丹佛斯同步控制器在壓光機中的應用

1、淺談丹佛斯同步控制器在壓光機中的應用周強 劉順海 （陜西新銀海電氣XXX，西安 710016 ）摘 要 本文以造紙設備壓光機為例，通過引入VLT5000系列變頻器和VLT同步控制器，介紹了丹佛斯同步控制器實現(xiàn)張力開環(huán)控制的成功案例。關鍵詞 壓光機；張力；同步控制器；中心收卷；驅動輥。一 、慨述 造紙企業(yè)是高能耗企業(yè)，電能消耗十分嚴重。目前我國多分部同步速度控制的中小型造紙設備依然采用以直流調速技術作為電氣系統(tǒng)的核心來配合工藝要求，耗電量大， 在生產(chǎn)過程中經(jīng)常由于機械磨損、傳動帶的打滑等因數(shù)造成速度匹配失調，形成斷紙、厚度不均等現(xiàn)象。為了降低能耗、優(yōu)化產(chǎn)品質量，提高勞動生產(chǎn)率、現(xiàn)代化的造紙設備在

2、傳動部分采用安裝交流電動機并配制相應的特制變頻器、要求各部分不僅能夠實現(xiàn)同步控制，而且能夠在一定的范圍內調速。壓光機的工作原理是將價格低廉的磨木漿、化學機械漿或廢紙脫墨漿以及麥草漿為主要原料，配以少量的長纖維化學漿，并添加30以上的填料制成，其平滑度達 500S以上，不透明度達85以上，裂斷長縱橫平均達3000m以上，其質量可和低定量涂布紙比美，可用作廣告、目錄、插頁等彩色印刷。由于該工藝使用大量填料和高得率的磨木漿或化機漿，可節(jié)省纖維和木材資源，因此可大大降低成本。紙頁經(jīng)壓光機壓光后，可以提高紙頁的平滑度、光澤度和緊度，使紙頁全幅厚度一致，從而改善紙張的外觀質量，并減少透氣度。圖一所示的超級

3、壓光機主要分為放卷裝置（又稱退紙器）、壓光輥裝置（含主電機）和收卷裝置等。原紙從放卷裝置處經(jīng)引紙輥依次通過各紙粕輥和冷鑄輥后進入中心收卷。本文論述的是以西安精美紙業(yè)壓光機改造為例，采用丹佛斯變頻器和同步控制器來實現(xiàn)壓光機的傳動控制改造。壓光機示意圖二、超級壓光機的變頻控制1恒張力控制方案 超級壓光機在快速啟停及中間連續(xù)調速過程中必須保證紙頁的張力恒定，否則收取的紙頁就會卷曲、折頁甚至斷裂，嚴重影響產(chǎn)品的質量和產(chǎn)量。本系統(tǒng)中利用變頻器的組合來達到精確的張力控制，我們知道一般情況下可以通過兩種方式可以滿足這樣的要求：一是通過控制電機的速度來實現(xiàn)，二是通過控制電機的轉矩來實現(xiàn)。由于本例采用的中心卷繞

4、的方式，需要考慮隨著卷徑的連續(xù)（35mm-1000mm）變化電機的給定轉距也需要連續(xù)增加，才能保證紙張的表面張力保持恒定。要達到這一目的，必須引入“卷徑“這一參數(shù)?？紤]到安裝卷徑傳感器的成本和條件，以及丹佛斯的同步卡中心卷繞程序包含有自動卷徑計算功能，故決定采用它來實現(xiàn)恒定的張力控制。當然在這種控制方式下，可以降低了系統(tǒng)的成本和難度。2丹佛斯的同步卡中心卷繞程序中心卷繞控制有三個大的部分組成：a 力給定處理張力錐度控制及張力給定斜坡功能，由于卷繞材質不一樣，根據(jù)需要張力給定可以隨著卷徑的變化而變化；張力極限報警，張力到極限，變頻器輸出信號報警。各種材料所需的張力PID參數(shù)不一樣，可以保存多組P

5、ID參數(shù)，根據(jù)輸入信號選擇。但本例卷繞材料是紙張，只要保持恒張力就可以，不需要這一功能。b 直徑計算功能：直徑計算功能是基于當前直徑=驅動輪轉速*驅動軸直徑/卷繞轉速。卷徑到達指示多個初始卷徑選擇，可以儲存多個不同的卷筒直徑，根據(jù)控制信號選擇。卷徑測量功能（需要輔助傳感器）卷徑計算限制，根據(jù)材料厚度可以限制計算出的卷徑變化速率。c 張力PID控制。根據(jù)張力檢測裝置檢測的張力與設定張力作PID調節(jié)，其結果根據(jù)卷徑作限幅。在當前卷徑及線速度可以計算出當前需要的卷繞轉速最為前饋。所以變頻器的總給定等于前饋速度加上張力PID的調節(jié)量。 3超級壓光機的變頻組構以西安精美紙業(yè)造紙廠為例，采用十二輥超級壓光

6、機。選用的主牽引電機功率為：P =160 KW，因此選用變頻器VLT5252來控制主電機，收卷電機功率為：P=22KW，因此收卷變頻器采用VLT5032，主電機和收卷電機各加裝旋轉編碼器，張力反饋機構采用安裝簡便的跳舞輪方式，另外在收卷變頻器上采用丹佛斯的同步控制卡。 丹佛斯同步選件卡的基本工作原理是通過光電編碼器反饋電機實際的速度與位置，與給定的速度或位置信號比較，再通過內部計算，直接對電機的速度進行控制。三、 方案設計 該系統(tǒng)主速度由主電機的VLT5252變頻器開環(huán)控制來驅動主傳動電機，采用主-從式結構給定，主牽引的速度給定由變頻器的電位器輸入，當主電機啟動，裝于主電機上的旋轉編碼器輸出信

7、號，該信號連接在拖動收卷電機的VLT5032變頻器同步卡上，當同步卡接收到編碼器信號，同時是以跟隨主電機速度拖動收卷電機，收卷電機上的編碼器同時也輸出信號至丹佛斯變頻器同步卡，以保證同步。 張力控制，由配重浮動輥給定張力，位移傳感器反饋張力至丹佛斯變頻器，通過丹佛斯同步控制器內部計算調整以保持恒定張力。 由于變頻器具有較強的過載能力和低頻額定轉矩，保證了速度不隨負載的變化而變化。同時克服低速時速度不穩(wěn)定的缺陷。五、改造優(yōu)勢 造紙廠屬于輕化工企業(yè)，對防火要求很嚴。在造紙企業(yè)中都采用可控硅裝置-直流電機的調速方式，但因電機周圍的紙屑粉塵多，必須經(jīng)常打掃，否則積聚在整流子附近會因電刷打火燃燒嚴重威脅

8、安全生產(chǎn)。而且，由于設備操作頻繁，不少場合須再生制動，因此原直流電刷磨損嚴重。因此必須定期打掃，換刷，不僅維修費用高，而且影響生產(chǎn)進度。在造紙廠應用變頻造紙技術，有如下優(yōu)點： 1、采用變頻替代直流調速后能降低企業(yè)能耗。系統(tǒng)有先進的張力控制方法以及同步精度得到了大幅提高，為設備生產(chǎn)的紙張質量提供了有力的技術保障。整機速度調整方便、平穩(wěn)，調速范圍廣。加、減速同步，能滿足多種生產(chǎn)要求。 2、調速精度滿足造紙生產(chǎn)需求，當負荷變化或電網(wǎng)波動時，電機轉速無變化，適應性強。3、變頻器體積小，重量輕，不必另設控制盤，相對于可控硅裝置，占地面積大大縮小，而且安裝容易，調試簡單，操作方便，噪音小，無振動。4、運行

9、、操作、維護簡便，提高產(chǎn)品的質量和產(chǎn)量5、變頻器有軟啟功能，非常適合于軟啟動的調速設備。6，本系統(tǒng)采用先進的變頻控制技術，使電機軟啟動，減輕機械沖擊和降低部分噪音，延長機械設備的使用壽命，減少機械維修費用。變頻器有自我診斷功能，檢修方便，大大減輕檢修時間。六、結束語 本系統(tǒng)在同樣的系統(tǒng)中改造的造價低，并且性能穩(wěn)定、使用更方便。 本系統(tǒng)采用丹佛斯變頻器和丹佛斯同步控制卡收卷方案后，現(xiàn)場配置簡潔，工作穩(wěn)定，調試方便。實際的收卷效果非常理想，端面整齊，張力穩(wěn)定。正是基于丹佛斯變頻器同步控制卡的控制特點，加上其完善的功能、高可靠性和優(yōu)秀的性能價格比，滿足了用戶對于紡織、造紙、冶金等各個領域的不同要求。參考文獻 1.略 整理簡介 周強