在纸张成型过程中,真空脱水是一个极其重要的过程,在纸机湿部脱水系统中应用最广泛的是水环式真空泵和罗茨真空泵。为提高网部和压榨部的湿纸页干度以及应付成形网和毛毯用久后的不良运行状态,纸厂会配置功率富余的真空泵。但根据工艺要求,各部位对吸水装置的真空度要求不一,这样就使真空泵配置与实际运行需求不一致。本课题通过采用变频恒真空控制和安装网毯传感器进行脱水控制,确保在提高吸水效率的同时降低能耗。
真空脱水系统与变频恒真空控制
在纸张成形过程中,由于工艺条件的变化经常会导致纸页的干度不一致,这时如果真空泵全速运转,会产生水分汽化不充分从而使纸页干度不稳定.甚至会由于真空度过高而产生气蚀,损坏设备,也造成能源浪费。因此,在纸机湿部脱水系统,设计一个恒真空的系统至关重要,以确保纸页的湿度稳定。
可以采用变频器调速控制压榨真空度的稳定,以水环真空泵为例,它是一种容积式泵,其抽气量与转速成正比,工作点轴功率与其转速的1.7次幂成正比。即当水环真空泵确定后,可通过调节转速来控制抽气量。如果利用变频器在0.5~100Hz(有些变频器可以更高,如650Hz)可以调节连续转速的特性,就可以在2倍的电机额定转速范围内调节抽气量。而且,变频器的精度越高(如0.01Hz),抽气量微调的效果就越好。
在纸机控制系统中,一般的真空脱水变频控制思路是:现场操作人员可从DCS操作站给真空变频传动控制下达真空度指令值,同时纸页真空仪表向DCS反馈实际值,这样就形成一个自动闭环控制调节回路。实践证明,变频恒真空控制的稳定性和可靠性比较理想,加上灵活方便的现场操作回路和可靠的DCS控制系统,可以较好地完成湿部真空脱水生产工艺的过程控制,并进一步提高纸张的延展性能。
真空泵使用变频器后就可根据真空度所需的抽气量进行实时调整真空泵电机的转速,在真空泵富余量大大超出生产工艺需求时,变频器可降低真空泵转速,从而达到节能的目的。
在纸机压榨的高真空系统中,还会应用到数台真空泵并列运行的情况,传统的控制抽气最的方法是将多台真空泵全部运行,并通过阀门来调节,这样耗电严重。采用变频恒真空控制抽气量,选取其中1台为变频真空泵,其余为工频真空泵,可以节能。
在纸机湿部脱水系统中,采用变频控制可以解决富余真空泵功率配置与不同吸水装置应配置相应的真空泵之间的矛盾。纸机真空泵采用变频控制效率高,没有因调速带来的附加转差(即电机同步转速与实际转速差)损耗,调速范围大、精度高、无级调速,容易实现恒真空闭环控制。
在保证纸机湿部恒真空的情况下,还必须增加进行渗透性预估的网毯传感器,以克服由干纸机网毯渗透性变化所引起的能耗上升,最终保证脱水系统的节能性和实用性。