变频器在瓦楞纸板生产线节能中的应用

摘要：本文分析了瓦楞纸板机械工作特性，证明了速度调节在节能中的作用，讨论了变频调速在瓦楞纸板生产线中节能应用
关键词：节能 变频调速

1 引言
随着社会的不断进步和发展，效益最大化是企业追求的主题，利用新技术来提高企业的管理水平和节能已是发展趋势。工业发达国家已广泛采用变频调速技术，在我国也是国家重点推广的节电新技术。瓦裱机、烘干机是纸板生产线中重要的两部分，也是设备中的耗能大户。目前，有很多用户使用的主电机均为电磁调速电机，通过电磁离合器调速，能量损失很大。为了节能，可采用变频调速控制生产线的速度。
2 瓦裱机、烘干机变速运行与节能的关系
现以瓦裱机为例，说明变速运行与节能的关系。
瓦裱机在纸板生产线中起着至关重要的作用，其负载特性为恒转矩，即负载转矩不随转速的改变而改变，在运转过程中保持恒定，其负载功率与转速成正比。电磁调速时，离合器的转矩计算如下：
T=Cn*P/S
Cn-电机常数 P-离合器允许损耗功率 S-离合器转差率
S=(n1-n2)/n1
n1-电机额定转速 n2-离合器转速
因为要求离合器调速时，P=常数，所以T和S成反比，T随转速的降低而减小，即非恒转矩，也非恒功率。如拖动恒转矩负载，低速运行时只能欠载运行。
在变频调速中使用最多的变频调速器是电压型变频调速器,由整流器、滤波系统和逆变器三部分组成。在其工作时首先将三相交流电经桥式整流为直流电,脉动的直流电压经平滑滤波后在微处理器的调控下,用逆变器将直流电再逆变为电压和频率可调的三相交流电源,输出到需要调速的电动机上。由电工原理：n=60f/P 当极对数P不变时，电机的转速与电源频率成正比,另外，变频调速时，电机的最大转矩：
T=Cm(U/f)2
Cm-电机常数
改变频率的同时改变电压，可实现转矩不变的调速特性。
3．两种调速方式的节能比较
电磁调速属低效率的调速方式，大多数负载特性为恒转矩，转速越低，需要的驱动功率越小，而电磁调速电机驱动这类机械时时，无论电磁离合器的转速是高是低，电机的输入功率、转速基本不变，而是将多余的能量消耗在离合器中，即电磁调速的效率随转速的下降成比例的降，电能浪费大。另外，主电机采用的是Y-△起动方式，电机的起动电流均为其额定电流的3～4倍，在如此大的电流冲击下，接触器、电机的使用寿命大大下降。
变频调速控制直接控制电机的转速，不存在离合器的损耗，效率达96%以上，与转速无关。驱动恒转矩的负载时，输入功率随转速下降成比例的降低。
另外，纸板生产过程中，由于存在断纸、换规格等情况，大部分时间并非工作在满负荷状态，同时大规格的电机在工频状态下频繁的开/停比较费时间，同时电力冲击较大，势必造成电能损耗和开/停时的电流冲击。采用变频器直接控制电机，当电机在额定转速的80%运行时，理论上其消耗的功率为额定功率51.2%，去除电机机械损耗，节能效率也接近40%，同时还可以对电机过流、过压、欠压等各种保护。由于变频器可轻松实现大功率电机的软停、软起，避免了启动时的电压冲击，减少了电机故障率，延长使用寿命，同时也降低了对电网的容量要求和无功损耗。
4．结束语
低压变频器的技术发展已经到了成熟阶段，我公司自从把变频技术应用到瓦楞纸板生产线以来，极大的改善了调速特性，尽管一次性投资可能偏高，但从长远观点看，它所产生的效益和创造的价值是很大的，值得我们大力推广。