變頻器在造紙機(jī)械中的應(yīng)用

　　中國(guó)造紙工業(yè)有效生產(chǎn)能力自1990年以來(lái)，特別是自1995年以來(lái)一直在持續(xù)增長(zhǎng)。到2002年底為止，我國(guó)有4000多個(gè)造紙廠，其中規(guī)模以上的有 2600多家。2002年的總產(chǎn)量達(dá)到了3780萬(wàn)噸。在今后的1-2年中，還將會(huì)有近1000萬(wàn)噸的新增生產(chǎn)能力。目前的新增紙機(jī)的傳動(dòng)設(shè)備已經(jīng)有 80%以上采用交流傳動(dòng)變頻器。目前在紙機(jī)分部傳動(dòng)上使用的變頻器必須能同時(shí)具備以下特點(diǎn)：

　�。�1）調(diào)速范圍寬，在全速度范圍內(nèi)，效率必須在90%以上；
　　（2）功率因數(shù)高于0.9以上；
　�。�3）輸入諧波電流總失真小于3%；
　　（4）采用可靠性高、技術(shù)成熟的標(biāo)準(zhǔn)器件IGBT。
　　（5）能減少輸出諧波分量并有效降低dv/dt噪音和轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的效果。
　　（6）能接入編碼器，并要求啟動(dòng)力矩大。

　　（一）、造紙機(jī)變頻改造的前景和分析。

　　據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，我國(guó)擁有3780多萬(wàn)噸生產(chǎn)能力，單機(jī)生產(chǎn)能力在5萬(wàn)噸以上以及紙板機(jī)生產(chǎn)能力在10萬(wàn)噸以上的不足三分之一，尚有三分之二以上的生產(chǎn)能力需要投入巨資改造，其中至少三分之一的紙機(jī)需要部分部更換原來(lái)的傳動(dòng)部分（包括機(jī)械齒輪箱和電機(jī)傳動(dòng)），以提高車(chē)速或降低能耗。

　　我國(guó)造紙機(jī)分部傳動(dòng)設(shè)備，以前采用SCR直流調(diào)速方式，由于存在滑環(huán)和炭刷造成可靠性和精度不高，從而導(dǎo)致紙機(jī)的機(jī)械落后，最高車(chē)速也只有 200m/min左右，很難同國(guó)外的1000m/min的高速紙機(jī)相比。造紙是一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)的過(guò)程，因此生產(chǎn)線的連續(xù)和有序控制成為了制約成品紙質(zhì)量和產(chǎn)量的瓶頸。直流調(diào)速系統(tǒng)在紙機(jī)的發(fā)展史上占有重要的地位，但由于直流電機(jī)存在維護(hù)難、抗環(huán)境能力差，主要表現(xiàn)如下：

　　（1）整流子磨損嚴(yán)重,燒毀整流子的故障,導(dǎo)致停機(jī)時(shí)間長(zhǎng)；
　�。�2）直流電機(jī)維修困難多,要求高,修理費(fèi)用也高；
　�。�3）測(cè)速發(fā)電機(jī)易磨損，造成傳動(dòng)系統(tǒng)精度低；
　�。�4）直流調(diào)速控制系統(tǒng)復(fù)雜,調(diào)試?yán)щy,一般技工很難調(diào)出好的機(jī)器。

　　交流變頻調(diào)速技術(shù)以其卓越的調(diào)速性能,顯著的節(jié)電以及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的廣泛適用性，而被公認(rèn)為是一種最有前途的交流調(diào)速方式。它不但具有直流電機(jī)優(yōu)良的調(diào)速性能，同時(shí)具有交流電機(jī)簡(jiǎn)單、可靠，因而逐漸被廣泛應(yīng)用由此看來(lái)，造紙機(jī)分部傳動(dòng)機(jī)械的變頻化已是大勢(shì)所趨。

　　造紙機(jī)傳動(dòng)的變頻改造有非常好的效果，如從工藝上改善紙品、增加產(chǎn)能、降低能耗、延長(zhǎng)停機(jī)檢修周期。

　　以某廠改造一臺(tái)長(zhǎng)網(wǎng)紙機(jī)為例，它有兩個(gè)分部：一個(gè)是烘缸（干部），一個(gè)是網(wǎng)部（濕部）。根據(jù)工藝要求抄紙速度為20－100m/min，紙頁(yè)定量為 9－30g/m2。一般紙機(jī)的傳動(dòng)精度要求達(dá)到1－3‰，由于速度變化范圍大，最低定量為9g/m2,要求紙機(jī)的傳動(dòng)精度更高。因此，選擇紙機(jī)的傳動(dòng)控制方案閉環(huán)系統(tǒng)。

　　（二）、節(jié)能效益分析

　　根據(jù)該廠改造前和改造后紙機(jī)能耗對(duì)比，如下：
　　改造前的電功率：90米的車(chē)速P90=74A×180V＋3×220=13980W=13.98kW（直流傳動(dòng)）
　　按一年生產(chǎn)300天計(jì)：整機(jī)用電=300×24×13.98=100656（kWh）
　　改造后的電功率：90米的車(chē)速P90=1.732×16A×380V=10530W=10.53（kW）（變頻傳動(dòng)）
　　整機(jī)用電=300×24×10.53=75816（kWh）
　　全年可節(jié)電=100656－75816=24840（kWh）
　　由此可以得出應(yīng)用變頻器后實(shí)際節(jié)能為：25%

　　（三）、工藝效益分析

　　①紙機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率提高：27%以上（由月平均產(chǎn)量得到，已排除其他因素）可增產(chǎn)值：
　�、诔善仿侍岣撸�1.6%

　　綜上所述，采用變頻器后提高紙機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，進(jìn)一步提高了經(jīng)濟(jì)效率。

　　（四）造紙附屬設(shè)備的變頻器應(yīng)用分析

　　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(guò)造紙機(jī)的最大生產(chǎn)能力的15%-30%，這將存在具大的能量損耗。

　　供漿系統(tǒng)的變頻應(yīng)用存在具大的能量損耗。供漿系統(tǒng)必須滿足下列幾個(gè)條件：

　�。�1）向造紙機(jī)輸送的漿料要穩(wěn)定，誤差不能超過(guò)±5%；
　　（2）漿料的配比和濃度要穩(wěn)