【論文摘要】本文探討了變頻調(diào)速及其控制技術(shù)在紙機(jī)生產(chǎn)線的上漿系統(tǒng)、分部傳動(dòng)、卷取系統(tǒng)和輔助設(shè)施的廣泛應(yīng)用，并詳細(xì)闡述了具體的控制要求和實(shí)現(xiàn)的控制策略。

1引言

造紙機(jī)是由一系列配套設(shè)備組成的聯(lián)合機(jī)，分濕部和干部兩大部分。濕部包括上漿流送系統(tǒng)、網(wǎng)部和壓榨等部分，干部包括烘干、壓光和卷取等部分。其生產(chǎn)流程一般是：漿料通過上漿流送系統(tǒng)傳送到紙機(jī)生產(chǎn)流水線的前端流漿箱，然后漿流由此依次通過網(wǎng)部、壓榨、前烘缸、后壓榨、后烘缸、壓光機(jī)和卷紙機(jī)等在內(nèi)的分部設(shè)備，成為原紙；原紙又可以另外進(jìn)入機(jī)外涂布和復(fù)卷機(jī)產(chǎn)出成品紙。

造紙是一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)的過程，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。變頻調(diào)速作為90年代中期后最強(qiáng)有力的控制方式進(jìn)入了原本屬于直流調(diào)速(適用于大中紙機(jī))和滑差電機(jī)(適用于中小紙機(jī))天下的造紙領(lǐng)域，并已近取得良好的市場效果。

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。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)境能力差等原因，到了90年代已嚴(yán)重制約了造紙整機(jī)的性能價(jià)格比。而變頻調(diào)速技術(shù)能最大程度上發(fā)揮了交流電機(jī)本身固有的優(yōu)點(diǎn)(結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、經(jīng)濟(jì)可靠、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好等)，再加上變頻調(diào)速理論業(yè)已形成一門相對(duì)獨(dú)立的學(xué)科，變頻調(diào)速技術(shù)全面應(yīng)用于紙機(jī)生產(chǎn)線的時(shí)代已經(jīng)到來了。本文就變頻調(diào)速及其控制技術(shù)在紙機(jī)生產(chǎn)線上的應(yīng)用做進(jìn)一步的闡述。

2造紙機(jī)上漿系統(tǒng)的變頻調(diào)速控制

造紙機(jī)上漿系統(tǒng)負(fù)責(zé)將紙漿通過漿泵、沖漿泵、多級(jí)篩等設(shè)備輸送到紙機(jī)網(wǎng)部流漿箱的過程，其中漿泵和沖漿泵為最重要的設(shè)備，因?yàn)樗鼈冴P(guān)系到成形紙的質(zhì)量，尤其是克重，因此必須采用變頻控制才能達(dá)到紙機(jī)的設(shè)計(jì)要求。實(shí)踐證明，安裝變頻裝置能適應(yīng)不同車速、不同品種的用量變化，使?jié){泵組的運(yùn)行始終處于高效狀態(tài)。另外，采用變頻控制時(shí)，電動(dòng)機(jī)和漿泵的轉(zhuǎn)速下降，軸承等機(jī)械部件磨損降低，泵端密封系統(tǒng)不易損壞，機(jī)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(jī)的網(wǎng)部輸送的漿料量一定要穩(wěn)定，誤差不超過±5；(2)漿料的配比和濃度要穩(wěn)定、均勻；(3)對(duì)漿料進(jìn)行凈化精選等。因此對(duì)漿泵和沖漿泵的速度控制是保證第(1)、(2)項(xiàng)實(shí)現(xiàn)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(huán)系統(tǒng)的速度控制方式，外環(huán)是速度閉環(huán)(V-控制)，內(nèi)環(huán)是電流或轉(zhuǎn)矩閉環(huán)(I-控制)。沖漿泵速度的設(shè)定值一方面是由漿速和網(wǎng)速比變化而獲得的V設(shè)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(diào)，后者是微調(diào)。紙機(jī)的漿速和網(wǎng)速比基本上是恒定的，因此紙機(jī)的網(wǎng)速一變化，V設(shè)定也隨著變化，沖漿泵的轉(zhuǎn)速也跟隨變化；為了提高速度調(diào)節(jié)器的精確性和反映流漿箱的實(shí)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(shè)定值。速度的實(shí)際值(V實(shí)際)取自傳動(dòng)電機(jī)的實(shí)際速度采樣，可通過旋轉(zhuǎn)測速電機(jī)或光電旋轉(zhuǎn)編碼器等檢測裝置獲取。電流的設(shè)定值(M設(shè)定)取自取自速度環(huán)的輸出信號(hào)，電流的實(shí)際值(M實(shí)際)取自各個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)的交流變頻器輸出端電流互感器的測量值。

因此對(duì)于沖漿泵的變頻調(diào)速而言，需要對(duì)其進(jìn)行PID控制，需正確選擇速度反饋方式和PID的各類參數(shù)。加速時(shí)間0～100的設(shè)定值一般為60秒，而減速時(shí)間大約為30秒。變頻器的設(shè)定輸入值需具有二至多端的輸入，并能進(jìn)行基本運(yùn)算。反饋信號(hào)需具有接收模擬信號(hào)或脈沖信號(hào)的端口。了解這一點(diǎn)，對(duì)選擇變頻器的型號(hào)非常重要。

3造紙機(jī)分部傳動(dòng)的變頻控制

我國造紙機(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