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变频技术以及在造纸机械中的应用

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

调速范围宽，在全速度范围内，效率必须在92%以上；

功率因数高于2.9以上；

输入谐波电流总失真小于3%；

采用可靠性高、技术成熟的标准器件IGBT；

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

、 造纸机变频改造的前景和分析

据有关方面统计，我国拥有3782多万吨生产能力，单机生产能力在5万吨以上以及纸板机生产能力在22万吨以上的不足三分之一，尚有三分之二以上的生产能力需要投入巨资改造，其中至少三分之一的纸机需要部分或全部更换原来的传动部分，以提高车速或降低能耗。

我国造纸机分部传动设备，以前采用SCR直流调速方式，由于存在滑环和炭刷造成可靠性和精度不高，从而导致纸机的机械落后，最高车速也只有222m/min左右，很难同国外的2222m/min的高速纸机相比。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。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：

整流子磨损严重, 烧毁整流子的故障, 导致停机时间长；

直流电机维修困难多, 要求高, 修理费用也高；

测速发电机易磨损，造成传动系统精度低；

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。

交流变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电以及在国民经济领域的广泛适用性，而被公认为是一种最有前途的交流调速方式。它不但具有直流电机优良的调速性能，同时具有交流电机简单、可靠，因而逐渐被广泛应用。由此看来，造纸机分部传动机械的变频化已是大势所趋。

造纸机传动的变频改造有非常好的效果，如从工艺上改善纸品、增加产能、降低能耗、延长停机检修周期。

以某厂改造一台长网纸机为例，它有两个分部：一个是烘缸，一个是网部。根据工艺要求抄纸速度为22－222m/min，纸页定量为9－32g/m2。一般纸机的传动精度要求达到2－3‰，由于速度变化范围大，最低定量为9g/m2,要求纸机的传动精度更高。因此，选择纸机的传动控制方案闭环系统。

、节能效益分析

根据该厂改造前和改造后纸机能耗对比，如下：

改造前的电功率：92米的车速P92=74A×282V＋3×222=23982W=23.98kW按一年生产322天计：整机用电=322×24×23.98=222656

改造后的电功率：92米的车速P92=2.732×26A×382V=22532W=22.53

整机用电=322×24×22.53=75826

全年可节电=222656－75826=24842

由此可以得出应用变频器后实际节能为：25%

、工艺效益分析

①纸机的运转率提高：27%以上可增产值：

②成品率提高：2.6%

综上所述，采用变频器后提高纸机的运转性能，进一步提高了经济效率。

造纸附属设备的变频器应用分析

造纸机的辅助设施包括以下几个系统：供浆系统、白水系统、真空系统、压缩空气系统、化学品制备及传送系统、供水系统、蒸汽系统等。为了使造纸机能够连续均衡地运转，它的辅助设施能力，一般应超过造纸机的最大生产能力的25%-32%，这将存在具大的能量损耗。

供浆系统的变频应用

供浆系统必须满足下列几个条件：

向造纸机输送的浆料要稳定，误差不能超过±5%；

浆料的配比和浓度要稳定均匀；

贮备一定的浆料量，使供浆能力可以调节，以适应造纸机车速和品种的改变；

对浆料进行净化精选

处理造纸机各部分损纸。

通常情况下，供浆系统由供浆管路的浆泵、冲浆泵和净化设施的压力筛、除渣器组成，要达成以上五点目的，最主要就是要对浆泵和冲浆泵从全速运行变为可速度调节变频运行，最终满足供浆自动化。

以冲浆泵为例来说明变频器的速度控制流程：该变频控制宜采用双闭环系统的速度控制方式，外环是速度闭环，内环是电流或转矩闭环。冲浆泵速度的设定值一方面是由浆速和网速比变化而获得，另一方面是来自于流浆箱的压力控制器。前者是主调，后者是微调。纸机的浆速和网速比基本上是恒定的，因此纸机的网速一旦变化，冲浆泵的转速也跟随变化；为了提高速度调节器的精确性和反映流浆箱的实际工艺过程，通常还需取流浆箱的压力PID控制输出值的±５％的变化来作为冲浆泵附加的速度设定值。速度的实际值取自传动电机的实际速度采样，可通过旋转测速电机或光电旋转编码器等检测装置获取。电流的设定值取自速度环的输出信号，电流的实际值取自各个传动点的交流变频器输出端电

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