造纸机械变频技术改造
1 引言
纸业是国民经济中的重要产业，根据国家信息中心经济预测部的行业报告称：自今年3月份始，随着水电煤气等主要资源价格的调整，造纸行业的成本增长再次走高，利润增长的成本压力再次加大。行业亏损增多，亏损企业亏损额同比增加达67.34％。成本上涨一方面是原料和水电煤气等能源价格的上涨，另一方面也与能源浪费密切相关，我国造纸行业的综合能耗是发达国家的1倍，吨浆水耗高于世界先进水平近10倍。而电力是造纸业的主要能源，电力成本是造纸业的三大成本之一，每年高昂的电费成为造纸企业的主要负担。
我国造纸企业要想增加竞争力，获得持续发展，在激烈的竞争中取胜，就必须降低成本，而节电牵动了降低成本的主神经。节电技术的进步，特别是变频技术的发展，为造纸企业提高电能使用效率、降低电力成本、增加利润提供了广阔的空间。
2 造纸机变频改造的必要性
我国造纸机分部传动设备，大部分采用SCR直流调速（大功率）和滑差电机（小功率）传动，在生产过程中经常由于机械磨损、传动带的打滑等因数造成速度匹配失调，形成断纸、厚度不均等现象。
2.1直流调速系统在纸机的发展史上占有重要的地位，但由于直流电机存在维护难、抗环境能力差，主要表现如下：
（1）整流子磨损严重, 烧毁整流子的故障, 导致停机时间长；
(2) 直流电机维修困难多, 要求高, 修理费用也高；
(3) 测速发电机易磨损，造成传动系统精度低；
(4) 直流调速控制系统复杂, 调试困难, 一般技工很难调出好的机器
2.2交流滑差电动机两部分构成，一个普通交流电机，一个转差离合器，通过调整离合器励磁线圈的电压，来调节电机的确输出速度，存在耗电量大，传动效率低，速度精度差，速度不够稳定，影响产品的质量。
3 造纸机械变频控制系统简介
造纸机械结构上大致有流浆箱，网部，压榨部，干燥部，压光，收卷几部分组成。传动系统是由多分部传动点组成的速度链式协调系统。为了降低能耗、优化产品质量，提高劳动生产率、现代化的造纸设备多采用多电机分部传动，即在每一个传动分部安装交流电动机并配制相应的变频器、要求各分部能够实现同步控制，也能够在一定的范围内调速。造纸是一个连续生产的过程，因此生产线的连续和有序控制成为了制约成品纸质量和产量的瓶颈。使用变频控制系统可以使传动系统具备非常方便及精确的调速功能：
（1） 各分部传动点之间能保持固定的传动比，使各传动点上线速度保持一致。便于设备提速、减速，避免各传动点之间因线速度相差太大而断纸。
（2）连续平稳地拖动纸机运行。
（3）具有平滑加减速功能。
目前在纸机分部传动上使用的变频器必须能同时具备以下特点
（1）调速范围宽，在全速度范围内，效率必须在90%以上；
（2）功率因数高于0.9以上；
（3）输入谐波电流总失真小于3%；
（4）采用可靠性高、技术成熟的标准器件IGBT；
（5）能减少输出谐波分量并有效降低dv/dt噪音和转矩脉动的效果
4 案例分析
如：大连XX纸厂的生产线，其纸生产工艺的后干燥、压光机、卷纸机原采用直流调速和滑差电机调速。现采用采用安邦信G9变频器改造进行多电机分部传动控制。
造纸机械的基本组成部分按照纸张形成的顺序分为网部、压榨、前干燥、后压榨、后干燥、压光机、卷纸机等。其工艺为流浆箱输出的纸浆在网部脱水成型，在压榨部进行压缩使纸层均匀，经过前干燥进行干燥，接着进入后压榨进行施胶，再进入后干燥器烘干处理，然后利用压光机使纸张平滑，最后通过卷纸机形成母纸卷。造纸工艺流程图如图1所示：
图1 造纸工艺流程图
4.1 改造方案
采用安邦信G9系列变频器，其电气图如图2所示：
图2 电气图
4.2功能介绍：
（l） 统调功能
采用主-从式结构，其速度可以通过统调电位器给定。将一台G9变频器作为主驱动输出，从驱动均采用G9系列产品，多台从驱动可以共用一台主驱动。
（2）l微调功能
主驱动的运行频率通过统调电位器模拟口输出，作为从驱动变频器的初始同步转速，其偏差可以通过从驱动的微调电位器来修正。
（3）由于变频器具有较前强的过载能力和低频额定转矩，保证了速度不随负载的变化而变化。同时，克服低速时速度不稳定的缺陷。
4.3 系统优点
（1）本系统采用先进的变频控制技术，使电机软启动，减轻机械冲击和降低部分噪音，延长机械设备的使用寿命，减少机械维修费用。
（2） 运行、操作、维护简便，提高产品的质量和产量。
（3） 由于变频器在往下调速的同时也将电压一起下调，而电磁滑差调速其电机的输出电压是不变的，两者对比，变频调速节约了大量的能源。
4.4 节电效果分析
大连XX纸厂是大型造纸厂家，其中我公司改造的1760白板纸机有5个传动点，都是用电磁调速，各个传动速度断断续续很不稳定，生产中经常断纸，采用我公司设计的变频同步控制系统改造后取得很好的节能效果。
 改造前生产1吨纸用242.5度。，
 变频改造后生产1吨纸用127度电（6个月平均数）。
 每吨节约为242.5-157=85.5度。
 节电率达到：（85.5÷242.5）×100%=35.2%。
也就是说，该造纸机进行改造后，每月可为该厂节约42750度电，按每度电0.7元计算，每月就可节约29925元。每年就可节约35.9万元。且操作从45米/分一直调到75米/分仍相当稳定，同步效果极好，提高了纸的产量，增加了企业的效益。
5 结束语
将生产线整体变频控制与改造后，生产线电机所需转速由电机直接给出，避免了转矩传递损失，既可实现电机联动控制，又可分别调速控制，整条生产线可由其统一指挥，有序工作。我们相信，随着交流变频控制系统及通讯技术的发展和完善，交流变频传动系统以其技术先进、调速范围宽，调速性能好，节电，操作方便等优点在新型造纸机上的应用越来越广泛！
纸业是国民经济中的重要产业，根据国家信息中心经济预测部的行业报告称：自今年3月份始，随着水电煤气等主要资源价格的调整，造纸行业的成本增长再次走高，利润增长的成本压力再次加大。行业亏损增多，亏损企业亏损额同比增加达67.34％。成本上涨一方面是原料和水电煤气等能源价格的上涨，另一方面也与能源浪费密切相关，我国造纸行业的综合能耗是发达国家的1倍，吨浆水耗高于世界先进水平近10倍。而电力是造纸业的主要能源，电力成本是造纸业的三大成本之一，每年高昂的电费成为造纸企业的主要负担。
我国造纸企业要想增加竞争力，获得持续发展，在激烈的竞争中取胜，就必须降低成本，而节电牵动了降低成本的主神经。节电技术的进步，特别是变频技术的发展，为造纸企业提高电能使用效率、降低电力成本、增加利润提供了广阔的空间。
2 造纸机变频改造的必要性
我国造纸机分部传动设备，大部分采用SCR直流调速（大功率）和滑差电机（小功率）传动，在生产过程中经常由于机械磨损、传动带的打滑等因数造成速度匹配失调，形成断纸、厚度不均等现象。
2.1直流调速系统在纸机的发展史上占有重要的地位，但由于直流电机存在维护难、抗环境能力差，主要表现如下：
（1）整流子磨损严重, 烧毁整流子的故障, 导致停机时间长；
(2) 直流电机维修困难多, 要求高, 修理费用也高；
(3) 测速发电机易磨损，造成传动系统精度低；
(4) 直流调速控制系统复杂, 调试困难, 一般技工很难调出好的机器
2.2交流滑差电动机两部分构成，一个普通交流电机，一个转差离合器，通过调整离合器励磁线圈的电压，来调节电机的确输出速度，存在耗电量大，传动效率低，速度精度差，速度不够稳定，影响产品的质量。
3 造纸机械变频控制系统简介
造纸机械结构上大致有流浆箱，网部，压榨部，干燥部，压光，收卷几部分组成。传动系统是由多分部传动点组成的速度链式协调系统。为了降低能耗、优化产品质量，提高劳动生产率、现代化的造纸设备多采用多电机分部传动，即在每一个传动分部安装交流电动机并配制相应的变频器、要求各分部能够实现同步控制，也能够在一定的范围内调速。造纸是一个连续生产的过程，因此生产线的连续和有序控制成为了制约成品纸质量和产量的瓶颈。使用变频控制系统可以使传动系统具备非常方便及精确的调速功能：
（1） 各分部传动点之间能保持固定的传动比，使各传动点上线速度保持一致。便于设备提速、减速，避免各传动点之间因线速度相差太大而断纸。
（2）连续平稳地拖动纸机运行。
（3）具有平滑加减速功能。
目前在纸机分部传动上使用的变频器必须能同时具备以下特点
（1）调速范围宽，在全速度范围内，效率必须在90%以上；
（2）功率因数高于0.9以上；
（3）输入谐波电流总失真小于3%；
（4）采用可靠性高、技术成熟的标准器件IGBT；
（5）能减少输出谐波分量并有效降低dv/dt噪音和转矩脉动的效果
4 案例分析
如：大连XX纸厂的生产线，其纸生产工艺的后干燥、压光机、卷纸机原采用直流调速和滑差电机调速。现采用采用安邦信G9变频器改造进行多电机分部传动控制。
造纸机械的基本组成部分按照纸张形成的顺序分为网部、压榨、前干燥、后压榨、后干燥、压光机、卷纸机等。其工艺为流浆箱输出的纸浆在网部脱水成型，在压榨部进行压缩使纸层均匀，经过前干燥进行干燥，接着进入后压榨进行施胶，再进入后干燥器烘干处理，然后利用压光机使纸张平滑，最后通过卷纸机形成母纸卷。造纸工艺流程图如图1所示：
4.1 改造方案
采用安邦信G9系列变频器，其电气图如图2所示：
4.2功能介绍：
（l） 统调功能
采用主-从式结构，其速度可以通过统调电位器给定。将一台G9变频器作为主驱动输出，从驱动均采用G9系列产品，多台从驱动可以共用一台主驱动。
（2）l微调功能
主驱动的运行频率通过统调电位器模拟口输出，作为从驱动变频器的初始同步转速，其偏差可以通过从驱动的微调电位器来修正。
（3）由于变频器具有较前强的过载能力和低频额定转矩，保证了速度不随负载的变化而变化。同时，克服低速时速度不稳定的缺陷。
4.3 系统优点
（1）本系统采用先进的变频控制技术，使电机软启动，减轻机械冲击和降低部分噪音，延长机械设备的使用寿命，减少机械维修费用。
（2） 运行、操作、维护简便，提高产品的质量和产量。
（3） 由于变频器在往下调速的同时也将电压一起下调，而电磁滑差调速其电机的输出电压是不变的，两者对比，变频调速节约了大量的能源。
4.4 节电效果分析
大连XX纸厂是大型造纸厂家，其中我公司改造的1760白板纸机有5个传动点，都是用电磁调速，各个传动速度断断续续很不稳定，生产中经常断纸，采用我公司设计的变频同步控制系统改造后取得很好的节能效果。
 改造前生产1吨纸用242.5度。，
 变频改造后生产1吨纸用127度电（6个月平均数）。
 每吨节约为242.5-157=85.5度。
 节电率达到：（85.5÷242.5）×100%=35.2%。
也就是说，该造纸机进行改造后，每月可为该厂节约42750度电，按每度电0.7元计算，每月就可节约29925元。每年就可节约35.9万元。且操作从45米/分一直调到75米/分仍相当稳定，同步效果极好，提高了纸的产量，增加了企业的效益。
5 结束语
将生产线整体变频控制与改造后，生产线电机所需转速由电机直接给出，避免了转矩传递损失，既可实现电机联动控制，又可分别调速控制，整条生产线可由其统一指挥，有序工作。我们相信，随着交流变频控制系统及通讯技术的发展和完善，交流变频传动系统以其技术先进、调速范围宽，调速性能好，节电，操作方便等优点在新型造纸机上的应用越来越广泛！
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