“隨著技術的發展,制造成本的降低,直接傳動系統在能源消耗,機械噪音、空間使用、運行效率和運行成本等方面擁有的優勢將越來越明顯,可以預見到將會有越來越多的紙機采用直接傳動系統,去滿足日益增長的客戶需求,相信直接傳動系統未來在中國市場將大有可為。”
ABB(中國)有限公司制漿造紙部北亞區總經理 林曙明
2009年9月28日,瑞典國王卡爾•古斯塔夫十六世在瑞典舉行的頒獎典禮上為3位來自ABB的工程師頒發了全球性的科技獎——Marcus Wallenberg,以表彰他們在紙機直接傳動技術領域所做出的突出貢獻。因為該技術開創了紙機傳動技術的新紀元,能為造紙行業在減少投資和運行成本、提高運行效率和產品質量等方面提供幫助。如今,ABB(中國)有限公司制漿造紙部首次將這一先進技術引入中國,2011年7月,太陽紙業股份有限公司24號機順利出紙,標志著國內首套直接傳動系統成功投入使用.
DDS直接傳動技術
當前,隨著單臺紙機產能的不斷加大,紙企對傳動系統的功率、控制精度、系統無故障運行時間、降低運行成本等方面有了更高的要求。這一需求推動了減少機械傳動部件技術的發展,為此ABB研發出DDS直接傳動技術。
顧名思義,直接傳動即電動機通過連接軸直接驅動設備。在傳統的紙機傳動設計中,傳動設備通常包括電機、連接軸、減速箱及其附屬設備。通常紙機傳統 設備的轉速是200~600轉/分鐘,如無減速箱,則需要電機運行在一個較低的轉速下。電極數較少的電機具有較高的額定轉速,如果通過降低變頻器輸出頻率,也可以低速運轉。但在這種情況下,電極需要選擇較大功率規格,同時隨著速度的降低,電機的運行效率較低,從而變頻器的規格也需相應增大,增大了投資成本。
采用極數更多的感應電動機雖然能夠滿足部分低轉速運行的要求,但是隨著極數的增加電動機的功率因數也會下降(由于感應漏磁增加)。所以,極數較多的感應電動機并不真正適用低速直接驅動。因此,通常設計中會裝配合適減速比的減速箱,以保證電動機運行在接近額定轉速的狀態。
在新的直接傳動方案中,采用永磁同步電動機技術,可省去原有的減速箱及其附屬設備,電動機通過連接軸直接驅動設備。據ABB(中國)有限公司制漿造紙部北亞區總經理林曙明介紹:“由于永磁同步電動機具有低轉速、高轉矩的特性,其更適合于驅動200~600轉/分鐘的設備。直接傳動技術可以應用到諸如漿板機、紙機上的泵類傳動、濕部、壓榨、涂布機、施膠壓榨和其他的所有分部傳動應用領域。由于消除較長的連接軸和減速箱,從而避免機械共振現象,使得紙機更容易控制。目前,ABB研發制造的永磁同步電動機的功率已達到2400kW,可以滿足紙機傳動的大多數應用。”
歷經十年驗證
事實上,ABB的DDS直接傳動技術早在上個世紀就已研發成功,并于1999年7月即成功應用了全球第一臺直接傳動裝置,目前已穩步運行十多年。
全球第一套無減速箱的直接傳動系統被安裝于芬蘭M-reel 集團下屬的Äänekoski板紙工廠。該系統已經于2002年6月投入運行。該項目的紙機由福伊特提供。紙機幅寬4.15米,車速為800米/分鐘,主要生產用于醫療和制圖行業的涂布白卡紙。傳動改造部分包含29臺永磁同步電機和72臺交流變頻電機,驅動裝置為ACS600多傳動系統。得益于直接傳動系統易于安裝的優點,該廠僅用了8周時間就完成了設備的拆除和安裝工作(通常新系統的安裝需要4個月的時間)。
目前,ABB在全球造紙行業已安裝超過400臺永磁同步電機。
十年的成功運行經驗充分驗證了這一技術所獨有的優越性:
(1)直接傳動將動力軸與電動機直接連接,從而節省了減速箱和附屬設備的空間,降低了系統的設計、安裝和土建費用。
(2)由于采用了電動機直接驅動的方式,減少了減速箱和連接軸之間共振的影響,并且避免了減速箱齒隙對控制精度的影響。
(3)由于永磁同步電動機是同步電動機,無滑差,可以采用無編碼器運行方式,從而避免了由于編碼器的故障造成系統問題,提高了系統的穩定性。