論變頻調速技術在紙機生產線中的應用（1）

【論文摘要】本文探討了變頻調速及其控制技術在紙機生產線的上漿系統、分部傳動、卷取系統和輔助設施的廣泛應用，并詳細闡述了具體的控制要求和實現的控制策略。

1 引言

造紙機是由一系列配套設備組成的聯合機，分濕部和干部兩大部分。濕部包括上漿流送系統、網部和壓榨等部分，干部包括烘干、壓光和卷取等部分。其生產流程一般是：漿料通過上漿流送系統傳送到紙機生產流水線的前端流漿箱，然后漿流由此依次通過網部、壓榨、前烘缸、后壓榨、后烘缸、壓光機和卷紙機等在內的分部設備，成為原紙；原紙又可以另外進入機外涂布和復卷機產出成品紙。

造紙是一個連續生產的過程，因此生產線的連續和有序控制成為了制約成品紙質量和產量的瓶頸。變頻調速作為90年代中期后最強有力的控制方式進入了原本屬于直流調速(適用于大中紙機)和滑差電機(適用于中小紙機)天下的造紙領域，并已近取得良好的市場效果。

交流變頻調速技術以其卓越的調速性能、顯著的節電以及在國民經濟領域的廣泛適用性，而被公認為是一種最有前途的交流調速方式。直流調速系統在紙機的發展史上占有重要的地位，但由于直流電機存在維護難、抗環境能力差等原因，到了90年代已嚴重制約了造紙整機的性能價格比。而變頻調速技術能最大程度上發揮了交流電機本身固有的優點(結構簡單、堅固耐用、經濟可靠、動態響應好等)，再加上變頻調速理論業已形成一門相對獨立的學科，變頻調速技術全面應用于紙機生產線的時代已經到來了。本文就變頻調速及其控制技術在紙機生產線上的應用做進一步的闡述。

2 造紙機上漿系統的變頻調速控制

造紙機上漿系統負責將紙漿通過漿泵、沖漿泵、多級篩等設備輸送到紙機網部流漿箱的過程，其中漿泵和沖漿泵為最重要的設備，因為它們關系到成形紙的質量，尤其是克重，因此必須采用變頻控制才能達到紙機的設計要求。實踐證明，安裝變頻裝置能適應不同車速、不同品種的用量變化，使漿泵組的運行始終處于高效狀態。另外，采用變頻控制時，電動機和漿泵的轉速下降，軸承等機械部件磨損降低，泵端密封系統不易損壞，機泵的故障率大為降低，維修工作量也隨之減少。

上漿工藝必須符合以下要求：(1)向造紙機的網部輸送的漿料量一定要穩定，誤差不超過±5%；(2)漿料的配比和濃度要穩定、均勻；(3)對漿料進行凈化精選等。因此對漿泵和沖漿泵的速度控制是保證第(1)、(2)項實現的重中之重。

下面以沖漿泵為例來說明速度控制的流程：該變頻控制采用雙閉環系統的速度控制方式，外環是速度閉環(V-控制)，內環是電流或轉矩閉環(I-控制)。沖漿泵速度的設定值一方面是由漿速和網速比變化而獲得的V設定，另一方面是來自于流漿箱的壓力控制器(P－控制)。前者是主調，后者是微調。紙機的漿速和網速比基本上是恒定的，因此紙機的網速一變化，V設定也隨著變化，沖漿泵的轉速也跟隨變化；為了提高速度調節器的精確性和反映流漿箱的實際工藝過程，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定值。速度的實際值(V實際)取自傳動電機的實際速度采樣，可通過旋轉測速電機或光電旋轉編碼器等檢測裝置獲取。電流的設定值(M設定)取自取自速度環的輸出信號，電流的實際值(M實際)取自各個傳動點的交流變頻器輸出端電流互感器的測量值。