Примена КЕРУН Инвертера у индустрији папирних машина
-- Серија АЦД320
Предговор:
Од 1990. године, а посебно од 1995. године, кинеска индустрија папира доживљава континуирани раст ефективног производног капацитета. До краја 2002. године у Кини је било преко 4.000 фабрика папира, укључујући више од 2.600 значајног обима. Укупна производња у 2002. години достигла је 37,8 милиона тона. У наредне 1-2 године, додато је скоро 10 милиона тона нових производних капацитета. Тренутно, преко 80% нових погонских система машина за папир користи погоне контролисане инвертером.
Инвертори који се примењују у погонима машина за папир морају тренутно да поседују следеће карактеристике:
(1) Широки опсег регулације брзине, са ефикасношћу изнад 90% у целом опсегу брзине;
(2) Фактор снаге већи од 0,9;
(3) Укупно хармонијско изобличење улазне струје мање од 3%;
(4) Употреба поузданих, зрелих стандардних компоненти као што су ИГБТ;
(5) Способност смањења садржаја излазних хармоника и ефективног смањења дв/дт буке и пулсирања обртног момента.
И. Позадина примене инвертора у машинама за папир.
Опрема за погон машина за папир у Кини раније је користила СЦР ДЦ системе за контролу брзине. Проблеми попут клизних прстенова и угљеничних четкица довели су до ниске поузданости и прецизности, што је довело до застареле механике машина за папир са брзинама обично око 200 м/мин, што отежава конкуренцију страним-машинама за папир велике брзине које достижу 1000 м/мин. Производња папира је непрекидан производни процес, који континуирану и уредну контролу производне линије чини уским грлом које ограничава квалитет и излаз папира. Док су системи за контролу брзине једносмерне струје играли значајну улогу у историји развоја машина за папир, ДЦ мотори пате од потешкоћа у одржавању и лоше отпорности на факторе околине, који се углавном манифестују на следећи начин:
(1) Озбиљно хабање комутатора и кварови као што су изгорели комутатори који доводе до дугог застоја;
(2) Бројне потешкоће и високи захтеви у одржавању ДЦ мотора, што резултира високим трошковима поправке;
(3) Тахогенератори склони хабању, што узрокује ниску прецизност у погонском систему;
(4) Сложени системи за контролу брзине једносмерне струје, који се тешко отклањају, што често отежава просечним техничарима да фино-подеше радне брзине машине.
Технологија контроле брзине наизменичне струје, са одличним перформансама регулације брзине и значајним предностима{0}}уштеде енергије, широко је применљива у кинеској економији и сматра се методом контроле брзине наизменичне струје која највише обећава. Не само да поседује супериорне перформансе регулације брзине у односу на ДЦ моторе, већ се тако постепено широко усваја. Примена инвертора у секцијским погонима будућих машина за папир постао је незаобилазан тренд.
Примена инвертера у погонима машина за папир даје веома добре резултате, као што је побољшање квалитета папира из перспективе процеса, повећање производног капацитета, смањење потрошње енергије и продужење циклуса одржавања у прекиду.
Узимајући за пример машину за папир Фоурдриниер, она има два главна дела: део за сушење (суви крај) и део жице (мокри крај). Према захтевима процеса, брзина израде папира се креће од 20–100 м/мин, са основном тежином од 9–30 г/м². Генерално, захтев за прецизност погона за машине за папир је 1–3‰. Због широког опсега варијације брзине и минималне основне тежине од 9 г/м², потребна је још већа прецизност погона. Због тога је за погон машине за папир изабран-управљачки систем затворене петље.
ИИ. Анализа предности{1}}уштеде енергије
На основу поређења потрошње енергије машине за папир пре и после накнадне уградње у фабрици, подаци су следећи:
Потрошња ДЦ контроле: Брзина при 90 м/мин: П90=74А × 180В + 3 × 220=13980В=13.98 кВ (ДЦ погон)
На основу 300 производних дана годишње: Укупна потрошња енергије машине=300 × 24 × 13.98=100, 656 (кВх)
Потрошња енергије контроле инвертера: Брзина при 90 м/мин: П90=1.732 × 16А × 380В=10530В=10.53 (кВ) (Инвертерски погон)
Укупна потрошња енергије машине=300 × 24 × 10.53=75, 816 (кВх)
Годишња уштеда електричне енергије=100,656 – 75,816=24,840 (кВх)
Из овога се стварна уштеда енергије након примене претварача може извести као:25%
ИИИ. Анализа предности процеса
(1) Повећана стопа рада машине за папир: преко 27% (изведено из просечне месечне производње, искључујући друге факторе). Ово може повећати вредност производње.
(2) Побољшана стопа приноса производа: 1,6%
Укратко, усвајање претварача побољшава оперативне перформансе машине за папир, додатно повећавајући економску ефикасност.
ИВ. Примена претварача у помоћној опреми машина за папир
Помоћни објекти за машине за папир обухватају следеће системе: систем за снабдевање папиром, систем беле воде, вакуум систем, систем компримованог ваздуха, систем за припрему и испоруку хемикалија, систем водоснабдевања, систем паре, итд. Да би се обезбедио континуиран и уравнотежен рад машине за папир, капацитет њених помоћних објеката генерално треба да премаши максимални производни капацитет машине за папир за 15%-30%, што резултира значајним губитком енергије.
4.1 Примена претварача у систему залиха
Систем снабдевања залихама мора да испуњава следеће услове:
(1) Стабилна испорука залиха папирној машини, са грешком која не прелази ±5%;
(2) Стабилно и уједначено пропорционалност и конзистентност залиха;
(3) Резервишите одређену количину залиха како бисте омогућили прилагођавање капацитета снабдевања како би се прилагодили променама у брзини и степену машине за папир;
(4) Пречистити и очистити залихе;
(5) Ручка је сломљена од разних делова машине за папир.
Обично се систем снабдевања залихама састоји од пумпи за залихе и пумпи вентилатора у цевоводима и опреме за пречишћавање као што су сита под притиском и чистачи. Да би се постигло горе наведених пет циљева, најважнији корак је промена пумпи залиха и пумпи вентилатора са рада са пуном-брзином на рад са променљивом брзином преко инвертера, што на крају испуњава захтеве аутоматизованог снабдевања залихама.
Узимајући пумпу вентилатора као пример за илустрацију процеса контроле брзине помоћу инвертера: Ова контрола инвертера је погодна за систем контроле брзине са двоструком затвореном{0}}петљом, са спољном петљом за брзину и унутрашњом петљом за струју или обртни момент. Задата вредност брзине за пумпу вентилатора долази из два извора: један је изведен из промена у залихама-према-односа брзине жице, а други је из регулатора притиска у главном сандуку. Прво је примарно подешавање, а друго је фино{5}}подешавање. Однос -према-брзине жице машине за папир је у суштини константан. Стога, када се промени брзина жице, следи брзина вентилатора пумпе. Да би се побољшала прецизност регулатора брзине и одразио стварни процес у претинцу, уобичајено је узети излаз ПИД контролера притиска у резервоару, који варира за ±5%, као додатну задату вредност брзине за пумпу вентилатора. Стварна вредност брзине се добија узорковањем стварне брзине погонског мотора, која се може добити преко уређаја као што су тахогенератори или фотоелектрични ротациони енкодери. Тренутна задана вредност се узима из излазног сигнала петље брзине. Стварна вредност струје се узима из мерења струјних трансформатора на излазу АЦ инвертера сваке погонске тачке. Због тога, за контролу брзине променљиве фреквенције пумпе вентилатора, применом ПИД контроле може се постићи идеални{16}}ефекти уштеде енергије.
В. Примена претварача у систему компримованог ваздуха
Компримовани ваздух се обично користи у машинама за папир за пнеуматске уређаје за утовар/дизање у секцијама жице и преса, уређаје за вођење жице/филца, ваздушне{0}}преграде са ваздушним јастуком, опрему за пренос листова, ваздушне ножеве за облагање и разне пнеуматске инструменте и контролне уређаје.
Главна опрема у систему компримованог ваздуха укључује ваздушне компресоре, пријемнике ваздуха, вентиле за смањење притиска, филтере за ваздух, сепараторе влаге и сигурносне вентиле. Потребан притисак на машини за папир је обично око 5-6 БАР. У већини фабрика папира, два или више компресора раде паралелно, одржавајући константан притисак преко пријемника ваздуха.
Пошто су компресори велике-снаге и контрола притиска се обично постиже утоваром/истоваром, мотори увек раде пуном брзином. Пракса показује да овај метод контроле троши огромну енергију и веома је расипнички. Стога је сада тренд да се користи један фреквентни фреквентни претварач који контролише више -фреквентних јединица линије, формирајући систем затворене{4}}петље под притиском.
ВИ. Примена претварача у систему за припрему и испоруку хемикалија
Велике количине хемикалија се користе за уклањање мастила, пулпирање, премазивање, димензионисање, итд. Њихова употреба је пропорционална брзини вишеструких погона машине за папир. Због тога се у системима за испоруку хемикалија (нпр. пумпе) морају користити погонски системи са променљивом брзином. Опрема за млевење као што су куглични млинови, колоидни млинови, млинови за песак и дисперзатори са високим{5}}смицањем се у великој мери користе у хемијској припреми. Њихове главне карактеристике су велика снага, велика потрошња енергије и тешка радна окружења. Многи произвођачи су већ постигли добре резултате користећи инверторе на опреми за млевење.
Узмимо за пример млин за песак: његов принцип рада укључује уношење материјала који се меље у комору преко пумпе за напајање. Покренут дисперзионим диском који се брзо окреће, материјал је подвргнут интензивном удару и млевењу медија за млевење, распршујући се и мешајући у растварач да би се формирао 合格 премаз, који затим тече кроз горње сито. Главни мотор ове опреме је 110 КВ. Пре употребе инвертера, било је уобичајено да се метода џогинга користи више пута (више од три) током покретања да би се премаз и медиј за млевење равномерно мешали. За различите премазе могу бити потребне различите брзине процеса, али машина је могла да ради само пуном брзином. Контролисање брзине помака да би се спречило преоптерећење главног мотора било је тешко. Потрошња енергије је била велика. Коришћење претварача од 110 КВ ефикасно решава ове проблеме: брзина покретања и споро време рада могу се лако подесити да би се обезбедило оптимално мешање; онлајн бесконачна регулација брзине омогућава различите брзине за различите производе; брзина напајања се може контролисати једноставним праћењем стварне радне струје мотора, са функцијама пре{10}}алармирања и искључења{11}} преоптерећења; уштеде енергије углавном прелазе 20%; губици у мењачу су смањени, избегавајући утицај покретања линијске{13}}фреквенције на мењач; глатка стартна струја спречава удар на мрежу, побољшавајући безбедност мреже. Групне апликације већ постоје у папирним предузећима у Шандонгу, Хеилонгјиангу, Хајнану и другим регионима.
ВИИ. Примена инвертера у систему вентилације сушара
У делу за сушење, сва влага која је испарила из лима, апсорбована ваздухом, мора се континуирано уклањати из просторије за машину за папир путем принудне вентилације. Ефикасност вентилације сушара директно утиче на брзину испаравања влаге из лима и укупну економичност процеса сушења. Добра вентилација смањује засићење паре у ваздуху, чиме се смањује потрошња паре у цилиндрима сушара и повећава брзина сушења.
Неопходна запремина ваздуха за уклањање испарене влаге из дела сушаре зависи од температуре и влажности улазног и одводног ваздуха, као и коришћеног вентилационог система, климатских услова и годишњег доба. Типично, модерне машине за папир користе принудну циркулацију ваздуха за високу ефикасност, користећи доводне вентилаторе за испоруку загрејаног сувог ваздуха (око 80 степени) у доњи део секције сушаре, стварајући узлазни проток ваздуха апсорбујући врућу пару између цилиндара сушара, а затим користећи издувне вентилаторе да извуку влажни врући ваздух сакупљен у хауби напоље (са евентуалним повратом топлоте). У-машинама за папир велике брзине, због повећаног броја цилиндара за сушење, вишеструки сетови доводних и издувних група вентилатора се обично користе у секцијама. Након усвајања инвертера, на основу формула за израчунавање запремине вентилационог ваздуха, запремина доводног ваздуха (брзина доводног вентилатора) и запремина издувног ваздуха (брзина издувног вентилатора) могу да се подесе у реалном-времену без коришћења традиционалне контроле клапне, додатно смањујући потрошњу енергије, смањујући буку вентилатора и продужавајући механички век.
ВИИИ. Примена претварача у системима за воду
Машине за папир су главни потрошачи воде, укључујући системе беле воде, системе за одводњавање, системе заптивне воде, системе за туширање, системе за слатку воду, итд. Често је потребно снабдевање водом под сталним притиском у мрежи цевовода. Традиционално, контрола притиска се постизала преко бајпаса и контролних вентила, ретко помоћу инвертера. Међутим, због опште несташице водних ресурса у Кини, применом инвертера може се уштедети око 10% воде и 30% енергије, што неизбежно смањује дневне оперативне трошкове фабрика папира.
Обично постоје два режима за коришћење инвертера у системима за воду: контрола једног инвертера и наизменични режим претварача.
Контрола једног инвертера:Излаз претварача трајно контролише једну пумпу, док се друге пумпе напајају директно из мреже{0}}мреже фреквенција. Њихови старт/стоп сигнали се контролишу ручно или ПЛЦ логиком.
Режим измене инвертера:Инвертер покреће сваку пумпу наизменично у складу са задатим редоследом. Инвертер може аутоматски да одреди број пумпи које раде (унутар подешеног опсега) на основу захтева за управљање затвореном{1}}петљом притиска. Само једну пумпу покреће претварач у било ком тренутку. Када пумпа{4}}на инвертерском погону достигне постављену горњу границу фреквенције и потребна је додатна пумпа, инвертер пребацује ту пумпу на рад на линијској{5}}фреквенцији и истовремено почиње да покреће другу пумпу са променљивом фреквенцијом.
ИКС. Закључак
Укратко, накнадно опремање машина за папир са инвертерским погонским системима не само да показује значајне ефекте{0}}уштеде енергије и смањује трошкове одржавања опреме, већ ствара и значајне економске користи за предузећа. Може се са сигурношћу рећи да ће изгледи примене система за контролу брзине променљиве фреквенције у индустрији папирних машина постати све шири.