工程案例

* 系统概述
某造纸厂生产线1600纸机自84年投入使用，每年都创造着良好的经济效益，特别是自从96年以来通过*系列的改造（如二次涂布的改造、二组烘缸提高干燥能力的改造、上网绝干量控制的改造以及新增3米大缸的改造）之后，其产质量已得到了飞跃的提高，产量由过去的年产1.１万吨增加到1.7万吨，质量也今非昔比。随着产量的提高，纸机暴露出设计车速较低的问题，生产车速已经达到传动系统的*高设计车速75米/分，并且原来的直流总轴传动方式表现出来的速度慢、传动效率低、耗能高、控制方式落后、维护困难等缺点，大大制约了纸厂的进*步发展。为了使产品在激烈的市场竞争中立于不败之地，决定通过改变纸机的传动方式，以提高纸机的生产车速，扩大产量，提高生产效率，减少设备故障和设备维护成本，以创造更大效益。
二 系统要求
原有纸机采用单直流电机总轴传动，通过机械分配转速的方式，如下图所示。由于在生产过程中机械磨损、皮带的打滑等因素，造成速度匹配失调，容易形成断纸、厚薄不均等现象。同时由于现场高温潮湿，使直流电机维护量增加。为了优化产品质量，提高劳动生产率，取消直流电机及其动力的机械传动部分，在每*个传动分部安装交流电机，采用交流分部传动方式。

在这次改造中我们采用了西门子公司的交流传动控制系统来实现，通过先进的控制方式，方便的人机交互系统，实现生产的全自动化，改造的基本目标如下：
1． 提高生产车速：纸机的车速由原来的*高75米/分提高至125米/分。
2． 操作方便：由于采用了人机接口，可以直观的了解设备运行的参数及状况，操作简单，便于调试。
3． 节能：由于弃用了原机械传动系统，大大降低了机械损耗，而且由于交流变频传动系统在运行时*部分变频器处于发电状态，进*步节省了电能，初步估计比原系统节电40％左右。
4． 可靠性高：由于弃用了机构复杂的机械传动系统，提高了系统的可靠性，节约了维护的费用，简化了维护的过程。
5． 产品质量的提高：避免了直流电机的电刷粉尘对纸张质量的影响， 各部分的负荷控制和传动的管理比较方便，便于生产过程的自动控制和调整，降低维护费用和节省劳动力。

三 系统配置与功能实现
1．系统结构如下图所示：

2．系统原理概述：
通过交流变频器控制每个传动电机的转动速度，经过减速箱传递给各个部分的传动轴，电机的转速通过光电编码器反馈回变频器，通过矢量运算，变频器能够确定和控制转矩和磁通的电流分量，从而获得同直流传动相媲*的动态特性。上位控制系统通过总线的通讯方式控制每*台电机的转速，并根据工艺要求实现全线的速度同步、张力控制和加减速控制等，实现整个生产过程的监视与参数调节。
3．设备组成：
交流传动系统采用西门子MasterDrives全数字变频调速系统，实现高精度的矢量控制方式。整个系统采用公用直流母线工作方式，由*台整流单元，23台逆变单元等构成。传动电机采用标准4*电机，增量型编码器作为速度反馈装置。每台逆变单元中安装现场总线控制卡CBP，可将调速装置中的各种工作状态和工作参数传送给上*控制系统西门子S7-300 PLC，实现全线高精度的速度同步。整流单元将三相380V的交流电转换成540V的直流电供给逆变器，当系统处于制动状态时，可以通过制动单元制动。(欢迎来电咨询　 郑州中鑫自动化设备有限公司　网址：www.hnzkwx.com  电话：0371-60133978  手机：13837132021 )

四 使用效果分析
纸机传动改造工程自筹备开始，在短短的3个月内就完成了由设计、采购到安装调试的全过程。在停机改造期间，我们克服了种种困难，加班加点使新的传动系统按时完成并进行了连续72小时*故障运行的测试，其各项指针均达到了设计目标和要求。主要表现在：
1．系统调速精度高，性能安全、可靠、稳定。
由于系统的性能提高，而且操作监测方便，操作人员在引纸时的断纸现象大为减少，并且改变了过去因车速不稳定而不能解决的问题：在底层先引好纸后再上面浆，这就大大减少了生产过程中面浆的损耗，节约了生产材料。
2．切纸机的精度大为改善
切纸机的长刀过去采用的是机械调速方式，当生产中需要改变纸的分切长度时，操作人员就要手动调节长刀的机械传动比，这种调节方式精度差，调刀时间长，这次改造中我们运用PLC来自动计算切纸长度与长刀电机的转速关系，然后通过控制长刀电机的转速，达到分切长度准确、调刀方便快捷的功能，其分切精度由过去的±0.2％提高到±0.1％，而调节时间由过去的10分钟减少到现在的30秒，各项指标创造了*内同类切纸机的新记录。
3．节能效果明显
纸机交流分布传动的改造的顺利完成，为企业带来了明显的经济效益，并为公司的长久发展打下了坚定的基础。