英威腾CHV100在造纸机械上的应用

█ 引言
造纸企业是高能耗企业每吨纸所耗电能在500度以上，电能消耗十分严重。传统的造纸机械的采用SCR直流调速（大功率）和滑差电机（小功率）传动，在生产过程中经常由于机械磨损、传动带的打滑等因数造成速度匹配失调，形成断纸、厚度不均等现象。为了降低能耗、优化产品质量，提高劳动生产率、现代化的造纸设备多采用多电机分部传动，即在每一个传动分部安装交流电动机并配制相应的变频器、要求各分部能够实现同步控制，也能够在一定的范围内调速。下面以天津某造纸厂为例，阐述INVT-CHV100系列变频器在造纸机械上的应用。
█ 造纸工艺
造纸机械的基本组成部分按照纸张形成的顺序分为网部、压榨、前干燥、后压榨、后干燥、压光机、卷纸机等。其工艺为流浆箱输出的纸浆在网部脱水成型，在压榨部进行压缩使纸层均匀，经过前干燥进行干燥，接着进入后压榨进行施胶，再进入后干燥器烘干处理，然后利用压光机使纸张平滑，最后通过卷纸机形成母纸卷。造纸工艺流程图如下所示：

  

造纸工艺流程图


造纸机械现场
█ 控制方案
天津某造纸厂造纸生产工艺的后干燥、压光机、卷纸机原采用直流调速。现采用INVT-CHV100系列变频器进行多电机分部传动控制。具体控制要求是：（1）五台变频器均采用闭环矢量控制，从而增加变频调速的控制精度及系统的启动能力。（2）前三台烘干机与第四台压光机要求同一线速度运行。（3）第四台压光，要求有转矩到速度的转换（自动）功能。压光机，处于转矩控制模式运行时，可以很好平衡纸张在从后干燥辊输出的张力变化，从而有效避免了纸张表面在压光时滑坏，同时，对于收卷侧也提供了良好的送纸条件。（4）第五台为纸张收卷控制（卷纸机），要求收卷时张力恒定，本系统没有张力反馈，因此，在纸张的收卷处采用无张力反馈转矩控制模式进行控制。控制系统的电气接线图如下图所示：


五传动点造纸系统电气控制示意图

系统第一台变频器采用模拟量AI1通道给定频率。第二台至第四台变频器采用“A+B”的方式给定频率，主频率“A”采用前一级的变频器模拟量输出“AO1”信号给定，叠加频率“B”采用模拟量AI2通道给定，做为传动速度的微调，以实现系统的同步运行。第五台变频器采用“CHV100+PG卡+张力卡”的控制方案，张力控制模式为：无张力反馈速度控制。采用线速度法测量卷径，线速度的给定来源于第四台变频器的模拟量输出“AO1”。继电器输出作为故障指示。
█ 主要参数设置
（1）1#变频器
P0.01      1         有PG矢量控制
P0.01      1         端子指令通道
P0.03      1         模拟量AI1给定频率
P0.11      5         加速时间0            
P0.12      2         减速时间0            
P2.01      50        电机额定频率           
P2.02      1460      电机额定转速         
P2.03      380       电机额定电压      
P2.04      23        电机额定电流           
P2.05      11        电机额定功率  
P3.10      1000      PG参数               
P3.11      1         PG方向选择           
P5.02      1         正转运行            
P5.03      7         故障复位     
P5.04      6         自由停车
P6.04      3         故障输出
（2）2#—4#变频器
P0.00      1         有PG矢量控制
P0.01      1         端子指令通道
P0.03      1         模拟量AI1给定频率
P0.04      0         模拟量AI2给定频率
P0.06      2         A+B频率给定
P0.11      5         加速时间0            
P0.12      2         减速时间0            
P2.01      50        电机额定频率           
P2.02      1460      电机额定转速           
P2.03      380       电机额定电压           
P2.04      23        电机额定电流           
P2.05      11        电机额定功率  
P3.10      1000      PG参数               
P3.11      1         PG方向选择  
P3.13      30%       键盘设定转矩（4#变频器设置）
P5.02      1         正转运行
P5.03      7         故障复位
P5.04      6         自由停车
P5.05      31        转矩控制禁止（4#变频器设置）
P6.04      3         故障输出
（3）5#变频器
P0.01      1         有PG矢量控制
P0.01      1         端子指令通道
P0.11      5         加速时间0            
P0.12      2         减速时间0            
P2.01      50        电机额定频率           
P2.02      1440      电机额定转速           
P2.03      380       电机额定电压           
P2.04      8.9       电机额定电流           
P2.05      4         电机额定功率           
P3.10      1000      PG参数               
P3.11      1         PG方向选择            
PF.00      1         无张力反馈转矩控制
PF.01      0         收卷模式
PF.04      120       最大张力               
PF.06      63        张力数字设定           
PF.10      25        张力锥度系数           
PF.11      1         机械传动比            
PF.12      1.52      最大卷曲直径           
PF.14      0.5       卷曲直径0              
PF.18      0         线速度法              
PF.22      260       最大线速度
PF.23      1         AI1线速度输入
PF.24      0.5       最低线速度
PF.33      5         系统惯量补偿系数
PF.34      800       材料密度
PF.35      1.5       材料宽度            
█ 系统总结
实践证明：INVT-CHV100有PG矢量（闭环矢量）变频调速方案能够很好的满足造纸生产过程中的速度给定、速度微调、加减速控制、速度/转矩切换、负荷分配、收卷等控制要求。由于采用了CHV100高性能矢量变频器，系统具有起动转矩大、过载能力强、动态响应快、稳速精度高等特点。INVT-CHV100为造纸机械提供了完美的解决方案，省去了PLC，降低了能耗、提高了生产效率、为用户节省更多地成本、在中、低速造纸行业得到了越来越广泛的应用。
█ 参考文献
1.《CHV系列矢量变频器说明书》         深圳市英威腾电气股份有限公司
2．《CHV系列矢量变频器扩展卡说明书》   深圳市英威腾电气股份有限公司
3．《造纸工艺与技术》                   化学工业出版社出版