英威腾Goodrive300变频器在机械制浆生产线上的应用
2012/9/19 15:35:12
摘 要：纸浆生产线是由一系列配套设备组成的，为提高生产效率、保证纸浆的质量，各传动部分需要高度的协调，目前先进的生产线重要传动均采用变频器驱动，木片磨浆机是纸浆生产非常关键的部分，本文以英威腾电气股份有限公司Goodrive300变频器在某大型纸浆生产线上的应用为例，说明了制浆生产线的控制系统以及大型木片磨浆机的对电气传动的要求。
关键词：纸浆生产线 木片磨浆机 变频器
一、引言
纸浆是造纸的基本原料，由于我国木材资源以及大规模纸浆生产设备的缺乏，纸浆远不能满足日益发展的造纸工业的需要，目前我国人均用纸量仅为27-30公斤，而国外发达国家人均用纸量为200-300公斤，为了弥补原料的不足，纸浆制品每年要从国外进口相当数量的纸浆。
纸浆的原料主要有木材、竹、芦苇、稻草、麦草、芒杆、棉杆、甘蔗渣、破布、废棉、废麻等类植物纤维。
制浆是利用化学的方法或机械的方法或两者结合的方法使植物纤维原料离解，变成本色纸浆或漂白纸浆的过程。以下为采用芦苇造纸为例介绍其基本工艺过程。
图1 造纸基本工艺流程
木片磨浆机是纸浆生产非常关键的设备，是将原木先削成木片，再将木片直接在大功率的盘磨机里磨解成浆，如图2所示为木片磨浆机。
图2 木片磨浆机
由于纸浆生产线是由一系列配套设备组成的，各传动部分需要高度的协调，目前先进的生产线重要传动均采用变频器驱动，本文以英威腾电气股份有限公司Goodrive300变频器在某世界500强企业的纸浆生产线的应用为例，说明了纸浆生产线的控制系统以及大型木片磨浆机的对电气传动的要求。
二、纸浆生产线控制系统
整套生产设备控制系统拓扑图3所示，中央控制系统DCS与整条生产线所有执行元器件与传感器之间全部采用PROFIBUS通讯，为保证生产线的安全，各关键传动设备附近均安装有摄像头，DCS通过以太网采集所有摄像头数据，实时监控各传动系统的现场情况。
中央控制系统控制所有变频器的启停、频率给定、故障复位等命令，同时采集所有变频器的电流、电压、母线电压、运行频率等数据对各台变频器进行实时监控。
图3 生产线控制系统拓扑图
三、木片磨浆机电气传动特点
该制浆生产线上木片磨浆机的动力由一台250kW三相异步电机驱动，电机额定电压为690V，同步转速为1500转/min，变频器采用英威腾电气股份有限公司定制生产的Goodrive300变频器机器，额定输出功率为280kW。
制浆生产线上的大型木片磨浆机由于其严格的生产工艺，其电气传动具有如下特点：
Ø 启动转矩大，木片磨浆机在启动时需要克服转动惯量与摩擦力矩，在启动时候需要足够的转矩；
Ø 加减速时间短，加速时间不超过60S，在没有配置制动单元与制动电阻的情况下，要求减速时间不超过30S；
Ø 电机需要超基频运行，为提高生产效率，在特殊情况下需要电机基频以上运行；
Ø 需要变频器具有很强抗电网波动的能力，由于工厂电力采用纸浆生产中的废料发电，所有电网波动较大，为保证生产线正常运行，所有变频器的抗电网波动能力均能达到±15%；
Ø 具有高可靠性，木片磨浆机一旦出现故障，整条生产线必须停下来，给工厂造成很大的经济损失，所有该工厂要求变频器24小时不间断运行时间至少在3个月以上。
四、变频器调试
由于木片磨浆机在启动时需要输出2倍的电机额定转矩，同时又保证变频器不过流，所以变频器采用矢量开环控制模式；具有以下特点：
Ø 启用Goodrive300变频器的弱磁功能，使电机能在50HZ以上运行；
Ø 启用Goodrive300变频器的磁通制动功能，使电机在减速时一部分能量消耗在电机上，满足减速时间的要求；
Ø 启用Goodrive300变频器的过压失速与过流保护功能，保证变频器在加减速过程中不出现故障而影响生产。
由于Goodrive300变频器可以适应电网±15%的波动，所以能适应该厂的电网条件而不发生故障。
五、结束语
该生产线自投产一年来无故障生产，证明了英威腾Goodrive300变频器在性能与可靠性方面完全可以满足纸浆生产线木片磨浆机的生产工艺要求，目前英威腾Goodrive300变频器在该企业赢得了非常好的认可。
参考文献
[1] 《Goodrive 300变频器产品说明书》深圳市英威腾股份有限公司
关于英威腾：
英威腾，成立于2002年，致力于成为全球领先、受人尊敬的电气传动、工业控制、新能源领域的产品与服务供应商，2010年在深交所A股上市，股票代码：002334。英威腾是国家火炬计划重点高新技术企业，目前拥有11家控股子公司，依托于电力电子、自动控制、电机控制、节能环保、物联网、信息化等关键技术的掌握，主要产品涵括高、中、低压变频器、电梯智能整体机、伺服系统、PLC、HMI、电机和电主轴、SVG、UPS、光伏逆变器等。英威腾现有员工1600多人，大型生产基地4个，营销网络遍布国内及海外60多个国家和地区。