Machines à papier
L’équipement de transmission de la division des machines à papier de notre pays utilisait le mode de régulation de la vitesse SCR DC, en raison de l’existence de bagues collectrices et de balais de charbon causés par une fiabilité et une précision faibles, entraînant le retard mécanique de la machine à papier, la vitesse maximale n’est que d’environ 200 m / min, il est difficile de comparer avec les machines à papier à grande vitesse étrangères 1000 m / min. La fabrication du papier est un processus de production continu, de sorte que le contrôle continu et ordonné de la chaîne de production est devenu un goulot d’étranglement limitant la qualité et la production du papier fini. Le système de régulation de la vitesse CC occupe une position importante dans l’histoire du développement des machines à papier, mais en raison de la difficulté de maintenance et de la faible résistance environnementale des moteurs à courant continu, les principales manifestations sont les suivantes :
(1) Le collecteur est très usé et le collecteur est grillé, ce qui entraîne de longs temps d’arrêt ;
(2) L’entretien du moteur à courant continu est difficile, exigeant et les coûts de réparation ;
(3) Le générateur de vitesse est facile à porter, ce qui entraîne une faible précision du système de transmission ;
(4) Le système de contrôle de la vitesse CC est complexe et difficile à déboguer, et il est difficile pour les techniciens généraux d’appeler les bonnes machines.
La technologie de régulation de la vitesse de conversion de fréquence AC est reconnue comme l’une des méthodes de régulation de vitesse AC les plus prometteuses avec ses excellentes performances de régulation de vitesse, ses économies d’énergie significatives et sa large applicabilité dans le domaine de l’économie nationale. Il a non seulement les excellentes performances de régulation de vitesse du moteur à courant continu, mais également le moteur à courant alternatif simple et fiable, de sorte qu’il est progressivement largement utilisé Par conséquent, il semble que la conversion de fréquence des machines de transmission de la division des machines à papier ait été la tendance générale. La transformation de la conversion de fréquence de la transmission des machines à papier a de très bons effets, tels que l’amélioration des produits en papier, l’augmentation de la capacité de production, la réduction de la consommation d’énergie et l’extension du cycle de maintenance d’arrêt.
Si l’on prend l’exemple d’une usine de transformation d’une machine à papier à mailles longues, celle-ci comporte deux divisions : l’une est le cadre de séchage et l’autre est la partie grillagée (partie humide). Selon les exigences du processus, la vitesse de fabrication du papier est de 20 à 100 m / min et la quantification de la page de papier est de 9 à 30 g / m2. La précision de transmission de la machine à papier générale doit atteindre 1-3 ‰, et la quantité minimale est de 9 g / m2 en raison de la large gamme de changements de vitesse, ce qui nécessite que la précision de transmission de la machine à papier soit plus élevée. Par conséquent, choisissez un système en boucle fermée pour le schéma de contrôle de transmission de la machine à papier.
(2) Analyse des avantages en matière d’économie d’énergie
Selon la comparaison de la consommation énergétique de la machine à papier avant et après la transformation de l’usine, elle est la suivante :
Puissance électrique avant transformation : 90 mètres vitesse P90 = 74A×180V + 3×220 = 13980W = 13,98kW (entraînement DC) Selon 300 jours de production dans un an : consommation électrique de l’ensemble de la machine = 300×24×13,98 = 100656 (kWh)
Puissance électrique après transformation : 90 mètres vitesse P90 = 1.732×16A×380V = 10530W = 10.53 (kW) (transmission par conversion de fréquence) Consommation électrique de l’ensemble de la machine = 300×24×10.53 = 75816 (kWh) Économie d’énergie annuelle = 100656-75816 = 24840 (kWh) On peut conclure que l’économie d’énergie réelle après l’application du convertisseur de fréquence est de : 25 %
(3) Analyse des avantages du processus
(1) Le taux de fonctionnement de la machine à papier est augmenté : plus de 27 % (obtenu à partir de la production mensuelle moyenne, à l’exclusion d’autres facteurs) peut augmenter la valeur de sortie : (2) Le taux de rendement est augmenté : 1,6 %
En résumé, l’utilisation d’un convertisseur de fréquence améliore les performances de fonctionnement de la machine à papier et améliore encore l’efficacité économique.
(4) Analyse de l’application des convertisseurs de fréquence dans les équipements auxiliaires de fabrication du papier
Les installations auxiliaires de la machine à papier comprennent les systèmes suivants : système d’alimentation en pâte à papier, système d’eau blanche, système de vide, système d’air comprimé, système de préparation et de transport de produits chimiques, système d’alimentation en eau, système de vapeur, etc. Afin de permettre à la machine à papier de fonctionner en continu et de manière équilibrée, la capacité de son installation auxiliaire doit généralement dépasser 15 à 30 % de la capacité de production maximale de la machine à papier, ce qui entraînera une perte d’énergie importante. Application de conversion de fréquence du système d’alimentation en pâte
Le système d’approvisionnement en pâte doit répondre aux conditions suivantes :
(1) La boue acheminée vers la machine à papier doit être stable et l’erreur ne doit pas dépasser ±5 % ;
(2) Le rapport et la concentration de la boue doivent être stables et uniformes ;
(3) Stocker une certaine quantité de boue, de sorte que la capacité d’approvisionnement en pâte puisse être ajustée pour s’adapter au changement de vitesse et à la variété de la locomotive papetière ;
(4) Purifier et sélectionner la boue
(5) Traitez les dommages au papier dans diverses parties de la machine à papier.
Normalement, le système d’alimentation en pâte est composé de la pompe à lisier, de la pompe à lisier de la canalisation d’alimentation en lisier et du tamis à pression et de l’effaçant de laitier de l’installation de purification, pour atteindre les cinq objectifs ci-dessus, la chose la plus importante est de changer la pompe à lisier et la pompe à lisier d’un fonctionnement à pleine vitesse à un fonctionnement de conversion de fréquence réglable en vitesse, et enfin de répondre à l’automatisation de l’approvisionnement en pâte.
Prenons l’exemple de la pompe à coulis pour illustrer le processus de contrôle de la vitesse du convertisseur de fréquence : le contrôle de conversion de fréquence doit adopter le mode de contrôle de vitesse du système à double boucle fermée, l’anneau extérieur est la boucle fermée de vitesse et l’anneau intérieur est la boucle fermée de courant ou de couple. La valeur de consigne de la vitesse de la pompe à lisier est obtenue d’une part par la modification de la vitesse du lisier et du rapport de vitesse du réseau, et d’autre part, elle est obtenue à partir du régulateur de pression de la boîte à lisier. La première est la tonalité principale, la seconde est affinée. Le rapport entre la vitesse de la pâte et la vitesse du réseau de la machine à papier est fondamentalement constant, donc une fois que la vitesse du réseau de la machine à papier change, la vitesse de la pompe à pâte change également. Afin d’améliorer la précision du régulateur de vitesse et de refléter le processus réel de la boîte d’écoulement, il est souvent nécessaire de prendre le contrôle PID de pression de la boîte d’écoulement
La valeur de sortie est modifiée de ± 5 % comme consigne de vitesse supplémentaire pour la pompe à lisier. La valeur réelle de la vitesse est tirée de l’échantillonnage de la vitesse réelle du moteur de transmission, qui peut être obtenue grâce au dispositif de détection tel que le moteur à vitesse tournante ou l’encodeur rotatif photoélectrique. La valeur de consigne du courant est tirée du signal de sortie de l’anneau de vitesse, et la valeur réelle du courant est tirée de la valeur mesurée du transformateur de courant à la sortie du convertisseur de fréquence AC à chaque point de transmission. Par conséquent, pour la régulation de la vitesse de conversion de fréquence de la pompe à lisier, il est nécessaire de la contrôler avec PID pour obtenir l’effet d’économie d’énergie idéal.
(5) Application de conversion de fréquence du système d’air comprimé
L’air comprimé est couramment utilisé dans le dispositif de levage pneumatique sous pression des pièces en maille et en presse de la machine à papier, le dispositif de correction de la couverture en maille, la boîte d’écoulement à coussin d’air, l’équipement d’introduction du papier, la lame d’air de revêtement et divers instruments pneumatiques et dispositifs de réglage.
Dans le système d’air comprimé, l’équipement principal comprend un compresseur d’air, un réservoir de stockage d’air, un réducteur de pression, un filtre à air, un séparateur de vapeur et une soupape de sécurité, etc., et la pression sur la machine à papier doit généralement être d’environ 5-6 BAR. Dans la plupart des usines de papier, deux compresseurs d’air ou plus fonctionnent côte à côte, puis à travers un réservoir de stockage d’air pour maintenir la pression constante.
En raison de la puissance élevée du compresseur et de la pression de contrôle qui est généralement régulée par le chargement ou le déchargement, le moteur tourne toujours à plein régime. La pratique montre que cette méthode de contrôle consomme beaucoup d’énergie et est très gaspilleuse. Par conséquent, à l’heure actuelle, ils ont tendance à utiliser une conversion de fréquence et plusieurs fréquences de puissance pour contrôler l’unité de compression et former une boucle fermée de pression.
(6) Application de conversion de fréquence des systèmes de préparation et de convoyage chimiques
Étant donné qu’une grande quantité de produits chimiques est utilisée dans le désencrage, la mise en pâte, le revêtement, l’encollage et d’autres pièces, la quantité d’utilisation est directement proportionnelle à la vitesse des multiples transmissions de la machine à papier, de sorte que le système de transport de produits chimiques (tel que la pompe) doit adopter un système de régulation de la vitesse AC en continu. Un grand nombre d’équipements de broyage sont utilisés dans la préparation de produits chimiques, tels que les broyeurs à boulets, les broyeurs colloïdaux, les broyeurs à sable, les agitateurs à dispersion à haut cisaillement, etc., et leurs plus grandes caractéristiques sont une puissance élevée, une consommation d’énergie élevée et un environnement d’utilisation difficile. À l’heure actuelle, de nombreux fabricants ont utilisé des convertisseurs de fréquence dans les équipements de broyage pour obtenir de bons résultats.
Si l’on prend l’exemple de la rectifieuse, son principe de fonctionnement est qu’une fois que la peinture à meuler est introduite dans le cylindre par le biais de la pompe d’alimentation, elle est entraînée par le disque de dispersion rotatif à grande vitesse, qui est fortement influencé par le fluide de broyage et broyé, puis dispersé et mélangé au solvant pour former un revêtement qualifié, puis filtré à travers le tamis supérieur. Le moteur principal de l’équipement est de 110KW, avant que le convertisseur de fréquence ne soit utilisé, généralement au début du démarrage, le mode de jogging est répété plusieurs fois (plus de trois fois) pour que la peinture et le support de broyage se mélangent uniformément ; Pour différents revêtements, des vitesses de processus différentes sont parfois nécessaires, mais en réalité, ils ne peuvent fonctionner qu’à pleine vitesse ; Il est impossible de contrôler le volume d’alimentation pour s’assurer que le moteur principal n’est pas surchargé ; La consommation d’énergie est très importante. L’utilisation d’un convertisseur de fréquence de 110KW résout bien les problèmes ci-dessus, qui peut facilement régler la vitesse de déplacement et le temps de fonctionnement lent pour garantir que le revêtement et le milieu se mélangent le plus uniformément possible ; Il peut s’agir d’un réglage de vitesse en continu en ligne, et différentes vitesses de broyage sont utilisées pour différentes variétés ; La quantité d’alimentation peut être contrôlée tant qu’elle provient du courant de fonctionnement réel du moteur, et qu’il existe une fonction de pré-avertissement de surcharge et une fonction sans déclenchement ; Le taux d’économie d’énergie peut généralement atteindre plus de 20 % ; Il réduit la perte de la boîte de vitesses et évite l’impact du démarrage de la fréquence de puissance sur la boîte de vitesses. Parce que le courant est faible au démarrage, l’impact sur le réseau électrique est évité et le fonctionnement sûr du réseau électrique est amélioré. À l’heure actuelle, les entreprises de fabrication de papier dans le Shandong, le Heilongjiang, Hainan et d’autres endroits ont été appliquées par lots.
(7) Application de conversion de fréquence du système de ventilation de la sécheuse
Dans la section de séchage, toute la vapeur d’eau évaporée des pages de papier est absorbée par l’air et doit être évacuée en permanence de la papeterie par ventilation forcée. Le fait que le séchoir soit bien ventilé ou non affecte directement le taux d’évaporation de l’humidité dans la page de papier et l’économie de l’ensemble du processus de séchage. Une bonne ventilation réduit la saturation en vapeur de l’air, réduisant ainsi la consommation de vapeur du séchoir et augmentant la vitesse de séchage. La quantité d’air nécessaire pour éliminer la quantité d’eau évaporée du sécheur est liée à la température et à l’humidité de l’air entrant et sortant, ainsi qu’au système de ventilation adopté, aux conditions climatiques et à la saison. Normalement, dans les machines à papier modernes, la circulation d’air forcée est utilisée pour obtenir un rendement élevé, et l’air sec chauffé à environ 80 degrés est envoyé à la couche inférieure de la partie de séchage avec un ventilateur d’admission, de sorte que la vapeur chaude est adsorbée entre les cylindres de séchage pour former un flux d’air ascendant, puis l’air chaud et humide collecté dans la hotte d’air est pompé hors de l’air à travers le ventilateur d’extraction (et enfin la chaleur résiduelle est récupérée). Dans les machines à papier à grande vitesse, en raison de l’augmentation du nombre de cylindres de séchage, ils sont généralement divisés en plusieurs sections de ventilateurs et d’unités d’échappement. Après avoir utilisé le convertisseur de fréquence, l’admission d’air (vitesse du ventilateur) et le volume d’évacuation (vitesse du ventilateur d’extraction) peuvent être ajustés à tout moment selon la formule de calcul du volume d’air de ventilation, sans qu’il soit nécessaire de recourir à un contrôle traditionnel du registre, ce qui réduit encore la consommation d’énergie, réduit le bruit du ventilateur et améliore la durée de vie mécanique
(8) Application de conversion de fréquence du système d’eau La machine à papier est un grand consommateur d’eau, y compris le système d’eau blanche, le système d’égouts, le système d’eau scellée, le système de gicleurs, le système d’eau propre, etc., doivent généralement utiliser l’alimentation en eau à pression constante du réseau de canalisations, mais le contrôle de pression traditionnel est effectué par des vannes de dérivation et de régulation, et le convertisseur de fréquence est rarement utilisé. Cependant, en raison du manque général de ressources en eau en Chine, l’application de convertisseurs de fréquence permettra d’économiser 10 % d’eau et 30 % d’énergie, ce qui réduira inévitablement les coûts d’exploitation quotidiens des papeteries. Il existe généralement deux modes de convertisseur de fréquence utilisés dans les systèmes d’eau : le mode fixe de conversion de fréquence et le mode de circulation de conversion de fréquence.
Conversion de fréquence en mode fixe : la sortie de conversion de fréquence du convertisseur de fréquence contrôle une pompe et le reste des pompes est directement alimenté par le réseau électrique à fréquence d’alimentation, et leurs signaux de démarrage et d’arrêt sont logiquement contrôlés par PLC ;
Mode de circulation de conversion de fréquence : le convertisseur de fréquence entraîne chaque pompe à tour de rôle selon un certain ordre. Le convertisseur de fréquence peut déterminer automatiquement le nombre de pompes en fonctionnement (dans la plage définie) en fonction des exigences de contrôle de la pression en boucle fermée, et une seule pompe est entraînée par le convertisseur de fréquence à la fois. Lorsqu’une pompe entraînée par un onduleur fonctionne à une fréquence supérieure définie et nécessite une pompe supplémentaire, l’onduleur bascule la pompe en fonctionnement à la fréquence d’alimentation tout en entraînant une autre pompe pour qu’elle fonctionne à une conversion de fréquence.
