纸机传动系统方案选择综述?纸机传动系统?■作者简介:王素娥女士,硕士,讲师;主要研究方向:纸机传动控制系统设计与应用,现场总线技术的研究与开发.纸机传动系统方案选择王素娥郝鹏飞(陕西科技大学电气与信息工程学院,陕西西安,710021)摘要:就目前纸机传动系统方案选择中存在的问题进行了讨论,并从技术角度对如何合理选择纸机传动系统提出了自己的观点.关键词:系统方案;公共直流母线;性能指标中图分类号:TS736文献标识码:A文章编号:0254-508X(2007)07-0053-03纸机传动控制系统对纸机能否正常运行起着决定性的作用.因此,如何选择纸机传动控制系统,使其与纸机整体装备水平相适应,是纸机传动设计的一个重要环节.在选择纸机传动系统方案的过程中必须充分考虑市场价格因素,以确保系统具有较高的性价比.本文就造纸机传动控制系统选择过程中存在的问题和方法提出建议,供同行参考.1当前纸机传动控制系统方案选择存在的问题…1.1盲目追求高技术标准合理地选择适合本纸机的传动技术方案,不要盲目追求采用新技术,新方法.公共直流母线系统,大型PLC组成的现场总线控制系统都是目前的先进技术, 但是若应用在中,小纸机上却体现不出这些系统的优越性,反而会极大地增加成本,造成资源的浪费.因此,应根据纸机的实际情况,选择合适的配套的技术标准. 1.2苛求价格,降低技术标准不同档次的产品有不同的技术性能指标和不同的价格,应该在满足技术性能的前提下选择合理的系统配置方案,即选择具有高性价比的产品,而不能过分地苛求价格.即使依靠价格选择也应该以相同的技术标准作为依据.作为用户,应该充分考虑设计院,各传动公司的意见,待充分考虑各方面的意见后确定最终的技术方案,并要详细规定所选择的各种设备的型号和技术性能指标.同时应该严格按照技术要求实施,防止在实施过程中降低技术标准.此外,还有一部分纸厂由于种种原因将传动系统《中国造纸》2007年第26卷第7期承包给造纸机械厂,部分造纸机械厂为了提高自己的利润一般都会尽量降低技术标准,因此,纸厂应该监管有力,杜绝此类现象出现.1.3盲目追求性能指标传动系统的性能主要取决于系统的硬件配置水平,所以在选择控制系统时应该注重系统的硬件配置水平,而不要过多地关注由传动公司提出的性能指标. 比如稳速精度,动态精度取决于变频器产品自身的性能,过载能力取决于工作状况等.这些性能指标必须由专业的机构才能测试,而与传动公司自身的技术水平没有关系.2纸机传动控制系统的方案选择纸机传动控制系统大都采用二级或三级控制结构,而决定纸机传动系统性能的主要是一级变频传动系统和二级PLC操作控制系统.一级变频传动系统的选择又需考虑两方面:变频电源系统和变频器.传动系统的性能要求取决于造纸机装备水平和生产品种对传动的工艺要求,各组成部分技术水平应该相当. 2.1供电电源方式的选择传动系统电源供电方式有两种:一种是采用交流母线供电,利用变频器组成系统;另一种是采用直流母线供电,利用逆变器组成系统.两种控制方式的主要区别在于变频器和逆变器,变频器和逆变器的关系及主回路工作原理如图1所示.目前市场上的变频器都采用交一直一交方式,变频器输入电源为交流电,经变频器之间相互独立,简单可靠,故障率低,而且系统故障分散,易于维护.另外其价格比公共直流母线系统低20%左右.2.1.2公共直流母线传动系统由于系统采用逆变器,所以需要一个大的整流单元提供电源.整流单元输出直流电供给逆变器.对每个逆变器来说,输入电源为直流电,所以可以四象限运行,既可以电动又可以制动.目前整流单元按照选择的元器件可以分为DSU(DiodeSupplyUnits),TSU(ThyristorSupply Units),ISU(IGBTSupplyUnits).按照连接方式又可以分为6脉波,12脉波,24脉波等方式.DSU为二极管不可逆整流单元,因为其成本低,所以目前大多数纸机传动系统都采用这种供电系统. 另外其技术含量低,国内有不少公司制作这种电源系统并应用在中小纸机上.但需注意,有部分不诚实的传动公司会宣称其生产的电源为ABB,SIMENS许可. 所以在选择这种电源的传动系统时需注意电源单元的公司,产地和型号.另外DSU单元必须配有制动单元, 因为DSU的不可逆性,当全线紧急停车时会引起直流电压升高,配制动斩波器可以有效保护DSU单元. TSU可以组成可逆单元,但需要两组桥,正组用于整流,反组用于逆变,其成本是DSU的2倍多.而且在电网质量不高时需要增加自耦变压器,以防止逆变颠覆导致系统崩溃.TSU一般多用于大型纸机的大转动惯量干燥部.其余部分仍采用DSU.ISU采用IGBT作为功率元件,为可逆整流单元.其技术含量最高,可以提高电网的功率因数,对电网产生的谐波很少,但其成本比较高,故在造纸传动系统中采用的也比较少.DSU,TSU,ISU又可以组成6脉波,12脉波,?54?24脉波等工作方式.采用12脉波,24脉波可以有效抑制整流产生的高次谐波,降低谐波对电网的污染.2.1.3电源系统的选择大型纸机传动系统的功率一般都比较大,所以应该采用公共直流母线供电,一般会选择12脉波的工作方式,以降低变频系统的谐波.与交流母线相比,公共直流母线的最大优点是传动点可以四象限运行, 降低系统的谐波.中小型纸机传动系统的电源选择对系统的性能和价格影响很大,一般需考虑两个问题:一是传动电机功率,功率大于250kW的传动电机数量比较多时, 建议采用公共直流母线,功率大于400kW传动电机数量比较多时,建议采用690V供电方式;二是工艺上是否要求某些传动点电机工作在制动状态.一般来说,文化纸,薄页纸不需要电机正常工作时制动,所以采用公共直流母线没有必要.而涂布纸板机的涂布段要求各电机能够工作在四象限,所以应该采用公共直流母线系统.如果工艺要求极少量的传动点制动, 如文化纸机的内置门辊涂布机,只要求内,外门辊传动点制动,可以采用由变频器组成的局部直流母线方式解决.所以在总装机容量不大,工艺要求极少量的传动点制动的传动系统,没有必要选择公共直流母线. 从变频原理及生产实际考虑,公共直流母线系统只需要一个大的电源取代交流变频系统的多个小电源,价格应该低于交流传动.但是实际上各传动公司的公共直流母线系统价格高于交流变频系统,而且过分夸大公共直流母线的性能.因此,中小型纸机传动系统应充分考虑自己的生产品种和工艺要求,选择适宜的传动形式,而不要盲目地追求先进,只要满足使用性能就可以,先进技术并不一定能带来经济效益. 2.2PLC控制系统和通讯方式的选择根据纸机传动系统的分布数量,车速及操作台控制方式选择PLC和通讯方式.一般来说分布数量在20 点左右,车速低于600m/min的传动系统一般选择小型PLC和RS485通讯方式;点数超过30点时,由于RS485速度太慢,不能满足要求,应选择通讯速度高的现场总线,如Profibus.DP,ControlNet,DeviceNet等.现场操作台控制一般都应该选择操作屏控制,与PLC通过通讯方式连接.这样从操作台到控制室只有通讯一条电缆,可以大大提高系统的可靠性.选择时应注意PLC的CPU能够满足使用要求即可,有的用户喜欢选择高一档的CPU,认为可以提高系统性能,但事实并非如此.如通讯方式为RS485 时,选择西门子S7.200的CPU226就可以了,而不ChinaPutp&PaperV o1.26,No.2007综述需要使用s7.300,因为RS485的速度限制了通讯速度,即使选择s7.300PLC,甚至s7.400PLC,从根本上也提高不了控制速度,反而会造成资源的浪费. 2.3变频器的选择J变频器的选择与造纸机整机装备水平及生产纸种有关.高速纸机,薄页纸纸机,涂布白纸板纸机等对传动稳定性要求比较高,因此应该选择高性能变频器,如ABBACS800,SIMENS6SE70等.而低速纸机,文化纸纸机等可以选择低一档变频器,如ABB ACS550,SIMENSMM440等.选择变频器时应注意变频器的技术参数,主要是正常额定工作电流.如过载率是一个相对值,取决于发热量的多少,发热量又是电流对时间的积分,所以变频器过载能力的主要指标应该是变频器所选择功率元件的余量及正常工作负荷.另外,负载特性可以分为风机类,恒转矩类,重载类,同一型号的变频器可以接配3个不同功率的电机.纸机主机传动负载属于恒转矩负载,因此应按照恒转矩负载选择变频器型号. 变频器主电路采用功率器件,而功率器件的品种没有变频器那么多,所以各公司生产的变频器中肯定有相近功率的不同型号变频器选择相同的功率器件,如:l5kW,l8.5kW,22kW中肯定有2台选择相同的硬件.变频器生产公司往往将相同硬件的变频器贴上不同的功率标签卖不同的价格.因为相同硬件的2台变频器中功率低的由于功率余量大,所以可靠性高,故障返修率低.其实这一点可从各变频器生产厂家的价格单判断出来,具有相同硬件而标注不同功率的2台变频器之间价格差比较小.因此设计人员应该充分了解这一点,以降低成本.另外应选择售后服务好,销售量比较大的变频器产品,这样一旦出现问题可以及时得到备件和服务,避免不必要的麻烦.3结语应该根据纸机和生产工艺的要求,合理选择纸机传动控制系统,同时充分考虑产品的市场价格,以获得高性价比的传动系统.参考文献[1]1孟彦京.造纸机变频传动原理与设计[M】.西安:陕西人民出版社, 2002[2]王素娥,等.高性能变频器在纸机传动系统中的应用[J].西北轻工业学院,2000,l8(3):14 SelectionoftheDriveSystemofaPaperMachineW ANGSueHAOPengfei(ShaanxiUniversityofScienceandTechnology,Xi’an,ShaanxiProvince,7100 21)(*E-mail:wangsue@)Abstract:Theproblemexistinginthenowadaysselectionofthedrivesystemsch emeofapapermachineisdiscussed,thesuggestiononthe rationalselectionofthedrivesystemschemeisputforward.Keywords:systemscheme;commonDCbus.bar;performancefigure圃(责任编辑:关颖)?消息?第二届全国秋季造纸机械了货会暨造纸技术交流,产品展示会将于2007年9月召开近年来,我国造纸工业持续,健康,快速发展.预计”十一五”期间,我国新增产量及老系统改造将达3000万t,需要投资制浆造纸项目的资金将超过1000亿元.制浆造纸装备市场需求非常巨大.为进一步提高我国造纸装备制造业的技术及制造水平,促进造纸行业及装备制造业的交流与合作,中国造纸学会将于2007年9月11日至14日在河南省沁阳市召开第二届全国秋季造纸机械订货会暨造纸技术交流,产品展示会.会议主要内容:①国家有关部门专家介绍我国造《中国造纸》2007年第26卷第7期纸工业现状和发展规划;②中国轻工业联合会有关专家介绍我国造纸工业装备现状,发展趋势;③我国主要造纸机械企业介绍相关产品的加工制造技术及应用技术;④有关造纸设计院为造纸企业的工厂设计,技术改造,设备选型提供咨询服务;为造纸企业提供成套设备,安装调试及咨询服务;⑤需要订购制浆,造纸,环保设备的企业与供货方交流,订货;⑥废纸制浆设备的研讨和订货;⑦开展闲置设备调剂工作.欲参会者请与中国造纸学会联系.(中国造纸学会)?55?。