一.引言

　　造紙工業是與國民經濟發展密切相關的重要産業，涉及林業、農業、機械制造、化工、電氣自動化、交通運輸、環境保護等多個行業。目前大多數造紙企業使用多個DC電機驅動每個傳動軸，可以實現無級調速。但是由于碳刷的存在，維護起來相當麻煩。随着交流變頻控制系統和通信技術的發展，交流變頻驅動系統廣泛應用于新型造紙機，調速範圍廣、調速性能好、省電、操作簡單。現代造紙機系統采用上位機、PLC、變頻器和交流電機來完成造紙機的監控、運行和生産管理。

　　二.造紙機械設備的組成和原理

　　造紙機械由原料設備、制漿設備和造紙機組成。核心部分為造紙機，分為網部、壓榨、預幹燥、後壓榨、後幹燥、壓光、卷取等。根據紙張形成的順序。該工藝是将流漿箱輸出的紙漿在網部脫水成型，在壓榨部壓縮使紙層均勻，預幹燥幹燥，後壓榨塗膠，後幹燥幹燥，壓光機壓光，最後收卷成母紙卷。造紙工藝流程圖如下所示。

　　三、造紙機電氣系統需求分析。

　　1.造紙機自動化控制的控制要求。

　　(1)起動要求。

　　在造紙機中，有傳遞慣性大的部件，如烘缸，需要平穩啟動，避免機械連續泵送的損壞。

　　(2)速度要求。

　　從紙漿到紙張，造紙機需要經過壓漿施膠、壓榨、幹燥、壓光、卷繞等多個工段，是一個多單元速度協調控制系統。每一段的速度都有嚴格的速度比例關系，否則會造成斷紙或過度松弛，影響紙張的物理指标，不會穩定紙張的定量控制，影響産品質量。因此，造紙機的每個分支都應該具有高精度和穩定的速度性能。

　　(3)分區調速要求。

　　在牽引力的作用下，造紙機上的紙張在網區和壓榨區産生縱向伸長，并在幹燥區繼續伸長。當紙的含水量降低時，紙的縱向伸長變形減小。當紙張進入壓延機并卷起時，紙張會再次被拉伸。因此，在整個造紙機生産線中，每個分支的速度是不同的，從而可以保持紙幅的張力。同時，造紙機各分支的速度必須可調。這樣，可以防止紙幅由于松弛或過度張力而斷裂。由于造紙機不需要頻繁啟動，工藝要求的速度範圍也不大，穩速是造紙機電氣傳動自動控制的主要目标。

　　2.造紙機的電氣控制難點。

　　(1)造紙機的速度控制。

　　由于生産過程中各工段輸送紙張，根據造紙工藝的要求，保持最後一級張力略大于前一級張力，需要協調控制各工段之間的線速度比，保持這一比值系數的高精度和可靠性，才能保證産品的産量和質量。同時，造紙機的這種速度比例協調關系應在改變速度或停機後保持不變，無需重新調整。每個分區獨立控制，具有微升、微降、上緊等靈敏調節功能，便于操作調節前後分區速度差，避免紙張再傳輸時過度松弛、過緊斷紙。

　　(2)主從負載分配控制。

　　在造紙傳動控制中，當多個傳動點驅動一個網部或多個傳動對象，相互施加壓力形成一定力矩并同步運轉時，為使各關聯傳動電機根據自身配置合理承擔動力輸出，需采用負荷分配控制的形式。如果負荷分配調整不好，整個負荷回路中各傳輸點的負荷就會失衡，線速就會不同步，無法正常運行。

　　四.三變頻系統控制方案。

　　1.SKI系列産品的特點。

　　(1)全系列産品通過ISO9001質量管理體系，全面實現“6S”現場管理，産品穩定可靠；

　　(2)5.5kW及以上功率标配DC電抗器，降低電流脈動值，提高輸入功率因數；

　　(3)保護功能完善，系統穩定，可靠性高，内置EMC濾波器；

　　(4)超低噪聲，載波頻率可從1k調整到15k

　　(5)IGBT結溫模型設計和獨特的結構設計能更好地适應外部高溫高濕環境。

　　2.系統方案設計。

　　根據造紙機對電機驅動系統的要求，為該系統配置了專用的造紙機變頻器進行調速。在該系統中，線材部分的再壓縮是主驅動，真空壓制是輔助驅動。主驅動采用基本速度控制方式，從驅動采用負荷分配控制。在從動控制中，頻率主設定值由内部PID校正，主驅動的轉矩輸出作為從動PID設定值，從動驅動的轉矩輸出作為PID反饋值濾波。為了提高控制精度，可以調節PID給定量和反饋量的增益，如200%。這保證了控制精度，提高了系統的穩定性。

　　3.應用SKI系列産品後，造紙機的系統性能得到明顯改善。

　　（1）SKI系列産品有過流、過壓、過熱、欠壓等多種保護措施，能有效保護電機，從而使設備故障率低；

　　（2）電機可以軟啟動啟動，減少對電網和設備的影響；

　　（3）電機調速精度提高，速度更平穩，系統穩定性大大提高；

　　（4）可以自動控制幹燥系統的壓力和紙漿的流量，提高系統的效率；

　　（5）低頻轉矩大，響應快，運行速度精度高，波動小；

　　（6）幹燥系統的流量控制器信号和氣壓信号通過SKI系列産品的模拟信号輸出到系統控制器，調節紙漿流量和幹燥系統的幹燥壓力，操作安全方便。

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