造纸机传动系统设计（DOC69页）

I摘要纸对于人们而言是必不可少的一种生活用品，在工作、学习当中都经常会用到。并且在人类历史的流传以及文化的交流也起着极其重要的作用，在材料中属于最基本的层次。在我国历史长河中，造纸出现的极早，我国在这个领域当中技术也属于走在世界前沿的，而这个行业对于我国经济的发展也有着极为重要的作用。目前，我国这个行业的特色是：行业内企业数量较多，但从规模而言都并不大，并且纸张的品种远远跟不上人们的需求，技术层次上并没有突破，大多数工作都要依靠人力进行，对环境造成了恶劣影响。而根据有关数据显示，在企业方面规模中等的数量在三千左右，在造纸时，选择的都是效率比较低的机器，也就是速度低于300m/min，并且在控制系统方面选择的也一般是开环方式；而速度属于中等范围，也就是300m/min到550m/min之间的，在工作时性能极不稳定，会出现速度链无法达到一致，有时还会出现断纸的现象，由此看来在制造机器时并没有将可能发生的故障灯纳入考量范围，导致生产时出现事故的可能性较大，对企业也有很大的负面影响；而技术较为先进的机器，基本上都是从国外引进，因此在这方面的开销也较大，对于企业的压力也有所提升。而且因为这方面的限制，引进的机器必须包含有关的所有设备，并且在维修方面因为国内外的差异，造成了很大的阻碍，所以这类机器在真正使用时难度系数较大。而相关行业竞争相当激励，我国技术方面也没有较大的突破，所以要对这方面予以足够的重视，并且控制系统也要进行不断完善，使得我国在竞争当中不至于处于劣势地位。在上世纪八十年代，矢量变频技术相对而言已经较为先进，并且为了在实际应用当中，少一些阻碍，以ABB、SIEMENS、AB等公司为代表的电气公司着手针对控制系统进行改进，利用公共直流母线进行技术上的突破，使得传动更为顺畅，并且在那个时期将其应用于各种相关的行业当中，如造纸。而在1994年，苏州紫兴纸业便逐步开始利用PPS-200系统，到后期，便从国外引进了这类系统构成的规模较大的造纸机，其控制便是利用上述提到的集散控制系统进行的，并且国内研究人员在国外技术的基础之上，不断进行学习和研究，到1997年，天津电气传动研究所便开发了一种基于上述系统但具有自主知识产权的相似系统，并且在实际应用中效果也较好，至此，我国便在这方面不再需要依赖于国外的机器才能进行相应的生产制造。本文在简要介绍造纸机的国内外发展情况和造纸机的基本结构，主要部分的功能II以及工艺流程，机械传动和变频原理的基础上,根据造纸机工艺及传动特点，选用了ABB公司具有直接转矩控制功能的ACS800系列逆变器和西门子公司的S7-400PLC组成控制系统。这类机器可以借助参数的变化而改变操作的方式，以及实现不同的功能，进而达到目的。本控制系统是由ACS800逆变器通过PROFIBUS-DP通讯板与西门子S7-400PLC组成PROFIBUS-DP总线串行通讯控制系统实现对纸机传动点的启动/停止、增速/减速、爬行/运行等控制功能。利用PLC编程达到控制的目的，对于速度链、负荷分配、张力等都可以开展，并且利用上述提到的各种配置组成的闭环控制系统，在精细程度上也有了大幅度的提升。这种应用PLC和逆变器构成的纸机变频传动控制系统能够较好的完成纸机生产工艺中的多种控制功能。关键词：造纸机，多传动，可编程逻辑控制器，系统设计IIIPaperMachineCommonDCBusSystemDesignABSTRACTThispaperisbrieflyintroducestheinternalandexternaldevelopmentsituationandthebasicstructureofpapermachine,themainpartofthefunctionandthetechnologicalprocess,basedontheprincipleofmechanicaltransmissionandfrequencyconversion,accordingtopapermachineprocessandtransmissioncharacteristic,choseABBACS800serieswithdirecttorquecontrolinverterandSiemensS7-400PLCcontrolsystem.ACS800invertercanbesetparameterstochoosedifferentwaysofoperationandvariousfunctionstoachievecontrolofthesystem.ThiscontrolsystemismadeupofACS800inverterthroughtheProfibus-dpcommunicationboardwithSiemensS7-400PLCserialcommunicationofProfibus-dpbuscontrolsystemofpapermachinetransmissionpointstart/stop,growth/deceleration,crawl/runcontrolfunction.ThroughthePLCprogrammingtransmissioncontroltechnologytorealizethespeedchain,loaddistributionandtensioncontrolfunction.ThroughACS800inverterandfeedback,pulseencoderboardofclosedloopcontrolsystem,thetransmissionpointtorealizehighprecisioncontroltothesystem.TheapplicationofPLCandinverterpapermachinefrequencyconversiontransmissioncontrolsystemcanbettertocompletethepapermachineintheprocessofproductionofavarietyofcontrolfunctions.KEYWORDS:Papermachine,Multidrive,PLC,SystemdesignIV1绪论1.1造纸机的发展现代造纸技术最早出现在17世纪，发源地是西方国家，在1799年法国就研发出了连续抄纸的机器，由罗贝尔特研发，其组成构建是两个辊子以及在其之间的无端网，和所需的其他配件。1803年，法国人达都（LegerDidot）和英国机师唐金（B.Donkin）在上述机器的基础上进行改良，发明出来第一台可以在实际生产中大规模使用的机器，被人们称作唐金纸机。而在1908年，英国纸商福尔德黎尔（Fourdrinier）兄弟将上述提到的机器都收入囊中，变成了至今为止这类发明的唯一法[1]人。所以可以说，造纸机是由罗尔贝特发明，达都和唐金改进设计的，而由福尔德黎尔兄弟所投资，因而国外均将长网造纸机称为Fourdrinier造纸机。而根据纸业的结构上的差异可以划分为长网、圆网和夹网三种。前两种在纸页成型时借助的形式都是单面脱水，所以在最终纸张上两面会有所差异，而最后一种利用的是喷浆达到两面一起脱水的目的，有效减少上述情况发生的可能性。图1-1新一代造纸机在相关造纸步骤中极为重要，对于纸张最终形成起了决定性的作用，备受人们青睐。而我国相关行业领域在经过50多年的不断创新和乳品之后，在技术V方面也有了很大的提升，从刚开始的单机工作，到如今大规模的生产，在机器上的发展历经了下述四个时期:（1）起步阶段从二十世纪五十年代后期，我国就针对造纸技术开始研发和创新，在这个时期，在政府的协助以及相关业界的帮助下，在上海，诞生了第一台3150mm纸机。而在计划经济时期，相关行业利用的原材料主要是非木纤维，并且生产的主力军企业规模都并不大，所用的也基本上都是单机，发展路径主要为数量型为主。在这个时期，技术较为落后，机器配置不够高，造出的纸张质量较大，大部分车速都低于160m/min。（2）第一次提升而在二十世纪八十年代，在引进国外技术的基础上，我国也开展了相关的研究，在技术上有了新的突破。在后期，和美国贝洛依特（Beloit）公司共同创建了西贝造纸胶辊公司，其工作的范围主要与高压线压胶辊有关；与芬兰维美德（Valmet）公司共同创建了西安维美德造纸机械有限公司，工作内容以挡造纸机为主；并且还将奥地利福依特（Voith）位于当时世界前沿的有关部件和刮刀涂布机方面的先进技术也进行引进。在这个时期，创新发展，研究出了每天可以制造50～75t的长网文化纸机以及100t的叠网纸板机及多圆网纸机，而在速度方面也有了新的突破，达到了最高450m/min。（3）第二次提升在二十世纪九十年代，相关研发进一步深入，开发出来规模较大的造纸机，在这个时间段主要突破的为蒸煮、制浆设备，利用不同类型的新型流浆箱、高冲量压榨、袋通风、全数字电控系统；车速最高提到700m/min，幅宽达到4～5m,整机配置水平有较大提高。（4）第三次提升而在本世纪开始，相关行业发展的速度日益提升，在需求上也不断突破，推动了行业不断进步。尽管如此，和走在世界前沿的技术之间差异仍然很大，在设备上远远匹配不了相应的需求，进口设备的数量也在不断提升。而随着行业的兴旺，国家也将更多的目光放在这方面，因此设备的研发更加顺畅。而我国几家规模较大的企业和欧洲的几家进行了技术上的合作，从而使得我国相关技术能够突破到新的层次，在这个时期，在机器和有关设备上都有了新的突破。而造纸行业的不断进步，并且加上我国的政府的协助，有了市场需求的刺激，相关设备制造行业也必然会迎来新的发展热潮。而造纸机对于纸张的形成有着决定性的作用，结合有关的先进技术，并且在我国现今科学技术不断突破的时代背景下，必定在将来的五年计划中有着本质上的突破。VI1.2造纸机的工艺流程（1）打浆与配浆打浆从其概念上进行分析，就是将纸浆中的纤维进行处理，使其更加紧密，并且纤维在进行这步操作时吸水可以润胀，从而达到提升弹性的目的。而为了符合相应的标准，并且完善纸张中的不足，提升抄造性能，提升原料利用率，在实际操作当中往往将数量大于等于二的品种的纸浆以及步骤进行时不小心产生的损纸进行调配，将这个流程称作配浆。（2）纸料的筛选与净化而为了进一步提升得到的纸张的品质，提高抄造速度，并且减少原料的浪费率，需要对纸料当中的杂质进行剔除。（3）辅料的添加辅料的作用是是的纸张的功能可以多样化，其组成为填料、胶料、色料和所需的其他化学助剂。（4）施胶这步操作作用在于纸和纸板之间的液体可以达到更好的扩散和渗透的效果，为书写提供便利，同时还避免了受潮的可能性。（5）染色和调色染色是指在纸张加工时将所需的色料，使其达到吸收不需要的光谱，发射所需的光盘的目的。而调色是在纸浆当中添加符合标准的蓝色、紫蓝色或紫红色，使其与纸浆中可能表现出的淡橙、浅黄或橙黄色经过调配最终呈现出白色。（6）加填在纤维悬浮液中添加和水的溶解度极小的颜料，提升和扩展其性质。（7）助留和助滤剂助留的目的是将体积较小的纤维或者填料变成絮聚物，使其可以与纤维进行粘附，从而使其可以不被剔除。助滤是为了提升脱水的效率以及使得滤水达到新的质量层次，而使用频率较高的是阳离子高分子聚合物。（8）增强剂分为增湿以及增干强度剂两类。（9）纸料上网其目的在于不影响机器的车速和最终获得的产品品质的前提下，将纸料流经过上网前期步骤处理后，使其得以一种稳定的状态上网。（10）纸页成形纸料在网上经过滤水操作得到湿纸幅。VII（11）压榨脱水湿纸幅借助毛毯到达压榨元件之间的空隙当中，利用压力进行脱水。（12）纸页干燥工作的开展位置是干燥部，这个部件的作用在于对从上一步当中获取的湿纸幅进行干燥操作，使获得的纸的强度以及平滑度得以进一步提升。（13）纸页压光操作时要借助压光机，其目的在于不影响其他方面的基础上，提升获取的纸张的平滑度光泽度、厚度和纸幅的均匀性。（14）纸页卷取卷纸机其作用