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.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)能否正常運行起著決定性的作用.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)

2、傳動設(shè)計的一個重要環(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格因素,以確保系統(tǒng)具有較高的性價比.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,造成資源的浪費.因此,應(yīng)根據(jù)紙機(jī)的實際情況,選擇合適的配套的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).1.2苛求價格,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)和不同的價格

3、,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,即選擇具有高性價比的產(chǎn)品,而不能過分地苛求價格.即使依靠價格選擇也應(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).同時應(yīng)該嚴(yán)格按照技術(shù)要求實施,防止在實施過程中降低技術(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2007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

4、置水平,所以在選擇控制系統(tǒng)時應(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

5、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)變頻器之間相互獨立,簡單可靠,故障率低,而且系統(tǒng)故障分散,易于維護(hù).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(Diode

6、SupplyUnits),TSU(ThyristorSupplyUnits),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(shù)紙機(jī)傳動系統(tǒng)都采用這種供電系統(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,因為DSU的不可逆性,當(dāng)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(hù)DSU單元

7、.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,

8、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)點是傳動點可以四象限運行,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)的性能和價格影響很大,一般需考慮兩個問題: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,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,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(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

9、求極少量的傳動點制動,如文化紙機(jī)的內(nèi)置門輥涂布機(jī),只要求內(nèi),外門輥傳動點制動,可以采用由變頻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(yīng)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(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

10、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(shù)超過30點時,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,但事實并非如此.如通訊方式為RS4

11、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(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ABBACS550,SIMENSMM440等.選擇變頻器時應(yīng)

12、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(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:l5kW,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

13、標(biāo)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(chǎn)廠家的價格單判斷出來,具有相同硬件而標(biāo)注不同功率的2臺變頻器之間價格差比較小.因此設(shè)計人員應(yīng)該充分了解這一點,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),同時充分考慮產(chǎn)品的市場價格,以獲得高性價比的傳動系統(tǒng).參考文獻(xiàn)11孟彥京.造紙機(jī)變頻傳動原理與設(shè)計M】.西安:陜西人民出版社,20022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

14、北輕工業(yè)學(xué)院,2000,l8(3):14SelectionoftheDriveSystemofaPaperMachineWANGSueHAOPengfei(ShaanxiUniversityofScienceandTechnology,Xian,ShaanxiProvince,710021)(*E-mail:wangsue)Abstract:Theproblemexistinginthenowadaysselectionofthedrivesystemschemeofapapermachineisdiscussed,thesuggestionontherationalselectionofth

15、edrivesystemschemeisputforward.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”十一五”期間,我國新增產(chǎn)量及老系統(tǒng)改造將達(dá)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(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: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;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;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);有關(guān)造紙設(shè)計院為造紙企業(yè)的工廠設(shè)計,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);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;廢紙制漿設(shè)備的研討和訂貨;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?