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森蘭制漿造紙行業(yè)應(yīng)用典型解決方案

（一）紙漿制漿工藝

紙和紙板的生產(chǎn)過程可以分為兩部分：制漿過程和造紙過程。制漿過程就是把植物纖維原料離解變成單根纖維的過程，在離解過程中對纖維產(chǎn)生機(jī)械和化學(xué)損傷越小越好。由于原料的不同，制漿有廢紙制漿和木材（竹、草）制漿。

1、廢紙的制漿技術(shù)

和造紙工業(yè)一樣，紙漿生產(chǎn)廠家所使用的廢紙根據(jù)來源可以分為三類：紙廠損紙；用戶使用前的廢紙，如印刷廢料和裁切廢料；用戶使用后的廢紙，主要包括從家庭和商店回收的廢紙。

2、木材（竹、草）制漿

90％以上的紙和紙板是由木漿制造的，而且木漿生產(chǎn)的工藝過程比廢紙制漿工藝復(fù)雜，污水的處理要進(jìn)行堿回收，工藝上也多一些環(huán)節(jié)。木材制漿包括下列基本過程：備料—制漿—洗滌—篩選—漂白。

為簡單起見，本文紙漿設(shè)備變頻調(diào)速節(jié)能的案例以廢紙制漿工藝為例。

3、造紙輔機(jī)

如上所述的制漿的碎漿、磨機(jī)、分散機(jī)、推進(jìn)器、漿泵、風(fēng)機(jī)、真空泵等各種機(jī)械稱為造紙輔機(jī)。以上的機(jī)械中，漿泵和風(fēng)機(jī)為平方轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性，用變頻調(diào)速節(jié)能顯著；碎漿、磨機(jī)、分散機(jī)和真空泵等為恒轉(zhuǎn)矩機(jī)械特性，節(jié)能率與漿泵和風(fēng)機(jī)比較要小一些。經(jīng)驗證明，將二者加在一起平均計算，節(jié)能率大約在10%～15%。

（二）造紙工藝

造紙的過程是一個連續(xù)生產(chǎn)過程，漿料通過上漿流送系統(tǒng)，傳送到紙機(jī)生產(chǎn)流水線的前端流漿箱，然后將紙漿均勻地施在行走并搖晃的網(wǎng)布上，經(jīng)過真空吸水、壓榨、若干級烘缸烘干、壓光（壓紋）、卷紙成為原紙；原紙又可以另外進(jìn)行機(jī)外涂布（或機(jī)內(nèi)涂布）、超級壓光、復(fù)卷產(chǎn)出成品紙。

紙機(jī)的規(guī)格是按紙幅的寬度和線速度（m/min）來定型，如1760/250/min、1880/110/min、2400/120/min、2460/450/min、4200/550/min等型號的紙機(jī)，其數(shù)字表示紙機(jī)生產(chǎn)紙的幅寬及車速。

造紙車速與造紙原料的種類、非木質(zhì)纖維、脫水性能、濕紙強(qiáng)度等有關(guān)。對于文化用紙，450m/min以上為高速，150m/min～450m/min中速，150m/min以下為低速。不過車速也是相對的，對不同的紙種，最高車速有不同的限制。

（三）造紙機(jī)的電氣傳動

1. 造紙對電氣傳動的要求：

(1)、工作車速的調(diào)節(jié)：1:2～1:5，有時可達(dá)1:8～1:10。

(2)、保持車速穩(wěn)定：紙幅不發(fā)生斷頭和許可上漿濃度波動范圍內(nèi)保持定量偏差符合標(biāo)準(zhǔn)，精度±1%～10%。

(3)、各分部速比調(diào)整：網(wǎng)部和壓榨時，縱向伸張，橫向收縮；烘干時，縱向和橫向均收縮。

如生產(chǎn)書寫紙文化紙時，各分部的速比如下：

伏輥 94～95.5

壓1 96～97

壓2 97.5～98

烘干 100

壓光 100.05～100.15

卷紙 100.1～100.5

各分部相對該分部有±6%調(diào)節(jié)范圍。

(4)、保持分部間既定速比的穩(wěn)定：載荷的變化，電壓的變化，速比保持穩(wěn)定，及時地使前后各部分的車速自動跟隨變化，及時糾正偏差，使速比變化范圍不超過±3%。

（5）、爬行速度：適當(dāng)爬行速度在15～50m/min。

2. 總軸傳動

為使紙機(jī)各分部按規(guī)定的速比運(yùn)行，傳統(tǒng)的辦法用一根軸傳動。各分部的速度由皮帶塔輪來調(diào)節(jié)。這種調(diào)節(jié)法是完全機(jī)械式的，運(yùn)行時噪聲特別大，精度不是很高，因此，一般車速為400～700r/min，最高不超過800r/min。

優(yōu)點：調(diào)速性能好，操縱方便，廣泛應(yīng)用于中低速紙機(jī)。

缺點：各分部調(diào)速不方便，維護(hù)工作量大，占地面積大。

3. 分部傳動

保持各分部速比精度高，無傳動軸功率減少10%～15%，操作安全、方便，占地面積小，各分部可單獨啟動。

交流分部傳動：簡單的開環(huán)調(diào)速，對低速紙機(jī)1092、1760等速度鏈采用電位器并聯(lián)模擬量給定方式或變頻器由頻率加減端口控制。

PLC或計算機(jī)控制：由PLC給出各段速度（數(shù)字式速度鍵），或用工控機(jī)加板卡組成；工控機(jī)上位機(jī)、下位機(jī)PLC組成。

（四）造紙機(jī)電氣傳動特殊問題

1、直流母線式

在類似于紙機(jī)生產(chǎn)線這種傳動系統(tǒng)中，會出現(xiàn)一個或幾個傳動分部的速度比規(guī)定的速度低，由于傳動分部之間有柔性的連接，低速傳動分部被速度高的傳動分部拖著走而處于發(fā)電狀態(tài)。如果再生能量得不到處理，變頻器就要產(chǎn)生“過壓”跳閘，使生產(chǎn)停頓。如果每個傳動分部都配一套能耗制動單元或能量回饋系統(tǒng)，那就太浪費(fèi)了，只需將變頻器采用直流母線式。在設(shè)計傳動系統(tǒng)時，如果傳動分部不是很多，比如10個以下，應(yīng)考慮這種方案。具有10個左右傳動點的紙機(jī)大概就是1770紙機(jī)，這種紙機(jī)前級伏輥、壓榨1、壓榨2變頻器不會出現(xiàn)再生狀態(tài)，而在烘1至烘6的變頻器容易出現(xiàn)再生發(fā)電狀態(tài)，就把這幾級的變頻器的直流母線互聯(lián)，組成簡單的直流母線式。

2、同步

紙機(jī)的各分部按一定的速比傳動，或者稱為比例聯(lián)動。運(yùn)行過程中，各分部均可微調(diào)速度。從紙機(jī)對傳動的要求看，關(guān)鍵是保持車速穩(wěn)定。一般V/F變頻器開環(huán)控制方式可用于低速紙機(jī)的總軸或分部傳動；V/F變頻器閉環(huán)控制方式或無速度傳感器矢量變頻器開環(huán)控制方式可用于中速紙機(jī)的分部傳動；無速度傳感器矢量變頻器閉環(huán)控制方式用于高速紙機(jī)的分部傳動。實際上，除了考慮紙機(jī)的車速外，還要考慮紙幅的寬度，如2400/120/min紙機(jī)，車速雖然較低，但紙幅較寬，在選用變頻器時按中速紙機(jī)處理。

3、張力控制

多電機(jī)分部傳動時，各分部需用的功率變化會導(dǎo)致電動機(jī)的轉(zhuǎn)速改變，并引起各分部的速比發(fā)生變化。傳動中配有減速器，不可避免地會有慣性力，所以不是總能立即恢復(fù)規(guī)定的各分部速比而造成斷紙。此外，供電壓及頻率的波動也會導(dǎo)致各分部速比的變化。因此，現(xiàn)今比較完善的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，是保持各分部間規(guī)定的紙幅張力。在抄紙過程中，通過烘缸進(jìn)入壓光以前，基本上已經(jīng)達(dá)到成紙的干度要求，即紙頁的伸縮率已經(jīng)很小，對于有機(jī)內(nèi)涂布的造紙機(jī)，它有前烘缸后烘缸的配置，又要經(jīng)歷“加水”—“脫水”的過程，這就必須引入張力控制。

張力控制一般有兩種方式，一種為直接張力檢測控制，即在出缸后的導(dǎo)紙輥上安裝張力傳感器，幅寬4m以內(nèi)的造紙機(jī)一旁單側(cè)安裝；幅寬4m以上的造紙機(jī)則兩側(cè)安裝。另一種為間接張力控制方式，人為地將壓光部的變頻器的機(jī)械特性變軟，自動適應(yīng)張力的變化。

4、負(fù)荷分配（平衡）

現(xiàn)代長網(wǎng)造紙機(jī)在網(wǎng)部和壓榨部都會出現(xiàn)2～3臺電動機(jī)同時驅(qū)動同一個負(fù)載的情況，各傳動點之間不是剛性連接，而是通過網(wǎng)、毛氈之間一種柔性連接，速度跟蹤出現(xiàn)問題，就必然會出現(xiàn)幾臺電機(jī)之間的負(fù)荷分配。負(fù)荷分配的原則是要求各個傳動點的表面滾筒的線速度一致，但各傳動點的電機(jī)的功率、所驅(qū)動的輥筒的直徑不同、包角不同，同樣也產(chǎn)生負(fù)荷分配問題。解決負(fù)荷分配的方法是主傳動環(huán)節(jié)設(shè)為速度控制，從傳動設(shè)置為轉(zhuǎn)矩控制。