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1 引 言
早期制造的造紙機、印刷機及多數(shù)對速度調(diào)節(jié)控制要求較高的工業(yè)設(shè)備、傳動系統(tǒng)都采用直流調(diào)節(jié)控制裝置，驅(qū)動直流電動機進行速度調(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(wěn)定周期差、故障率高、維修耗時長、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。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(shè)備換代改造中的應(yīng)用。
2 面臨問題
我司一條1880mm幅寬板紙機生產(chǎn)線系1995年制造的三圓網(wǎng)、二級壓榨、三烘缸造紙機。原傳動模式為三網(wǎng)、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(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，機械吻合褪化造成工藝控制難度加大，經(jīng)常出現(xiàn)負載不穩(wěn)定引起速差，成紙紙頁頻繁斷裂，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機均已接近使用壽命極限。三網(wǎng)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(diào)試難度大。
3 改造思路
根據(jù)近年來采用交流電動機變頻調(diào)速的經(jīng)驗總結(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、投資性價比、工藝控制操作習(xí)慣、現(xiàn)有工藝控制、現(xiàn)場布局配置及改造耗時等諸多因素，擬對三網(wǎng)、兩壓傳動點進行局部換代改造。經(jīng)過對現(xiàn)有變頻器市場的大致調(diào)研，最后選用森蘭SB80工程型矢量控制變頻器。該公司屬國內(nèi)領(lǐng)先著名品牌變頻器制造商，技術(shù)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(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。
對普通鼠籠式電動機進行速度調(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(jù)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(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/運行兩種運行狀態(tài)。爬行狀態(tài)用于工藝輸出準備及調(diào)整階段，習(xí)慣上采用固定一定速度低速運行；運行狀態(tài)即為生產(chǎn)狀態(tài)，運行速度需根據(jù)訂單要求進行調(diào)節(jié)控制。檢測傳動負載率及運行速度，便于進行及時調(diào)控。速度給定習(xí)慣上多采用電位器給定形式，與產(chǎn)生滑動觸頭故障及抗干擾能力差產(chǎn)生擾動，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；同時考慮爬行階段低轉(zhuǎn)速時電動機的散熱要求和運行階段電動機轉(zhuǎn)速低于90％額定轉(zhuǎn)速的散熱要求，外置電動機散熱風(fēng)機作為電機保護。
系統(tǒng)構(gòu)成：
1) 硬件構(gòu)成：
2) 參數(shù)設(shè)置
3) 運行調(diào)試
核對確認接線無誤后，斷開負載，根據(jù)參數(shù)設(shè)置表設(shè)置電動機參數(shù)后，進行電動機參數(shù)旋轉(zhuǎn)自整定，然后根據(jù)控制要求進行相應(yīng)參數(shù)設(shè)置，并開機試運行，檢驗各功能，按鈕符合設(shè)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(shù)修正，即可投入正式運行。控制精度要求較高時，可根據(jù)用戶手冊對速度調(diào)節(jié)器參數(shù)進行相應(yīng)調(diào)節(jié)設(shè)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(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，變?yōu)闇史植空{(diào)節(jié)方式。速度調(diào)控平穩(wěn)，靈活自如，運行穩(wěn)定；同時消除了直流控制裝置爬行/運行切換調(diào)控不當(dāng)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(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(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)電效果可望達到20％以上。系統(tǒng)改造簡單：我們以一個工作日的時間，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，國內(nèi)中小企業(yè)擁有的6～10年的老式直流傳動控制設(shè)備為數(shù)不少，大多已進入換代周期，交流變頻調(diào)速傳動技術(shù)已臻成熟，成為換代首選。國產(chǎn)變頻器的性價比已高，質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)已可與國外著名品牌相媲美，維護及技術(shù)支持方便快捷、費用低廉，越來越受到企業(yè)的青睞。本文選用的SB80矢量系列變頻器，系國產(chǎn)主要品牌，高、中、低應(yīng)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(yīng)用嘗試，以期進一步降低企業(yè)應(yīng)用成本。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號