 母線供電,利用逆變器組成系統(tǒng).兩種控制方式的主 要區(qū)別在于變頻器和逆變器,變頻器和逆變器的關系 及主回路工作原理如圖1所示.目前市場上的變頻器 都采用交一直一交方式,變頻器輸入電源為交流電, 經變頻器之間相互獨立,簡單 可靠,故障率低,而且系統(tǒng)故障

6、分散,易于維護.另 外其價格比公共直流母線系統(tǒng)低20%左右. 2.1.2公共直流母線傳動系統(tǒng) 由于系統(tǒng)采用逆變器,所以需要一個大的整流單 元提供電源.整流單元輸出直流電供給逆變器.對每 個逆變器來說,輸入電源為直流電,所以可以四象限 運行,既可以電動又可以制動. 目前整流單元按照選擇的元器件可以分為 DSU(DiodeSupplyUnits),TSU(ThyristorSupply Units),ISU(IGBTSupplyUnits).按照連接方式又可 以分為6脈波,12脈波,24脈波等方式. DSU為二極管不可逆整流單元,因為其成本低, 所以目前大多數紙機傳動系統(tǒng)都

7、采用這種供電系統(tǒng). 另外其技術含量低,國內有不少公司制作這種電源系 統(tǒng)并應用在中小紙機上.但需注意,有部分不誠實的 傳動公司會宣稱其生產的電源為ABB,SIMENS許可. 所以在選擇這種電源的傳動系統(tǒng)時需注意電源單元的 公司,產地和型號.另外DSU單元必須配有制動單元, 因為DSU的不可逆性,當全線緊急停車時會引起直流 電壓升高,配制動斬波器可以有效保護DSU單元. TSU可以組成可逆單元,但需要兩組橋,正組 用于整流,反組用于逆變,其成本是DSU的2倍多. 而且在電網質量不高時需要增加自耦變壓器,以防止 逆變顛覆導致系統(tǒng)崩潰.TSU一般多用于大型紙機的 大轉動慣量干燥

8、部.其余部分仍采用DSU. ISU采用IGBT作為功率元件,為可逆整流單元. 其技術含量最高,可以提高電網的功率因數,對電網 產生的諧波很少,但其成本比較高,故在造紙傳動系 統(tǒng)中采用的也比較少. DSU,TSU,ISU又可以組成6脈波,12脈波, ? 54? 24脈波等工作方式.采用12脈波,24脈波可以有效 抑制整流產生的高次諧波,降低諧波對電網的污染. 2.1.3電源系統(tǒng)的選擇 大型紙機傳動系統(tǒng)的功率一般都比較大,所以應 該采用公共直流母線供電,一般會選擇12脈波的工 作方式,以降低變頻系統(tǒng)的諧波.與交流母線相比, 公共直流母線的最大優(yōu)點是傳動點可以四象限運行,

9、 降低系統(tǒng)的諧波. 中小型紙機傳動系統(tǒng)的電源選擇對系統(tǒng)的性能和 價格影響很大,一般需考慮兩個問題:一是傳動電 機功率,功率大于250kW的傳動電機數量比較多時, 建議采用公共直流母線,功率大于400kW傳動電機 數量比較多時,建議采用690V供電方式;二是工藝 上是否要求某些傳動點電機工作在制動狀態(tài).一般來 說,文化紙,薄頁紙不需要電機正常工作時制動,所 以采用公共直流母線沒有必要.而涂布紙板機的涂布 段要求各電機能夠工作在四象限,所以應該采用公共 直流母線系統(tǒng).如果工藝要求極少量的傳動點制動, 如文化紙機的內置門輥涂布機,只要求內,外門輥傳 動點制動,可以采用由變頻

10、器組成的局部直流母線方 式解決.所以在總裝機容量不大,工藝要求極少量的 傳動點制動的傳動系統(tǒng),沒有必要選擇公共直流母線. 從變頻原理及生產實際考慮,公共直流母線系統(tǒng) 只需要一個大的電源取代交流變頻系統(tǒng)的多個小電 源,價格應該低于交流傳動.但是實際上各傳動公司 的公共直流母線系統(tǒng)價格高于交流變頻系統(tǒng),而且過 分夸大公共直流母線的性能.因此,中小型紙機傳動 系統(tǒng)應充分考慮自己的生產品種和工藝要求,選擇適 宜的傳動形式,而不要盲目地追求先進,只要滿足使 用性能就可以,先進技術并不一定能帶來經濟效益. 2.2PLC控制系統(tǒng)和通訊方式的選擇 根據紙機傳動系統(tǒng)的分布數量,車速及操作

11、臺控 制方式選擇PLC和通訊方式.一般來說分布數量在20 點左右,車速低于600m/min的傳動系統(tǒng)一般選擇小 型PLC和RS485通訊方式;點數超過30點時,由于 RS485速度太慢,不能滿足要求,應選擇通訊速度高 的現場總線,如Profibus.DP,ControlNet,DeviceNet 等.現場操作臺控制一般都應該選擇操作屏控制,與 PLC通過通訊方式連接.這樣從操作臺到控制室只有 通訊一條電纜,可以大大提高系統(tǒng)的可靠性. 選擇時應注意PLC的CPU能夠滿足使用要求即 可,有的用戶喜歡選擇高一檔的CPU,認為可以提 高系統(tǒng)性能,但事實并非如此.如通訊方式為RS4

12、85 時,選擇西門子S7.200的CPU226就可以了,而不 ChinaPutp&PaperVo1.26,No.2007 綜述 需要使用s7.300,因為RS485的速度限制了通訊速 度,即使選擇s7.300PLC,甚至s7.400PLC,從根 本上也提高不了控制速度,反而會造成資源的浪費. 2.3變頻器的選擇J 變頻器的選擇與造紙機整機裝備水平及生產紙種 有關.高速紙機,薄頁紙紙機,涂布白紙板紙機等對 傳動穩(wěn)定性要求比較高,因此應該選擇高性能變頻 器,如ABBACS800,SIMENS6SE70等.而低速紙 機,文化紙紙機等可以選擇低一檔變頻器,如ABB

13、 ACS550,SIMENSMM440等. 選擇變頻器時應注意變頻器的技術參數,主要是 正常額定工作電流.如過載率是一個相對值,取決于 發(fā)熱量的多少,發(fā)熱量又是電流對時間的積分,所以 變頻器過載能力的主要指標應該是變頻器所選擇功率 元件的余量及正常工作負荷.另外,負載特性可以分 為風機類,恒轉矩類,重載類,同一型號的變頻器可 以接配3個不同功率的電機.紙機主機傳動負載屬于 恒轉矩負載,因此應按照恒轉矩負載選擇變頻器型號. 變頻器主電路采用功率器件,而功率器件的品種 沒有變頻器那么多,所以各公司生產的變頻器中肯定 有相近功率的不同型號變頻器選擇相同的功率器件, 如:l5k

14、W,l8.5kW,22kW中肯定有2臺選擇相同 的硬件.變頻器生產公司往往將相同硬件的變頻器貼 上不同的功率標簽賣不同的價格.因為相同硬件的2 臺變頻器中功率低的由于功率余量大,所以可靠性高, 故障返修率低.其實這一點可從各變頻器生產廠家的 價格單判斷出來,具有相同硬件而標注不同功率的2 臺變頻器之間價格差比較小.因此設計人員應該充分 了解這一點,以降低成本.另外應選擇售后服務好, 銷售量比較大的變頻器產品,這樣一旦出現問題可以 及時得到備件和服務,避免不必要的麻煩. 3結語 應該根據紙機和生產工藝的要求,合理選擇紙機 傳動控制系統(tǒng),同時充分考慮產品的市場價格,以獲

15、得高性價比的傳動系統(tǒng). 參考文獻 [1]1孟彥京.造紙機變頻傳動原理與設計[M】.西安:陜西人民出版社, 2002 [2]王素娥,等.高性能變頻器在紙機傳動系統(tǒng)中的應用[J].西北輕工 業(yè)學院,2000,l8(3):14 SelectionoftheDriveSystemofaPaperMachine WANGSueHAOPengfei (ShaanxiUniversityofScienceandTechnology,Xi’an,ShaanxiProvince,710021) (*E-mail:wangsue@) Abstract:Theproblemexistingint

16、henowadaysselectionofthedrivesystemschemeofapapermachineisdiscussed,thesuggestiononthe rationalselectionofthedrivesystemschemeisputforward. Keywords:systemscheme;commonDCbus.bar;performancefigure圃(責任編輯:關穎) ? 消息?第二屆全國秋季造紙機械了貨會 暨造紙技術交流,產品展示會將于2007年9月召開 近年來,我國造紙工業(yè)持續(xù),健康,快速發(fā)展. 預計”十一五”期間,我國新增產量及老系統(tǒng)

17、改造將 達3000萬t,需要投資制漿造紙項目的資金將超過1000 億元.制漿造紙裝備市場需求非常巨大.為進一步提 高我國造紙裝備制造業(yè)的技術及制造水平,促進造紙 行業(yè)及裝備制造業(yè)的交流與合作,中國造紙學會將于 2007年9月11日至14日在河南省沁陽市召開第二屆全 國秋季造紙機械訂貨會暨造紙技術交流,產品展示 會. 會議主要內容:①國家有關部門專家介紹我國造 《中國造紙》2007年第26卷第7期 紙工業(yè)現狀和發(fā)展規(guī)劃;②中國輕工業(yè)聯合會有關專 家介紹我國造紙工業(yè)裝備現狀,發(fā)展趨勢;③我國主 要造紙機械企業(yè)介紹相關產品的加工制造技術及應用 技術;④有關造紙設計院為造紙企業(yè)的工廠設計,技 術改造,設備選型提供咨詢服務;為造紙企業(yè)提供成 套設備,安裝調試及咨詢服務;⑤需要訂購制漿,造 紙,環(huán)保設備的企業(yè)與供貨方交流,訂貨;⑥廢紙制 漿設備的研討和訂貨;⑦開展閑置設備調劑工作. 欲參會者請與中國造紙學會聯系. (中國造紙學會) ? 55?