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變頻器在造紙行業(yè)的節(jié)能應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間:2015-09-24 02:07:17瀏覽次數(shù):2060
變頻器(Variable-frequency Drive,VFD)是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù),通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流(交流變直流)、濾波、逆變(直流變交流)、制動單元、驅(qū)動單元、檢測單元微處理單元等組成。
變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率,根據(jù)電機(jī)的實(shí)際需要來提供其所需要的電源電壓,進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的,另外,變頻器還有很多的保護(hù)功能,如過流、過壓、過載保護(hù)等等。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,變頻器也得到了非常廣泛的應(yīng)用。
采用變頻器能提高紙機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能,進(jìn)一步提高了經(jīng)濟(jì)效益。造紙機(jī)的輔助設(shè)施包括以下幾個(gè)系統(tǒng):供漿系統(tǒng)、白水系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、化學(xué)品制備及傳送系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)等。為了使造紙機(jī)能夠連續(xù)均衡地運(yùn)轉(zhuǎn),它的輔助設(shè)施能力,一般應(yīng)超過造紙機(jī)的最大生產(chǎn)能力的15%~30%。
1. 供漿系統(tǒng)的變頻器應(yīng)用
供漿系統(tǒng)必須滿足下列幾個(gè)條件:
(1) 向造紙機(jī)輸送的漿料要穩(wěn)定,誤差不能超過±5%;
(2) 漿料的配比和濃度要穩(wěn)定均勻;
(3) 貯備一定的漿料量,使供漿能力可以調(diào)節(jié),以適應(yīng)造紙機(jī)車速和品種的改變;
(4) 對漿料進(jìn)行凈化精選;
(5) 處理造紙機(jī)各部分損紙。
通常情況下,供漿系統(tǒng)由供漿管路的漿泵、沖漿泵和凈化設(shè)施的壓力篩、除渣器組成,要達(dá)成以上五點(diǎn)目的,最主要就是要對漿泵和沖漿泵從全速運(yùn)行改造為速度可調(diào)節(jié)的變頻運(yùn)行,最終滿足供漿自動化。
2. 壓縮空氣系統(tǒng)的變頻器應(yīng)用
壓縮空氣常用于造紙機(jī)網(wǎng)部與壓榨部的氣動加壓升降裝置、網(wǎng)毯的校正裝置、氣墊式流漿箱、引紙?jiān)O(shè)備、涂布?xì)獾兑约案鞣N氣動儀表和調(diào)節(jié)裝置等處。壓縮空氣系統(tǒng)中,主要設(shè)備有空氣壓縮機(jī)、儲氣罐、減壓閥、空氣過濾器、汽水分離器及安全閥等,造紙機(jī)上通常壓力需要為5~6BAR左右。在大多數(shù)紙廠中,都通過2臺以上的空壓機(jī)并列運(yùn)行,然后通過儲氣罐來保持壓力恒定。
由于壓縮機(jī)功率較大且控制壓力一般都通過加載或卸載來調(diào)節(jié),電動機(jī)始終處于全速運(yùn)行狀態(tài)。實(shí)踐表明該控制方式耗能巨大,浪費(fèi)嚴(yán)重。所以目前都已趨向于采用由一臺變頻器控制、多臺直接工頻運(yùn)行的方式來控制壓縮機(jī)組,并組成壓力閉環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)。
3. 化學(xué)品制備及傳送系統(tǒng)的變頻器應(yīng)用
由于在脫墨、制漿、涂布、施膠等部位要用到大量的化學(xué)品,其使用的量與紙機(jī)多傳動的速度成正比,所以在化學(xué)品的傳送系統(tǒng)(如泵)必須采用無級交流調(diào)速系統(tǒng),其首選為變頻器。主要是基于該化學(xué)品泵的功率較小,一般都在0.4kW~5.5kW之間,而這一功率段的變頻器的性能價(jià)格比已經(jīng)屬于最優(yōu),多年前還在廣泛使用的電磁調(diào)速和無級調(diào)速齒輪泵都已經(jīng)面臨淘汰。根據(jù)最新市場統(tǒng)計(jì),中等品牌的最低功率變頻器已經(jīng)跌至千元/kW以下。
在化學(xué)品制備中要用到大量的研磨設(shè)備,如球磨、膠體磨、砂磨、高切變分散攪拌器等,他們最大的特點(diǎn)就是高功率、高耗能、使用環(huán)境惡劣。目前已經(jīng)有廠家在研磨設(shè)備上采用變頻器取得了良好的效果。
4、烘干部通風(fēng)系統(tǒng)的變頻器應(yīng)用
在烘干部,紙頁中蒸發(fā)出來的所有水汽被空氣吸收后,必須通過強(qiáng)制通風(fēng)不斷地從造紙車間排除。烘干部通風(fēng)良好與否,直接影響到紙頁中水分的蒸發(fā)速度和整個(gè)烘干過程的經(jīng)濟(jì)性;通風(fēng)良好,可降低空氣中的蒸汽飽和度,從而減低烘缸蒸汽的消耗量,提高烘干速度。 排除烘干部蒸發(fā)水量所必需的空氣量,與進(jìn)入以及排出的空氣溫度和濕度有關(guān),也與采用的通風(fēng)系統(tǒng)、氣候條件和季節(jié)有關(guān)。通常,在現(xiàn)代紙機(jī)中采用強(qiáng)制的空氣循環(huán)以求高效,用進(jìn)氣鼓風(fēng)機(jī)將加熱到80度左右的干燥空氣送進(jìn)烘干部下層,使在烘缸之間吸附熱汽形成向上的氣流,然后通過排氣抽風(fēng)機(jī)將匯集在氣罩中的濕熱空氣抽出室外(最后回收余熱)。在高速紙機(jī)中,由于烘缸數(shù)量的增多,通常都分成幾段的鼓風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)組。采用變頻器之后,可以根據(jù)通風(fēng)空氣量的專家計(jì)算公式,隨時(shí)調(diào)節(jié)進(jìn)氣量(鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速)和排氣量(排風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速),而無須采用傳統(tǒng)的風(fēng)門控制,進(jìn)一步降低能耗,降低風(fēng)機(jī)的噪音,提高機(jī)械壽命。
5. 水系統(tǒng)的變頻器應(yīng)用
紙機(jī)是個(gè)耗水大戶,包括白水系統(tǒng)、污水系統(tǒng)、密封水系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、清水系統(tǒng)等,通常情況下都需要用到管網(wǎng)恒壓力供水,但傳統(tǒng)的控壓都是通過旁路和調(diào)節(jié)閥來進(jìn)行,很少用到變頻器。但是由于中國國內(nèi)水資源的普遍缺乏,而變頻器的應(yīng)用將可以節(jié)水10%和節(jié)能30%,必然會降低紙廠的日常運(yùn)行成本。
變頻器使用在水系統(tǒng)上通常有二種模式:即變頻固定方式、變頻循環(huán)方式。
(1) 變頻固定方式
變頻器變頻輸出固定控制一臺泵而其余各泵由工頻電網(wǎng)直接供電,它們的啟停信號由PLC進(jìn)行邏輯控制;
(2) 變頻循環(huán)方式
變頻器按照一定順序輪流驅(qū)動各泵運(yùn)行。變頻器能根據(jù)壓力閉環(huán)控制要求自動確定運(yùn)行泵臺數(shù)(在設(shè)定范圍內(nèi)),同一時(shí)刻只有一臺泵由變頻驅(qū)動。當(dāng)變頻器驅(qū)動的泵運(yùn)行到設(shè)定的上限頻率而需要增加泵時(shí),變頻器將該泵切換到工頻運(yùn)行,同時(shí)驅(qū)動另一臺泵變頻運(yùn)行。
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