Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Pohony papírenských strojů

číslo 8-9/2003

Pohony papírenských strojů

Stroje v papírenské prvovýrobě mají určité požadavky z hlediska projektového řešení regulovaného pohonu a jeho řídicího systému. Cílem následujícího článku je přiblížit určité specifické vlastnosti elektrické výstroje těchto technologických uzlů.

Základní požadavky

V minulých letech se v papírenském průmyslu používaly výhradně stejnosměrné pohony. Se zdokonalením měničů frekvence pro pohony s asynchronními motory se začaly vzhledem k jejich větší užitné hodnotě a ke zvýšení cen stejnosměrných motorů prosazovat v této oblasti střídavé regulované pohony. Důvodem k volbě stejnosměrné varianty bývá v současné době takřka výhradně požadavek na zachování původních stejnosměrných motorů.

Obr. 1.

Pohony v papírenském průmyslu nejsou obvykle příliš výkonné (řádově desítky až stovky kilowatů), na rozdíl od např. hutního průmyslu, ale jsou zde kladeny velké požadavky na přesnost regulace otáček jednotlivých pohonů. I relativně malé zakolísání pohonu totiž může způsobit přetržení vyráběného pásu papíru.

Řídicí technika Simoreg, Simovert a Simatic

V současné době se u firmy JNS elektrotechnika používají pro pohony papírenských strojů digitální měniče Simoreg DC Master řady 6RA70 pro stejnosměrné motory a digitální měniče Simovert Master Drives pro střídavé asynchronní motory. Výrobce se snažil oba typy měničů unifikovat. Nadstavbové technologické a komunikační karty jsou pro oba typy měničů stejné, stejně jako struktura jejich stavového a řídicího slova.

Jako nadstavbový řídicí systém je používán programovatelný automat Simatic řady S7-300 nebo S7-400, který komunikuje s jednotlivými měniči po komunikační sběrnici Profibus. Automat plní následující úlohy:

  • realizuje základní blokovací podmínky pohonu,
  • přenáší do pohonu povely obsluhy zadávané z ovládacích pultů (obvykle s použitím distribuovaných modulů vstupů/výstupů ET200) nebo prostřednictvím vizualizace.
  • při poruše komunikace (která je klíčovým prvkem pohonu) zastavuje celý pohon,
  • zpracovává data pro vizualizaci (výstrahy, časové průběhy, aktuální stav pohonu atd.),
  • počítá žádané rychlosti pro jednotlivé sekce pohonu podle požadavků na nastavení tahů mezi sekcemi,
  • zajišťuje vazbu mezi pohonem a nadřazeným řídicím počítačem.

Pohon krátkého papírenského stroje

Jako konkrétní případ realizované aplikace je možné uvést dvanáctimotorový pohon papírenského stroje v Tento a. s., Žilina.

Jde o tzv. krátký papírenský stroj typu PS1 na výrobu tissue papíru (obr. 1). Tyto stroje jsou charakteristické obvykle jedním krátkým sítem, jednou lisovou sekcí, jedním velkým sušicím a zároveň hladicím válcem a obvodovým navíječem.

Obr. 2.

Pro stroj byla zvolena koncepce střídavého pohonu s měniči Simovert Master Drives se společným usměrňovačem. Napájení papírenského stroje elektrickou energií zajišťují dva zdroje. První z nich, který zajišťuje většinu příkonu, tvoří dva samostatné transformátory se dvěma řízenými usměrňovači ve dvanáctipulsním zapojení. Aby bylo možné stroj elektricky brzdit, je jeden z usměrňovačů rekuperační.

Menší část příkonu je kryta z transformátoru s usměrňovačem v šestipulsním zapojení.

Mnohamotorový pohon papírenského stroje je navržen jako pohon s asynchronními motory s kotvou nakrátko napájenými měniči Simovert Master Drives s vektorovým řízením. Měniče jsou připojeny přes spínací elektromechanické obvody ke sběrnici DC-bus napájené z řízených usměrňovacích jednotek (obr. 2).

Jako řídicí systém byl zvolen programovatelný automat Simatic S7-400 vybavený komunikační kartou pro připojení k nadřazenému řídicímu počítači technologie typu Damatic od firmy Valmet. Obsluha ovládá pohon prostřednictvím PC s vizualizačním softwarem ControlWeb (obr. 3). Na tomto PC je také naprogramována kompletní diagnostika celého pohonu. Mimo to lze pohon ovládat také prostřednictvím operátorského panelu Simatic OP7.

Povely k rychlému zastavení (tzv. technologický stop) jsou řešeny ovladači zapojenými do distribuovaného modulu ET200. Obvody havarijního a nouzového zastavení a zajištění pohonu pomocí obvodu safe off v měniči jsou řešeny hardwarově mimo programovatelný automat. Do automatu jsou zavedeny pouze pro účely diagnostiky.

Obr. 3.

Zvláštností použitého řešení pohonu je možnost odpojit jednotlivé sekce pohonu od společné sběrnice DC-bus pod napětím a za současného chodu ostatních pohonů. Použití speciálních stejnosměrných stykačů, které by byly schopny vypnout pohon i při zatížení, se ukázalo pro daný případ technicky nevhodné. Proto jsou měniče připojeny ke sběrnici DC-bus přes běžné stykače na střídavý proud. To však vyžaduje, aby měniče byly odpojovány bez zatížení, neboť použité stykače nejsou schopné vypínat stejnosměrné proudy. Dále bylo nutné zaručit, že nedojde k rozepnutí stykačů během provozu stroje v důsledku ztráty ovládacího napětí nebo poruchy cívek stykačů. Proto jsou použity stykače s elektromechanickými zámky, které udrží stykače v sepnutém stavu i při výpadku napájení či poruše cívek.

Specifikou krátkých papírenských strojů tzv. zalisování lisovacího válce (lisu) k velkému sušicímu válci. Lis s plstěncem se přitom k sušicímu válci přitlačuje (zalisovává) za plné rychlosti chodu stroje. To bývá kritický okamžik, neboť při nesouladu obvodových rychlostí sušicího válce a lisu může dojít ke zničení plstěnce. Proto je třeba před zalisováním zajistit perfektní souběh obou sekcí a poté plynulý pozvolný přechod do režimu regulace momentu. Souběh je třeba zajistit i při rychlých technologických zastaveních stroje. Teprve po oddálení lisu je dovoleno zastavit každou sekci odděleně.

Závěr

Použití řídicí techniky, výkonové elektroniky i asynchronních motorů od firmy Siemens, efektivně provedený projekt řídicí i silové části a kvalitně provedená instalace, to vše se kladně promítlo do vysoké provozní spolehlivosti pohonu úspěšně provozovaného od roku 2001.

Ing. Ivan Káňa,
JNS elektrotechnika s. r. o.

JNS elektrotechnika s. r. o.
Místecká 801
739 21 Paskov
tel.: 558 440 222, servis tel.: 558 440 244
fax: 558 440 200
e-mail: jns@jns.cz
http://www.jns.cz

Inzerce zpět