【論文摘要】本文探討了變頻調(diào)速及其控制技術(shù)在紙機生產(chǎn)線的上漿系統(tǒng)、分部傳動、卷取系統(tǒng)和輔助設(shè)施的廣泛應(yīng)用，并詳細闡述了具體的控制要求和實現(xiàn)的控制策略。

1 引言

造紙機是由一系列配套設(shè)備組成的聯(lián)合機，分濕部和干部兩大部分。濕部包括上漿流送系統(tǒng)、網(wǎng)部和壓榨等部分，干部包括烘干、壓光和卷取等部分。其生產(chǎn)流程一般是：漿料通過上漿流送系統(tǒng)傳送到紙機生產(chǎn)流水線的前端流漿箱，然后漿流由此依次通過網(wǎng)部、壓榨、前烘缸、后壓榨、后烘缸、壓光機和卷紙機等在內(nèi)的分部設(shè)備，成為原紙；原紙又可以另外進入機外涂布和復(fù)卷機產(chǎn)出成品紙。

造紙是一個連續(xù)生產(chǎn)的過程，因此生產(chǎn)線的連續(xù)和有序控制成為了制約成品紙質(zhì)量和產(chǎn)量的瓶頸。變頻調(diào)速作為90年代中期后最強有力的控制方式進入了原本屬于直流調(diào)速(適用于大中紙機)和滑差電機(適用于中小紙機)天下的造紙領(lǐng)域，并已近取得良好的市場效果。

交流變頻調(diào)速技術(shù)以其卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電以及在國民經(jīng)濟領(lǐng)域的廣泛適用性，而被公認為是一種最有前途的交流調(diào)速方式。直流調(diào)速系統(tǒng)在紙機的發(fā)展史上占有重要的地位，但由于直流電機存在維護難、抗環(huán)境能力差等原因，到了90年代已嚴重制約了造紙整機的性能價格比。而變頻調(diào)速技術(shù)能最大程度上發(fā)揮了交流電機本身固有的優(yōu)點(結(jié)構(gòu)簡單、堅固耐用、經(jīng)濟可靠、動態(tài)響應(yīng)好等)，再加上變頻調(diào)速理論業(yè)已形成一門相對獨立的學(xué)科，變頻調(diào)速技術(shù)全面應(yīng)用于紙機生產(chǎn)線的時代已經(jīng)到來了。本文就變頻調(diào)速及其控制技術(shù)在紙機生產(chǎn)線上的應(yīng)用做進一步的闡述。

2 造紙機上漿系統(tǒng)的變頻調(diào)速控制

造紙機上漿系統(tǒng)負責將紙漿通過漿泵、沖漿泵、多級篩等設(shè)備輸送到紙機網(wǎng)部流漿箱的過程，其中漿泵和沖漿泵為最重要的設(shè)備，因為它們關(guān)系到成形紙的質(zhì)量，尤其是克重，因此必須采用變頻控制才能達到紙機的設(shè)計要求。實踐證明，安裝變頻裝置能適應(yīng)不同車速、不同品種的用量變化，使?jié){泵組的運行始終處于高效狀態(tài)。另外，采用變頻控制時，電動機和漿泵的轉(zhuǎn)速下降，軸承等機械部件磨損降低，泵端密封系統(tǒng)不易損壞，機泵的故障率大為降低，維修工作量也隨之減少。

上漿工藝必須符合以下要求：(1)向造紙機的網(wǎng)部輸送的漿料量一定要穩(wěn)定，誤差不超過±5%；(2)漿料的配比和濃度要穩(wěn)定、均勻；(3)對漿料進行凈化精選等。因此對漿泵和沖漿泵的速度控制是保證第(1)、(2)項實現(xiàn)的重中之重。

下面以沖漿泵為例來說明速度控制的流程：該變頻控制采用雙閉環(huán)系統(tǒng)的速度控制方式，外環(huán)是速度閉環(huán)(V-控制)，內(nèi)環(huán)是電流或轉(zhuǎn)矩閉環(huán)(I-控制)。沖漿泵速度的設(shè)定值一方面是由漿速和網(wǎng)速比變化而獲得的V設(shè)定，另一方面是來自于流漿箱的壓力控制器(P－控制)。前者是主調(diào)，后者是微調(diào)。紙機的漿速和網(wǎng)速比基本上是恒定的，因此紙機的網(wǎng)速一變化，V設(shè)定也隨著變化，沖漿泵的轉(zhuǎn)速也跟隨變化；為了提高速度調(diào)節(jié)器的精確性和反映流漿箱的實際工藝過程，通常還需取流漿箱的壓力PID控制輸出值的±５%的變化來作為沖漿泵附加的速度設(shè)定值。速度的實際值(V實際)取自傳動電機的實際速度采樣，可通過旋轉(zhuǎn)測速電機或光電旋轉(zhuǎn)編碼器等檢測裝置獲取。電流的設(shè)定值(M設(shè)定)取自取自速度環(huán)的輸出信號，電流的實際值(M實際)取自各個傳動點的交流變頻器輸出端電流互感器的測量值。