KERUN inverterio taikymas popieriaus mašinų pramonėje
-- ACD320 serija
Pratarmė:
Nuo 1990 m., ypač nuo 1995 m., Kinijos popieriaus pramonė nuolat augo efektyvūs gamybos pajėgumai. Iki 2002 m. pabaigos Kinijoje buvo daugiau nei 4 000 popieriaus gamyklų, iš jų daugiau nei 2 600 didelio masto. Bendra produkcija 2002 m. siekė 37,8 mln. tonų. Per kitus 1-2 metus buvo pridėta beveik 10 mln. tonų naujų gamybos pajėgumų. Šiuo metu daugiau nei 80 % naujų popieriaus mašinų pavarų sistemų naudoja keitikliu valdomas pavaras.
Popieriaus mašinų pavarose naudojami keitikliai šiuo metu turi turėti šias charakteristikas:
(1) Platus greičio reguliavimo diapazonas, kurio efektyvumas viršija 90% visame greičio diapazone;
(2) galios koeficientas didesnis nei 0,9;
(3) bendras įvesties srovės harmoninis iškraipymas mažesnis nei 3 %;
(4) Patikimų, brandžių standartinių komponentų, tokių kaip IGBT, naudojimas;
(5) Galimybė sumažinti išvesties harmonikų kiekį ir efektyviai sumažinti dv/dt triukšmą bei sukimo momento pulsaciją.
I. Inverterių taikymo popieriaus mašinose pagrindai.
Popieriaus mašinų sekcinėje pavaros įrangoje Kinijoje anksčiau buvo naudojamos SCR nuolatinės srovės greičio reguliavimo sistemos. Dėl tokių problemų kaip slydimo žiedai ir angliniai šepetėliai lėmė žemą patikimumą ir tikslumą, todėl popieriaus mašinų mechanika paseno, o greitis paprastai yra apie 200 m/min., todėl sunku konkuruoti su užsienio didelėmis{2}}sparčiomis popieriaus mašinomis, pasiekiančiomis 1000 m/min. Popieriaus gamyba yra nenutrūkstamas gamybos procesas, todėl nuolatinė ir tvarkinga gamybos linijos kontrolė yra kliūtis, ribojanti popieriaus kokybę ir produkciją. Nors nuolatinės srovės greičio valdymo sistemos vaidino svarbų vaidmenį popieriaus mašinų kūrimo istorijoje, nuolatinės srovės varikliai kenčia nuo techninės priežiūros sunkumų ir prasto atsparumo aplinkos veiksniams, kurie dažniausiai pasireiškia taip:
(1) Didelis komutatoriaus susidėvėjimas ir gedimai, pvz., perdegę komutatoriai, dėl kurių ilgai trunka prastovos;
(2) Daugybė sunkumų ir aukšti nuolatinės srovės variklių priežiūros reikalavimai, dėl kurių kyla didelių remonto išlaidų;
(3) Tachogeneratoriai linkę susidėvėti, todėl pavaros sistemos tikslumas yra mažas;
(4) Sudėtingos nuolatinės srovės greičio valdymo sistemos, kurias sunku derinti, todėl vidutiniams technikai dažnai sunku tiksliai{1}}sureguliuoti mašinos veikimo greitį.
Kintamo dažnio kintamosios srovės greičio valdymo technologija, pasižyminti puikiu greičio reguliavimo našumu ir dideliu energijos taupymo{0}}privalumu, plačiai taikoma Kinijos ekonomikoje ir laikoma perspektyviausiu kintamosios srovės greičio valdymo metodu. Jis ne tik pasižymi puikiomis nuolatinės srovės variklių greičio reguliavimo savybėmis, bet ir palaipsniui yra plačiai naudojamas. Inverterių taikymas būsimų popieriaus mašinų sekcijinėse pavarose tapo neišvengiama tendencija.
Inverterių taikymas popieriaus mašinų pavarose duoda labai gerų rezultatų, pavyzdžiui, pagerina popieriaus kokybę iš proceso perspektyvos, padidina gamybos pajėgumus, sumažina energijos sąnaudas ir pailgina išjungimo priežiūros ciklus.
Pavyzdžiui, „Fourdrinier“ popieriaus mašina turi dvi pagrindines dalis: džiovinimo sekciją (sausas galas) ir vielos sekciją (šlapias galas). Pagal proceso reikalavimus popieriaus gamybos greitis svyruoja nuo 20 iki 100 m/min, o bazinis svoris 9-30 g/m². Paprastai popieriaus mašinų pavaros tikslumo reikalavimas yra 1–3 ‰. Dėl didelio greičio svyravimo diapazono ir minimalaus 9 g/m² bazinio svorio reikalingas dar didesnis pavaros tikslumas. Todėl popieriaus mašinos pavarai pasirenkama uždaro{11}ciklo valdymo sistema.
II. Energijos taupymo{1}}naudos analizė
Remiantis popieriaus mašinos energijos sąnaudų palyginimu prieš ir po modifikavimo gamykloje, duomenys yra tokie:
Nuolatinės srovės valdymo energijos suvartojimas: greitis esant 90 m/min.: P90=74A × 180 V + 3 × 220=13980W=13.98 kW (nuolatinės srovės pavara)
Remiantis 300 gamybos dienų per metus: bendras mašinos energijos suvartojimas=300 × 24 × 13.98=100,656 (kWh)
Inverterio valdymo energijos suvartojimas: greitis esant 90 m/min.: P90=1.732 × 16A × 380V=10530W=10.53 (kW) (Inverterio pavara)
Bendras įrenginio energijos suvartojimas=300 × 24 × 10.53=75,816 (kWh)
Sutaupyta elektros energija per metus=100,656–75,816=24,840 (kWh)
Iš to faktinis energijos taupymas panaudojus keitiklį gali būti nustatytas taip:25%
III. Proceso naudos analizė
(1) Padidėjęs popieriaus mašinos darbo rodiklis: daugiau nei 27 % (nustatytas iš vidutinės mėnesio produkcijos, neįskaitant kitų veiksnių). Tai gali padidinti produkcijos vertę.
(2) Padidėjusi produkto išeiga: 1,6 %
Apibendrinant galima pasakyti, kad keitiklio naudojimas pagerina popieriaus mašinos eksploatacines charakteristikas ir dar labiau padidina ekonominį efektyvumą.
IV. Inverterių taikymas popieriaus mašinų pagalbinėje įrangoje
Popieriaus mašinų pagalbiniai įrenginiai apima šias sistemas: atsargų tiekimo sistema, nuotekų sistema, vakuuminė sistema, suspausto oro sistema, cheminių medžiagų paruošimo ir tiekimo sistema, vandens tiekimo sistema, garo sistema ir kt. Siekiant užtikrinti nuolatinį ir subalansuotą popieriaus mašinos darbą, jos pagalbinių įrenginių galia paprastai turi 15% -30% viršyti didžiausią popieriaus mašinos gamybos pajėgumą, o tai lemia didelius energijos nuostolius.
4.1 Inverterio taikymas atsargų tiekimo sistemoje
Atsargų tiekimo sistema turi atitikti šias sąlygas:
(1) Stabilus atsargų tiekimas į popieriaus mašiną, paklaida ne didesnė kaip ±5 %;
(2) stabilus ir vienodas atsargų proporcijos ir nuoseklumas;
(3) rezervuokite tam tikrą atsargų kiekį, kad būtų galima koreguoti tiekimo pajėgumus, kad jie prisitaikytų prie popieriaus mašinos greičio ir kokybės pokyčių;
(4) Išvalykite ir išvalykite žaliavas;
(5) Rankena nulūžo nuo įvairių popieriaus mašinos dalių.
Paprastai atsargų tiekimo sistemą sudaro atsargų siurbliai ir ventiliatorių siurbliai vamzdynuose bei valymo įranga, pvz., slėgio sietai ir valikliai. Norint pasiekti pirmiau minėtus penkis tikslus, svarbiausias žingsnis yra pakeisti atsargų siurblius ir ventiliatorių siurblius iš viso -greičio veikimo į kintamo greičio veikimą naudojant keitiklius, kad galiausiai atitiktų automatinio atsargų tiekimo reikalavimus.
Ventiliatoriaus siurblio pavyzdys, iliustruojantis greičio reguliavimo procesą naudojant keitiklį: šis keitiklio valdymas tinka dvigubai uždarai{0}}sukimo greičio valdymo sistemai, kai išorinė kilpa reguliuoja greitį, o vidinė – srovės arba sukimo momentą. Ventiliatoriaus siurblio greičio nustatymo taškas gaunamas iš dviejų šaltinių: vienas iš jų gaunamas iš laido greičio santykio -ir-pakeitimų, o kitas – iš priekabos slėgio reguliatoriaus. Pirmasis yra pagrindinis koregavimas, o antrasis yra tikslus{5}}derinimas. Popieriaus mašinos atsargų-ir-vielos greičio santykis iš esmės yra pastovus. Todėl, pasikeitus laido greičiui, eina ventiliatoriaus siurblio greitis. Siekiant pagerinti greičio reguliatoriaus tikslumą ir atspindėti tikrąjį procesą priekinėje dėžėje, kaip papildomą ventiliatoriaus siurblio greičio nustatymo tašką įprasta naudoti priekabos slėgio PID reguliatoriaus išvestį, kuri kinta ±5 %. Tikroji greičio vertė gaunama atrinkus tikrąjį pavaros variklio greitį, kurį galima gauti naudojant tokius įrenginius kaip tachogeneratoriai arba fotoelektriniai rotaciniai kodavimo įrenginiai. Dabartinė kontrolinė vertė paimama iš greičio kontūro išėjimo signalo. Faktinė srovės vertė yra paimta iš matavimų srovės transformatoriais kiekvieno pavaros taško kintamosios srovės keitiklio išvestyje. Todėl kintamo dažnio ventiliatoriaus siurblio greičio valdymui įdiegus PID valdymą galima pasiekti idealų energijos{16}taupymo efektą.
V. Inverterio taikymas suspausto oro sistemoje
Suslėgtas oras dažniausiai naudojamas popieriaus mašinose, skirtose pneumatiniams pakrovimo / kėlimo įrenginiams vielos ir preso sekcijose, vielos / veltinio kreipiamiesiems įtaisams, oro{0}}galutinėms dėžėms, lakštų perkėlimo įrangoje, dengimo oro peiliuose ir įvairiuose pneumatiniuose prietaisuose bei valdymo įtaisuose.
Pagrindinė suspausto oro sistemos įranga yra oro kompresoriai, oro imtuvai, slėgio mažinimo vožtuvai, oro filtrai, drėgmės separatoriai ir apsauginiai vožtuvai. Popieriaus mašinoje reikalingas slėgis paprastai yra apie 5–6 BAR. Daugumoje popieriaus gamyklų du ar daugiau kompresorių veikia lygiagrečiai ir palaiko pastovų slėgį per oro imtuvą.
Kadangi kompresoriai turi didelę{0}}galią, o slėgio valdymas paprastai pasiekiamas pakraunant / iškraunant, varikliai visada dirba visu greičiu. Praktika rodo, kad šis valdymo būdas sunaudoja daug energijos ir yra labai eikvojantis. Todėl dabar tendencija yra naudoti vieną kintamo dažnio pavarą, kuri valdo kelis eilinius{3}}dažnio vienetus ir sudaro slėgio uždaros{4} kilpos sistemą.
VI. Inverterio taikymas cheminių medžiagų paruošimo ir tiekimo sistemoje
Didelis cheminių medžiagų kiekis naudojamas dažų šalinimui, celiuliozės gamybai, dengimui, rūšiavimui ir kt. Jų naudojimas yra proporcingas popieriaus mašinos kelių pavarų greičiui. Todėl cheminių medžiagų tiekimo sistemose (pvz., siurbliuose) turi būti naudojamos kintamo greičio kintamosios srovės pavaros. Šlifavimo įranga, pvz., rutuliniai malūnai, koloidiniai malūnai, smėlio malūnai ir didelės -šlyties disperguotojai, plačiai naudojama cheminiam paruošimui. Pagrindinės jų savybės yra didelė galia, didelis energijos suvartojimas ir atšiauri darbo aplinka. Daugelis gamintojų jau pasiekė gerų rezultatų šlifavimo įrenginiuose naudodami inverterius.
Smėlio malūno pavyzdys: jo veikimo principas apima sumaltos medžiagos tiekimą į kamerą per tiekimo siurblį. Varoma dideliu greičiu -sukančiu dispersiniu disku, medžiaga yra stipriai veikiama ir šlifuojama šlifavimo terpės, išsisklaido ir susimaišo su tirpikliu, sudarydama dangą, kuri išteka per viršutinį tinklelį. Pagrindinis šios įrangos variklis yra 110 kW. Prieš naudojant keitiklį, buvo įprasta naudoti bėgimo metodą kelis kartus (daugiau nei tris) paleidimo metu, kad dangos ir šlifavimo terpės būtų vienodai sumaišytos. Skirtingoms dangoms gali prireikti skirtingo proceso greičio, tačiau mašina galėtų veikti tik visu greičiu. Buvo sunku kontroliuoti padavimo greitį, kad būtų išvengta pagrindinio variklio perkrovos. Energijos suvartojimas buvo didelis. Naudojant 110 KW keitiklį efektyviai išsprendžiamos šios problemos: galima lengvai nustatyti bėgimo greitį ir lėtą veikimo laiką, kad būtų užtikrintas optimalus maišymas; internetinis bepakopis greičio reguliavimas leidžia naudoti skirtingą greitį skirtingiems gaminiams; padavimo greitį galima valdyti tiesiog stebint tikrąją variklio veikimo srovę, naudojant išankstinio{10}}perkrovos įspėjimo ir išjungimo{11}nemokamas funkcijas; energijos taupymas paprastai viršija 20 %; sumažinami greičių dėžės nuostoliai, išvengiant linijos{13}}dažnio paleidimo į pavarų dėžę poveikio; sklandi paleidimo srovė apsaugo nuo smūgio į tinklą ir pagerina tinklo saugumą. Paketinės programos jau egzistuoja Šandongo, Heilongdziango, Hainano ir kitų regionų popieriaus įmonėse.
VII. Inverterio taikymas džiovintuvo vėdinimo sistemoje
Džiovinimo skyriuje visa iš lakšto išgaravusi drėgmė, kurią sugeria oras, turi būti nuolat šalinama iš popieriaus mašinų patalpos per priverstinį vėdinimą. Džiovintuvo vėdinimo efektyvumas tiesiogiai įtakoja drėgmės išgarinimo iš lakšto greitį ir bendrą džiovinimo proceso ekonomiškumą. Gera ventiliacija sumažina garų prisotinimą ore, taip sumažinant garų suvartojimą džiovyklės cilindruose ir padidinant džiovinimo greitį.
Būtinas oro kiekis išgaravusiai drėgmei pašalinti iš džiovyklos sekcijos priklauso nuo įleidžiamo ir ištraukiamo oro temperatūros ir drėgmės, taip pat su naudojama vėdinimo sistema, klimato sąlygomis ir metų laiku. Paprastai šiuolaikinėse popieriaus mašinose naudojama priverstinė oro cirkuliacija, kad būtų užtikrintas didelis efektyvumas, naudojant tiekimo ventiliatorius, kurie tiekia įkaitintą sausą orą (apie 80 laipsnių) į apatinę džiovyklos sekcijos dalį, sukuriant oro srautą aukštyn, sugeriant karštus garus tarp džiovyklos cilindrų, o tada naudojant ištraukiamuosius ventiliatorius gartraukyje surinktas drėgnas karštas oras ištraukiamas į išorę (su galimu šilumos atgavimu). Didelės spartos-popieriaus mašinose dėl padidėjusio džiovinimo cilindrų skaičiaus sekcijose paprastai naudojami keli tiekimo ir išmetimo ventiliatorių grupių rinkiniai. Pritaikius keitiklius, remiantis vėdinimo oro tūrio skaičiavimo formulėmis, tiekiamo oro tūris (tiekiamo ventiliatoriaus greitis) ir ištraukiamo oro tūris (ištraukiamo ventiliatoriaus greitis) gali būti reguliuoti realiuoju laiku, nenaudojant tradicinio sklendės valdymo, taip dar labiau sumažinant energijos sąnaudas, sumažinant ventiliatoriaus triukšmą ir pailginant mechaninį tarnavimo laiką.
VIII. Inverterio taikymas vandens sistemose
Popieriaus mašinos yra pagrindiniai vandens vartotojai, įskaitant nuotekų sistemas, nuotekų sistemas, sandariojo vandens sistemas, dušo sistemas, gėlo vandens sistemas ir kt. Dažnai reikia nuolatinio slėgio vandens tiekimo vamzdynų tinkle. Tradiciškai slėgio valdymas buvo pasiekiamas naudojant aplinkkelius ir valdymo vožtuvus, retai naudojant inverterius. Tačiau dėl bendro vandens išteklių trūkumo Kinijoje naudojant inverterius galima sutaupyti maždaug 10 % vandens ir 30 % energijos, o tai neišvengiamai sumažina popieriaus gamyklų kasdienes eksploatavimo išlaidas.
Paprastai vandens sistemose naudojami du keitiklių naudojimo režimai: vieno keitiklio valdymas ir keitiklio kaitaliojimas.
Vieno keitiklio valdymas:Inverterio išėjimas nuolat valdo vieną siurblį, o kiti siurbliai maitinami tiesiogiai iš linijos{0}}dažnio tinklo. Jų start/stop signalai valdomi rankiniu būdu arba PLC logika.
Inverterio keitimo režimas:Inverteris varo kiekvieną siurblį paeiliui pagal nustatytą seką. Inverteris gali automatiškai nustatyti veikiančių siurblių skaičių (nustatyto diapazono ribose), atsižvelgdamas į slėgio uždaros grandinės valdymo reikalavimus. Vienu metu keitiklis varo tik vieną siurblį. Kai inverterio -varomas siurblys pasiekia nustatytą viršutinę dažnio ribą ir reikia papildomo siurblio, keitiklis perjungia tą siurblį į linijinį
IX. Išvada
Apibendrinant galima pasakyti, kad popierinių mašinų modifikavimas su inverterio pavaros sistemomis ne tik rodo didelį energijos{0}taupymą ir įrangos priežiūros išlaidas, bet ir sukuria didelę ekonominę naudą įmonėms. Galima drąsiai teigti, kad kintamo dažnio greičio reguliavimo sistemų taikymo perspektyvos popieriaus mašinų pramonėje taps vis platesnės.