变频器在造纸行业应用

变频器在造纸行业调研报告

学院物理与电子工程学院

专业电气工程及其自动化

班级 14电气工程（2）班

学号1430230057

组长汪翀

组员舒俊鹏缪堂伟

完成日期2017年6月

目录

变频器在造纸工业中的应用 (3)

1 前言 (3)

2 造纸机变频改造的前景和分析 (3)

3 造纸附属设备的变频器应用分析 (4)

3.1 供浆系统的变频应用 (4)

3.2 压缩空气系统的变频应用 (5)

3.3 化学品制备及传送系统的变频应用 (5)

3.4 干燥部通风系统的变频应用 (6)

3.5 水系统的变频应用 (6)

4 传动系统的深入调研 (7)

4.1 干部传动控制 (7)

4.2 可控张力和转矩 (8)

4.3 直接传动系统 (8)

5 结语 (10)

变频器在造纸工业中的应用

1前言

我们小组做的调研时变频器在造纸行业的应用，组里每位成员对变频器在造纸行业都作了一份调研，汪翀做的是整个造纸行业的调研，给组员确定了一个大概的方向，大致介绍了造纸机的辅助设施包括以下几个系统:供浆系统、白水系统、真空系统、压缩空气系统、化学品制备及传送系统、供水系统、蒸汽系统、控制系统。所以说我们组员商量是不是可以在这几个系统中某几个系统来做进一步深入研究。于是汪翀让组员在其中选个具体的系统进行调研，所以缪堂伟做了一个燃煤蒸汽锅炉引风机控制系统的调研，舒俊鹏调研了压缩空气系统。经过最后所有因素的考虑，最后我们决定深入调研传动系统。

2造纸机变频改造的前景和分析

据有关方面统计,我国拥有的3780多万t生产能力中,单机生产能力在5万t 以上以及纸板机生产能力在10万t以上的不足1/3,尚有2/3以上的生产能力需要投入巨资改造,其中至少1/3的纸机需要部分或全部更换原来的传动部分(包括机械齿轮箱和电机传动),以提高车速或降低能耗。

根据装机功率的概算,可以预计:在今后5年间大约有30万kW装机功率需要投入改造。按改造系统1kW/1500元计算,将会有4.5亿元左右的变频器市场,由于涉及国内本地化改造项目,将会有相当数量的国产变频器被采用,因此国产变频器市场潜力巨大,应该引起足够重视。

我国造纸机分部传动设备以前采用SCR直流调速方式,由于存在滑环和炭刷造成可靠性和精度不高,从而导致纸机性能落后,最高车速只有400m/min左右,很难同国外的1000m/min的高速纸机相比。

交流变频调速技术以其卓越的调速性能、显著的节电以及在国民经济领域的广泛适用性,而被公认为是一种最有前途的交流调速方式。它不但具有直流电机优良的调速性能,同时具有交流电机的简单性、可靠性,因而逐渐被广泛应用。由

此看来,造纸机分部传动的变频化已是大势所趋。

所以我们组认为变频器在造纸行业占优很大的市场，而且变频器在造纸行业的应用会逐步增大，如果把变频器深入到造纸行业是一个很好的挣钱机会！

3造纸附属设备的变频器应用分析

造纸机的辅助设施包括以下几个系统:供浆系统、白水系统、真空系统、压缩空气系统、化学品制备及传送系统、供水系统、蒸汽系统等。为了使造纸机能够连续均衡地运转,它的辅助设施能力一般应超过造纸机最大生产能力的15%～30%。变频器在该处的应用尚未引起足够重视。所以我们认为变频器既然在造纸的辅助设备系统上没引起别人足够重视那一定有很大的市场和发掘意义。所以我们在这些系统中都做了大概的了解。有研究的结果表明总的费用节省大概是一台相同规模纸机，20%是来自获得的节省额，80%是用户的成本。所以我们觉得节省额部分可以获得利润，从而想到是不是传动系统能够有很多的节省额，所以我们深入调研了传动系统。

3.1供浆系统的变频应用

供浆系统必须满足下列几个条件:①向造纸机输送的浆料量要稳定,误差不能超过±5%;②浆料的配比和浓度要稳定均匀;③贮备一定的浆料量,使供浆能力可以调节,以适应造纸机车速和品种的改变;④对浆料进行净化精选;⑤处理造纸机各部分损纸。

通常情况下,供浆系统由供浆管路的浆泵、冲浆泵和净化设施的压力筛、除渣器组成,要达到以上5点目的,最主要就是要对浆泵和冲浆泵从全速运行变为可速度调节变频运行,最终满足供浆自动化。

以冲浆泵为例来说明变频器的速度控制流程:该变频控制宜采用双闭环系统的速度控制方式,外环是速度闭环,内环是电流或转矩闭环。冲浆泵速度的设定值一方面是由浆速和网速比变化而获得,另一方面是来自于流浆箱的压力控制器。前者是主调,后者是微调。纸机的浆速和网速比基本上是恒定的,因此当纸机网速变化,冲浆泵的转速也随之变化;为了提高速度调节器的精确性和反映流浆箱的实

际工艺过程,通常还需取流浆箱的压力PID控制输出值±5%的变化来作为冲浆泵附加的速度设定值。速度的实际值取自传动电机的实际速度采样,可通过旋转测速电机或光电旋转编码器等检测装置获取。电流的设定值取自速度环的输出信号,电流的实际值取自各个传动点的交流变频器输出端电流互感器的测量值。因此对于冲浆泵的变频调速而言,需要对其进行PID控制,需正确选择速度反馈方式和PID的各类参数。了解这一点,对选择变频器的型号非常重要。

3.2压缩空气系统的变频应用

压缩空气常用于造纸机网部与压榨部的气动加压升降装置、网毯的校正装置、气垫式流浆箱、引纸设备、涂布气刀以及各种气动仪表和调节装置等处。

压缩空气系统中,主要设备有空气压缩机、储气罐、减压阀、空气过滤器、汽水分离器及安全阀等,造纸机上通常压力需要为500～600kPa左右。在大多数纸厂中,通过2台以上的空压机并列运行,然后通过储气罐来保持压力恒定。

由于压缩机功率较大且控制压力一般通过加载或卸载来调节,电动机始终处于全速运行状态。实践表明该控制方式耗能巨大,浪费严重。目前采用1台变频多台工频的方式控制压缩机组,并组成压力闭环。

3.3化学品制备及传送系统的变频应用

由于在脱墨、制浆、涂布、施胶等部位要用到大量的化学品,其使用量与纸机多传动的速度成正比,所以在化学品的传送系统(如泵)必须采用无级交流调速系统,其首选为变频器。主要是基于该化学品泵的功率较小,一般都在0.4～5.5kW 之间,而这一功率段的变频器的性能价格比已经属于最优,多年前还在广泛使用的电磁调速和无级调速齿轮泵都已经面临淘汰。根据最新市场统计,中等品牌的最低功率变频器已经跌至千元以下。

在化学品制备中要用到大量的研磨设备,如球磨、胶体磨、砂磨、高切变分散搅拌器等,它们最大的特点就是高功率、高耗能、使用环境恶劣。目前已经有厂家在研磨设备上应用变频器,并取得了良好效果。

以砂磨机为例,其工作原理是将待研磨的涂料经送料泵输入筒体后,在高速旋转分散盘的带动下,遭到研磨介质的强烈撞击、研磨而被分散混合到溶剂中,制成