利佳ERIC-4001变频器在长网纸机上的应用

    (1)在造纸机应用时应选择的频率精度    ①调速精度和频率分辨率    由于造纸机上湿纸又薄又弱，为防止破断，应有高精度的少量延伸，进行高精度的速度控制。所以，纸机传动的变频器应选用16位机变频器，分辨率为0. 01Hz。对于4极电机，50Hz时，额定转速1470r/min，一个级差为(1470÷50)×0.01=0.3r/min，是可以适应的。    实际生产中，操作电位器时，从数字式频率表可以看出，频率精度可稳定在0. 1Hz。以给定的频率为36Hz为例，此时的调速精度是0. 1/36≈0.3%。    电磁调速电机的调速精度可以达到土0.5%。变频调速与前两者相比，均能符合纸机速度要求。    ②稳速精度    各分部在速度上的相对变化，从数字式频率表上，也可以看到，稳定的范围也是0. 1Hz，因而稳速精度也是0.3%。    在造纸机的最敏感部位，即网部和压榨部之间，此时湿纸含水分大，强度低。因此，这两个分部的速度稳定性也特别重要。变频调速与可控硅整流双闭环调速直流电机传动相比，在这一敏感部位显得更稳定，这从水平前进的湿纸页的垂度即可观察到。变频器的输出电压自动补偿功能非常有效，对于电网变化场合具有稳压功能，可使负载电流不会一起振荡，故电机转矩稳定，这是变频调速的一大特点。    综上所述，变频器的分辨率为0. 05Hz的，只能用于低速的小型纸板机；0. 01Hz的，可用于车速130m/min左右，纸张定量20g/m²以上的造纸机开环使用；0.004Hz的，适宜于车速高、门幅宽、传动点多的大型造纸机闭环控制使用。    (2)在中低速造纸机上的应用实例    ①开环控制的优点    变频调速的应用形式有开环和闭环控制以及闭环加计算机控制三种，后两种属于系统上的中高档次，适合于车速高、门幅宽、调速精度高的纸机应用。低档次的是开环无总调无速度链的变频调速系统。    由于16位机解析度0. 01Hz的变频器具有自动检速再同步功能，或者叫做频率追踪，即停电、停机时，不须操作电位器，再开机时，各分部仍可自动地恢复到原来的车速。基于这一点，可以不设总调，也不需要速度链，多一套装置就多一些故障点。所以，车速在130m/min以下，定量在20g/m²以上的造纸机，应用开环无总调无速度链的变频调速系统是经济而可靠的。    ②在长网造纸机上的实际应用    某厂1760mm长网多缸造纸机，20世纪70年代末投产，单电机总轴传动，锥形皮带轮调速，设备由网部、压榨部、二组烘缸、压光机和卷纸机组成，共9个传动点。实现分部传动改造后，由9台ERIC-4001系列16位机变频器分别连接9台交流电机传动，9个传动点。    改造前为75kW直流电机，改造后9台交流电机总装机功率为134kW。    ③应用后的效果    在传动部改造完成后，产品一等品率提高8%，纸机生产能力提高10%：    a．方便了操作，在纸机操作面的控制屏上旋转电位器，即可方便地调节车速。    b．方便了维修，由于使用交流电机不需要维护电刷，使维护工作大大简化。    c．不降低功率因数，由于全部交流电机都分别配置了变频器，使同步性及负载分担控制高性能化。由于逆变部分采用了PWM控制，交流部分只要电压一定就可以了，从而能不依靠电机速度而保持电源高功率因数。    d．保护功能全面，在过电流、过负载、过电压、低电压及温升过高时自动跳脱，并在数位操作板上显示。另外，还有过电流和过电压的限制功能，当过载发生时，电流亦过大，变频器将控制其输出频率，以便控制电流在设定范围内，保护变频器；当设定频率下降很快，即将操作电位器很快旋转到0时，此时电机产生回生电压，变频器自动地减缓频率下降速度．以免回生直流电压导致变频器故障。    e．交流电机的噪声及温升，变频器的输出波形是PWM控制，近似正弦波，这与纯正弦波供电的交流电机相比，噪声略有增加。加上调整时一般均在50Hz以下运转，电动机的风扇也降低了转速，电机温度也略有升高。    f．节约了电能，最多可达40%。    (3)节电效果及技术经济    ①恒转矩负载的节能原理    对于恒转矩负载，如造纸机，转矩T是恒定的，轴功率P正比于转速n。当转速调低时，负载功率也随之降低，而电网供给电动机的功率是否降低与采用哪种方式有关。采用高效调速方式与采用低效调速方式差别较大。    电动机带恒转矩负载时的功率平衡关系可按下式表达：Pm=Pn+Ps，Pn=(1-S) Pm，Ps=SPm    式中，Pm为电动机电磁功率；Pn为负载功率；Ps为转差损耗功率；S为转差率。    当采用变频调速时，由于转差率S=（n1-n）n1，当电源频率f1降低时，交流电动机旋转磁场转速n1（n1=60f1/P）也降低，电动机转子转速n也降低，但旋转磁场与转子转速的差值（n1-n）基本保持不变。从而说明：采用变频调速时，转差率S基本保持不变，而且数值较小，一般为4%～10%，在这种情况下，电动机的转差损耗功率Ps、负载功率Pn及电动机电磁功率都随转速n的降低而减小。其结果使电网输入给电动机的功率也小下来。所以电动机采用变频调速来拖动恒转矩负载是能够节能的，而且转速变化愈大节能愈多。当然转速始终不变也就谈不上节能。    ②与变转差率调速的比较    当采用变转差率三调速时，n1保持不变，当n下降时，（n1-n）上升，则S上升，从而使Ps（Ps=SPm）增大，虽然负载功率Pn（Pn=KTn）随转速降低而减小，可是由于Ps同时增大，结果使电磁功率Pm基本不变，由电网输入的功率也就不减小。所以这种调速方式用于恒转矩负载是不节能的。电磁调速电机就是采用这种方式。变频调速和电磁调速的比较如图5-45。
    图5-45    功率/效率转速图    ③实例显示的节电效果    长网纸机改造前是直流电机总轴传动，75kW，440V，直流电机输入电压平均在380V左右，电流平均为150A，故实际功率约57kW。    改为变频调速交流电机传动后，总装机功率为134kW，但实际应用中，电流平均70A，电压380V，故其功率约为37kW。    这与可控硅调速直流电机总轴传动相比，节电率为(57-37)/57≈35%。以每度电0.47元，纸机一年运转340天，一天运转23小时计算，一年内可节电7135万元。    该厂在纸机改造中，购置变频器一项投入18万元（10台变频器，其中一台备用），除变频器的良好调速、稳速精度给纸机的运转率、产品质量带来优势外，从技术经济角度来看，仅节电这一项，在三年内即可收回对变频器的投资。