時(shí)間:2018-03-28 10:31:30來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
引言
現(xiàn)在造紙機(jī)傳動(dòng)控制基本上全部采用交流變頻傳動(dòng)控制系統(tǒng),而市場(chǎng)上變頻器品牌眾多,功能各異。面對(duì)如此眾多的變頻器產(chǎn)品,如何選擇變頻器及相應(yīng)的控制系統(tǒng)成為各廠家的難題,下面簡(jiǎn)單介紹造紙機(jī)對(duì)變頻器的基本要求,以及如何選擇變頻器。
1、紙機(jī)傳動(dòng)特性與變頻器機(jī)械特性
造紙機(jī)傳動(dòng)屬于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,所以要求電機(jī)采用恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速。要求變頻器工作在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速控制狀態(tài),所以應(yīng)該選用恒轉(zhuǎn)矩機(jī)械負(fù)載變頻器。
有的公司對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速采用不同型號(hào)的變頻器,如西門子公司的ECO風(fēng)機(jī)、水泵控制用變頻器和MDV、6SE70恒轉(zhuǎn)矩變頻器。有的公司對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和恒功率調(diào)速采用同一型號(hào)的變頻器,對(duì)于同一臺(tái)變頻器采用不同的控制方式所接配的電機(jī)不同,變頻器內(nèi)部參數(shù)設(shè)置不同。如ABB公司ACS400、ACS600系列變頻器。比如型號(hào)為ACS401-0030的變頻器在恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速控制接配電機(jī)22Kw,在風(fēng)機(jī)、水泵恒功率控制接配電機(jī)為30Kw。所以用戶應(yīng)該了解變頻器的機(jī)械特性匹配。
2、頻率分辨率對(duì)紙機(jī)傳動(dòng)性能的影響
頻率分辨率是衡量變頻器的重要指標(biāo)。頻率分辨率包含頻率給定分辨率和頻率控制分辨率。
1、頻率給定分辨率指變頻器的給定通道對(duì)輸入信號(hào)的分辨率,一般指模擬輸入通道AD的位數(shù)。對(duì)于通訊通道一般給定精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于模擬通道,所以模擬給定通道若能滿足要求,通訊通道是絕對(duì)滿足的。
一般紙機(jī)對(duì)傳動(dòng)調(diào)速的控制精度要求為0.1%,對(duì)于一臺(tái)確定的造紙機(jī)從頻率分辨率的角度來(lái)說(shuō),若能在最低速滿足給定控制精度,則在高速運(yùn)行是沒有問題的。下面我們舉例說(shuō)明:
設(shè)本臺(tái)紙機(jī)在低速抄紙,變頻器運(yùn)行頻率為10Hz,則要求給定精度為:10*0.1%=0.01Hz
所以要求變頻器的頻率分辨率必須能夠小于0.01Hz。
設(shè)本臺(tái)紙機(jī)在高速抄紙,變頻器運(yùn)行頻率為50Hz,則要求給定精度為:
50*0.1%=0.05Hz
所以要求變頻器的頻率分辨率必須能夠小于0.05Hz。
所以我們?cè)谶x擇傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)注意紙機(jī)低速時(shí)變頻器能否滿足控制精度的要求。而不必?fù)?dān)心高速的給定精度。給定精度也可以通過變頻器參數(shù)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié),但缺點(diǎn)是在改變工作狀態(tài)時(shí)需要重新調(diào)整參數(shù)。
如一臺(tái)用于流漿箱控制的上漿泵變頻器,其運(yùn)行頻率一般在30~50Hz之間,控制采用SR73A調(diào)節(jié)器,但是流漿箱液位無(wú)法穩(wěn)定,上漿量忽大忽小,變頻器始終調(diào)節(jié)不能穩(wěn)定。原因變頻器設(shè)定分辨率不夠。給定忽大忽小,1mA對(duì)應(yīng)2.5Hz。我們可以調(diào)節(jié)參數(shù),變頻器的最小給定為30Hz,即給定0mA對(duì)應(yīng)30Hz,給定20mA對(duì)應(yīng)50Hz,這樣1mA對(duì)應(yīng)1Hz,給定頻率分辨率提高了2.5倍。
2、頻率控制分辨率指變頻器的輸出最小分辨率,通常說(shuō)變頻器是無(wú)級(jí)調(diào)速是相對(duì)而言的。變頻器有它的最小分辨率,每次調(diào)速頻率的最小變化。現(xiàn)在變頻器的最小分辨率一般為0.01Hz。用戶在選擇變頻器時(shí)應(yīng)該注意頻率分辨率是否能滿足設(shè)備需要。
3、具有轉(zhuǎn)差補(bǔ)償變頻器對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度的影響
交流異步電機(jī)都存在轉(zhuǎn)差頻率,電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和功率與轉(zhuǎn)差頻率成正比,變頻器為了提高速度控制精度,對(duì)電機(jī)控制采用轉(zhuǎn)差補(bǔ)償。
依據(jù)異步電機(jī)的機(jī)械特性,當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大,轉(zhuǎn)差頻率增大,轉(zhuǎn)子產(chǎn)生速降。轉(zhuǎn)差補(bǔ)償就是利用依據(jù)負(fù)載改變定子同步頻率,以補(bǔ)償轉(zhuǎn)子因?yàn)樨?fù)載的速降,消除調(diào)速靜差,從而保證轉(zhuǎn)子的速度維持恒定。
變頻器的轉(zhuǎn)差補(bǔ)償依據(jù)電機(jī)的機(jī)械特性進(jìn)行,變頻器要求輸入電機(jī)銘牌參數(shù),依據(jù)銘牌參數(shù)來(lái)確定電機(jī)的控制數(shù)學(xué)模型,轉(zhuǎn)差補(bǔ)償量應(yīng)為:
由于電機(jī)在變頻控制調(diào)速過程中,不同公司的電機(jī)的阻抗不同,所以轉(zhuǎn)差補(bǔ)償在有時(shí)是欠補(bǔ)償,有時(shí)為過補(bǔ)償。因此對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)精度會(huì)有一定的影響。
所以在使用變頻器的過程中合理使用轉(zhuǎn)差補(bǔ)償會(huì)消除靜差,提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差補(bǔ)償可以獲得特殊的機(jī)械特性,在板紙機(jī)、瓦楞紙機(jī)調(diào)試運(yùn)行中非常重要。
4、變頻器功能的基本要求
紙機(jī)對(duì)變頻器功能的要求與選擇的上位控制系統(tǒng)有關(guān),不同的控制方式對(duì)變頻器的功能有不同的要求。紙機(jī)一般要求在操作臺(tái)上能夠?qū)ψ冾l器進(jìn)行起停、爬行/運(yùn)行、速度微調(diào)等控制操作;能夠顯示分部線速度、電機(jī)電流等功能;能夠顯示變頻器工作狀態(tài)等功能。
下面列舉在不同的控制方式下對(duì)變頻器的功能要求。
1、模擬控制與速度鏈控制器控制:
要求變頻器有兩路以上的模擬量輸入和輸出功能;兩路以上的數(shù)字量輸入功能;兩路數(shù)字量輸出功能。
兩路模擬量輸入用于速度給定和反饋輸入,第三路模擬量輸入用于速度附加給定控制。兩路模擬量輸出一路用于顯示分部線速度,一路用于顯示變頻器輸出電流。兩路以上的數(shù)字量輸入用于起起??刂坪团佬?運(yùn)行轉(zhuǎn)換控制。兩路數(shù)字量輸出用于顯示變頻器的工作狀態(tài)。
2、電動(dòng)電位器控制方式:
要求變頻器有兩路模擬量輸出功能;四路以上的數(shù)字量輸入功能;兩路數(shù)字量輸出功能。
兩路模擬量輸出一路用于顯示分部線速度,一路用于顯示變頻器輸出電流。兩路數(shù)字量輸入用于起停控制和爬行/運(yùn)行轉(zhuǎn)換控制;兩路數(shù)字量用于速度微調(diào)控制。兩路數(shù)字量輸出用于顯示變頻器的工作狀態(tài)。
3、PLC通訊控制方式
PLC通訊控制方式按照操作方式分有兩種控制方式,一種是采用傳統(tǒng)的按鈕操作方式,另一種為觸摸屏操作方式。這兩種控制方式要求變頻器有通訊控制功能和對(duì)應(yīng)的通訊適配器。如Modbus網(wǎng)絡(luò)要求有Modbus通訊板;Profibus—DP總線要求有Profibus—DP通訊板。
(1)、按鈕控制方式要求變頻器有兩路模擬量輸出功能;兩路的數(shù)字量輸入功能;兩路數(shù)字量輸出功能。兩路模擬量輸出一路用于顯示分部線速度,一路用于顯示變頻器輸出電流。兩路數(shù)字量輸入用于起??刂坪团佬?運(yùn)行轉(zhuǎn)換控制;兩路數(shù)字量輸出用于顯示變頻器的工作狀態(tài)。
(2)、觸摸屏控制方式要求變頻器有一路數(shù)字量輸入,用于急停功能。其它顯示控制都在觸摸屏上進(jìn)行。
5、結(jié)語(yǔ)
該特一臺(tái)造紙機(jī)能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)并能使所生產(chǎn)出的產(chǎn)品滿足客戶的要求,不僅僅是工藝一方面所能決定,其電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)起了舉足輕重的作用。因此,如何選擇一套好的傳動(dòng)系統(tǒng)(即選擇一種此系統(tǒng)的核心裝置—變頻器)就顯得尤為重要,文中為作者從事多年造紙傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)工作的所得,供大家參考。
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