1  引言

紙業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要產(chǎn)業(yè)，根據(jù)國(guó)家信息中心經(jīng)濟(jì)預(yù)測(cè)部的行業(yè)報(bào)告稱：隨著原材料等主要資源價(jià)格的調(diào)整，造紙行業(yè)的成本增長(zhǎng)再次走高，利潤(rùn)增長(zhǎng)的成本壓力再次加大。行業(yè)虧損增多，虧損企業(yè)虧損額同比增加達(dá)67.34％。成本上漲一方面是原料和水電煤氣等能源價(jià)格的上漲，另一方面也與能源浪費(fèi)密切相關(guān)，我國(guó)造紙行業(yè)的綜合能耗是發(fā)達(dá)國(guó)家的1倍，噸漿水耗高于世界先進(jìn)水平近10倍。而電力是造紙業(yè)的主要能源，電力成本是造紙業(yè)的三大成本之一，每年高昂的電費(fèi)成為造紙企業(yè)的主要負(fù)擔(dān)。

我國(guó)造紙企業(yè)要想增加競(jìng)爭(zhēng)力，獲得持續(xù)發(fā)展，在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中取勝，就必須降低成本，而節(jié)電牽動(dòng)了降低成本的主神經(jīng)。節(jié)電技術(shù)的進(jìn)步，特別是變頻技術(shù)的發(fā)展，為造紙企業(yè)提高電能使用效率、降低電力成本、增加利潤(rùn)提供了廣闊的空間。

2  造紙機(jī)變頻改造的必要性

我國(guó)造紙機(jī)分部傳動(dòng)設(shè)備，大部分采用scr直流調(diào)速（大功率）和滑差電機(jī)（小功率）傳動(dòng)，在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常由于機(jī)械磨損、傳動(dòng)帶的打滑等因數(shù)造成速度匹配失調(diào)，形成斷紙、厚度不均等現(xiàn)象。

（1）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：

●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)；

●直流電機(jī)維修困難多，要求高，修理費(fèi)用也高；

●測(cè)速發(fā)電機(jī)易磨損，造成傳動(dòng)系統(tǒng)精度低；

●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。

（2）交流滑差電動(dòng)機(jī)兩部分構(gòu)成，一個(gè)普通交流電機(jī)，一個(gè)轉(zhuǎn)差離合器，通過(guò)調(diào)整離合器勵(lì)磁線圈的電壓，來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的確輸出速度，存在耗電量大，傳動(dòng)效率低，速度精度差，速度不夠穩(wěn)定，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

3  造紙機(jī)械變頻控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

造紙機(jī)械結(jié)構(gòu)上大致有流漿箱，網(wǎng)部，壓榨部，干燥部，壓光，收卷幾部分組成。傳動(dòng)系統(tǒng)是由多分部傳動(dòng)點(diǎn)組成的速度鏈?zhǔn)絽f(xié)調(diào)系統(tǒng)。為了降低能耗、優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、現(xiàn)代化的造紙?jiān)O(shè)備多采用多電機(jī)分部傳動(dòng)，即在每一個(gè)傳動(dòng)分部安裝交流電動(dòng)機(jī)并配制相應(yīng)的變頻器、要求各分部能夠?qū)崿F(xiàn)同步控制，也能夠在一定的范圍內(nèi)調(diào)速。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。使用變頻控制系統(tǒng)可以使傳動(dòng)系統(tǒng)具備非常方便及精確的調(diào)速功能：

（1）各分部傳動(dòng)點(diǎn)之間能保持固定的傳動(dòng)比，使各傳動(dòng)點(diǎn)上線速度保持一致。便于設(shè)備提速、減速，避免各傳動(dòng)點(diǎn)之間因線速度相差太大而斷紙；

（2）連續(xù)平穩(wěn)地拖動(dòng)紙機(jī)運(yùn)行；

（3）具有平滑加減速功能。

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。

4  案例分析

如：大連xx紙廠的生產(chǎn)線，其紙生產(chǎn)工藝的后干燥、壓光機(jī)、卷紙機(jī)原采用直流調(diào)速和滑差電機(jī)調(diào)速?，F(xiàn)采用采用安邦信g9變頻器改造進(jìn)行多電機(jī)分部傳動(dòng)控制。

造紙機(jī)械的基本組成部分按照紙張形成的順序分為網(wǎng)部、壓榨、前干燥、后壓榨、后干燥、壓光機(jī)、卷紙機(jī)等。其工藝為流漿箱輸出的紙漿在網(wǎng)部脫水成型，在壓榨部進(jìn)行壓縮使紙層均勻，經(jīng)過(guò)前干燥進(jìn)行干燥，接著進(jìn)入后壓榨進(jìn)行施膠，再進(jìn)入后干燥器烘干處理，然后利用壓光機(jī)使紙張平滑，最后通過(guò)卷紙機(jī)形成母紙卷。造紙工藝流程圖如圖1所示。

圖1造紙工藝流程圖

4.1改造方案

采用安邦信g9系列變頻器，其電氣圖如圖2所示。

圖2電氣圖

4.2功能介紹

（l）統(tǒng)調(diào)功能

采用主—從式結(jié)構(gòu)，其速度可以通過(guò)統(tǒng)調(diào)電位器給定。將一臺(tái)g9變頻器作為主驅(qū)動(dòng)輸出，從驅(qū)動(dòng)均采用g9系列產(chǎn)品，多臺(tái)從驅(qū)動(dòng)可以共用一臺(tái)主驅(qū)動(dòng)。

（2）l微調(diào)功能

主驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行頻率通過(guò)統(tǒng)調(diào)電位器模擬口輸出，作為從驅(qū)動(dòng)變頻器的初始同步轉(zhuǎn)速，其偏差可以通過(guò)從驅(qū)動(dòng)的微調(diào)電位器來(lái)修正。

（3）由于變頻器具有較前強(qiáng)的過(guò)載能力和低頻額定轉(zhuǎn)矩，保證了速度不隨負(fù)載的變化而變化。同時(shí)，克服低速時(shí)速度不穩(wěn)定的缺陷。

4.3系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

（1）本系統(tǒng)采用先進(jìn)的變頻控制技術(shù)，使電機(jī)軟啟動(dòng)，減輕機(jī)械沖擊和降低部分噪音，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命，減少機(jī)械維修費(fèi)用。

（2）運(yùn)行、操作、維護(hù)簡(jiǎn)便，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。

（3）由于變頻器在往下調(diào)速的同時(shí)也將電壓一起下調(diào)，而電磁滑差調(diào)速其電機(jī)的輸出電壓是不變的，兩者對(duì)比，變頻調(diào)速節(jié)約了大量的能源。

4.4節(jié)電效果分析

大連xx紙廠是大型造紙廠家，其中我公司改造的1760白板紙機(jī)有5個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)，都是用電磁調(diào)速，各個(gè)傳動(dòng)速度斷斷續(xù)續(xù)很不穩(wěn)定，生產(chǎn)中經(jīng)常斷紙，采用我公司設(shè)計(jì)的變頻同步控制系統(tǒng)改造后取得很好的節(jié)能效果。

（1）改造前生產(chǎn)1噸紙用242.5度；

（2）變頻改造后生產(chǎn)1噸紙用127度電(6個(gè)月平均數(shù));

（3）每噸節(jié)約為242.5-157=85.5度；

（4）節(jié)電率達(dá)到：(85.5÷242.5)×100%=35.2%。

也就是說(shuō)，該造紙機(jī)進(jìn)行改造后，每月可為該廠節(jié)約42750度電，按每度電0.7元計(jì)算，每月就可節(jié)約29925元。每年就可節(jié)約35.9萬(wàn)元。且操作從45m/min一直調(diào)到75m/min仍相當(dāng)穩(wěn)定，同步效果極好，提高了紙的產(chǎn)量，增加了企業(yè)的效益。

5  結(jié)束語(yǔ)

將生產(chǎn)線整體變頻控制與改造后，生產(chǎn)線電機(jī)所需轉(zhuǎn)速由電機(jī)直接給出，避免了轉(zhuǎn)矩傳遞損失，既可實(shí)現(xiàn)電機(jī)聯(lián)動(dòng)控制，又可分別調(diào)速控制，整條生產(chǎn)線可由其統(tǒng)一指揮，有序工作。我們相信，隨著交流變頻控制系統(tǒng)及通訊技術(shù)的發(fā)展和完善，交流變頻傳動(dòng)系統(tǒng)以其技術(shù)先進(jìn)、調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能好，節(jié)電，操作方便等優(yōu)點(diǎn)在新型造紙機(jī)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛！