变频器系统在造纸机传动系统中的应用
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变频器在造纸机械中的应用前景如何造纸工业作为我国重要的基础原材料工业,在国民经济中占据着重要地位。
随着科技的不断进步,变频器在造纸机械中的应用越来越广泛,为造纸行业的发展带来了新的机遇和挑战。
那么,变频器在造纸机械中的应用前景究竟如何呢?首先,我们来了解一下什么是变频器。
变频器是一种能够改变交流电源频率的电气设备,通过调整电源频率来控制电机的转速,从而实现对机械设备的调速和节能运行。
在造纸机械中,电机是驱动各种设备运转的核心动力源,如造纸机的主传动、压榨部、干燥部等,以及纸浆泵、风机等辅助设备。
传统的电机运行方式通常是定速运行,通过机械调速装置来调整设备的转速,这种方式不仅效率低下,而且能耗较高。
而采用变频器对电机进行调速控制,可以根据生产工艺的需求灵活调整设备的转速,实现精确控制,提高生产效率和产品质量,同时降低能耗。
变频器在造纸机械中的应用具有诸多优点。
其一,节能效果显著。
造纸生产过程中,不同的工艺环节对设备的转速要求不同。
例如,在纸张的干燥过程中,随着纸张水分的逐渐减少,干燥部的转速可以逐渐降低,以避免过度干燥和能源浪费。
通过变频器的调速控制,可以使电机在不同负载下保持高效运行,从而降低能耗。
据统计,采用变频器调速后,造纸机械的能耗可降低 20% 30%,对于企业降低生产成本、提高经济效益具有重要意义。
其二,提高生产效率和产品质量。
变频器能够实现电机的平滑启动和无级调速,减少了设备的机械冲击和磨损,延长了设备的使用寿命。
同时,精确的转速控制可以保证纸张的定量、厚度、水分等指标的稳定性,提高产品质量。
在造纸机的高速运行过程中,变频器能够快速响应负载变化,保证设备的稳定运行,提高生产效率。
其三,增强系统的可靠性和稳定性。
变频器具有过流、过压、过载等多种保护功能,能够有效保护电机和设备免受损坏。
在电网电压波动较大的情况下,变频器还可以稳定电机的输出电压和频率,保证设备的正常运行。
此外,变频器的智能化控制功能可以实现对设备的远程监控和故障诊断,便于及时发现和解决问题,提高系统的可靠性和稳定性。
变频器系统在造纸机传动系统中的应用1 引言本文所设计的纸传动控制系统为应用ABB变频器和西门子PLC所组成的控制网络来完成造纸机电气控制系统设计的;其电气传动控制系统是基于S7-200 PLC控制的交流变频调速控制系统。
2 纸机对电气传动控制系统的要求该造纸机的系统结构总图如图1所示。
本纸机的主要技术数据如下:纸种:文化纸定量:52~80g/m2最高车速:350m/min爬行速度:<40m/min可调升减速时间:0.1~1000s可调工作电压:额定电压的±10%电源频率:50Hz±5%静态精度:≤0.1%频率漂移:≤0.1%频率分辨率:0.01Hz频率控制: 0~50Hz起动转矩:额定转矩的200%左、右手机:右手机该纸机18个传动点,分别由18台交流电机单独拖动,每台交流电动机由ABB全数字变频调速装置驱动,闭环控制。
系统的控制采用PLC作为控制核心,由PLC对操作台上每一传动点的操作信号进行处理(每个传动点在操作台上都设有:速度增加、速度减少、紧纸、爬行/运行等操作按钮),并把相应的速度信号以通信的方式传送给变频器。
同时,还对伏辊、驱网;吸移、真空压榨、一压、二压分别进行负荷分配控制。
另外,在操作台上还显示每一传动点的车速及工作电流,并具有运行、故障指示。
图1 造纸机机械系统结构总图纸机正常运行对电气传动控制系统的要求基本有以下几点:2.1纸机传动系统要有一定的稳速精度和快速动态响应。
其中稳态精度±0.02-- 0.01%,动态精度0.1%-- 0.05%;2.2工作速度要有较宽、均匀的调节X围,适应生产不同品种、定量的需要。
调节X围为I=1:10之间;2.3各传动分部间速比稳定、可调。
为了使纸机可以生产良好的纸页和提高纸机正常工作时间,纸机各分部的速度必须是稳定、可调的。
各分部的调速X围为±8~10%;2.4 爬行速度。
为方便检查、清洗聚酯网、压榨毛毯、以及检查各分部的运行情况,各分部应具有15~30米/分可调的爬行速度。
高性能变频调速设备在造纸工程中的应用探索随着现代科技的不断发展,高性能变频调速设备在各个工业领域中得到了广泛的应用。
造纸工程作为其中重要的一部分,也不例外。
本文将探讨高性能变频调速设备在造纸工程中的应用,并对其效果和优势进行分析。
造纸工程中的主要设备包括纸浆制备设备、纸机设备和卷绕设备等。
这些设备在传统的工作方式下,通常使用固定转速运行。
然而,随着对生产效率和产品质量要求的提高,传统的固定转速方式已经无法满足需求。
这时,高性能变频调速设备应运而生。
高性能变频调速设备利用先进的变频技术,可以根据不同的工艺需求和负荷变化,调节设备的转速和功率输出,以实现精确的控制和调节。
在造纸工程中的应用,具有以下几个方面的优势和效果:1. 提高生产效率和能源利用率高性能变频调速设备可以根据纸浆的不同特性和生产工艺要求,灵活调节设备的转速和功率输出。
通过精确的控制,可以提高设备的运行效率和工作效率,从而达到提高生产效率的目的。
同时,变频调速设备还能够实现能源的有效利用,减少能耗和损耗,提高能源利用率。
2. 改善纸品质量和稳定性高性能变频调速设备可以提供更加稳定的工作状态和转速控制,确保设备的稳定运行。
在纸浆制备和纸机设备中的应用,可以精确调节设备的转速和搅拌力度,保证纸浆的均匀搅拌和纤维的均匀分散,进而提高纸品的质量和稳定性。
这对于生产高品质的纸张和纸板产品具有重要的意义。
3. 减少设备维护和故障率高性能变频调速设备使用先进的控制和监测系统,可以实时监测设备的运行状态和工作参数。
通过对设备的智能控制和保护,可以减少因过载、过热等问题引起的故障和损坏,从而降低设备的维护成本和维修频率。
这对于提高设备的可靠性和稳定性具有重要意义。
4. 实现自动化和智能化生产高性能变频调速设备与现代信息技术的结合,可以实现设备的自动化运行和智能化管理。
通过与上位机系统的联网和数据交换,可以实现设备的远程监控和远程控制,实时获取设备的运行状态和工作参数,进行设备故障诊断和预警。
中国造纸工业有效生产能力自1990年以来,特别是自1995年以来一直在持续增长。
到20 02年底为止,我国有4000多个造纸厂,其中规模以上的有2600多家。
2002年的总产量达到了3780万吨。
在今后的1-2年中,还将会有近1000万吨的新增生产能力。
目前的新增纸机的传动设备已经有80%以上采用交流传动变频器。
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。
(6)能接入编码器,并要求启动力矩大。
(一)、造纸机变频改造的前景和分析。
据有关方面统计,我国拥有3780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10万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(包括机械齿轮箱和电机传动),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200m/min左右,很难同国外的1 000m/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:(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。
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。
造纸机械变频技术改造一、引言随着科技的不断发展和进步,各种传统机械设备也在不断进行技术改造和升级以适应市场需求。
造纸行业作为传统行业之一,在生产过程中,通过引入变频技术进行改造,可以提高设备的效率、节约能源消耗、降低生产成本等方面带来明显的好处。
二、传统造纸机械存在的问题传统造纸机械在运行过程中存在诸多问题,例如固定转速导致设备适应性不足、能耗高、产能低,无法满足市场的个性化需求等。
传统造纸机械在这些方面均面临挑战,亟需通过技术改造来提升整体性能。
三、变频技术在造纸机械中的应用1.工作原理变频技术是利用变频器控制电机转速,实现无级调速的技术。
在造纸机械中,通过引入变频技术,可以实现设备的转速调节,进而提高设备的生产效率和适应性。
2.优势–实现无级调速,适应不同生产需要;–降低设备能耗,节约生产成本;–减少设备维护成本,延长设备使用寿命。
四、造纸机械变频技术改造的实施步骤1.需求分析在进行造纸机械变频技术改造前,首先需要对设备性能、生产需求进行全面的分析,确定改造的具体目标和方案。
2.选型根据需求分析的结果,选择适合的变频器、电机等关键设备,并进行设备的评估和比较,确定最佳配置方案。
3.改造实施–拆解传统机械,更换变频器等关键部件;–进行设备的调试和联调;–安装监控系统,实现远程监控和管理。
4.试运行和调整完成设备的改造后,进行试运行和调整,对设备进行性能检测,并根据实际生产情况进行适当调整。
五、案例分析以某造纸厂为例,通过引入变频技术对造纸设备进行改造,提高了设备的生产效率,降低了能耗,带来了明显的好处。
六、未来展望随着制造业的不断发展,变频技术在造纸机械改造中的应用将进一步深化和推广,为造纸行业的可持续发展提供有力支持。
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变频器在造纸设备中的应用随着科技的进步,变频器作为一种重要的电力调节设备,被广泛应用于各个工业领域。
在造纸设备中,变频器具有独特的优势并发挥着重要的作用。
本文将介绍变频器在造纸设备中的应用,并探讨其带来的益处。
一、变频器的基本原理和作用变频器是通过控制电机的运行速度,实现对电动机输出功率和转矩的调节。
其基本原理是将输入的交流电转变为可调节的直流电,再通过逆变器将直流电转变为可调频的交流电。
变频器通过调整电机的频率,从而实现对电机的调速控制。
在造纸设备中,由于纸张生产过程中的工艺要求各不相同,需要调整设备的运行速度。
变频器可以根据生产需求在一定范围内调整电机的运行频率,从而控制设备的输出速度,达到精确控制生产的目的。
二、变频器在造纸设备中的具体应用1. 输送设备在造纸过程中,纸浆和纸张需要经过输送设备传送到下一个工序。
传统的机械调速方式往往无法满足不同工艺要求下的运行速度变化。
而通过安装变频器,可以根据需要调整输送设备的运行频率,实现精确控制和灵活变速,确保纸张在传送过程中的稳定和顺畅。
2. 卷取设备在造纸过程中,卷取设备用于将纸张卷取成卷筒纸或者纸板。
卷取设备通常需要在不同工艺要求下调整卷取速度,以保持纸张张力的稳定。
通过安装变频器,可以实现对卷取设备电机的精确调速控制,确保纸张张力的均匀性和稳定性。
3. 切纸设备在造纸过程中,纸张往往需要进行切割,以获得所需尺寸的纸张产品。
切纸设备通常需要根据不同的纸张规格调整切割速度和长度。
借助变频器,可以方便地实现对切纸设备电机的调速控制,从而满足不同尺寸纸张的切割需求。
三、变频器在造纸设备中的益处1. 提高生产效率变频器可以实现对设备运行速度的精确控制,从而提高生产效率。
通过调整设备的运行频率,可以使设备在最佳工作状态下运行,避免了过高或过低的运行速度对生产效率造成的影响。
2. 降低能源消耗传统的机械调速方式往往需要通过机械装置实现速度变化,这会导致能量的浪费。
变频调速控制系统在造纸机中的应用摘要:随着经济的发展,对工业生产的要求也越来越高。
交流变频控制技术的产生,必然会引起工业生产中一场新的变革。
交流变频调速控制系统以其可靠性高、调节特性好、稳定节能等优点,在众多速领域得到广泛应用和大力推广。
本文着重介绍了交流变频调速控制系统在造纸行业中的运用。
关键词:变频调速控制恒转矩恒功率电流环在80年代初期为了顺应工业生产自动化的发展要求,一种新的技术发展起来,开辟了一个全新的电机时代,这种技术被称之为变频调速技术。
一改传统电动机的低效能调速方式,变频调速技术运用下的电动机及其拖动负载在无须任何改动即可按照生产工艺要求调整转速输出,大幅度降低了电动机功耗,从而达到系统高效运行的目的。
20世纪80年代末,该技术正式引入我国并得到了大力推广。
现已在造纸、化工、食品等多个行业的电机传动设备中得到实际应用。
1 变频调速控制系统的优异特性1.1 高效节能变频调速控制系统能够根据生产负载的变化情况有效地调节输出功率,有效降低系统的损耗,其节能效能是显著的。
1.2 提高系统控制精度,增强系统稳定性相对传统的调速方式,交流变频调速控制采用计算机控制技术和交流电动机矢量变换控制技术,采取正弦波脉宽调制方式,具备宽的调速范围、高稳态精度、动态响应快、工作效率高以及可以四象限运行等优异性能,其静、动态特性均可以与直流调速系统相媲美。
1.3 具备完善的保护功能及对电网的冲击小变频调速控制运行中,对过压、欠压、电机过热、过流等现象均能自动保护,增长设备安全运行时间,避免小故障引起的设备损坏。
电气传动中电机启动电流低,能够减少对电网的冲击,有效保护电网还能达到节点的效果。
2 传动系统电气自动化控制要求造纸业的传动系统电气控制主要是速度和转矩的控制,调速范围广,启动稳定平滑,控制精度高以及调速反应及时是现代传动控制发展的方向。
2.1 起动要求纸机的驱动中,对电气传动控制要求极高,启动时转矩的提升要以合适的斜率曲线上升。
变频器在造纸机械中的应用造纸机械作为实现纸张生产的重要设备,其中的变频器技术在提高生产效率、降低能耗以及优化纸张质量等方面发挥了重要作用。
本文将探讨变频器在造纸机械中的应用,以及其对造纸行业的影响。
一、变频器的工作原理变频器是一种电子器件,用于调节交流电机的转速和输出功率。
其工作原理是通过改变交流电源电压和频率来调整电机的转速。
变频器能够将固定频率的电源电压转换为可调节的输出频率和电压,从而实现电机转速的调整。
二、变频器在造纸机械中的应用1. 调整进给速度:在造纸机械中,很多工序需要保持恒定的进给速度,如纸张的上下料、卷取、切割等操作。
通过使用变频器,可以方便地调整进给速度,以适应不同的工艺要求。
2. 调节张力控制:纸张在制造过程中需要保持一定的张力,以避免纸张松弛或者过紧导致质量问题。
变频器可通过调节电机的转速来实现张力的控制,从而保持纸张在制造过程中的稳定质量。
3. 节能减排:传统的造纸机械采用恒速运行,无法灵活适应不同产量的要求,造成能源的浪费和不必要的二氧化碳排放。
而利用变频器可以根据实际需要调整转速,以达到节能减排的效果。
4. 优化纸张质量:通过变频器调整纸张的进给速度和张力,可以避免纸张出现过紧或者过松的问题,从而提高纸张的质量。
同时,变频器还可以实现电机的软起动和软停止,减少纸张在启动和停止过程中的撕裂和断裂情况,进一步优化纸张质量。
三、变频器在造纸行业中的优势1. 提高生产效率:通过变频器的调速功能,可以实现灵活调整进给速度和张力,从而最大限度地提高生产效率。
此外,变频器还能避免纸张在启动和停止过程中的不完整和损坏,进一步提高生产效率。
2. 降低运行成本:通过适时地调整转速,变频器能够降低电机的能耗,从而降低运行成本。
与传统的恒速运行相比,利用变频器可以在不同负载情况下自动调整输出频率和电压,以达到更高的能效。
3. 提升产品质量:通过变频器的精确调节,能够实现纸张的恒定进给速度和张力控制,从而提升产品质量。
浅谈:变频器在造纸机传动方面应用中国造纸工业有效生产能力自1990年以来,特别是自1995年以来一直在持续增长。
据统计,自从2000年以来,全球生产的大型造纸机有12都安装在中国。
假设我国在今后一段时间内GDP总量以年均7%的速度递增,同时,按过去12年的年均人口增长率0.91%作为今后的年人口净增长率,到2010年,我国的人均GDP达到13890元人民币,届时人均耗纸量可从目前的不到30公斤上升到50公斤。
可以预测,到2005年,我国纸和纸板总消费量可达5020万吨;而到2010年,总消费量将达6900万吨。
目前,高档纸机在国内市场的占有率为33%,而且基本上以国际造纸机械巨头如VOITH、METSO、ANDRITZ等为主,整机的纸机供应将基本上以进口为主印刷工具。
由于目前的新增纸机的传动设备已经有80%以上采用交流传动变频器,所以在今后每年新增的300~400万吨的产量中,每年的纸机传动装机容量将非常可观。
以某厂引进的VOITH产的17.5万吨年的纸板机的装机容量为例,它的纸品为双面涂布白板纸,其幅宽4.2m,包括四层网部、四道压榨、10组烘缸、1组冷缸、1组施胶压榨、3道双辊压光、4组气刀涂布、1个卷纸部等,共计72个传动,设计克重120~500gm2、车速600mmin,其纸机的分部传动(就是指72个纸机传动)的变频容量总计为5490kW。
由此可以计算出通用的吨纸容量计算为31W,那幺我们就可以概算出今后每年的变频装机容量大约为为9万kW左右。
以纸机系统设计1kW2000RMB 的计算,共计有1.8亿RMB左右的传动市场。
当然在这里面,变频器品牌基本上是由国外主要生产厂商ABB、SIEMENS、AB、YASKAWA等占主导地位。
另外,由于我国目前所有纸机机械的生产能力还不到30万吨年,所以国。
变频器系统在造纸机传动系统中的应用
1 引言
本文所设计的纸传动控制系统为应用ABB变频器和西门子PLC所组成的控制网络来完成造纸机电气控制系统设计的;其电气传动控制系统是基于S7-200 PLC控制的交流变频调速控制系统。
2 纸机对电气传动控制系统的要求
该造纸机的系统结构总图如图1所示。
本纸机的主要技术数据如下:
纸种:文化纸
定量:52~80g/m2
最高车速:350m/min
爬行速度:<40m/min可调
升减速时间:0.1~1000s可调
工作电压:额定电压的±10%
电源频率:50Hz±5%
静态精度:≤0.1%
频率漂移:≤0.1%
频率分辨率:0.01Hz
频率控制: 0~50Hz
起动转矩:额定转矩的200%
左、右手机:右手机
该纸机18个传动点,分别由18台交流电机单独拖动,每台交流电动机由ABB全数字变频调速装置驱动,闭环控制。
系统的控制采用PLC作为控制核心,由PLC对操作台上每一传动点的操作信号进行处理(每个传动点在操作台上都设有:速度增加、速度减少、紧纸、爬行/运行等操作按钮),并把相应的速度信号以通信的方式传送给变频器。
同时,还对伏辊、驱网;吸移、真空压榨、一压、二压分别进行负荷分配控制。
另外,在操作台上还显示每一传动点的车速及工作电流,并具有运行、故障指示。
图1 造纸机机械系统结构总图
纸机正常运行对电气传动控制系统的要求基本有以下几点:
2.1纸机传动系统要有一定的稳速精度和快速动态响应。
其中稳态精度±0.02-- 0.01%,动态精度0.1%-- 0.05%;
2.2工作速度要有较宽、均匀的调节X围,适应生产不同品种、定量的需要。
调节X围为I=1:10之间;
2.3各传动分部间速比稳定、可调。
为了使纸机可以生产良好的纸页和提高纸机正常工作时间,纸机各分部的速度必须是稳定、可调的。
各分部的调速X围为±8~10%;
2.4 爬行速度。
为方便检查、清洗聚酯网、压榨毛毯、以及检查各分部的运行情况,各分部应具有15~30米/分可调的爬行速度。
但这样低速运转时间不宜过长,以减少无效的运行和机械磨损;
2.5 具有刚性或柔性连接的传动分部间,在维持速度链关系基础上,还须具有负荷动态调整的功能,以免
造成由于负荷动态转移而引起有的分部因过载而过流,有的分部因轻载而过压;
2.6 各分部具有微升、微降功能,必要的显示功能,如线速度、电流、运行、故障信号等。
相关联的分部具有单动、联动功能;
3 纸机电气传动控制系统的设计
3.1 系统硬件选择与设计
硬件选择依据系统的控制精度、通讯速度、响应时间、高性价比、高可靠性的原则,选用SIEMENS S7-200PLC、CP226通信处理器,作为系统主控单元,控制整个系统。
该纸机的电气控制原理图如图2、图3所示:
图2纸机电气控制原理图
图3纸机电气控制原理图
3.1.1变频器选用ABB公司的ACS800系列高性能变频器,ACS800变频器采用先进的DTC控制技术,内置直流电抗器,降低进线电源的高次谐波含量,最大起动转矩可达200%的电机额定转矩;ACS800的动态转速误差,闭环时为0.05%,静态精度为0.01%。
动态转矩的阶跃响应时间,闭环时达到1-5ms。
可较理想地满足该机的高传动性能的需要。
3.1.2反馈与速度控制
系统为了降低成本,选择了ABB,ACS800和ACS400混合配置。
由于ACS400本身不带速度反馈接口,为了实现速度闭环控制,需另外加反馈装置。
本系统设计选用了由XX科技大学自行设计的脉冲频率电流变换单元。
把测速脉冲转换为电流信号输入到变频器中去,利用变频器内部的过程控制软件实现速度变换控制。
这种方法的缺点是对于大惯性负载,如烘缸的负载扰动超调量和动态恢复时间较长。
对调整带来一定不便,在使用中还要保持一定的工艺条件稳定。
如果工艺变化频繁或波动较大时,应转入开环控制。
3.1.3继电控制
起/停和爬行/运行控制不进PLC,一方面节省I/O接口,另外也是工艺上适应的一种设计。
不论纸机大小,都要求每一传动点能独立起/停和爬行/运行操作。
所以,如果进入PLC进行连动设计,看起来自动化程度高了,但实际不实用。
因为在全线开机时为了保证安全和设备的试运转,一般都采用单机起动或停止操作,这样有利于发现故障和减少事故。
故障保护及指示回路同样采用继电回路设计。
3.2 系统的软件设计与功能实现
程序模块化结构设计,各种功能以子程序结构适时调用实现;程序采用循环扫描方式对速度链上的传动点进行处理,提高程序执行效率;程序设计通用性强,并具有必要的保护功能和一定的智能性。
主程序的流程如图4示。
3.2.1速度链设计
(1) 速度链结构设计。
速度链结构采用二叉树数据结构算法,先对各传动点进行数学抽象,确定速度链中各传动点编号,此编号应与变频器设定的地址一致。
即任一传动点由3个数据(“父子兄”或“父子弟”)确定其在速度链中的位置,填入位置寄存器相应的数值。
由此可构成满足该机正常工作需要的速度链结构。
(2) 算法设计。
速度链的设计采用了调节变比的控制方法实现速度链功能,把压榨作为速度链中的主节点,该点速度即纸机的工作车速,调节其速度即调节整机车速。
其它各分部点的速度由该点车速乘以相应的变比得到。
由PLC检测其它分部车速调节信号,通过操作该部增、减按纽的操作改变其速比,则改变相应分部的车速。
3.2.2 负荷分配设计
该纸机传动结构上有柔性联结的传动点,烘缸部和压榨部。
它们之间不仅要求速度同步还需要负载率均衡,否则会造成一个传动点由于过载而过流,而另一传动点则由于被带动而过压,影响正常抄纸,甚至可能撕坏毛布,损坏变频器、
机械设备。
因此这两个传动部分的传动点之间需要负荷分配自动控制。
图4主程序流程图
负荷分配工作原理:假设P1e、P2e为两台电机额定功率,Pe为额定总负载功率,Pe= P1e+P2e 。
P为实际总负载功率,P1、P2为电机实际负载功率,则P= P1+ P2。
系统工作要求 P1=P*P1e/Pe ,P2=P*P2e/Pe,两个值相差≤3%。
由于电机功率是一间控制接量。
实际控制以电机定子转矩代替电机功率进行计算。
PLC采样各分部电机的转矩,计算每一组的总负荷转矩,根据总负荷转矩计算负载平衡时的期望转矩值。
计算平均负荷转矩方法如下公式所示。
M=
其中: ML1 、ML2 是压榨、烘缸电机实际输出转矩;
Pe1 、Pe2 是压榨、烘缸台电机额定功率;
M 为负荷平均期望转矩
PLC通过Modbus总线得到电机转矩,利用上述原理再施以PID算法,调节变频器的输出,使两电机转矩百分比一致。
即完成负荷自动分配的目标。
设置最大限幅值,如果负荷偏差超过该设定值,要停机处理,以防机械、电气损害发生。
负荷分配控制实
现的前提是合理的速度链结构,使负荷分配的传动点组处于子链结构上,该部负荷调整时,不影响其它的传动点,因此速度链结构是采用主链与子链相结合的形式。
3.3辅助控制的机、电、液一体化设计
辅助部分的机、电、液一体化、连锁及保护、卷纸机自动换卷控制、稀油站润滑系统等辅助电气系统协调工作,以保证系统正常运行和设备安全。
4 系统调试
本系统的调试分三部分。
一个是继电回路调试,另外是软件调试,负荷分配调试及速度测试等。
以下简要介绍后两个问题的调试方法。
4.1软件调试
第一步,验证PLC动作是否正常,可以在连通整个系统的情况下观察变频器的显示频率进行验证。
如在I/O 端口上加上开关信号,观察应当动作的变频器单元,看是否按要求对频率进行了调整。
第二步,试验负荷分配的动作,方向是否与设计一致。
可以在端子上加信号使电流增加或减少,如果按计算,相应的传动点频率变化则表示正常。
最后检查通讯的可靠性,可以从变频器上读出通讯的错误率代码,做必要的线路处理。
4.2系统动作时间测试
将系统的第一级、中间一级和最后一级接上速度表,然后以各点的加/减速按钮来检查频率变化情况。
正常情况当按下按钮后应没有明显的滞后感。
否则应检查程序和硬件线路,如前面所提到的,采用I/O端扫描,其速度反应在最坏情况下应在数百毫秒以内,否则会感到操作不方便。
5 结束语
该纸机在XX一造纸厂经近一年多的实际纸机运行验证,系统的稳速精度、动态响应、负荷分配效果、纸页质量、系统稳定性、可靠性等指标都得到了用户的肯定。
这种基于ABB变频器和S7-200PLC的纸机传动控制系统是可行的、合理的。