KERUN invertora pielietojums papīrmašīnu rūpniecībā
-- ACD320 sērija
Priekšvārds:
Kopš 1990. gada un jo īpaši kopš 1995. gada Ķīnas papīra rūpniecība ir piedzīvojusi nepārtrauktu faktiskās ražošanas jaudas pieaugumu. Līdz 2002. gada beigām Ķīnā bija vairāk nekā 4000 papīra rūpnīcu, tostarp vairāk nekā 2600 ievērojama mēroga. Kopējā izlaide 2002. gadā sasniedza 37,8 miljonus tonnu. Nākamo 1-2 gadu laikā tika pievienota gandrīz 10 miljoni tonnu jaunas ražošanas jaudas. Pašlaik vairāk nekā 80% jauno papīra mašīnu piedziņas sistēmu izmanto invertora vadītas piedziņas.
Papīra mašīnu piedziņās izmantotajiem invertoriem pašlaik ir jābūt šādiem parametriem:
(1) Plašs ātruma regulēšanas diapazons ar efektivitāti virs 90% visā ātruma diapazonā;
(2) jaudas koeficients lielāks par 0,9;
(3) Kopējie ieejas strāvas harmoniskie kropļojumi ir mazāki par 3 %;
(4) uzticamu, nobriedušu standarta komponentu, piemēram, IGBT, izmantošana;
(5) Spēja samazināt izejas harmonikas saturu un efektīvi samazināt dv/dt troksni un griezes momenta pulsāciju.
I. Invertora lietošanas priekšvēsture papīra iekārtās.
Papīra mašīnu sekciju piedziņas iekārtās Ķīnā iepriekš tika izmantotas SCR līdzstrāvas ātruma kontroles sistēmas. Tādas problēmas kā slīdēšanas gredzeni un oglekļa sukas izraisīja zemu uzticamību un precizitāti, kā rezultātā papīra mašīnu mehānika ir novecojusi ar ātrumu, kas parasti ir aptuveni 200 m/min, apgrūtinot konkurēt ar ārvalstu ātrgaitas papīra mašīnām, kas sasniedz 1000 m/min. Papīra ražošana ir nepārtraukts ražošanas process, kas padara nepārtrauktu un sakārtotu ražošanas līnijas kontroli par vājo vietu, kas ierobežo papīra kvalitāti un izlaidi. Lai gan līdzstrāvas ātruma kontroles sistēmām bija nozīmīga loma papīra mašīnu attīstības vēsturē, līdzstrāvas motori cieš no apkopes grūtībām un sliktas izturības pret vides faktoriem, kas galvenokārt izpaužas šādi:
(1) nopietns komutatoru nodilums un defekti, piemēram, sadeguši komutatori, kas izraisa ilgu dīkstāvi;
(2) Daudzas grūtības un augstas prasības līdzstrāvas motoru apkopē, kā rezultātā ir augstas remonta izmaksas;
(3) tahoģeneratori, kuriem ir nosliece uz nodilumu, radot zemu piedziņas sistēmas precizitāti;
(4) Sarežģītas līdzstrāvas ātruma kontroles sistēmas, kuras ir grūti atkļūdot, tāpēc vidējiem tehniķiem bieži ir grūti precīzi-noregulēt iekārtu darbības ātrumu.
Maiņstrāvas mainīgas frekvences ātruma kontroles tehnoloģija ar izcilu ātruma regulēšanas veiktspēju un ievērojamām enerģijas taupīšanas{0}}priekšrocībām ir plaši pielietojama Ķīnas ekonomikā un tiek uzskatīta par daudzsološāko maiņstrāvas ātruma kontroles metodi. Tam ir ne tikai izcila līdzstrāvas motoru ātruma regulēšanas veiktspēja, bet tā pakāpeniski tiek plaši izmantota. Invertoru izmantošana nākotnes papīra mašīnu sekciju piedziņās ir kļuvusi par neizbēgamu tendenci.
Invertoru izmantošana papīrmašīnu piedziņās dod ļoti labus rezultātus, piemēram, uzlabo papīra kvalitāti no procesa viedokļa, palielina ražošanas jaudu, samazina enerģijas patēriņu un pagarina izslēgšanas apkopes ciklus.
Kā piemēru ņemot Fourdrinier papīra mašīnu, tai ir divas galvenās sekcijas: žāvētāja sekcija (sausais gals) un stieples daļa (slapjais gals). Atbilstoši procesa prasībām papīra ražošanas ātrums svārstās no 20 līdz 100 m/min, ar pamatmasu no 9 līdz 30 g/m². Parasti piedziņas precizitātes prasība papīra mašīnām ir 1–3‰. Pateicoties plašā ātruma variācijas diapazonam un minimālajam pamatsvaram 9 g/m², ir nepieciešama vēl lielāka piedziņas precizitāte. Tāpēc papīra mašīnas piedziņai tiek izvēlēta slēgta{11}}cilpas vadības sistēma.
II. Enerģijas taupīšanas ieguvumu-analīze
Pamatojoties uz papīra iekārtas enerģijas patēriņa salīdzinājumu pirms un pēc modernizācijas rūpnīcā, dati ir šādi:
Līdzstrāvas vadības jaudas patēriņš: ātrums pie 90 m/min: P90=74A × 180V + 3 × 220=13980W=13.98 kW (līdzstrāvas piedziņa)
Pamatojoties uz 300 ražošanas dienām gadā: kopējais iekārtas enerģijas patēriņš=300 × 24 × 13.98=100,656 (kWh)
Invertora vadības jaudas patēriņš: ātrums pie 90 m/min: P90=1.732 × 16A × 380V=10530W=10.53 (kW) (invertora piedziņa)
Kopējais iekārtas enerģijas patēriņš=300 × 24 × 10.53=75,816 (kWh)
Ikgadējā ietaupītā elektrība=100,656–75,816=24,840 (kWh)
No tā faktisko enerģijas ietaupījumu pēc invertora izmantošanas var iegūt šādi:25%
III. Procesa ieguvumu analīze
(1) Palielināts papīrmašīnas darbības ātrums: vairāk nekā 27% (atvasināts no mēneša vidējās produkcijas, izņemot citus faktorus). Tas var palielināt ražošanas vērtību.
(2) Uzlabota produkta iznākuma pakāpe: 1,6%
Rezumējot, invertora ieviešana uzlabo papīra iekārtas darbības veiktspēju, vēl vairāk uzlabojot ekonomisko efektivitāti.
IV. Invertoru pielietojums papīrmašīnu palīgiekārtās
Papīra iekārtu palīgiekārtās ietilpst šādas sistēmas: krājumu padeves sistēma, tīrā ūdens sistēma, vakuuma sistēma, saspiestā gaisa sistēma, ķīmiskās sagatavošanas un padeves sistēma, ūdens apgādes sistēma, tvaika sistēma uc Lai nodrošinātu nepārtrauktu un līdzsvarotu papīrmašīnas darbību, tās palīgiekārtu jaudai parasti par 15%-30% jāpārsniedz papīrmašīnas maksimālā ražošanas jauda, kas rada ievērojamus enerģijas zudumus.
4.1. Invertora pielietojums krājumu apgādes sistēmā
Krājumu piegādes sistēmai jāatbilst šādiem nosacījumiem:
(1) Stabila krājumu piegāde papīra mašīnai ar kļūdu, kas nepārsniedz ±5%;
(2) Stabila un vienmērīga krājumu proporcija un konsekvence;
(3) Rezervējiet noteiktu krājumu daudzumu, lai varētu pielāgot piegādes jaudu, lai pielāgotos papīra iekārtas ātruma un kvalitātes izmaiņām;
(4) Attīriet un notīriet krājumus;
(5) Rokturis nolūza no dažādām papīra mašīnas sekcijām.
Parasti krājumu padeves sistēma sastāv no krājumu sūkņiem un ventilatora sūkņiem cauruļvados un attīrīšanas iekārtām, piemēram, spiediena sietiem un tīrīšanas līdzekļiem. Lai sasniegtu iepriekš minētos piecus mērķus, vissvarīgākais solis ir mainīt krājumu sūkņus un ventilatora sūkņus no pilna ātruma darbības uz mainīga ātruma darbību, izmantojot invertorus, tādējādi izpildot automatizētas krājumu piegādes prasības.
Ventilatora sūknis kā piemērs, lai ilustrētu ātruma regulēšanas procesu ar invertoru: šī invertora vadība ir piemērota divu slēgtu -ciklu ātruma kontroles sistēmai ar ārējo cilpu ātrumam un iekšējo cilpu strāvai vai griezes momentam. Ventilatora sūkņa ātruma iestatītā vērtība tiek iegūta no diviem avotiem: viens tiek iegūts no izmaiņām vadu -pret-apgriezienu ātruma attiecībās, bet otrs ir no piekabes spiediena regulatora. Pirmā ir primārā korekcija, otrā ir precīza-regulēšana. Papīra mašīnas materiāla-un-stieples ātruma attiecība būtībā ir nemainīga. Tāpēc, tiklīdz mainās stieples ātrums, seko ventilatora sūkņa ātrums. Lai uzlabotu ātruma regulatora precizitāti un atspoguļotu faktisko procesu piekabes kārbā, ir ierasts izmantot piekabes spiediena PID regulatora izvadi, kas mainās par ±5%, kā papildu ātruma iestatīto vērtību ventilatora sūknim. Faktiskā ātruma vērtība tiek iegūta no piedziņas motora faktiskā ātruma parauga, ko var iegūt, izmantojot tādas ierīces kā tahoģeneratori vai fotoelektriskie rotējošie kodētāji. Pašreizējā uzdotā vērtība tiek ņemta no ātruma cilpas izejas signāla. Faktiskā strāvas vērtība tiek ņemta no strāvas transformatoru mērījumiem katra piedziņas punkta maiņstrāvas invertora izejā. Tāpēc ventilatora sūkņa mainīgas frekvences ātruma regulēšanai, ieviešot PID kontroli, var panākt ideālus enerģijas taupīšanas efektus.
V. Invertora pielietojums saspiestā gaisa sistēmā
Saspiestu gaisu parasti izmanto papīra iekārtās pneimatiskām iekraušanas/celšanas ierīcēm stiepļu un presēšanas sekcijās, stieples/filca vadīšanas ierīcēm, gaisa -polsterētām galvas kastēm, lokšņu pārvietošanas iekārtām, pārklājuma gaisa nažiem un dažādiem pneimatiskiem instrumentiem un vadības ierīcēm.
Galvenās iekārtas saspiestā gaisa sistēmā ietver gaisa kompresorus, gaisa uztvērējus, spiediena samazināšanas vārstus, gaisa filtrus, mitruma separatorus un drošības vārstus. Papīra mašīnai nepieciešamais spiediens parasti ir aptuveni 5-6 BAR. Lielākajā daļā papīrfabriku paralēli darbojas divi vai vairāki kompresori, uzturot nemainīgu spiedienu, izmantojot gaisa uztvērēju.
Tā kā kompresoriem ir liela -jauda un spiediena kontrole parasti tiek panākta, iekraujot/izkraujot, motori vienmēr darbojas ar pilnu ātrumu. Prakse rāda, ka šī kontroles metode patērē milzīgu enerģiju un ir ļoti izšķērdīga. Tāpēc šobrīd tendence ir izmantot vienu mainīgas frekvences piedziņu, kas kontrolē vairākas līnijas-frekvences vienības, veidojot spiediena slēgtas-cilpas sistēmu.
VI. Invertora pielietojums ķīmiskās sagatavošanas un piegādes sistēmā
Liels daudzums ķimikāliju tiek izmantots tintes atdalīšanai, celulozes noņemšanai, pārklāšanai, šķirošanai utt. To izmantošana ir proporcionāla papīra mašīnas vairāku piedziņu ātrumam. Tāpēc ķīmisko vielu padeves sistēmās (piemēram, sūkņos) ir jāizmanto mainīga ātruma maiņstrāvas piedziņas sistēmas. Slīpēšanas iekārtas, piemēram, lodīšu dzirnavas, koloidālās dzirnavas, smilšu dzirnavas un augstas{5}}bīdes disperģētāji, tiek plaši izmantotas ķīmiskajā sagatavošanā. To galvenās īpašības ir liela jauda, augsts enerģijas patēriņš un skarba darbības vide. Daudzi ražotāji jau ir sasnieguši labus rezultātus, izmantojot invertorus slīpēšanas iekārtās.
Smilšu dzirnavas kā piemērs: tās darbības princips ietver slīpējamā materiāla ievadīšanu kamerā, izmantojot padeves sūkni. Materiāls, ko darbina ātrdarbīgi-rotējošais dispersijas disks, tiek pakļauts intensīvai slīpēšanas materiāla triecienam un slīpēšanai, izkliedējas un sajaucas šķīdinātājā, veidojot pārklājumu, kas pēc tam izplūst caur augšējo sietu. Šīs iekārtas galvenais motors ir 110 kW. Pirms invertora izmantošanas palaišanas laikā vairākas reizes (vairāk nekā trīs) tika izmantota skriešanas metode, lai vienmērīgi sajauktu pārklājumu un slīpēšanas materiālu. Dažādiem pārklājumiem var būt nepieciešami dažādi procesa ātrumi, taču iekārta varētu darboties tikai ar pilnu ātrumu. Bija grūti kontrolēt padeves ātrumu, lai novērstu galvenā motora pārslodzi. Enerģijas patēriņš bija nopietns. Izmantojot 110 KW invertoru, šīs problēmas tiek efektīvi atrisinātas: skriešanas ātrumu un lēnas darbības laiku var viegli iestatīt, lai nodrošinātu optimālu sajaukšanu; tiešsaistes bezpakāpju ātruma regulēšana ļauj dažādiem produktiem izmantot dažādus ātrumus; padeves ātrumu var kontrolēt, vienkārši pārraugot motora faktisko darba strāvu, izmantojot pārslodzes pirms{10}}trauksmes un izslēgšanas{11} funkcijas; enerģijas ietaupījums parasti pārsniedz 20 %; tiek samazināti pārnesumkārbas zudumi, izvairoties no līnijas{13}}iedarbināšanas biežuma ietekmes uz pārnesumkārbu; vienmērīga palaišanas strāva novērš režģa triecienu, uzlabojot tīkla drošību. Partijas lietojumi jau pastāv papīra uzņēmumos Shandong, Heilongjiang, Hainan un citos reģionos.
VII. Invertora pielietojums žāvētāja ventilācijas sistēmā
Žāvēšanas nodalījumā viss mitrums, kas iztvaikojis no loksnes, ko absorbē gaiss, nepārtraukti jāizvada no papīra mašīnu telpas, izmantojot piespiedu ventilāciju. Žāvētāja ventilācijas efektivitāte tieši ietekmē mitruma iztvaikošanas ātrumu no loksnes un kopējo žāvēšanas procesa ekonomiju. Laba ventilācija samazina tvaiku piesātinājumu gaisā, tādējādi samazinot tvaika patēriņu žāvētāja cilindros un palielinot žāvēšanas ātrumu.
Nepieciešamais gaisa daudzums iztvaicētā mitruma noņemšanai no žāvētāja sekcijas ir saistīts ar ieplūdes un izplūdes gaisa temperatūru un mitrumu, kā arī izmantoto ventilācijas sistēmu, klimatiskajiem apstākļiem un gadalaiku. Parasti modernās papīrmašīnas augstas efektivitātes nodrošināšanai izmanto piespiedu gaisa cirkulāciju, izmantojot pieplūdes ventilatorus, lai novadītu uzkarsētu sausu gaisu (apmēram 80 grādi) žāvētāja sekcijas apakšējā daļā, radot augšupvērstu gaisa plūsmu, absorbējot karstos tvaikus starp žāvētāja cilindriem, un pēc tam izmantojot izplūdes ventilatorus, lai nosūcējā savākto mitro karsto gaisu izvadītu uz āru (ar iespējamu siltuma atgūšanu). Ātrgaitas papīrmašīnās, palielinoties žāvētāju cilindru skaitam, sekcijās parasti tiek izmantotas vairākas padeves un izplūdes ventilatoru grupas. Pēc invertoru ieviešanas, pamatojoties uz ventilācijas gaisa tilpuma aprēķina formulām, pieplūdes gaisa daudzumu (pieplūdes ventilatora ātrumu) un izplūdes gaisa daudzumu (izplūdes ventilatora ātrumu) var regulēt reāllaikā, neizmantojot tradicionālo aizbīdņa vadību, tādējādi vēl vairāk samazinot enerģijas patēriņu, samazinot ventilatora troksni un pagarinot mehānisko kalpošanas laiku.
VIII. Invertora pielietojums ūdens sistēmās
Papīra iekārtas ir galvenie ūdens patērētāji, tostarp izplūdes ūdens sistēmas, notekūdeņu sistēmas, blīvūdens sistēmas, dušas sistēmas, saldūdens sistēmas utt. Bieži ir nepieciešama pastāvīga spiediena ūdens piegāde cauruļvadu tīklā. Tradicionāli spiediena kontrole tika panākta, izmantojot apvedceļus un vadības vārstus, reti izmantojot invertorus. Tomēr, ņemot vērā vispārējo ūdens resursu trūkumu Ķīnā, invertoru izmantošana var ietaupīt aptuveni 10% ūdens un 30% enerģijas, neizbēgami samazinot papīra rūpnīcu ikdienas darbības izmaksas.
Parasti invertoru izmantošanai ūdens sistēmās ir divi režīmi: viena invertora vadība un invertora maiņas režīms.
Viena invertora vadība:Invertora izeja pastāvīgi kontrolē vienu sūkni, bet pārējie sūkņi tiek darbināti tieši no līnijas{0}}frekvences tīkla. To start/stop signālus kontrolē manuāli vai ar PLC loģiku.
Invertora maiņas režīms:Invertors darbina katru sūkni pēc kārtas saskaņā ar iestatīto secību. Invertors var automātiski noteikt strādājošo sūkņu skaitu (noteiktā diapazonā), pamatojoties uz spiediena slēgtās cilpas kontroles prasībām. Ar invertora palīdzību jebkurā laikā tiek darbināts tikai viens sūknis. Kad invertora darbinātais sūknis sasniedz iestatīto augšējo frekvences robežu un ir nepieciešams papildu sūknis, invertors pārslēdz šo sūkni uz līnijas-frekvences darbību un vienlaikus sāk darbināt citu sūkni ar mainīgu frekvenci.
IX. Secinājums
Rezumējot, papīra iekārtu modernizēšana ar invertora piedziņas sistēmām ne tikai demonstrē ievērojamu enerģijas{0}taupījumu un samazina aprīkojuma uzturēšanas izmaksas, bet arī rada ievērojamus ekonomiskus ieguvumus uzņēmumiem. Var droši apgalvot, ka mainīgas frekvences ātruma kontroles sistēmu pielietojuma perspektīvas papīrmašīnu rūpniecībā kļūs arvien plašākas.