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1 引 言
早期制造的造紙機、印刷機及多數對速度調節控制要求較高的工業設備、傳動系統都采用直流調節控制裝置，驅動直流電動機進行速度調節控制。直流調節裝置大都為模擬器件，調試難度大、穩定性差、故障率高。直流電動機電刷、換向器及測速機損耗大，均為硬接觸性磨損，互換性差、穩定周期差、故障率高、維修耗時長、難度大、成本高、設備效率低、產能影響大，此類設備目前在國內尚占有相當比重。近10年來，交流變頻調速技術的發展成熟，交流變頻調速取代直流調速成為發展趨勢。本文以一條1995年制造，分部加總軸直流傳動板紙機為例，簡要介紹了森蘭SB80工程型矢量變頻器在舊設備換代改造中的應用。
2 面臨問題
我司一條1880mm幅寬板紙機生產線系1995年制造的三圓網、二級壓榨、三烘缸造紙機。原傳動模式為三網、兩壓共用一臺100kW直流電動機傳動；三缸及壓光、卷紙機三個分部總軸由一臺100kW直流電動機傳動；以兩套SIED900直流傳動裝置、模擬速度鏈構成分部加總軸速度調節控制系統。由于使用年限已久，系統老化，機械吻合褪化造成工藝控制難度加大，經常出現負載不穩定引起速差，成紙紙頁頻繁斷裂，產能及成紙質量下降，設備效率低，且直流控制裝置及直流電動機均已接近使用壽命極限。三網兩壓傳動部需考慮更換直流電動機，但造價高，訂貨周期長，直流控制裝置需特別訂制，調試難度大。
3 改造思路
根據近年來采用交流電動機變頻調速的經驗總結，考慮與我司現使用的變頻器的通訊及主要控制功能兼容性、投資性價比、工藝控制操作習慣、現有工藝控制、現場布局配置及改造耗時等諸多因素，擬對三網、兩壓傳動點進行局部換代改造。經過對現有變頻器市場的大致調研，最后選用森蘭SB80工程型矢量控制變頻器。該公司屬國內領先著名品牌變頻器制造商，技術實力雄厚，高、中低檔機型系列齊全。所選機屬高檔機型價位適中，性價比高，主要亮點為：功能強大、通訊兼容性好，可兼容ABB-MODBUS、西門子USS通訊協議及CAN接口的通訊協議，售后服務及技術支持力量雄厚，響應快捷。
對普通鼠籠式電動機進行速度調節控制，根據變頻器輸出端口重新配置現場操作臺速度及電流顯示，利用原有控纜進行分離連接控制。根據實際負載情況的測算，擬配置一臺SB80－55T4變頻器，一臺Y－280M6/55kW電動機。
4 控制要求
鑒于紙機的設備構成現狀及工藝操作習慣，控制要求需包括爬行/運行兩種運行狀態。爬行狀態用于工藝輸出準備及調整階段，習慣上采用固定一定速度低速運行；運行狀態即為生產狀態，運行速度需根據訂單要求進行調節控制。檢測傳動負載率及運行速度，便于進行及時調控。速度給定習慣上多采用電位器給定形式，與產生滑動觸頭故障及抗干擾能力差產生擾動，故選用多段速加MOP模式按鈕升、降速微調控制加MOP減量保存，使爬行/運行狀態切換及記憶能滿足工藝操作習慣，增設急停按鈕滿足安全需求；同時考慮爬行階段低轉速時電動機的散熱要求和運行階段電動機轉速低于90％額定轉速的散熱要求，外置電動機散熱風機作為電機保護。
系統構成：
1) 硬件構成：
2) 參數設置
3) 運行調試
核對確認接線無誤后，斷開負載，根據參數設置表設置電動機參數后，進行電動機參數旋轉自整定，然后根據控制要求進行相應參數設置，并開機試運行，檢驗各功能，按鈕符合設計控制要求后，使用E3－30，31；E3-32，33對A01，A02口進行顯示電流，速度參數修正，即可投入正式運行。控制精度要求較高時，可根據用戶手冊對速度調節器參數進行相應調節設定，以達到滿意的控制效果。
5 使用效果
通過一個階段的運行實驗驗證，改造完全達到預期目標；現有系統雖變為交流變頻調速加直流調速混合系統，斷開了速度鏈耦合，但消除了原速度鏈引發的前后調節擾動，變為準分部調節方式。速度調控平穩，靈活自如，運行穩定；同時消除了直流控制裝置爬行/運行切換調控不當造成的過載沖擊跳閘和零起動（給定伺服為零的異地起動）狀態；成紙斷紙率下降65％～80％，設備效率明顯提升，產能提高25％～29％，能耗下降8％；性價比：我們以略高于原配置型號一臺直流電動機的投資，完成了包括電動機、工程變頻器的系統置換改造。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，則節電效果可望達到20％以上。系統改造簡單：我們以一個工作日的時間，完成系統的拆舊、更新改裝接線及調試工作。工程量小，特別適合舊設備改造企業應用借鑒。
6 展望
目前，國內中小企業擁有的6～10年的老式直流傳動控制設備為數不少，大多已進入換代周期，交流變頻調速傳動技術已臻成熟，成為換代首選。國產變頻器的性價比已高，質量技術指標已可與國外著名品牌相媲美，維護及技術支持方便快捷、費用低廉，越來越受到企業的青睞。本文選用的SB80矢量系列變頻器，系國產主要品牌，高、中、低應用檔次系列齊全，對主要國際著名品牌機的兼容性較為全面。下一步：我們擬用該品牌SB80B系列對西門子MM440系列變頻器進行直接代換及通訊兼容應用嘗試，以期進一步降低企業應用成本。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號