Като опитен доставчик на задвижвания за машини за хартия, бях свидетел от първа ръка на ключовата роля, която ефективните стратегии за контрол играят в производителността и ефективността на производството на хартия. В този блог ще се задълбоча в ключовите стратегии за контрол на задвижванията на хартиени машини, предлагайки прозрения въз основа на годините ми опит в индустрията.
Разбиране на основите на задвижванията на машините за хартия
Преди да проучим стратегиите за управление, важно е да разберем основните компоненти на задвижващата система на машината за хартия. Задвижването на хартиената машина обикновено се състои от множество двигатели, които задвижват различни секции на хартиената машина, като напорна кутия, формираща секция, пресова секция и сушилна секция. Тези двигатели трябва да работят в синхрон, за да осигурят непрекъснат и равномерен процес на производство на хартия.
Основната цел на системата за управление на задвижването на машината за хартия е да поддържа желаната скорост, напрежение и въртящ момент във всяка секция на машината за хартия. Това изисква прецизен контрол на скоростта и въртящия момент на двигателя, както и възможност за регулиране на тези параметри в реално време, за да се компенсират промените в процеса на производство на хартия.
Стратегии за контрол на скоростта
Една от най-критичните стратегии за контрол на задвижванията на хартиените машини е контролът на скоростта. Скоростта на машината за хартия пряко влияе върху скоростта на производство и качеството на хартията. Ето защо е важно да се поддържа постоянна и точна скорост през целия процес на производство на хартия.
Контрол на скоростта с отворен цикъл
Управлението на скоростта с отворена верига е най-простата форма на управление на скоростта, при която скоростта на двигателя се задава въз основа на предварително определена референтна стойност. В тази стратегия за управление няма механизъм за обратна връзка за регулиране на скоростта на двигателя въз основа на действителната скорост. Управлението на скоростта с отворен контур е подходящо за приложения, при които натоварването е относително постоянно и изискваната точност на скоростта не е много висока.
Контрол на скоростта в затворен контур
Управлението на скоростта в затворен контур, от друга страна, използва механизъм за обратна връзка, за да следи непрекъснато действителната скорост на двигателя и да регулира управляващия сигнал, за да поддържа желаната скорост. Тази стратегия за управление осигурява по-висока точност на скоростта и по-добро динамично представяне в сравнение с управлението на скоростта с отворен цикъл. Има няколко вида управление на скоростта със затворен контур, включително пропорционално-интегрално-производно (PID) управление, векторно управление и директно управление на въртящия момент (DTC).
- PID контрол: PID управлението е най-широко използваният метод за управление на скоростта със затворен контур в задвижванията на хартиените машини. Той използва комбинация от пропорционални, интегрални и производни управляващи действия за регулиране на скоростта на двигателя въз основа на грешката между желаната скорост и действителната скорост. PID контролът е сравнително лесен за изпълнение и осигурява добро представяне на контрола на скоростта в повечето приложения.
- Векторен контрол: Векторното управление е по-усъвършенстван метод за управление на скоростта, който позволява независимо управление на въртящия момент и потока на двигателя. Тази стратегия за управление осигурява по-добра динамична производителност и по-висока точност на скоростта в сравнение с PID управлението. Векторното управление обикновено се използва в задвижванията на машини за хартия с висока производителност, където се изисква прецизен контрол на скоростта.
- Директен контрол на въртящия момент (DTC): DTC е друг усъвършенстван метод за контрол на скоростта, който директно контролира въртящия момент и потока на двигателя без необходимост от сложна координатна трансформация. DTC осигурява бърза реакция на въртящия момент и висока точност на скоростта, което го прави подходящ за приложения, където се очакват бързи промени в въртящия момент на товара.
Стратегии за контрол на напрежението
Контролът на напрежението е друг решаващ аспект на управлението на задвижването на машината за хартия. Поддържането на постоянно напрежение в хартиеното платно е от съществено значение за гарантиране на качеството на хартията и предотвратяване на счупване на платното. Контролът на напрежението обикновено се постига чрез регулиране на скоростта на двигателите в различни секции на машината за хартия, за да се поддържа постоянно напрежение в хартиеното платно.
Контрол на напрежението с отворен контур
Управлението на напрежението в отворена верига е подобно на управлението на скоростта в отворена верига, където напрежението се задава въз основа на предварително определена референтна стойност. В тази стратегия за управление няма механизъм за обратна връзка за регулиране на напрежението въз основа на действителното напрежение. Контролът на опън с отворен контур е подходящ за приложения, при които натоварването е относително постоянно и изискваната точност на опън не е много висока.
Контрол на напрежението в затворен контур
Контролът на напрежението в затворен контур използва механизъм за обратна връзка, за да следи непрекъснато действителното напрежение в хартиеното платно и да регулира контролния сигнал, за да поддържа желаното напрежение. Тази стратегия за управление осигурява по-висока точност на опън и по-добра динамична производителност в сравнение с управлението на опън с отворен контур. Има няколко вида управление на напрежението със затворен контур, включително директно управление на напрежението, индиректно управление на напрежението и каскадно управление на напрежението.
- Директен контрол на напрежението: Директен контрол на напрежението измерва действителното напрежение в хартиеното платно с помощта на сензор за напрежение и регулира скоростта на двигателя или въртящия момент, за да поддържа желаното напрежение. Тази стратегия за управление осигурява най-висока точност на опън, но изисква инсталирането на сензор за опън, което може да увеличи цената на системата.
- Индиректен контрол на напрежението: Индиректното управление на напрежението оценява напрежението в хартиената лента въз основа на скоростта и въртящия момент на двигателя и регулира скоростта или въртящия момент на двигателя, за да поддържа желаното напрежение. Тази стратегия за контрол не изисква инсталирането на сензор за опън, но осигурява по-ниска точност на опън в сравнение с директното управление на опън.
- Каскаден контрол на напрежението: Каскадният контрол на напрежението използва комбинация от директен и индиректен контрол на напрежението, за да постигне по-висока точност на опън и по-добро динамично представяне. В тази стратегия за контрол веригата за директно управление на напрежението се използва за поддържане на напрежението в хартиеното платно, докато веригата за индиректно управление на напрежението се използва за регулиране на скоростта или въртящия момент на двигателя въз основа на очакваното напрежение.
Стратегии за контрол на въртящия момент
Контролът на въртящия момент също е важен аспект на управлението на задвижването на машината за хартия, особено в приложения, където въртящият момент на натоварване варира значително. Контролът на въртящия момент обикновено се постига чрез регулиране на тока или напрежението на двигателя, за да се поддържа желания въртящ момент.
Контрол на въртящия момент с отворена верига
Управлението на въртящия момент с отворена верига е най-простата форма на управление на въртящия момент, при което въртящият момент на двигателя се задава въз основа на предварително определена референтна стойност. В тази стратегия за управление няма механизъм за обратна връзка за регулиране на въртящия момент на двигателя въз основа на действителния въртящ момент. Управлението на въртящия момент с отворен контур е подходящо за приложения, при които въртящият момент на товара е относително постоянен и изискваната точност на въртящия момент не е много висока.
Контрол на въртящия момент в затворен контур
Управлението на въртящия момент в затворен контур използва механизъм за обратна връзка, за да следи непрекъснато действителния въртящ момент на двигателя и да регулира управляващия сигнал, за да поддържа желания въртящ момент. Тази стратегия за управление осигурява по-висока точност на въртящия момент и по-добра динамична производителност в сравнение с управлението на въртящия момент с отворен контур. Има няколко вида управление на въртящия момент със затворен контур, включително директно управление на въртящия момент (DTC), ориентирано към полето управление (FOC) и управление на въртящия момент без сензор.
- Директен контрол на въртящия момент (DTC): DTC е популярен метод за управление на въртящия момент със затворен контур, който директно контролира въртящия момент и потока на двигателя без необходимост от сложна координатна трансформация. DTC осигурява бърза реакция на въртящия момент и висока точност на въртящия момент, което го прави подходящ за приложения, където се очакват бързи промени в въртящия момент на товара.
- Управление, ориентирано към полето (FOC): FOC е друг метод за контрол на въртящия момент със затворен контур, който използва координатна трансформация за разделяне на компонентите на въртящия момент и потока на двигателя. FOC осигурява добро управление на въртящия момент и се използва широко в индустриални приложения.
- Безсензорно управление на въртящия момент: Контролът на въртящия момент без сензор е сравнително нов метод за управление на въртящия момент със затворен контур, който оценява въртящия момент и потока на двигателя без необходимост от сензор за въртящ момент или поток. Контролът на въртящия момент без сензор осигурява спестяване на разходи и опростява дизайна на системата, но може да има по-ниска точност на въртящия момент в сравнение с методите за контрол на въртящия момент, базирани на сензори.
Стратегии за контрол на синхронизацията
Контролът на синхронизацията е от съществено значение в задвижванията на хартиената машина, за да се гарантира, че двигателите в различните секции на хартиената машина работят в синхрон. Контролът на синхронизирането обикновено се постига чрез регулиране на скоростта или въртящия момент на двигателя, за да се поддържа постоянно съотношение на скоростите между двигателите.
Синхронизация Master-Slave
Синхронизацията главен-подчинен е най-простата форма на управление на синхронизацията, при която един двигател е определен като главен двигател, а другите двигатели са обозначени като подчинени двигатели. Подчинените двигатели се управляват така, че да следват скоростта или въртящия момент на главния двигател. Синхронизацията главен-подчинен е подходяща за приложения, при които характеристиките на натоварване на двигателите са подобни и изискваната точност на синхронизиране не е много висока.
Електронна синхронизация на тръбопроводния вал
Електронната синхронизация на линейния вал е по-усъвършенстван метод за управление на синхронизацията, който използва общ референтен сигнал за управление на скоростта или въртящия момент на всички двигатели в машината за хартия. Тази стратегия за управление осигурява по-висока точност на синхронизация и по-добра динамична производителност в сравнение със синхронизацията главен-подчинен. Електронната синхронизация на тръбопроводния вал обикновено се използва в задвижванията на машини за хартия с висока производителност, където се изисква прецизна синхронизация.
Заключение
В заключение, ефективните стратегии за контрол са от съществено значение за производителността и ефективността на задвижванията на хартиените машини. Контролът на скоростта, контролът на напрежението, контролът на въртящия момент и контролът на синхронизацията са ключовите стратегии за контрол, които трябва да бъдат внедрени в задвижващата система на хартиената машина. Избирайки подходящите стратегии за контрол и прилагайки ги правилно, операторите на хартиени машини могат да подобрят качеството на хартията, да увеличат скоростта на производство и да намалят консумацията на енергия.
Ако се интересувате да научите повече за нашите решения за задвижване на хартиени машини или имате някакви въпроси относно стратегиите за контрол, обсъждани в този блог, моля, не се колебайте даинициирайте разговор с нашия екип. Винаги сме тук, за да ви помогнем да намерите най-добрите решения за вашите нужди от производство на хартия.
Референции
- Boldea, I., & Nasar, SA (1999). Електрически задвижвания: Въведение. CRC Press.
- Krause, PC, Wasynczuk, O., & Sudhoff, SD (2002). Анализ на електрически машини и задвижващи системи. Wiley-IEEE Press.
- Novotny, DW и Lipo, TA (1996). Векторно управление и динамика на AC задвижвания. Oxford University Press.