造紙廠變頻器節(jié)能控制系統(tǒng)

東方學(xué)子

采用變頻器能提高紙機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能,，進(jìn)一步提高了經(jīng)濟(jì)效益,。

& w& L7 U6 S9 n, L& D# W造紙機(jī)附屬設(shè)備的變頻器應(yīng)用分析

6 ]; N$ N$ ?( m. ^6 U5 O造紙機(jī)的輔助設(shè)施包括以下幾個(gè)系統(tǒng)：供漿系統(tǒng),、白水系統(tǒng),、真空系統(tǒng),、壓縮空氣系統(tǒng),、化學(xué)品制備及傳送系統(tǒng),、供水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)等,。為了使造紙機(jī)能夠連續(xù)均衡地運(yùn)轉(zhuǎn),，它的輔助設(shè)施能力，一般應(yīng)超過造紙機(jī)的最大生產(chǎn)能力的15%～30%,。
' I; y% p! a* Y' K0 V該處應(yīng)用尚未引起足夠重視,，這也是提高變頻器份額的最有效手段和方法。

1,、供漿系統(tǒng)的變頻器應(yīng)用
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8 h  l' k) F4 k4 Q1 N* ^9 _供漿系統(tǒng)必須滿足下列幾個(gè)條件：

9 ~# `" c5 j/ }; ?0 T( g& G! ~* y(1) 向造紙機(jī)輸送的漿料要穩(wěn)定,，誤差不能超過±5%；
9 K8 g( R4 T" V9 Y1 c: J(2) 漿料的配比和濃度要穩(wěn)定均勻,；
: h& \( E9 B" c* V9 J(3) 貯備一定的漿料量,，使供漿能力可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)造紙機(jī)車速和品種的改變,；
+ _- a: D" |" Q+ L% {(4) 對漿料進(jìn)行凈化精選,；
- |- {; G2 D2 v3 \! a(5) 處理造紙機(jī)各部分損紙。

通常情況下,，供漿系統(tǒng)由供漿管路的漿泵、沖漿泵和凈化設(shè)施的壓力篩,、除渣器組成,，要達(dá)成以上五點(diǎn)目的，最主要就是要對漿泵和沖漿泵從全速運(yùn)行改造為速度可調(diào)節(jié)的變頻運(yùn)行,，最終滿足供漿自動化,。

1 h1 X5 a" E2 d$ z7 u! q& `9 ^: X以沖漿泵為例來說明變頻器的速度控制流程：該變頻控制宜采用雙閉環(huán)系統(tǒng)的速度控制方式，外環(huán)是速度閉環(huán),，內(nèi)環(huán)是電流或轉(zhuǎn)矩閉環(huán),。沖漿泵速度的設(shè)定值一方面是由漿速和網(wǎng)速比變化而獲得,，另一方面是來自于流漿箱的壓力控制器。前者是主調(diào),，后者是微調(diào),。紙機(jī)的漿速和網(wǎng)速比基本上是恒定的，因此紙機(jī)的網(wǎng)速一旦變化,，沖漿泵的轉(zhuǎn)速也跟隨變化,；為了提高速度調(diào)節(jié)器的精確性和反映流漿箱的實(shí)際工藝過程，通常還需取流漿箱的壓力PID控制輸出值的±５％的變化來作為沖漿泵附加的速度設(shè)定值,。速度的實(shí)際值取自傳動電機(jī)的實(shí)際速度采樣,，可通過旋轉(zhuǎn)測速電機(jī)或光電旋轉(zhuǎn)編碼器等檢測裝置獲取。電流的設(shè)定值取自速度環(huán)的輸出信號,，電流的實(shí)際值取自各個(gè)傳動點(diǎn)的交流變頻器輸出端電流互感器的測量值,。因此對于沖漿泵的變頻調(diào)速而言，需要對其進(jìn)行PID控制,，需正確選擇速度反饋方式和PID的各類參數(shù),。了解這一點(diǎn)，對選擇變頻器的型號非常重要,。
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8 m9 L; M$ ]8 Z2,、壓縮空氣系統(tǒng)的變頻器應(yīng)用

壓縮空氣常用于造紙機(jī)網(wǎng)部與壓榨部的氣動加壓升降裝置、網(wǎng)毯的校正裝置,、氣墊式流漿箱,、引紙?jiān)O(shè)備、涂布?xì)獾兑约案鞣N氣動儀表和調(diào)節(jié)裝置等處,。

壓縮空氣系統(tǒng)中,，主要設(shè)備有空氣壓縮機(jī)、儲氣罐,、減壓閥,、空氣過濾器、汽水分離器及安全閥等,，造紙機(jī)上通常壓力需要為5～6BAR左右,。在大多數(shù)紙廠中，都通過2臺以上的空壓機(jī)并列運(yùn)行,，然后通過儲氣罐來保持壓力恒定,。
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/ c/ V8 z8 ?) R. q由于壓縮機(jī)功率較大且控制壓力一般都通過加載或卸載來調(diào)節(jié)，電動機(jī)始終處于全速運(yùn)行狀態(tài),。實(shí)踐表明該控制方式耗能巨大,，浪費(fèi)嚴(yán)重。所以目前都已趨向于采用由一臺變頻器控制、多臺直接工頻運(yùn)行的方式來控制壓縮機(jī)組,，并組成壓力閉環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng),。

3、化學(xué)品制備及傳送系統(tǒng)的變頻器應(yīng)用

由于在脫墨,、制漿,、涂布、施膠等部位要用到大量的化學(xué)品,，其使用的量與紙機(jī)多傳動的速度成正比,，所以在化學(xué)品的傳送系統(tǒng)(如泵)必須采用無級交流調(diào)速系統(tǒng)，其首選為變頻器,。主要是基于該化學(xué)品泵的功率較小,，一般都在0.4kW～5.5kW之間，而這一功率段的變頻器的性能價(jià)格比已經(jīng)屬于最優(yōu),，多年前還在廣泛使用的電磁調(diào)速和無級調(diào)速齒輪泵都已經(jīng)面臨淘汰,。根據(jù)最新市場統(tǒng)計(jì)，中等品牌的最低功率變頻器已經(jīng)跌至千元/kW以下,。

1 d" K# p# }; p在化學(xué)品制備中要用到大量的研磨設(shè)備,，如球磨、膠體磨,、砂磨,、高切變分散攪拌器等，他們最大的特點(diǎn)就是高功率,、高耗能,、使用環(huán)境惡劣。目前已經(jīng)有廠家在研磨設(shè)備上采用變頻器取得了良好的效果,。
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以砂磨機(jī)為例,，其工作原理是將待研磨的涂料經(jīng)送料泵輸入筒體后，在高速旋轉(zhuǎn)的分散盤帶動下,，遭到研磨介質(zhì)的強(qiáng)烈撞擊,、研磨而被分散混合到溶劑中，制成合格的涂料,，然后經(jīng)頂篩過濾流出,。該設(shè)備的主電機(jī)為200kW，在未使用變頻器之前,，通常是在啟動前期,，采用點(diǎn)動方式多次(3次以上)重復(fù)以使涂料與研磨介質(zhì)混合均勻；針對不同的涂料,，有時(shí)需要不同的工藝轉(zhuǎn)速，但實(shí)際上只能滿速運(yùn)行,；無法掌握進(jìn)料量,，來保證主電機(jī)不過載,；耗能非常嚴(yán)重。而使用200kW變頻器就很好地解決了以上問題,，可以方便地設(shè)置點(diǎn)動速度和慢速運(yùn)行時(shí)間,，確保涂料與介質(zhì)混合達(dá)到最均勻；可以在線無級調(diào)速,，不同品種使用不同的研磨速度;進(jìn)料量只要從電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行電流就可以來控制進(jìn)料量,，且有過載預(yù)報(bào)警功能和免跳閘功能；節(jié)能率,，一般可達(dá)20%以上,；降低了齒輪箱的損耗，避免了工頻啟動對齒輪箱的沖擊,；由于啟動時(shí),，電流平緩，避免了對電網(wǎng)的沖擊,，提高了電網(wǎng)的安全運(yùn)行,。目前在山東、黑龍江,、海南等地的造紙企業(yè)已經(jīng)有了小批量應(yīng)用,。
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  O$ ]1 a' L7 r0 A- z% Z. ]' r4、烘干部通風(fēng)系統(tǒng)的變頻器應(yīng)用
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/ p: |- Z4 b' d6 J: C7 y在烘干部,，紙頁中蒸發(fā)出來的所有水汽被空氣吸收后,，必須通過強(qiáng)制通風(fēng)不斷地從造紙車間排除。烘干部通風(fēng)良好與否,，直接影響到紙頁中水分的蒸發(fā)速度和整個(gè)烘干過程的經(jīng)濟(jì)性;通風(fēng)良好,，可降低空氣中的蒸汽飽和度，從而減低烘缸蒸汽的消耗量,，提高烘干速度,。
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+ d8 H6 y0 ^4 Y4 q5 d" V9 D排除烘干部蒸發(fā)水量所必需的空氣量，與進(jìn)入以及排出的空氣溫度和濕度有關(guān),，也與采用的通風(fēng)系統(tǒng),、氣候條件和季節(jié)有關(guān)。通常,，在現(xiàn)代紙機(jī)中采用強(qiáng)制的空氣循環(huán)以求高效,，用進(jìn)氣鼓風(fēng)機(jī)將加熱到80度左右的干燥空氣送進(jìn)烘干部下層，使在烘缸之間吸附熱汽形成向上的氣流,，然后通過排氣抽風(fēng)機(jī)將匯集在氣罩中的濕熱空氣抽出室外(最后回收余熱),。在高速紙機(jī)中，由于烘缸數(shù)量的增多，通常都分成幾段的鼓風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)組,。采用變頻器之后,，可以根據(jù)通風(fēng)空氣量的專家計(jì)算公式，隨時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)氣量(鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速)和排氣量(排風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速),，而無須采用傳統(tǒng)的風(fēng)門控制,，進(jìn)一步降低能耗，降低風(fēng)機(jī)的噪音,，提高機(jī)械壽命,。
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5、水系統(tǒng)的變頻器應(yīng)用

0 c( U; `, p  b4 Z# X9 l5 k紙機(jī)是個(gè)耗水大戶,，包括白水系統(tǒng),、污水系統(tǒng)、密封水系統(tǒng),、噴淋系統(tǒng),、清水系統(tǒng)等，通常情況下都需要用到管網(wǎng)恒壓力供水,，但傳統(tǒng)的控壓都是通過旁路和調(diào)節(jié)閥來進(jìn)行,，很少用到變頻器。但是由于中國國內(nèi)水資源的普遍缺乏,，而變頻器的應(yīng)用將可以節(jié)水10%和節(jié)能30%,，必然會降低紙廠的日常運(yùn)行成本。
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變頻器使用在水系統(tǒng)上通常有二種模式：即變頻固定方式,、變頻循環(huán)方式,。

(1) 變頻固定方式
7 O2 R$ U4 P: S9 u  ~變頻器變頻輸出固定控制一臺泵而其余各泵由工頻電網(wǎng)直接供電，它們的啟停信號由PLC進(jìn)行邏輯控制,；

(2) 變頻循環(huán)方式
變頻器按照一定順序輪流驅(qū)動各泵運(yùn)行,。變頻器能根據(jù)壓力閉環(huán)控制要求自動確定運(yùn)行泵臺數(shù)(在設(shè)定范圍內(nèi))，同一時(shí)刻只有一臺泵由變頻驅(qū)動,。當(dāng)變頻器驅(qū)動的泵運(yùn)行到設(shè)定的上限頻率而需要增加泵時(shí),，變頻器將該泵切換到工頻運(yùn)行，同時(shí)驅(qū)動另一臺泵變頻運(yùn)行

ericdan

好帖子,謝謝~~~~~~~

hyde

不錯(cuò)的帖子,，分析比較到位,。