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技術頻道

安川VS 616G5變頻器在造紙機中應用(2)

b) 車速要有較高的穩定裕度:總車速提升、下降要平穩。紙機速度常因電源的電壓、頻率以及紙機負荷等因素的變化而波動。為了穩定紙的定量和和質量、減少紙幅斷頭,要求紙機穩速精度±0.5~1%。

c) 各分部間速比可調、穩定:紙幅在網部和壓榨部時,其縱向伸長橫向收縮,而在烘干部時,兩向都收縮。因此紙機各分部的線速度稍有差異。紙機各分部的速比的最大波動值與漿料配比、定量、車速、生產工藝、分部之間的紙幅無承托引段的張力等因素有關。因此,造紙機各相鄰分部間應有適當的速差來形成良好的紙頁。紙機各分部的速度必須是可以調節的,在±10~15%。同時,為了生產較高質量的紙幅和減少斷頭率,就要保持各分部間速比的穩定。當出現負荷變化或其它干擾導致某分部的速度變化時,應保持能及時調整,使分部速比的變化不超過規定的范圍。

d) 單個分部點的具有速度微升,微降功能,引紙操作時的緊紙功能。同時具有軟連接的傳動分部,網部的真空伏輥和驅網輥之間,具有剛性聯結的施膠上輥與施膠下輥之間,具有剛性聯結與軟聯結的傳動分部,真空吸移、真空壓輥、一壓輥、二壓輥之間,這些有負荷關聯的傳動點之間要能進行負荷動態調節。由于某點的速度發生變化而引起負荷在分部內動態轉移,如果不及時進行自動的調節(因為現在使用的變頻器基本上都不具備長期四象限運行能力),這些傳動點間有的負載可能超過它自身的功率范圍引起過流發生,有的傳動點被拖動而引起過高的泵升電壓,導致變頻器過壓而保護跳閘,甚至損壞變頻器、損壞毛布。并且在這些分部中,應具有單動、聯動功能。并可以同時起動、停止。必要的顯示,如:線速度、電流或轉矩、運行信號、故障信號等。
  
e) 爬行速度 為了檢修和清洗聚酯網、壓榨毛毯、干網以及各分部的運行工況,各分部應有15~50m/min可調的爬行速度。
  
f) 紙機傳動為恒轉矩負載性質,要選擇具有恒轉矩控制性能的變頻器,并具有較高的分辨率,以滿足紙機控制系通正常工作的需要。

3 電氣控制系統組成
  
(1) 系統硬件組成

變頻器采用電流矢量控制安川VS-616G5型式,PLC選用S7-226型,電機采用變頻專用電動機。變頻器設定為帶PG失量控制模式,整機處于速度控制模式, 系統硬件組成如圖2所示。
  
4 控制系統功能
  
該紙機傳動系統采用由PLC作為系統的控制中心。由功能較強大的安川VS-616G5型矢量變頻器為驅動單元,由歐姆龍編碼器提供速度反饋信號,使紙機傳動在閉環運行模式下,從而使控制系統穩速精度0.02%,由PLC通過Modbus協議、RS485網絡與變頻器實現速度鏈功能,速差控制,負荷分配功能,總車速升、降,各分部點的速度升、降及緊紙功能。性能較理想地滿足紙機正常工作需求。
  
(1) 速度鏈結構 速度鏈結構采用主鏈與子鏈相結合的思路。紙機總的車速由二壓來確定。速度鏈的傳遞關系由圖2來體現,由PLC軟件實現。每一級的速度由總車速點速度乘以相應的速比來確定。前一級車速調整,后面跟隨調整,后級調整不影響前級。適應紙機操作引紙的順序要求。
  
速度鏈結構如圖2所示。

圖2 系統硬件組成

  
(2) 負荷分配的實現 在紙機傳動系統中,因為在有機械相聯系的傳動點由于所位置不同,毛布的包角大小不一樣,承受的載荷在不同的工作狀態下不一樣,是一個變量。所以單純的速度鏈無法滿足造紙機工作的需要。實際系統還要求各傳動點電機負載率相同,即δ=Pi/Pie相同(Pi為i電機所承擔負載功率,Pie為電機額定功率)。在實際控制當中,由于電機功率是一間接量。實際控制電機定子電流或轉矩代替電機功率。進行讀取計算、調節。PLC通過總線得到電機電流或轉矩,利用上述原理計算,并以PID調節算法調節變頻器的輸出使電機電流或轉矩百分比一樣,完成負荷分配的自動控制的目的。負荷不平衡度不大于3%。如果負荷不平衡度大于3%,PLC才進行調整,如果負荷分配不平衡度調整量設置太小,容易造成震蕩。同時設置最大不平衡限幅值,防止機械發生損害。

圖3 紙機速度鏈結構圖

  
負荷分配分3部分:如圖2虛線范圍內部分。a)驅網輥與伏輥; b)吸移輥、真空壓榨輥與一壓輥與二壓輥;c)施膠上輥與施膠下輥。為了保證系統在起動階段和出現異常調節的狀況時,直流過壓問題。負荷相聯系的分部進行變頻器直流母線并聯措施。將需負荷分配的兩部分各分部伏輥與驅網輥的變頻器,伏輥、驅網輥,吸移輥、真空壓榨輥、一壓輥、二壓輥,施膠上輥與施膠下輥,使用10mm(耐壓800V)導線按同極性將直流母線相連接,線長一些,并串一電阻,并保證有直流母線相連變頻器的電源要同時通斷。
  
(3)參數的優化 不同的紙機使用場所,須進行相應的參數設定,變頻器參數的優化設置是充分發揮該變頻器功能的保證。參數優化需要大量實際經驗的積累和對造紙機機械設備、造紙工藝的了解及對變頻理論與電機拖動理論的掌握。
  
(4)變頻器的自學習 變頻器對電機(不帶負載)進行自學習過程。在自學習過程中,變頻器將對電機的參數進行最優的識別,尋找最優的矢量控制測量,發揮變頻器與電機的最優控制特性。
  
(5)調整卷紙機變頻器的基頻為60Hz,使該點的機械特性變軟一些有利于從壓光機到卷紙機的順利引紙。
  
該紙機在內蒙一紙廠運行以經近2年,控制系統穩定,紙機運行可靠。
  
5 結束語
  
因為造紙機傳動系統各個傳動點既要保持一定的速度跟隨一致性,又要有一定的速度差異,既速差。速差與工作車速、紙種、漿料特性等有關。同時具有機械相聯系的傳動點又要有負荷平衡既負荷分配。安川VS-616G5變頻器具有矢量控制功能,具有很高的可靠性和和完善的功能實現,通過參數組態與PLC協調工作完全可以滿足造紙機對傳動要求大速比變化、高穩態精度等控制性能的需要。可以在中高速紙機上應用。

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