tangentni premotač kartona premotac.pdf–sa dva bubnja: sa dva čelična bubnja, sa vazdušnom...
TRANSCRIPT
Tangentni premotač kartona
Opis postrojenja
Algoritam upravljanja
Uštede energije
Model
ETF Beograd 1 od 31 Višemotorni električni pogoni
Tehnološki proces proizvodnje papira ili kartona
23.11.2011 Višemotorni električni pogoni 2 od 31
Kontinualno
kuvanje
Evaporatori Mlin za krec
Tretman
otpadnih
voda
Para za kogeneracijuIzbeljivanje
Precišcavanje
RefajnersBoiler
Proizvodnja
pare i
el. energije
Papir mašina
Premotac
Usitnjeno
drvoSkidanje kore
Skladište drveta
ili celuloze
Drvo
Premotač
Osnovni delovi premotača
• Odmotač
– Ima ulogu da zateže papir za pravilno sečenje
• Sekcija uzdužnog sečenja
– Formiraju se rolne potrebne širine i odsecaju se krajevi rolne
• Namotač
– Formiraju se rolne potrebnog prečnika i čvrstoće
– Slojevi moraju biti pravilno složeni
23.11.2011 3 od 31 Višemotorni električni pogoni
Tipovi premotača
• Odmotač, najčešće centralnog tipa
– sa mehaničkom kočnicom (pneumatskom, hidrauličkom … )
– sa električnim kočenjem
• Sekcija noževa
– Horizontalno ili vertikalno postavljena
• Namotač može biti centralnog ili tangentnog tipa
– Sa dva bubnja: sa dva čelična bubnja, sa vazdušnom potporom, potpora sa trakom, sa obloženim bubnjem…
– Sa jednim bubnjem, rolne na dve strane…
23.11.2011 4 od 31 Višemotorni električni pogoni
Proizvođači premotača
• Najveći proizvođači opreme (mašinske):
– Voith, Graz, Austria
– Metso paper, Finska, Amerika
• Elektro oprema za premotače
– Regulisani pogoni sa jednosmernim mašinama
– Regulisani pogoni sa asinhronim mašinama
– PLC, SCADA
• Elektro oprema
– Siemens, ABB i drugi
ETF Beograd 5 od 31 Višemotorni električni pogoni
Premotač sa dva čelična bubnja
Voith
ETF Beograd 6 od 31 Višemotorni električni pogoni
Namotač sa vazdušnom potporom
Voith
ETF Beograd 7 od 31 Višemotorni električni pogoni
Namotač sa potporom sa trakom
Metso paper
ETF Beograd 8 od 31 Višemotorni električni pogoni
Namotač sa jednim bubnjem Dve rolne
Voith
ETF Beograd 9 od 31 Višemotorni električni pogoni
Namotač sa jednim bubnjem
Voith
ETF Beograd 10 od 31 Višemotorni električni pogoni
Struktura razmatranog premotača
Voith
23.11.2011 11 od 31 Višemotorni električni pogoni
Motor
odmotača
Namotana
rolnaRolna
odmotača
Noževi
Merenje sile
zatezanja
Mehanizam za
izbacivanje
namotane rolne
Motor zadnjeg
bubnja namotača
Motor prednjeg
bubnja namotača
Pritisni
valjak
Mehanizam za
prihvatanje
namotanih
rolni
oM 2M 1M
Motori
noževa
1nM
6nM
Opšti tehnički podaci
Parametar Jedinice Vrednost Širina [mm] 3200 Maks radna brzina [m/min] 1200 Maks. prečnik nam. rolne [mm] 1800 Maks. prečnik rolne odm. [mm] 2800 Gramatura, min–max [g/m2] 230 – 500 Debljina kartona, min–max [m] 280 – 576 Maks. sila zatezanja N 15000 Snaga motora namotača [kW] 200 Snaga motora odmotača [kW] 315
23.11.2011 12 od 31 Višemotorni električni pogoni
Jednopolna šema glavnih pogona
M
Odmotač
M
Namotač 1
M
Namotač 2
Napajanje
Zajedničko jednosmerno međukolo
~=
~=
~=
~=
~=
Ispravljač Rekuperator
Invertor Invertor Invertor
E E E
23.11.2011 13 od 31 Višemotorni električni pogoni
Šema vezivanja (energetika)
ETF Beograd 14 od 31 Višemotorni električni pogoni
M
Odmotač
M
Namotač 1
M
Namotač 2
Napajanje
Zajedničko jednosmerno međukolo
~=
~=
~=
~=
~=
Ispravljač Rekuperator
Invertor Invertor Invertor
E E E
Tokovi snage u normalnom radu
23.11.2011 15 od 31 Višemotorni električni pogoni
Snaga uzeta
iz mreže
Snaga pogona
odmotača
Snaga pogona
namotača 1 i 2
(prednjeg i
zadnjeg bubnja)
+ = +
Rezultati merenja snage
Premotavanje 120 [cm] rolne, 230 [g/m2] papira
Vreme [s]
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
Snaga [kW
]
-150
-100
-50
0
50
100
Brz
ina t
rake
[m
/min
]
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
Podm.
Pmreze
Brzina trake
PN1+PN2
ETF Beograd 16 od 31 Višemotorni električni pogoni
Deo opreme regulisanih pogona
Frekventni pretvarači Rastavljači sa osiguračima
23.11.2011 17 od 31 Višemotorni električni pogoni
Oprema
Pult upravljanja Motori, enkoderi, reduktori, meh. kočnice
Davač sile zatezanja (presduktor)
Grafički upravljački panel
23.11.2011 18 od 31 Višemotorni električni pogoni
Upravljačka struktura
23.11.2011 19 od 31 Višemotorni električni pogoni
PLC
FP
odm.
FP
nam.
FP
nam.
E
Operatorski
panel Merenje
sile Pozicioni
enkoder
Dig. I/O
I/O
PROFIBUS
Bezbednosni
stop
Ethernet
SWSCADA
sa
arhivomVPN pristup
Namotač – blok dijagram upravljačkog sistema
23.11.2011 20 od 31 Višemotorni električni pogoni
Tv
rdo
ća
nam
ota
van
ja
Dn [cm]
[%]
v* w*n2
w*n1
DM*
Mn2
Ref. brzina
Brzinski
regulator
(PI)
Algoritam
uprav.
motorom
+
wn1
+
Pogoni namotača
–
–
E
wn2
Fz
M2
FP n1
Mn1
M1
wo wn2
Reference u
panelu
Upravljački
sistem u PLC-u
Generator
referentne brzine
za motore
namotača
M1 i M2
wn2
wn1
E
E
S
Brzinski
regulator
(PI)
Algoritam
uprav.
motorom
S
FP n2
Dn
Izračunavanje prečnika
namotane rolne
hpv
Pritisni
valjak sa
merenjem
poz.
Odmotač – blok dijagram upravljačkog sistema
23.11.2011 21 od 31 Višemotorni električni pogoni
MHlim.
wo
Sm
anje
nje
za
teza
nja
[%
]
Dn [cm]
MLlim.
Jo(Do)
F*z Regulator
zatezanja (PI)
+
wo
Pogon odmotača
–
Merenje sile
zatezanjaM
Mer. ćel.
Generator
ref.
brzine
odmotača
Fz
Referentna sila zatezanja
Fz kor.
S´
Prekid
trake
+
–
FP oBrzinski
regulator
(PI)
Algoritam
uprav.
motorom S
E
w*o
Fz
MLlim.
Fotoćelija
Reference u
panelu
Upravljački
sistem u PLC-u
Opšti model premotača
23.11.2011 Višemotorni električni pogoni 22 od 31
Odmotač Namotana
rolna
Namotač
zadnji bubanjNamotač
prednji bubanj
Jo (Do)
Fz
Fz
Jn (Dn)
Mn1,
wn1
Mn2,
wn2
vtrake
Mo, wo
Mmo
DnDo
Mz
Σ 2
1( )o o mo go j o o
o
J D J J J J Di
1 1 1 12
1
1n m g b
n
J J J Ji
2
22 2 2 22 2
2 2
1 1( )bn
n n m g b n nnn n
DJ D J J J J D
Di i
Njutnove (mehaničke) jednačine
23.11.2011 23 od 31 Višemotorni električni pogoni
11 1 1 1
12b
n n n m inn
DdJ M M F
dt iw
22 2 2 2
2
( )2
bn n n n m z in
n
DdJ D M M F F
dt iw
Σ
( )( )
2oz
o o o o moo
D td FJ D M M
dt iw
Odmotač
Namotač sa dva bubnja
*1em
− −
+
1m
m
1em
1
1pJ
1tr
K
+ +
1p
12
sD
12
vD
1w
−2
bnn
D
I
1 v
*2
em
−
+
2m
m
2e
m1p
1p
2s
2w
+
2
bnn
D
I
2v
nC
nB
+ −
0
Pro
kli-
zavan
je
*eom
− −
+
mo
m
eom
1p
troK
1p
o s
ow
+12
o I
ov
+ +
1p
2o
sD
2o
vD
oC
oB
+ −
0
Kid
anje
1(2
)o I
2
bnn
D
I
z f
−
oD
2(0
)
4 nD
trd
2n
D
1 ()
oo
Df
s
2(
)o
fD
odJ
dt
ov
zm
+
+
+
ow
1p
oJ
oD
ov
+
+
oJ
const
S
2tr
K2
w
+
+
+
2(
)n
JD
+
12
m
Pogon prednjeg
bubnja namotača
Pogon
odmotača
Pogon zadnjeg
bubnja namotača
Pogon zadnjeg
bubnja namotača
Opšti model el. meh. dela premotača
23.11.2011 Višemotorni električni pogoni 24 od 31
*( )e nm DD
+ −
+
2em
1emmK
−
+*1w
1wReg.
*1em
+
−
*2w
2w
*2em
+ 2wReg.
1wP
rofi
l tv
rdoće
nam
ota
van
ja
Dn [cm]
[%]
Blok za kontrolu
priraštaja signala
*trv
Pro
fil
sile
za
teza
nja
Dn [cm]
*zf
*( )z nf D
−zf
Reg. zf
ˆnD
*eom
−
*ow
ow
owReg.
2 n
bn
I
D
2
ˆo
o
I
D
Izračunavanje
prečnika
2wˆ
nDow
−
*owD
ˆoD
[%]
Reg
ula
cija
tv
rdo
će
nam
ota
van
ja
Reg
ula
cija
brz
ine
zad
nje
g b
ub
nja
Reg
ula
cija
sil
e
zate
zan
ja
Model upravljačkog sistema premotača
23.11.2011 Višemotorni električni pogoni 25 od 31
Moment opterećenja odmotača
23.11.2011 26 od 31 Višemotorni električni pogoni
Mm = 0,0582∙no
0
20
40
60
80
100
120
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Mo
men
at
tren
ja [
Nm
]
Brzina motora odmotača [o/min]
Simulacioni model premotača
23.11.2011 Višemotorni električni pogoni 27 od 31
Poređenje rezultata dobijenih
simulacijom i merenjima
23.11.2011 Višemotorni električni pogoni 28 od 31
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
0
1000
2000
3000
4000
Vreme [s]
Sile
za
teza
nja
[N
]
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
0
500
1000
1500
Vreme [s]B
rzin
e [o/m
in]
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550-200
0
200
400
600
800
Vreme [s]
Mo
me
nti [
Nm
]
- simulacija
- merenjezF
zF
- simulacija
- merenjeoM
oM
- simulacija
- simulacija
- merenje
on
on
2nn
Treba uočiti
pokalapanje sive i
crne krive.
Poređenje rezultata dobijenih
simulacijom i merenjima
23.11.2011 Višemotorni električni pogoni 29 od 31
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
0
500
1000
1500
Vreme [s]
Brz
ine
[o
/min
]
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 5500
0.5
1
1.5
2
2.5
Vreme [s]
Pre
cn
ici [m
]
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 5500
0.5
1
1.5
2
Vreme [s]
Pre
cn
ici [m
]
- simulacija
- simulacija
- merenje
2nn
on
2nn
- simulacija
- iz upr. alg.
oD
oD
- simulacija
- mereno
nD
nD
Zaključak
• Pravilnim održavanjem, životni vek premotača se može značajno produžiti.
• Periodične rekonstrukcije su neophodne da bi se elektro oprema usaglasila sa trenutnim tehničkim mogućnostima.
• Performanse postrojenja se mogu značajno popraviti uvođenjem savremene opreme.
• Dijagnostika kvarova je lakša, čime se skraćuju zastoji u radu.
• Mogu se ostvariti značajne uštede energije primenom električnog kočenja sa rekuperacijom.
23.11.2011 30 od 31 Višemotorni električni pogoni
Hvala na pažnji.
23.11.2011 Višemotorni električni pogoni 31 od 31