功率變送器在造紙磨漿機控制系統(tǒng)中的應用

王晶晶

安科瑞電氣股份有限公司 

摘要：造紙磨漿機控制系統(tǒng)中由PLC通過變頻器控制磨漿機的磨刀進退位移量，功率變送器對磨漿機高壓電機的功率信號進行采集，同時將功率信號以DC4-20mA模擬量信號傳輸至PLC，從而控制系統(tǒng)動態(tài)地調(diào)節(jié)磨漿機的刀距，構(gòu)成穩(wěn)定可靠的閉環(huán)系統(tǒng)。

        雙盤磨漿機作為國內(nèi)造紙行業(yè)制漿線中使用*泛的磨漿設(shè)備，因各紙種的最終品質(zhì)評鑒不同，要求盤磨打漿度不同。磨片之間間隙的大小直接影響了盤磨打漿度，為保證盤磨在合適的磨片下能夠打出合適的紙漿，需要有精確地控制系統(tǒng)。

        造紙磨漿機控制系統(tǒng)以PLC為核心，與功率變送器和變頻器結(jié)合應用，對雙盤磨漿機工藝實行過程控制，具有高穩(wěn)定性與快速動態(tài)響應特性，既能實現(xiàn)打漿過程的平穩(wěn)、精確控制，又能提高磨漿機的控制性能和自我保護能力，增強控制系統(tǒng)的可靠性和安全性。

        造紙磨漿機控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1，主要工藝動作過程如下：主機啟動之前，首先啟動液壓泵電機，確認沖水清洗磨室后進紙漿，為系統(tǒng)正常工作提供漿壓。接著，主機啟動，快速進刀，由待機停刀位進刀到指/定位置，再慢速進刀到正常工作狀態(tài)位。根據(jù)具體的工作需要，先行斷漿之后可以實現(xiàn)人工或自動退刀到停刀位，正常退刀之后，系統(tǒng)會給出是否沖水清洗的提示，確認沖水完畢，即可實現(xiàn)整機停車。當遇到特殊情況時，可以先緊急停車，安全退刀之后，再停止液壓泵工作。

圖1 造紙磨漿機控制系統(tǒng)

        造紙磨漿機的磨盤的實際工作間距非常小，要求在快速進刀之后，必須控制好進刀的速度，避免刀盤之間產(chǎn)生直接磨擦，損壞刀盤。進刀控制包括兩個方面：快速進刀和慢速進刀。快速進刀是為了節(jié)省進刀時間提高效率，慢速進刀則是為了對進刀量進行準確控制，以滿足刀盤之間對距離的嚴格要求。因此需要在紙漿濃度和流量穩(wěn)定的基礎(chǔ)上實現(xiàn)恒功率打漿控制。

        磨漿機10kV高壓系統(tǒng)電路圖如圖2所示。功率變送器通過裝在磨漿機10kV高壓電機線路中的電壓互感器和電流互感器，采集電壓和電流，從而檢測磨漿機10kV高壓電機的功率，功率變送器以4mA表示功率信號的零點，用20mA表示功率信號的滿刻度，然后將功率信號以DC4-20mA成比例關(guān)系線性輸出，傳至PLC。PLC根據(jù)功率信號動態(tài)地調(diào)節(jié)磨漿機的刀距，控制進刀或退刀，從而實現(xiàn)恒功率打漿控制。

 

圖2 磨漿機10kV高壓系統(tǒng)電路圖

      BD系列電力變送器是一種將電網(wǎng)中的電流、電壓、頻率、功率、功率因數(shù)等電參量，經(jīng)隔離變送成線性的直流模擬信號或數(shù)字信號裝置。產(chǎn)品符合GB/T13850-1998、IEC-688標準。

外觀圖片

 

技術(shù)參數(shù)指標

精度等級0.5%FS

輸入標稱值電流AC、DC  1A、5A；

電壓AC、DC  100V、300V、500V等

過載持續(xù)1.2倍，瞬時電流10倍/5秒；

瞬時電壓2倍/30秒

吸收功率≤0.3VA(電流輸入)；

電壓輸入，≤0.3VA(100V時)，≤0.6VA(300V時)，

≤1VA(500V時)

頻率50±5Hz ，60±5Hz

輸出標稱值DC 4-20mA、DC 0-20mA、DC 0-5V、DC 0-10V等

負載電阻電流輸出時≤600Ω

電壓輸出時≥1000Ω

紋波含量＜0.5%峰值

響應時間≤400ms

電源電壓AC  85～265V

DC 100～350V、DC 24V/DC 48V

功耗交流電流，電壓類≤3VA，

功率類≤4VA

絕緣電阻≥100MΩ

耐壓強度輸入//輸出//電源之間 2.0kV/1min, 50Hz

溫度系數(shù)≤200ppm/℃ 

安裝方式TS35導軌，或用螺釘固定在柜體上

      ?整個量程范圍都有較高的線性度

      ?輸出帶載能力強，信號傳輸距離可達幾百米

      ?可通過485通訊，將測量數(shù)據(jù)傳輸至后臺

      ?集成化程度高，結(jié)構(gòu)簡單，優(yōu)良的溫度特性和長期工作穩(wěn)定性

      裝有安科瑞電力變送器的造紙磨漿機控制系統(tǒng)已經(jīng)在某造紙廠正式投運，操作簡單，不僅實現(xiàn)了打漿過程的平穩(wěn)、精確控制，同時還解決了常規(guī)產(chǎn)品的勞動強度高、維護量大、指標不穩(wěn)定、能耗高的一系列問題；并較好地達到保護設(shè)備、節(jié)能降耗的目的。

[1] 企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊.2020.6

[2] 周小瑩.基于S7-200的新型磨漿機控制系統(tǒng)設(shè)計[J].中華紙業(yè)，2007(8):63-66. 

[3] 徐萍.一種磨漿機控制系統(tǒng):中國，201610731160.2[P].2018-03-09.