Aplikasi Inverter KERUN dalam Industri Jentera Kertas
-- Siri ACD320
Prakata:
Sejak 1990, dan khususnya sejak 1995, industri kertas China telah mengalami pertumbuhan berterusan dalam kapasiti pengeluaran yang berkesan. Menjelang akhir tahun 2002, terdapat lebih 4,000 kilang kertas di China, termasuk lebih daripada 2,600 skala penting. Jumlah keluaran pada tahun 2002 mencecah 37.8 juta tan. Dalam 1-2 tahun berikutnya, hampir 10 juta tan kapasiti pengeluaran baharu telah ditambah. Pada masa ini, lebih 80% sistem pemacu mesin kertas baharu menggunakan pemacu terkawal penyongsang.
Penyongsang yang digunakan dalam pemacu mesin kertas mesti mempunyai ciri-ciri berikut pada masa ini:
(1) Julat peraturan kelajuan yang luas, dengan kecekapan melebihi 90% merentasi keseluruhan julat kelajuan;
(2) Faktor kuasa lebih tinggi daripada 0.9;
(3) Jumlah herotan harmonik arus input kurang daripada 3%;
(4) Penggunaan komponen standard yang boleh dipercayai dan matang seperti IGBT;
(5) Keupayaan untuk mengurangkan kandungan harmonik keluaran dan merendahkan bunyi dv/dt dan denyutan tork dengan berkesan.
I. Latar Belakang Aplikasi Inverter dalam Mesin Kertas.
Peralatan pemacu keratan mesin kertas di China sebelum ini menggunakan sistem kawalan kelajuan SCR DC. Isu seperti gelang gelincir dan berus karbon membawa kepada kebolehpercayaan dan ketepatan yang rendah, mengakibatkan mekanik mesin kertas lapuk dengan kelajuan biasanya sekitar 200 m/min, menjadikannya sukar untuk bersaing dengan mesin kertas berkelajuan tinggi-tinggi asing mencecah 1000 m/min. Pembuatan kertas ialah proses pengeluaran yang berterusan, menjadikan kawalan berterusan dan teratur barisan pengeluaran sebagai halangan yang menyekat kualiti dan pengeluaran kertas. Walaupun sistem kawalan kelajuan DC memainkan peranan penting dalam sejarah pembangunan mesin kertas, motor DC mengalami kesukaran dalam penyelenggaraan dan rintangan yang lemah terhadap faktor persekitaran, terutamanya ditunjukkan seperti berikut:
(1) Kehausan dan kerosakan komutator yang teruk seperti komutator terbakar yang membawa kepada masa henti yang lama;
(2) Banyak kesukaran dan keperluan yang tinggi dalam penyelenggaraan motor DC, mengakibatkan kos pembaikan yang tinggi;
(3) Tachogenerator terdedah kepada haus, menyebabkan ketepatan rendah dalam sistem pemacu;
(4) Sistem kawalan kelajuan DC yang kompleks, sukar untuk nyahpepijat, selalunya menyukarkan juruteknik biasa untuk-menala kelajuan pengendalian mesin.
Teknologi kawalan kelajuan frekuensi boleh ubah AC, dengan prestasi pengawalan kelajuan yang sangat baik dan faedah penjimatan-tenaga yang ketara, digunakan secara meluas dalam ekonomi China dan dianggap sebagai kaedah kawalan kelajuan AC yang paling menjanjikan. Ia bukan sahaja mempunyai prestasi pengawalan kelajuan yang unggul bagi motor DC tetapi secara beransur-ansur diterima pakai secara meluas. Penggunaan penyongsang dalam pemacu keratan mesin kertas masa depan telah menjadi trend yang tidak dapat dielakkan.
Aplikasi penyongsang dalam pemacu mesin kertas menghasilkan hasil yang sangat baik, seperti meningkatkan kualiti kertas dari perspektif proses, meningkatkan kapasiti pengeluaran, mengurangkan penggunaan tenaga, dan melanjutkan kitaran penyelenggaraan penutupan.
Mengambil mesin kertas Fourdrinier sebagai contoh, ia mempunyai dua bahagian utama: bahagian pengering (hujung kering) dan bahagian wayar (hujung basah). Mengikut keperluan proses, kelajuan pembuatan kertas berjulat dari 20–100 m/min, dengan berat asas 9–30 g/m². Secara amnya, keperluan ketepatan pemacu untuk mesin kertas ialah 1–3‰. Oleh kerana julat variasi kelajuan yang luas dan berat asas minimum 9 g/m², ketepatan pemacu yang lebih tinggi diperlukan. Oleh itu, sistem kawalan-gelung tertutup dipilih untuk pemacu mesin kertas.
II. Analisis Faedah Penjimatan{1}}Tenaga
Berdasarkan perbandingan penggunaan tenaga mesin kertas sebelum dan selepas memasang semula di kilang, data adalah seperti berikut:
Penggunaan Kuasa Kawalan DC: Kelajuan pada 90 m/min: P90=74A × 180V + 3 × 220=13980W=13.98 kW (pemacu DC)
Berdasarkan 300 hari pengeluaran setahun: Jumlah penggunaan kuasa mesin=300 × 24 × 13.98=100,656 (kWj)
Penggunaan Kuasa Kawalan Penyongsang: Kelajuan pada 90 m/min: P90=1.732 × 16A × 380V=10530W=10.53 (kW) (Pemacu penyongsang)
Jumlah penggunaan kuasa mesin=300 × 24 × 10.53=75,816 (kWj)
Elektrik tahunan menjimatkan=100,656 – 75,816=24,840 (kWj)
Daripada ini, penjimatan tenaga sebenar selepas menggunakan penyongsang boleh diperolehi sebagai:25%
III. Analisis Faedah Proses
(1) Kadar operasi mesin kertas meningkat: lebih 27% (diperoleh daripada output purata bulanan, tidak termasuk faktor lain). Ini boleh meningkatkan nilai pengeluaran.
(2) Kadar hasil produk yang lebih baik: 1.6%
Ringkasnya, menggunakan penyongsang meningkatkan prestasi operasi mesin kertas, seterusnya meningkatkan kecekapan ekonomi.
IV. Aplikasi Penyongsang dalam Peralatan Bantu Mesin Kertas
Kemudahan tambahan untuk mesin kertas termasuk sistem berikut: sistem bekalan stok, sistem air putih, sistem vakum, sistem udara termampat, sistem penyediaan dan penghantaran kimia, sistem bekalan air, sistem stim, dll. Untuk memastikan operasi mesin kertas yang berterusan dan seimbang, kapasiti kemudahan tambahannya secara amnya perlu melebihi kapasiti pengeluaran maksimum mesin kertas sebanyak 15%-30%, yang mengakibatkan kehilangan tenaga yang ketara.
4.1 Aplikasi Inverter dalam Sistem Bekalan Stok
Sistem bekalan stok mesti memenuhi syarat berikut:
(1) Penghantaran stok yang stabil ke mesin kertas, dengan ralat tidak melebihi ±5%;
(2) Pembahagian dan ketekalan stok yang stabil dan seragam;
(3) Simpan sejumlah stok untuk membolehkan pelarasan kapasiti bekalan untuk menyesuaikan diri dengan perubahan dalam kelajuan dan gred mesin kertas;
(4) Bersihkan dan bersihkan stok;
(5) Pemegang pecah dari pelbagai bahagian mesin kertas.
Biasanya, sistem bekalan stok terdiri daripada pam stok dan pam kipas dalam paip, dan peralatan penulenan seperti skrin tekanan dan pembersih. Untuk mencapai lima matlamat di atas, langkah paling penting ialah menukar pam stok dan pam kipas daripada operasi-penuh kelajuan kepada operasi kelajuan berubah melalui penyongsang, akhirnya memenuhi keperluan bekalan stok automatik.
Mengambil pam kipas sebagai contoh untuk menggambarkan proses kawalan kelajuan dengan penyongsang: Kawalan penyongsang ini sesuai untuk sistem kawalan kelajuan gelung-dwi tertutup, dengan gelung luar untuk kelajuan dan gelung dalam untuk arus atau tork. Titik tetapan kelajuan untuk pam kipas datang daripada dua sumber: satu diperoleh daripada perubahan dalam stok-ke-nisbah kelajuan wayar, dan satu lagi daripada pengawal tekanan peti kepala. Yang pertama ialah pelarasan utama, yang terakhir adalah penalaan-yang halus. Nisbah-kepada-stok kelajuan wayar mesin kertas pada asasnya adalah tetap. Oleh itu, apabila kelajuan wayar berubah, kelajuan pam kipas mengikuti. Untuk meningkatkan ketepatan pengatur kelajuan dan mencerminkan proses sebenar dalam peti kepala, adalah perkara biasa untuk mengambil output pengawal PID tekanan peti kepala, berbeza-beza sebanyak ±5%, sebagai titik tetapan kelajuan tambahan untuk pam kipas. Nilai kelajuan sebenar diperoleh daripada pensampelan kelajuan sebenar motor pemacu, yang boleh diperoleh melalui peranti seperti tachogenerator atau pengekod berputar fotoelektrik. Titik tetapan semasa diambil daripada isyarat keluaran gelung kelajuan. Nilai semasa sebenar diambil daripada pengukuran oleh pengubah semasa pada output penyongsang AC setiap titik pemacu. Oleh itu, untuk kawalan kelajuan frekuensi berubah pam kipas, melaksanakan kawalan PID boleh mencapai kesan penjimatan tenaga{16}}yang ideal.
V. Aplikasi Penyongsang dalam Sistem Udara Mampat
Udara termampat biasanya digunakan dalam mesin kertas untuk peranti pemuatan/pengangkat pneumatik dalam bahagian wayar dan penekan, peranti pemandu wayar/perasan,-kotak kepala berkusyen udara, peralatan pemindahan kepingan, pisau udara salutan dan pelbagai instrumen pneumatik dan peranti kawalan.
Peralatan utama dalam sistem udara termampat termasuk pemampat udara, penerima udara, injap pengurangan tekanan, penapis udara, pemisah lembapan dan injap keselamatan. Tekanan yang diperlukan pada mesin kertas biasanya sekitar 5-6 BAR. Dalam kebanyakan kilang kertas, dua atau lebih pemampat beroperasi secara selari, mengekalkan tekanan berterusan melalui penerima udara.
Memandangkan pemampat mempunyai kuasa- tinggi dan kawalan tekanan biasanya dicapai dengan memuatkan/memunggah, motor sentiasa berjalan pada kelajuan penuh. Amalan menunjukkan kaedah kawalan ini menggunakan tenaga yang besar dan sangat membazir. Oleh itu, trend sekarang ialah menggunakan satu pemacu frekuensi pembolehubah mengawal unit frekuensi-berbilang talian, membentuk sistem gelung-tekanan tertutup.
VI. Aplikasi Inverter dalam Sistem Penyediaan dan Penghantaran Bahan Kimia
Sebilangan besar bahan kimia digunakan dalam penyahintakan, pemulpaan, salutan, saiz, dll. Penggunaannya adalah berkadar dengan kelajuan pemacu berbilang mesin kertas. Oleh itu, sistem pemacu AC kelajuan berubah-ubah mesti digunakan dalam sistem penghantaran bahan kimia (cth, pam). Peralatan pengisaran seperti kilang bebola, kilang koloid, kilang pasir dan-penyerak ricih tinggi banyak digunakan dalam penyediaan kimia. Ciri utamanya ialah kuasa tinggi, penggunaan tenaga yang tinggi, dan persekitaran operasi yang keras. Banyak pengeluar telah mencapai keputusan yang baik dengan menggunakan penyongsang pada peralatan pengisaran.
Mengambil kilang pasir sebagai contoh: Prinsip kerjanya melibatkan pemasukan bahan yang akan dikisar ke dalam ruang melalui pam suapan. Didorong oleh-cakera serakan berputar berkelajuan tinggi, bahan itu tertakluk kepada hentaman dan pengisaran yang kuat oleh media pengisaran, menjadi tersebar dan dicampur ke dalam pelarut untuk membentuk salutan合格, yang kemudiannya mengalir keluar melalui skrin atas. Motor utama peralatan ini ialah 110 KW. Sebelum menggunakan penyongsang, adalah perkara biasa untuk menggunakan kaedah joging beberapa kali (lebih daripada tiga) semasa permulaan untuk mencampurkan salutan dan media pengisaran secara seragam. Untuk salutan yang berbeza, kelajuan proses yang berbeza mungkin diperlukan, tetapi mesin hanya boleh berjalan pada kelajuan penuh. Mengawal kadar suapan untuk mengelakkan beban motor utama adalah sukar. Penggunaan tenaga adalah teruk. Menggunakan penyongsang 110 KW dengan berkesan menyelesaikan masalah ini: kelajuan joging dan masa larian perlahan boleh ditetapkan dengan mudah untuk memastikan pencampuran optimum; peraturan kelajuan tanpa langkah dalam talian membenarkan kelajuan yang berbeza untuk produk yang berbeza; kadar suapan boleh dikawal hanya dengan memantau arus larian sebenar motor, dengan lebihan beban pra-penggera dan{11}}fungsi bebas; penjimatan tenaga secara amnya melebihi 20%; kehilangan kotak gear dikurangkan, mengelakkan impak dari{13}}garisan frekuensi bermula pada kotak gear; arus permulaan yang lancar menghalang kesan grid, meningkatkan keselamatan grid. Aplikasi kelompok sudah wujud dalam perusahaan kertas di Shandong, Heilongjiang, Hainan dan wilayah lain.
VII. Aplikasi Inverter dalam Sistem Pengudaraan Pengering
Di bahagian pengering, semua lembapan yang disejat dari helaian, diserap oleh udara, mesti terus dikeluarkan dari bilik mesin kertas melalui pengudaraan paksa. Keberkesanan pengudaraan pengering secara langsung mempengaruhi kadar penyejatan lembapan dari kepingan dan ekonomi keseluruhan proses pengeringan. Pengudaraan yang baik merendahkan ketepuan wap di udara, dengan itu mengurangkan penggunaan wap dalam silinder pengering dan meningkatkan kelajuan pengeringan.
Isipadu udara yang diperlukan untuk mengeluarkan lembapan sejat dari bahagian pengering adalah berkaitan dengan suhu dan kelembapan udara masuk dan ekzos, serta sistem pengudaraan yang digunakan, keadaan iklim dan musim. Lazimnya, mesin kertas moden menggunakan peredaran udara paksa untuk kecekapan tinggi, menggunakan kipas bekalan untuk menghantar udara kering yang dipanaskan (sekitar 80 darjah ) ke bahagian bawah bahagian pengering, mewujudkan aliran udara ke atas dengan menyerap wap panas antara silinder pengering, kemudian menggunakan kipas ekzos untuk mengekstrak udara panas lembap yang terkumpul dalam hud ke luar (dengan pemulihan haba akhirnya). Dalam-mesin kertas berkelajuan tinggi, disebabkan peningkatan bilangan silinder pengering, berbilang set kumpulan bekalan dan kipas ekzos biasanya digunakan dalam bahagian. Selepas menggunakan penyongsang, berdasarkan formula pengiraan isipadu udara pengudaraan, isipadu udara bekalan (kelajuan kipas bekalan) dan isipadu udara ekzos (kelajuan kipas ekzos) boleh dilaraskan dalam masa-sebenar tanpa menggunakan kawalan peredam tradisional, seterusnya mengurangkan penggunaan tenaga, merendahkan bunyi kipas dan memanjangkan hayat mekanikal.
VIII. Aplikasi Inverter dalam Sistem Air
Mesin kertas ialah pengguna air utama, termasuk sistem air putih, sistem efluen, sistem air meterai, sistem pancuran mandian, sistem air tawar, dll. Bekalan air tekanan berterusan dalam rangkaian saluran paip selalunya diperlukan. Secara tradisinya, kawalan tekanan dicapai melalui pintasan dan injap kawalan, jarang menggunakan penyongsang. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kekurangan umum sumber air di China, menggunakan penyongsang boleh menjimatkan kira-kira 10% dalam air dan 30% dalam tenaga, tidak dapat tidak mengurangkan kos operasi harian kilang kertas.
Biasanya terdapat dua mod untuk menggunakan penyongsang dalam sistem air: Kawalan Penyongsang Tunggal dan Mod Gantian Penyongsang.
Kawalan Penyongsang Tunggal:Output penyongsang mengawal satu pam secara kekal, manakala pam yang lain dikuasakan terus daripada-grid frekuensi talian. Isyarat mula/berhenti mereka dikawal secara manual atau oleh logik PLC.
Mod Gantian Penyongsang:Penyongsang memacu setiap pam secara bergilir-gilir mengikut urutan yang ditetapkan. Penyongsang secara automatik boleh menentukan bilangan pam yang berjalan (dalam julat yang ditetapkan) berdasarkan keperluan kawalan gelung-tekanan tertutup. Hanya satu pam didorong oleh penyongsang pada bila-bila masa. Apabila pam penyongsang-mencapai had frekuensi atas yang ditetapkan dan pam tambahan diperlukan, penyongsang menukar yang mengepam ke operasi frekuensi-talian dan pada masa yang sama mula memacu pam lain dengan frekuensi berubah-ubah.
IX. Kesimpulan
Ringkasnya, memasang semula mesin kertas dengan sistem pemacu penyongsang bukan sahaja menunjukkan kesan penjimatan-kuasa yang ketara dan mengurangkan kos penyelenggaraan peralatan tetapi juga mencipta manfaat ekonomi yang besar untuk perusahaan. Ia boleh dengan yakin menyatakan bahawa prospek aplikasi sistem kawalan kelajuan frekuensi berubah dalam industri jentera kertas akan menjadi semakin luas.