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1 引 言
早期制造的造紙機(jī)、印刷機(jī)及多數(shù)對(duì)速度調(diào)節(jié)控制要求較高的工業(yè)設(shè)備、傳動(dòng)系統(tǒng)都采用直流調(diào)節(jié)控制裝置，驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)控制。直流調(diào)節(jié)裝置大都為模擬器件，調(diào)試難度大、穩(wěn)定性差、故障率高。直流電動(dòng)機(jī)電刷、換向器及測(cè)速機(jī)損耗大，均為硬接觸性磨損，互換性差、穩(wěn)定周期差、故障率高、維修耗時(shí)長(zhǎng)、難度大、成本高、設(shè)備效率低、產(chǎn)能影響大，此類設(shè)備目前在國(guó)內(nèi)尚占有相當(dāng)比重。近10年來，交流變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展成熟，交流變頻調(diào)速取代直流調(diào)速成為發(fā)展趨勢(shì)。本文以一條1995年制造，分部加總軸直流傳動(dòng)板紙機(jī)為例，簡(jiǎn)要介紹了森蘭SB80工程型矢量變頻器在舊設(shè)備換代改造中的應(yīng)用。
2 面臨問題
我司一條1880mm幅寬板紙機(jī)生產(chǎn)線系1995年制造的三圓網(wǎng)、二級(jí)壓榨、三烘缸造紙機(jī)。原傳動(dòng)模式為三網(wǎng)、兩壓共用一臺(tái)100kW直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)；三缸及壓光、卷紙機(jī)三個(gè)分部總軸由一臺(tái)100kW直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)；以兩套SIED900直流傳動(dòng)裝置、模擬速度鏈構(gòu)成分部加總軸速度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。由于使用年限已久，系統(tǒng)老化，機(jī)械吻合褪化造成工藝控制難度加大，經(jīng)常出現(xiàn)負(fù)載不穩(wěn)定引起速差，成紙紙頁(yè)頻繁斷裂，產(chǎn)能及成紙質(zhì)量下降，設(shè)備效率低，且直流控制裝置及直流電動(dòng)機(jī)均已接近使用壽命極限。三網(wǎng)兩壓傳動(dòng)部需考慮更換直流電動(dòng)機(jī)，但造價(jià)高，訂貨周期長(zhǎng)，直流控制裝置需特別訂制，調(diào)試難度大。
3 改造思路
根據(jù)近年來采用交流電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，考慮與我司現(xiàn)使用的變頻器的通訊及主要控制功能兼容性、投資性價(jià)比、工藝控制操作習(xí)慣、現(xiàn)有工藝控制、現(xiàn)場(chǎng)布局配置及改造耗時(shí)等諸多因素，擬對(duì)三網(wǎng)、兩壓傳動(dòng)點(diǎn)進(jìn)行局部換代改造。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有變頻器市場(chǎng)的大致調(diào)研，最后選用森蘭SB80工程型矢量控制變頻器。該公司屬國(guó)內(nèi)領(lǐng)先著名品牌變頻器制造商，技術(shù)實(shí)力雄厚，高、中低檔機(jī)型系列齊全。所選機(jī)屬高檔機(jī)型價(jià)位適中，性價(jià)比高，主要亮點(diǎn)為：功能強(qiáng)大、通訊兼容性好，可兼容ABB-MODBUS、西門子USS通訊協(xié)議及CAN接口的通訊協(xié)議，售后服務(wù)及技術(shù)支持力量雄厚，響應(yīng)快捷。
對(duì)普通鼠籠式電動(dòng)機(jī)進(jìn)行速度調(diào)節(jié)控制，根據(jù)變頻器輸出端口重新配置現(xiàn)場(chǎng)操作臺(tái)速度及電流顯示，利用原有控纜進(jìn)行分離連接控制。根據(jù)實(shí)際負(fù)載情況的測(cè)算，擬配置一臺(tái)SB80－55T4變頻器，一臺(tái)Y－280M6/55kW電動(dòng)機(jī)。
4 控制要求
鑒于紙機(jī)的設(shè)備構(gòu)成現(xiàn)狀及工藝操作習(xí)慣，控制要求需包括爬行/運(yùn)行兩種運(yùn)行狀態(tài)。爬行狀態(tài)用于工藝輸出準(zhǔn)備及調(diào)整階段，習(xí)慣上采用固定一定速度低速運(yùn)行；運(yùn)行狀態(tài)即為生產(chǎn)狀態(tài)，運(yùn)行速度需根據(jù)訂單要求進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。檢測(cè)傳動(dòng)負(fù)載率及運(yùn)行速度，便于進(jìn)行及時(shí)調(diào)控。速度給定習(xí)慣上多采用電位器給定形式，與產(chǎn)生滑動(dòng)觸頭故障及抗干擾能力差產(chǎn)生擾動(dòng)，故選用多段速加MOP模式按鈕升、降速微調(diào)控制加MOP減量保存，使爬行/運(yùn)行狀態(tài)切換及記憶能滿足工藝操作習(xí)慣，增設(shè)急停按鈕滿足安全需求；同時(shí)考慮爬行階段低轉(zhuǎn)速時(shí)電動(dòng)機(jī)的散熱要求和運(yùn)行階段電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于90％額定轉(zhuǎn)速的散熱要求，外置電動(dòng)機(jī)散熱風(fēng)機(jī)作為電機(jī)保護(hù)。
系統(tǒng)構(gòu)成：
1) 硬件構(gòu)成：
2) 參數(shù)設(shè)置
3) 運(yùn)行調(diào)試
核對(duì)確認(rèn)接線無誤后，斷開負(fù)載，根據(jù)參數(shù)設(shè)置表設(shè)置電動(dòng)機(jī)參數(shù)后，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)參數(shù)旋轉(zhuǎn)自整定，然后根據(jù)控制要求進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)設(shè)置，并開機(jī)試運(yùn)行，檢驗(yàn)各功能，按鈕符合設(shè)計(jì)控制要求后，使用E3－30，31；E3-32，33對(duì)A01，A02口進(jìn)行顯示電流，速度參數(shù)修正，即可投入正式運(yùn)行。控制精度要求較高時(shí)，可根據(jù)用戶手冊(cè)對(duì)速度調(diào)節(jié)器參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)設(shè)定，以達(dá)到滿意的控制效果。
5 使用效果
通過一個(gè)階段的運(yùn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，改造完全達(dá)到預(yù)期目標(biāo)；現(xiàn)有系統(tǒng)雖變?yōu)榻涣髯冾l調(diào)速加直流調(diào)速混合系統(tǒng)，斷開了速度鏈耦合，但消除了原速度鏈引發(fā)的前后調(diào)節(jié)擾動(dòng)，變?yōu)闇?zhǔn)分部調(diào)節(jié)方式。速度調(diào)控平穩(wěn)，靈活自如，運(yùn)行穩(wěn)定；同時(shí)消除了直流控制裝置爬行/運(yùn)行切換調(diào)控不當(dāng)造成的過載沖擊跳閘和零起動(dòng)（給定伺服為零的異地起動(dòng)）狀態(tài)；成紙斷紙率下降65％～80％，設(shè)備效率明顯提升，產(chǎn)能提高25％～29％，能耗下降8％；性價(jià)比：我們以略高于原配置型號(hào)一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)的投資，完成了包括電動(dòng)機(jī)、工程變頻器的系統(tǒng)置換改造。改造部分分屬硬特性要求較高的分部，采用矢量控制模式，節(jié)電效果不甚明顯。總軸部分的改造，我們擬采用V/F控制模式，即可滿足工藝要求，則節(jié)電效果可望達(dá)到20％以上。系統(tǒng)改造簡(jiǎn)單：我們以一個(gè)工作日的時(shí)間，完成系統(tǒng)的拆舊、更新改裝接線及調(diào)試工作。工程量小，特別適合舊設(shè)備改造企業(yè)應(yīng)用借鑒。
6 展望
目前，國(guó)內(nèi)中小企業(yè)擁有的6～10年的老式直流傳動(dòng)控制設(shè)備為數(shù)不少，大多已進(jìn)入換代周期，交流變頻調(diào)速傳動(dòng)技術(shù)已臻成熟，成為換代首選。國(guó)產(chǎn)變頻器的性價(jià)比已高，質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)已可與國(guó)外著名品牌相媲美，維護(hù)及技術(shù)支持方便快捷、費(fèi)用低廉，越來越受到企業(yè)的青睞。本文選用的SB80矢量系列變頻器，系國(guó)產(chǎn)主要品牌，高、中、低應(yīng)用檔次系列齊全，對(duì)主要國(guó)際著名品牌機(jī)的兼容性較為全面。下一步：我們擬用該品牌SB80B系列對(duì)西門子MM440系列變頻器進(jìn)行直接代換及通訊兼容應(yīng)用嘗試，以期進(jìn)一步降低企業(yè)應(yīng)用成本。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)