艾默生TD3000变频器在造纸厂的应用

1 引言 造纸生产对于传动控制系统的性能要求很高，东莞某造纸厂采用艾默生TD3000系列矢量控制变频器对其1号机组瓦楞纸生产线进行了技术改造，不仅将机组的运行速度从120m/min提高到180m/min，远远超出了该机组140m/min的设计能力，而且同步效果也很理想，证明采用艾默生TD3000系列矢量控制变频器对其改造是成功的。 2 工艺设备简介 东莞某造纸厂1号机组瓦楞纸生产线的机组速度设计能力为140min,如图1所示,它由1主压、2主压、1号大缸、2号大缸、3号大缸、4号大缸和卷取机等7个传动点组成，其中1、2主压将纸浆压成纸，主压辊入口纸浆水份大,出口水份小,负载转矩相应波动大;4个大缸采用3m大缸,缸内的热蒸气将纸烘干,属于恒转矩大惯量负载,减速时间较长,一般需要1min左右,其中4号缸在卷取机换纸卷时,出口处纸带张力具有瞬间突变,要求控制系统具有快速阶跃转矩响应能力;卷取机采用压接方式,变频器控制主动辊,主动辊利用和从动辊之间的摩擦使从动辊被动卷纸,卷取机为恒转矩负载,由于卷取处于生产线出口段,且卷取段纸带很干,因此对变频器的机械控制特性要求很高。 图1 造纸生产线 3 变频器配置 根据1号机组各传动点的特点，1主压、2主压、1号大缸、2号大缸和3号大缸使用艾默生TD2000系列变频器进行控制，而4号大缸和卷取机使用艾默生TD3000系列矢量控制变频器进行控制。TD3000系列变频器适用于高速造纸、拉丝设备、注塑设备、机床设备、化纤装置和电梯等场合，具有以下特点： （1） 具有电机参数自适应功能，可实现温度补偿； （2） 转矩限定，防止频繁跳闸； （3） 转矩控制与速度控制可在线切换； （4） 启动预励磁，加快矢量控制响应速度； （5） 具有零伺服锁定功能，保持零速150%转矩输出。 一号机组变频器的配置如表1所示。 表1 1号机组变频器配置 4 控制系统 1号机组造纸生产线采用串行速度链开环模拟同步控制系统，如图2所示。生产线统调速度由精密电位器模拟给定，1号同步卡模拟输入（0～10V）由电位器同步给定，其模拟输出（0～10V）作为1号变频器及2号同步卡的控制输入，2号同步卡输出作为2号变频器及3号同步卡的控制输入……，串行速度链开环模拟同步控制要求同步卡具有很好的电压线性跟随特性和高抗干扰能力，适合高速造纸应用场合。当微调某一传动点时，该传动点后级同步跟随改变，前级不变。  图2 造纸串行同步控制系统 5 调试步骤 TD2000变频器控制原理图参照TD2000用户手册，X1端子设为多段频率1(爬行功能),由于生产线50Hz对应150min，故爬行速度30min对应10Hz，参数设置如表2所示 表2 TD2000数据配置 TD3000变频器控制原理图参照用户手册，采用无速度传感器矢量控制，参数如表3所示。  表3 TD3000数据配置 电机参数辨识：由于原控制系统使用0～10V模拟电压输出，因此需要在AO1与GND之间并联一个500Ω电阻，提取相应的电压供外部指示。设完参数后，开始对电机进行参数辨识，辨识之前首先应使电机高速运行15分钟左右，并施加直流制动，使电机达到一定的温升，以弥补冷态参数与实际运行参数的差异（气温仅10℃左右），参数辨识结果如表4所示。 表4 TD3000 22KW电机辨识结果 6 结束语  根据用户要求,操作工从120m/min一直调到180m/min,同步效果非常理想。据操作工反映，1号机组目前的运行速度已远远超出该机组的设计能力140m/min，充分证明了艾默生TD3000产品在造纸生产线的运行是成功的。 信息来源于：变频器世界