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造纸设备节能改造方案

造纸设备节能改造方案

造纸设备节能改造方案
发布者:admin 发布时间:2012-11-7 10:56:48 阅读:1256

造纸设备变频节能改造方案

 

一、国内造纸设备的调速方式现状

制浆造纸工业装机容量大,生产连续性要求高,但大部分造纸厂设备陈旧,工艺落后,尤其调速方式落后,造纸厂需要调速的造纸设备一般采用以下几种调速方式调速:

1、更换异步电机的皮带轮进行有极调速;

2、交流整流子异步电机小范围的无极调速;

3、直流发电机组---直流电机调速;

4、可控硅整流装置-----直流电机调速(小纸厂常用);

5、电磁离合器----鼠笼电机调速;

6、异步电机配用伞形皮带轮小范围调速(切纸机多用此);

7、交流变频器----异步电机无极调速。

二、造纸厂的调速设备概况

造纸厂通常需要调速的设备有造纸机,纸板机,复卷机,超级压光机,切纸机,锅炉鼓风机、引风机,补水泵,循环泵,清水泵,污水泵,纸浆泵,碱回收泵等,具体的调速简况如下:

设备名称

调速方式

调速范围

稳定程度

单机容量

纸板机

1,2,3

1:03

1-2%

200KW

复卷机

2,3,5,7

1:05

0.5-3%

100KW

切纸机

1,2,4,5

1:03

2-5%

30KW

超级压光机

3,4

1:20

0.1-2%

75KW

小型长网机

1,2,3,4

1:05

1-3%

160KW

中型长网机

2,3,4

1:10

0.5-1%

300KW

大型长网机

3,4

1:20

0.1-0.5%

500KW

低速纸机多为异步电机总轴传动,单机容量大。老式中速纸机也为总轴传动,新型的均为直流电机分步传动。目前高速纸机都是直流电机分步传动。一般有7~14个分步,装机容量约为3000KW,单机容量约在200~500KW

三、造纸厂应用交流变频调速技术的实效

造纸厂属于轻化工企业,是一级防火单位,对防火要求很严。比如造纸小复卷机,很多都采用可控硅装置------直流电机的调速方式,但因复卷机周围的纸屑,粉尘多,必须经常打扫,否则纸屑积集在整流子附近会因电刷打火燃烧,严重的威胁安全生产。由于复卷机操作频繁,需再生制动,因此原直流电机的碳刷磨损严重。必须定期打扫,换刷。不仅维修费用高,而且影响生产进度。

在造纸厂应用交流变频技术,有如下优点:

1.变频器体积小,重量轻,不必另设控制盘,安装容易,调试简单,操作方便,噪音小,无振动。

2.调速精度完全满足造纸生产要求,当负荷变化或电网电压波动时,电机转速无变化,适应性强。

3.具有完善的保护功能,可靠性强。

4.变频器具有自我诊断的功能,检修方便,大大的减少停机检修的时间。

5.节电效果明显,一般在20~40%左右。

6.实现了无极调速,当变换生产品种,进行设备抢修,更换毛布铜网,或发生其他故障时,均可以不停机调速,从爬行,慢速到设定速度均可以随意调整,大大减轻了工人的劳动强度,缩短了检修,试车的时间。既增加了产量。又延长了器件的使用寿命。

7.变频器有软启动的功能,非常适合用于软启动的调速设备(复卷机,超级压光机)。

四、造纸机的理想拖动系统

国内造纸行业中,纸机拖动系统无论是单机总轴传动,还是分步传动,大多采用晶闸管,整流双闭环调速稳速系统。如1880造纸机,该系统控制部分所用元件及系统的成套技术比较落后,各类技术参数分散性较大,所组成的放大器漂移大,受温度影响敏感,电路元件多,焊点多,插接点多,可靠性差,抗干扰能力低,导致系统稳定性差,直接影响纸机产量及产品质量。具不完全统计,上述系统稳定率低于85%,年维修费用昂贵,该系统所存问题如下:

1、稳定精度低,速度波动频繁;

2、测速机碳刷及换向器的接触不良等造成速度波动;

3、受温度的变化而造成速度的慢漂移;

4、系统维修费用高,值班室不能离人;

5、车速慢,仅80m/min,车速无法提高。

针对上述问题,可采用交流变频器替代原晶闸管拖动系统。该系统自动化程度很高,内部具有转差自动补偿控制,能自动根据负载电流的变情况检测到其变化信号,调整其输出频率,从而达到在负载变化时输出频率自动跟踪的目的。另外,还增加了一个转速检测及跟踪环节,既由转速编码器检测到的电机转速信号反馈到变频器的给定端,完成速度跟踪的任务。该系统安装调试完后,投运一次成功,运行以来系统运行可靠,稳定,操作简单方便,无须专人值班,车速可以达到500m/min。在线无极调速,稳定率可达到95%以上,完全解决了直流拖动系统存在的问题,从而提高了产品的产量和质量,降低了消耗和成本,减轻了工人的劳动强度,同时节能35%以上,(直流系统总负荷75A/380V,交流系统为45A/380V)。节能效果明显。

五、变频器在连续蒸煮装置中的应用

在造纸行业中,许多电机须经调速才能使生产正常进行,如造纸车间因各段烘缸的线速度不同,要对每段烘缸进行调速,一般均采用直流调速。制浆车间连续蒸煮工段,众多纸厂已采用先进的湿法备料工艺,即用水洗涤苇片达到除渣,预浸的功能。因为环境极为潮湿,其它调速方式不能满足生产条件,交流调速是最好的方法。用一台变频器对37KW的电机调速,拖动一台37KW的苇片泵,为连蒸部分输送经洗涤后的苇片。根据电机不同转速改变苇片泵流量,并利用其它手段控制其苇片浓度,使输送的苇片量桓定并达到设计产量所需苇片量,并要苇片泵在其正常运行范围内工作,要达到以上要求,变频器是最好的选择。

1、湿法备料工艺流程简介:

苇片送到洗涤器内,供液泵将清水注入洗涤器内,在洗涤器中水和苇片混合,搅拌器使水和苇片混合物形成涡流洗涤,渣滓由排渣器排出,洗净的苇片和水由苇片泵抽出送到脱水机,脱水后苇片以一定干度送到连蒸部分,湿法备料中需要自动化仪表控制洗涤器液位,苇片泵流量等参数。

2、控制系统简介:

1)进水流量控制:包括流量变送器,电器调节器,液位检测器三部分。

2)苇片泵转速控制:包括变频器,调节器(显示,给定作用)两部分。

3)洗涤器液位控制:包括压力变送器,配电器,调节器三部分。

控制系统如下:以控制洗涤器液位(80%)为主使进水量,进苇片量和出苇片与水混合物量达到动态平衡,在产量一定时苇片消耗量一定,因而在洗涤器中苇片的浓度保持一定时,苇片泵抽苇片和水混合物的流量也就是一定的,但浓度是人工测出的,因此要调节流量。在实际生产中,输送的苇片量基本满足生产需要,并保持一定,使苇片泵流量稍大,故浓度降低,这样不易发生阻塞。苇片泵流量不经常改变,由液位控制部分检测液位,液位变化时,由液位控制部分给进水流量控制液位量,而改变进水流量。

3、有关工艺参数:

1)设计蒸煮能力60t/d2.5t/h);

2)得浆率40%

3)苇片用量125t/d5.2t/h);

4)洗涤器液浓度3%

5)苇片泵流量170m3/h

4、试运行中的几种方案:

在连蒸试机中,曾不用变频器,但试机中发现用四级电机流量太大,远超过液位进水控制范围,若用六级电机,则扬程不够,苇片抽不上来,故用四级电机。曾想通过改变电机泵叶轮尺寸以减少流量扬程,但叶轮减小后,流量则不能改变。使用变频器后,通过调速改变流量,使系统正常运行。

列下表供比较(泵:37KW,电机:37KW,转速:480r/min接法,额定电流70A

变频器使用状况

未用变频器

用变频器

工作电流A

只抽水

88

41

抽水,苇片混合物

76

45-50%(浓度)

电机转速r/min

1480

1100-1200

电机电源频率Hz

50

38

泵流量m3/h

>3000

170-260

启动电流A

200

50

输出功率KW

40

28

由上表可见,未用变频器时,电机,泵过载,在测试中发现运行不到半小时时,泵轴承及电机发烫,为保设备安全,只好停机,且洗涤器液位不能稳定,液位一直在下降。

5、使用变频器后工艺参数实测数据:

在实际生产中,洗涤器浓度3%是不容易控制的,实测两次数据如下(3%为设计指标)

浓度(%

2

23

3

进水流量(m3/h

260

230

170

变频器频率(Hz

41

40

38

风机转速(r/min

1220

1190

1130

电机转速(r/min

1220

1190

1130

供电部分工作电流(A)

48

48

48

6,变频器安装情况:

洗涤器旁极为潮湿,故变频器安装在MCC(电机集中控制柜)室内,距苇片泵约15m,由电缆电器连接,安装严格按说明书,接地妥善处理,距安装试运行发现,接地非常重要,在不连接电机地线时,因变频器的谐波较丰富,在电机接地线上感应出对地4v的电压,电机三相线也有感应电流,从而造成计量仪表误差和三相不平衡(在只抽水时,曾测三相电源电流未接地时为36A,50A,50A,接地后三相电流为41A,40A,41A)

7、运行情况:

运行中,严格执行操作规程,不可违章操作.从变频器使用情况看,除其优良的调速性能外,启动时对叶轮损伤很小,变频器有软启功能,启动电流小,有效的保护电机.使用变频器,不仅有很好的节能效果,而且能满足生产工艺要求,产品质量,产量提高.如果运行频率在40Hz以下,节能就能达到30%以上。

六、1760抄纸机变频改造实例

我公司为某纸厂改造一套原设计为可控硅双闭环控制传动1760中抄纸机,是二期工程的主生产线,原设计为12个分部220m/min车速,可以生产铜版原纸双胶印刷纸,静电复写纸,等高档文化用纸。其后厂里为解决新上项目---印刷厂无碳复写纸生产线的配套问题,决定对未投产的该生产线进行技术改造,自控系统提出要求:水分,定量,微机在线检测与自动控制,主传动要求车速由220m/min提高到350m/min,电机容量加大,由原来的12个分部300KW提高到14个分部500KW。经性能价格比确定,自控系统(包括主传动)全部上微机,原则是:引进关键设备,国内配套。为此我们确定主传动选用普传系列产品变频器进行调速,并利用其通讯功能将抄纸机的工作过程用微机进行控制和管理。

1、变频器主要技术指标

1)调速范围宽,变频器的调速范围很宽能适应各种调速设备的要求,频率范围0~400Hz可调。

2)控制精度高,变频器的数字设定分辨率为005Hz,模拟设定分辨率为02Hz

3)动态特性好,变频器侧采用自关断器件IGBT速度快,负载电压和频率受控于变频器的CPU,故调节速度快,系统动态特性好。

4)控制功能很强,适合多种不同性质的负载和不同的控制系统,通过端子可与各种频率设定信号接口。如0~10v4~20mA,可通过端子控制正反转,多点停车等。

5)保护功能很强,变频器有13种保护功能常用的有过压,欠压,过流,过载,过热等等。

6)变频器通讯功能强大,如配上传行口,能方便地与计算机和PLC通信,并可在其上面设定或修改变频器的参数,且能控制变频器的运行状态和速度给定,并能监视变频器的各种运行参数,使复杂的多机控制系统易于实现。

2、系统改造要求

1)主要技术指标:

在电网电压变化15%、环境温度变化-100C~400C等条件下,变频器输出频率稳定,运行可靠;机械特性:要求负载变化20%时,系统转速变化率〈0.4%;稳定精度:在规定电网电压于负载条件下,开机1小时后到8小时,16小时,24小时连续·测定变频器及速度变化率〈0.1%;调速精度0.01%

2)主要功能要求:

保护功能:OUOCLUOHOL,及电机过热保护等;通过对纸机速度,断纸信号的检测,可自行计算班产量,日产量;定时打印,定量控制水分,控制平均值,车速,纸浆,浓度,流量,气压,断纸次数,停机时间等各种数据,并打印班报表,日报表等;具有多条V/F曲线选择及自适应功能,转差率补偿功能等等。

由于本系统微机控制部分为双机,一运行一热备,与水分,定量控制系统保持相对独立,可在需要时切断它们之间的联系,而将一台微机改办为办公设备,利用中文处理软件编制打印各种文件。

3、应用变频器后的实效

该生产线14台电机,总的装机容量为496KW,利用变频调速后运行的实测如下:

车速(r/min)

60

150

180

100

200

210

测试电压(V)

420

414

412

411

411

411

测试电流(A)

42.7

106.7

136

169

176

188

计算功率(KW)

25

61

78

98

100

107

功率因素

0.8

0.8

0.8

0.8

0.8

0.8

该厂1760/330纸机变频改造的实测如下:

1)取代了国内大部分纸机所用的可控硅---直流电机调速方式,使得生产更加安全,不必担心纸屑积聚在整流子附近因电刷打火而燃烧,也不会因碳刷磨损更换停机而影响生产进度。

2)变频器体积小,重量轻,相对于可控硅装置占地面积小,而且安装容易,调试简单,操作方便,噪音小,无震动。

3)调速精度完全满足生产需要,当负荷变化或电网电压在340~420v范围波动时,电机转速基本不变。

4)先进的微机通信功能使得对纸机的控制和操作更加简单明了,大大地提高了整个系统的效率。

5)由于实现了无极调速,当变换产品品种,进行设备检修更换毛布铜网,或发生其他故障时,均可实现不停机调速,从爬行满速到正常速度可以随意调节,大大减轻了工人的劳动强度,也缩短了检修,试车的时间,既增加了产量,又延长了易损件的使用寿命。还有利于提高产品质量,其经济效益非常明显,如改造前纸机只能生产60~100克的铜板原纸和60~70克的静电复写纸,改造后还可生产40~55克无碳复写原纸,产量由原来的6000吨提高到万吨。

6)节电效果十分明显,一般节电10~40%

7)减少了电机的启动电流,非常适用于复卷机,压光机等需要软启动的设备。

4、纸厂锅炉鼓风机,引风机,清水泵,循环泵,排污泵,污水处理搅拌`碱回收泵,风机等,都可以采用变频调速调节方式取代传统的阀门调节,不仅节电效果明显,高达30~70%,而且改善了流量,流速和压力控制精度,提高产品质量和产量,综合效益好。

5、在实际应用中遇到的问题及解决方案

由于变频器分别驱动各自的电机,当生产工艺要求其中八台电机必须连动时,如1760抄纸机中传动部分的真空吸移辊(15KW)沟绞辊(37KW)真空压榨辊(35KW)互相之间用毛布相连,此时由于各电机转速的微小差异,可能其中某台电机会出现过压现象,此时,只要将驱动此三台电机的变频器的直流部分并联即可。

随着时间的推移,造纸厂其它设备如何采用变频器以适应或改进生产工艺,降低生产成本,提高产量和质量等,如磨浆机大都采用调整刀子间隙的方式控制木浆细度,既不精确,又浪费电,如果改为变频器调节刀子的速度,做到既准确又节电,定会收到事半功倍的效果。

 

 

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