高帥 劉騫

（七喜智能設(shè)備有限公司， 廣州  510760）

摘要：本文介紹現(xiàn)代造紙機(jī)設(shè)備工作原理，生產(chǎn)線電氣控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。以七喜變頻器HD700為驅(qū)動(dòng)裝置，以PLC為控制主機(jī)，實(shí)現(xiàn)PLC與HD700變頻器的通訊、造紙機(jī)的速度控制，負(fù)荷分配控制等功能。在造紙機(jī)變頻傳動(dòng)系統(tǒng)中，七喜變頻器方案取得了良好的穩(wěn)定性和控制精度，較好滿足造紙機(jī)生產(chǎn)線需要。

關(guān)鍵詞：HD700；造紙機(jī)；變頻傳動(dòng)

The application of HEDY drive in the inverter system of paper machine

GAO Shuai  LIU Qian

(Guangzhou HEDY Intelligent Equipment Co., Ltd，Guangzhou  510760)

Abstract： The working principle of paper machine equipment and the character of the electric control system of paper machine is introduced.PLC is master,HD700 is slave, the function of the communication with PLC and HD700 drive,speed control paper machine,load distribution control are realized.In the inverter system of paper machine,HD700 drive get stability and control precision,which can satisfy the production line of paper machine.

Keywords：HD700 drive；paper machine；inverter；

0   引言

造紙工業(yè)是一個(gè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展息息相關(guān)的重要產(chǎn)業(yè)，它涉及林業(yè)、農(nóng)業(yè)、機(jī)械制造、化工、電氣自動(dòng)化、交通運(yùn)輸、環(huán)保等多個(gè)產(chǎn)業(yè)。而現(xiàn)在多數(shù)造紙企業(yè)采用多臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)各傳動(dòng)軸的傳動(dòng)方式，可做到無(wú)極調(diào)速，但由于碳刷的存在使維護(hù)相當(dāng)麻煩。隨著交流變頻控制系統(tǒng)及通訊技術(shù)的發(fā)展，交流變頻傳動(dòng)系統(tǒng)在新型造紙機(jī)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能好，節(jié)電，操作簡(jiǎn)便。現(xiàn)代化的造紙機(jī)系統(tǒng)采用上位機(jī)、PLC、變頻器交流電機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)，完成紙機(jī)的監(jiān)控、運(yùn)行及生產(chǎn)管理。

1   造紙機(jī)械設(shè)備的構(gòu)成和原理

造紙機(jī)械設(shè)備由原料設(shè)備，制漿設(shè)備，造紙機(jī)組成。其中最核心部分是造紙機(jī)，造紙機(jī)是按照紙張形成的順序分為網(wǎng)部、壓榨、前干燥、后壓榨、后干燥、壓光機(jī)、卷紙機(jī)等。其工藝為流漿箱輸出的紙漿在網(wǎng)部脫水成型，在壓榨部進(jìn)行壓縮使紙層均勻，經(jīng)過(guò)前干燥進(jìn)行干燥，接著進(jìn)入后壓榨進(jìn)行施膠水，再進(jìn)入后干燥烘干處理，然后利用壓光機(jī)使紙張平滑，最后通過(guò)卷紙機(jī)形成母紙卷。造紙工藝流程圖如圖1所示：

2   造紙機(jī)電氣系統(tǒng)需求分析

2.1  造紙機(jī)自動(dòng)化控制控制要求

a.起動(dòng)要求：

紙機(jī)中存在傳動(dòng)慣量較大的分部，如烘缸，需要平穩(wěn)起動(dòng)，避免機(jī)械連抽的損壞。

b.速度要求：

造紙機(jī)由紙漿到紙，需經(jīng)過(guò)壓力噴漿上漿、壓榨、干燥、壓光和卷繞等多個(gè)分部，是一個(gè)多單元的速度協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，各個(gè)分部間的速度有著較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃俣缺壤P(guān)系，否則會(huì)造成斷紙或過(guò)度松弛，影響成紙的物理指標(biāo)，而且不能穩(wěn)定紙頁(yè)的定量控制，影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此紙機(jī)的各分部都要有精度較高的穩(wěn)速性能。

c.分部調(diào)速的要求：

紙機(jī)上的紙受到牽引力的作用，在網(wǎng)部和壓榨部產(chǎn)生縱向伸長(zhǎng)，在干燥部縱向繼續(xù)伸長(zhǎng)，當(dāng)紙張含水量降低后，紙張減少縱向伸長(zhǎng)變形，在紙張進(jìn)入壓光機(jī)和卷紙機(jī)時(shí)，紙張?jiān)贍恳扉L(zhǎng)，因此在整個(gè)紙機(jī)生產(chǎn)線中，各個(gè)分部的速度是不同的，這樣可以保持紙幅張力。同時(shí)，紙機(jī)各分部的速度必須是可以調(diào)節(jié)的。這樣可以避免紙幅松弛或過(guò)度繃緊而斷紙。由于造紙機(jī)無(wú)須頻繁起動(dòng)，而工藝要求的變速范圍不大，所以穩(wěn)速是紙機(jī)電氣傳動(dòng)自控的主要目標(biāo)。

2.2  造紙機(jī)電氣控制難點(diǎn)

a.紙機(jī)的速度控制：

    由于各分部傳送著生產(chǎn)過(guò)程中的紙張，根據(jù)造紙工藝要求，保持后一級(jí)張力略大于前一級(jí)，需要各分部間線速度比例協(xié)調(diào)控制，高精度、可靠地保持這個(gè)比例系數(shù)就能保證產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量。同時(shí)，紙機(jī)的這種速度比例協(xié)調(diào)關(guān)系應(yīng)在改變車速或停機(jī)后重新開機(jī)繼續(xù)保持，不需重新調(diào)節(jié)。各分部獨(dú)立控制，且具有靈敏的微升、微降及繃緊等調(diào)節(jié)功能，便于操作調(diào)節(jié)與前后分部間的速差，避免紙張?jiān)賯魉瓦^(guò)程中的過(guò)度松弛和繃緊斷紙現(xiàn)象。

b.主從負(fù)荷分配控制：

在造紙傳動(dòng)控制中多個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)帶動(dòng)一塊網(wǎng)部或多個(gè)傳動(dòng)對(duì)象，相互施壓合成一定力矩且同步運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，要使各關(guān)聯(lián)傳動(dòng)電機(jī)根據(jù)各自的配置按比例合理承擔(dān)功率輸出，需采用負(fù)荷分配控制形式，如果負(fù)荷分配調(diào)節(jié)不好，將會(huì)造成整個(gè)負(fù)荷環(huán)路各傳動(dòng)點(diǎn)負(fù)載失衡，線速不同步，無(wú)法正常運(yùn)行。

3   七喜變頻器的系統(tǒng)控制方案

3.1  七喜變頻器的特色

a.全系列產(chǎn)品通過(guò)美國(guó)UL認(rèn)證，產(chǎn)品穩(wěn)定可靠。

b.5.5KW及以上功率標(biāo)配直流電抗器，減小電流脈動(dòng)值，改善輸入功率因素。

c.完善的保護(hù)功能，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠性高，內(nèi)置EMC濾波器。

d.超低噪音，載波頻率可以在1K—15K可調(diào)整。

e.IGBT結(jié)溫模型設(shè)計(jì)及獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，更好的適應(yīng)外界的高溫高濕環(huán)境。

3.2七喜變頻器系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

依據(jù)造紙機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求，為系統(tǒng)準(zhǔn)備了造紙機(jī)調(diào)速的專用變頻器。在系統(tǒng)中，網(wǎng)部的復(fù)壓作為主傳動(dòng)，真空壓榨為輔傳動(dòng)。主傳動(dòng)采用基本的速度控制方式，從傳動(dòng)采用負(fù)荷分配控制。在從機(jī)控制中，運(yùn)用變頻器內(nèi)部PID修正頻率主給定，以主傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩輸出作為從機(jī)的PID給定值，從傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩輸出經(jīng)濾波后作為PID反饋值。為了提高控制精度，可以調(diào)節(jié)PID給定量和反饋量的增益，如200%。這樣保證了控制精度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，方案如圖2所示：

3.3應(yīng)用七喜變頻器后造紙機(jī)系統(tǒng)性能改善

a.由于七喜變頻器的過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱、欠壓等多種保護(hù)措施能有效的保護(hù)電機(jī)，使設(shè)備故障率低；

b.經(jīng)變頻調(diào)速后，電機(jī)以軟啟動(dòng)方式啟動(dòng)，減少對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊；

c.經(jīng)七喜變頻器系統(tǒng)改造方案后，提高了電機(jī)的調(diào)速精度，速度更加的平滑穩(wěn)定，極大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

d.使用變頻器后，可以自動(dòng)控制烘干系統(tǒng)的壓力和紙漿的流量，提高系統(tǒng)的效率；

e.經(jīng)系統(tǒng)改造方案后，低頻轉(zhuǎn)矩大，響應(yīng)快，運(yùn)行轉(zhuǎn)速精度高，波動(dòng)小。

f.流量控制器信號(hào)和烘干系統(tǒng)的氣壓信號(hào)，通過(guò)七喜變頻器的模擬信號(hào)輸出到系統(tǒng)控制器，來(lái)調(diào)節(jié)紙漿的流量和烘干系統(tǒng)的烘干壓力，操作安全方便。

4  結(jié)論

造紙機(jī)變頻傳動(dòng)控制系統(tǒng)改造方案，滿足了造紙機(jī)電氣控制系統(tǒng)的主從負(fù)荷分配控制和速度控制要求，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)速精度。在各造紙廠得到廣泛應(yīng)用，并獲得一致認(rèn)可。

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