紙機(jī)傳動系統(tǒng)方案選擇

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1、紙機(jī)傳動系統(tǒng)方案選擇 綜述 ? 紙機(jī)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(jī)傳動控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì)與應(yīng)用,現(xiàn)場總線技術(shù) 的研究與開發(fā). 紙機(jī)傳動系統(tǒng)方案選擇 王素娥郝鵬飛 (陜西科技大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院,陜西西安,710021) 摘要:就目前紙機(jī)傳動系統(tǒng)方案選擇中存在的問題進(jìn)行了討論,并從技術(shù)角度對如何合理選擇紙機(jī) 傳動系統(tǒng)提出了自己的觀點(diǎn). 關(guān)鍵詞:系統(tǒng)方案;公共直流母線;性能指標(biāo) 中圖分類號:TS736文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:0254-508X(2007)07-0053-03 紙機(jī)傳動控制系統(tǒng)對 紙機(jī)能否正常運(yùn)行起著決 定

2、性的作用.因此,如何 選擇紙機(jī)傳動控制系統(tǒng), 使其與紙機(jī)整體裝備水平 相適應(yīng),是紙機(jī)傳動設(shè)計(jì) 的一個(gè)重要環(huán)節(jié).在選擇紙機(jī)傳動系統(tǒng)方案的過程中 必須充分考慮市場價(jià)格因素,以確保系統(tǒng)具有較高的 性價(jià)比.本文就造紙機(jī)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(dāng)前紙機(jī)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(shù)標(biāo)準(zhǔn) 合理地選擇適合本紙機(jī)的傳動技術(shù)方案,不要盲 目追求采用新技術(shù),新方法.公共直流母線系統(tǒng),大 型PLC組成的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)都是目前的先進(jìn)技術(shù), 但是若應(yīng)用在中,小紙機(jī)上卻體現(xiàn)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(fèi).因此, 應(yīng)根據(jù)紙機(jī)的實(shí)際情況,選擇合適的配套的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn). 1.2苛求價(jià)格,降低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 不同檔次的產(chǎn)品有不同的技術(shù)性能指標(biāo)和不同的 價(jià)格,應(yīng)該在滿足技術(shù)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(jià)比的產(chǎn)品,而不能過分 地苛求價(jià)格.即使依靠價(jià)格選擇也應(yīng)該以相同的技術(shù) 標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù). 作為用戶,應(yīng)該充分考慮設(shè)計(jì)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(shù)方 案,并要詳細(xì)規(guī)定所選擇的各種設(shè)備的型號和技術(shù)性 能指標(biāo).同時(shí)應(yīng)該嚴(yán)格按照技術(shù)要求實(shí)施,防止在實(shí) 施過程中降低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn). 此外,還有一部分紙廠由于種種原因?qū)鲃酉到y(tǒng) 《中國造紙》20

4、07年第26卷第7期 承包給造紙機(jī)械廠,部分造紙機(jī)械廠為了提高自己的 利潤一般都會盡量降低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),因此,紙廠應(yīng)該監(jiān) 管有力,杜絕此類現(xiàn)象出現(xiàn). 1.3盲目追求性能指標(biāo) 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(shí)應(yīng)該注重系統(tǒng)的硬件配置 水平,而不要過多地關(guān)注由傳動公司提出的性能指標(biāo). 比如穩(wěn)速精度,動態(tài)精度取決于變頻器產(chǎn)品自身的性 能,過載能力取決于工作狀況等.這些性能指標(biāo)必須 由專業(yè)的機(jī)構(gòu)才能測試,而與傳動公司自身的技術(shù)水 平?jīng)]有關(guān)系. 2紙機(jī)傳動控制系統(tǒng)的方案選擇 紙機(jī)傳動控制系統(tǒng)大都采用二級或三級控制結(jié) 構(gòu),而決定紙機(jī)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(jī)裝備水平和生產(chǎn)品種 對傳動的工藝要求,各組成部分技術(shù)水平應(yīng)該相當(dāng). 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(guān)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(jīng)變頻器之間相互獨(dú)立,簡單 可靠,故障率低,而且系統(tǒng)故障

6、分散,易于維護(hù).另 外其價(jià)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(gè)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(gè)逆變器來說,輸入電源為直流電,所以可以四象限 運(yùn)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?yàn)槠涑杀镜? 所以目前大多數(shù)紙機(jī)傳動系統(tǒng)都

7、采用這種供電系統(tǒng). 另外其技術(shù)含量低,國內(nèi)有不少公司制作這種電源系 統(tǒng)并應(yīng)用在中小紙機(jī)上.但需注意,有部分不誠實(shí)的 傳動公司會宣稱其生產(chǎn)的電源為ABB,SIMENS許可. 所以在選擇這種電源的傳動系統(tǒng)時(shí)需注意電源單元的 公司,產(chǎn)地和型號.另外DSU單元必須配有制動單元, 因?yàn)镈SU的不可逆性,當(dāng)全線緊急停車時(shí)會引起直流 電壓升高,配制動斬波器可以有效保護(hù)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(wǎng)質(zhì)量不高時(shí)需要增加自耦變壓器,以防止 逆變顛覆導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰.TSU一般多用于大型紙機(jī)的 大轉(zhuǎn)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(shù)含量最高,可以提高電網(wǎng)的功率因數(shù),對電網(wǎng) 產(chǎn)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(chǎn)生的高次諧波,降低諧波對電網(wǎng)的污染. 2.1.3電源系統(tǒng)的選擇 大型紙機(jī)傳動系統(tǒng)的功率一般都比較大,所以應(yīng) 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(diǎn)是傳動點(diǎn)可以四象限運(yùn)行,

9、 降低系統(tǒng)的諧波. 中小型紙機(jī)傳動系統(tǒng)的電源選擇對系統(tǒng)的性能和 價(jià)格影響很大,一般需考慮兩個(gè)問題:一是傳動電 機(jī)功率,功率大于250kW的傳動電機(jī)數(shù)量比較多時(shí), 建議采用公共直流母線,功率大于400kW傳動電機(jī) 數(shù)量比較多時(shí),建議采用690V供電方式;二是工藝 上是否要求某些傳動點(diǎn)電機(jī)工作在制動狀態(tài).一般來 說,文化紙,薄頁紙不需要電機(jī)正常工作時(shí)制動,所 以采用公共直流母線沒有必要.而涂布紙板機(jī)的涂布 段要求各電機(jī)能夠工作在四象限,所以應(yīng)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(diǎn)制動, 如文化紙機(jī)的內(nèi)置門輥涂布機(jī),只要求內(nèi),外門輥傳 動點(diǎn)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(jī)容量不大,工藝要求極少量的 傳動點(diǎn)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(chǎn)實(shí)際考慮,公共直流母線系統(tǒng) 只需要一個(gè)大的電源取代交流變頻系統(tǒng)的多個(gè)小電 源,價(jià)格應(yīng)該低于交流傳動.但是實(shí)際上各傳動公司 的公共直流母線系統(tǒng)價(jià)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(jī)傳動 系統(tǒng)應(yīng)充分考慮自己的生產(chǎn)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(jìn),只要滿足使 用性能就可以,先進(jìn)技術(shù)并不一定能帶來經(jīng)濟(jì)效益. 2.2PLC控制系統(tǒng)和通訊方式的選擇 根據(jù)紙機(jī)傳動系統(tǒng)的分布數(shù)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(shù)量在20 點(diǎn)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(diǎn)數(shù)超過30點(diǎn)時(shí),由于 RS485速度太慢,不能滿足要求,應(yīng)選擇通訊速度高 的現(xiàn)場總線,如Profibus.DP,ControlNet,DeviceNet 等.現(xiàn)場操作臺控制一般都應(yīng)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(shí)應(yīng)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(rèn)為可以提 高系統(tǒng)性能,但事實(shí)并非如此.如通訊方式為RS4

12、85 時(shí),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?yàn)镽S485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(fèi). 2.3變頻器的選擇J 變頻器的選擇與造紙機(jī)整機(jī)裝備水平及生產(chǎn)紙種 有關(guān).高速紙機(jī),薄頁紙紙機(jī),涂布白紙板紙機(jī)等對 傳動穩(wěn)定性要求比較高,因此應(yīng)該選擇高性能變頻 器,如ABBACS800,SIMENS6SE70等.而低速紙 機(jī),文化紙紙機(jī)等可以選擇低一檔變頻器,如ABB

13、 ACS550,SIMENSMM440等. 選擇變頻器時(shí)應(yīng)注意變頻器的技術(shù)參數(shù),主要是 正常額定工作電流.如過載率是一個(gè)相對值,取決于 發(fā)熱量的多少,發(fā)熱量又是電流對時(shí)間的積分,所以 變頻器過載能力的主要指標(biāo)應(yīng)該是變頻器所選擇功率 元件的余量及正常工作負(fù)荷.另外,負(fù)載特性可以分 為風(fēng)機(jī)類,恒轉(zhuǎn)矩類,重載類,同一型號的變頻器可 以接配3個(gè)不同功率的電機(jī).紙機(jī)主機(jī)傳動負(fù)載屬于 恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,因此應(yīng)按照恒轉(zhuǎn)矩負(fù)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(chǎn)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(chǎn)公司往往將相同硬件的變頻器貼 上不同的功率標(biāo)簽賣不同的價(jià)格.因?yàn)橄嗤布? 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(shí)這一點(diǎn)可從各變頻器生產(chǎn)廠家的 價(jià)格單判斷出來,具有相同硬件而標(biāo)注不同功率的2 臺變頻器之間價(jià)格差比較小.因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)該充分 了解這一點(diǎn),以降低成本.另外應(yīng)選擇售后服務(wù)好, 銷售量比較大的變頻器產(chǎn)品,這樣一旦出現(xiàn)問題可以 及時(shí)得到備件和服務(wù),避免不必要的麻煩. 3結(jié)語 應(yīng)該根據(jù)紙機(jī)和生產(chǎn)工藝的要求,合理選擇紙機(jī) 傳動控制系統(tǒng),同時(shí)充分考慮產(chǎn)品的市場價(jià)格,以獲

15、得高性價(jià)比的傳動系統(tǒng). 參考文獻(xiàn) [1]1孟彥京.造紙機(jī)變頻傳動原理與設(shè)計(jì)[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(jī)傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].西北輕工 業(yè)學(xué)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(zé)任編輯:關(guān)穎) ? 消息?第二屆全國秋季造紙機(jī)械了貨會 暨造紙技術(shù)交流,產(chǎn)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(yù)計(jì)”十一五”期間,我國新增產(chǎn)量及老系統(tǒng)

17、改造將 達(dá)3000萬t,需要投資制漿造紙項(xiàng)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(jìn)一步提 高我國造紙裝備制造業(yè)的技術(shù)及制造水平,促進(jìn)造紙 行業(yè)及裝備制造業(yè)的交流與合作,中國造紙學(xué)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(jī)械訂貨會暨造紙技術(shù)交流,產(chǎn)品展示 會. 會議主要內(nèi)容:①國家有關(guān)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(xiàn)狀和發(fā)展規(guī)劃;②中國輕工業(yè)聯(lián)合會有關(guān)專 家介紹我國造紙工業(yè)裝備現(xiàn)狀,發(fā)展趨勢;③我國主 要造紙機(jī)械企業(yè)介紹相關(guān)產(chǎn)品的加工制造技術(shù)及應(yīng)用 技術(shù);④有關(guān)造紙?jiān)O(shè)計(jì)院為造紙企業(yè)的工廠設(shè)計(jì),技 術(shù)改造,設(shè)備選型提供咨詢服務(wù);為造紙企業(yè)提供成 套設(shè)備,安裝調(diào)試及咨詢服務(wù);⑤需要訂購制漿,造 紙,環(huán)保設(shè)備的企業(yè)與供貨方交流,訂貨;⑥廢紙制 漿設(shè)備的研討和訂貨;⑦開展閑置設(shè)備調(diào)劑工作. 欲參會者請與中國造紙學(xué)會聯(lián)系. (中國造紙學(xué)會) ? 55?