气垫式流浆箱和罗茨风机贮气罐_罗茨风机

气垫式流浆箱和罗茨风机贮气罐：变频罗茨鼓风机是否加装储气罐

　　原标题：变频罗茨鼓风机是否加装储气罐

　　如果变频器控制罗茨鼓风机，有条件加装储气罐的话，对罗茨风机和控制器来说非常完美。

　　1、我们先对罗茨风机的机械特性进行一下讲解，罗茨风机不能调节风压，只能调节风量，风压是由负载决定的。当风机转速保持一定的时候，负载用风量锦工压就小，负载用风量小风压就大。俗称罗茨风机为遇强则强，遇弱则弱。

　　2、反过来，负载用风量保持一定的时候，调节风机转速使产生的风量=负载需要的风量，这个时候达到平衡关系（假设为称这个为平衡转速），但系统没有压力。压力需要风机转速要稍高于平衡转速，供应风量大于需求风量，压力就建立起来，但这个平衡关系非常脆弱，因为罗茨风机的机械特性非常硬。

　　3、这个时候如果客户的管路长一些，罗茨风机精度差一些，效率低一点，或者加装一个储气罐，这样机械特性就会软一些，有调节的空间，这个状态变频器处于恒功率状态，加装储气罐完美利于罗茨风机稳定运行。

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气垫式流浆箱和罗茨风机贮气罐：气垫式流浆箱.doc

　　气 垫 式 流 浆 箱 控 制 系 统

　　技 术 说 明 书

　　一、引言

　　成纸的均匀度取决于纤维在流浆箱中的分散程度和流浆箱唇口的均匀度。在抄速超过250米／分的纸机上，必须配备气垫式流浆箱，其主要控制参数是总压，浆位和浆速/网速比。控制总压的目的是为了获得均匀的从流浆箱喷到网上的纸浆流量和流速，控制浆位的目的是为了获得适当的纸浆流域，以减少横流和浓度的变化。产生和保持可控的喘流以限制纤维的絮聚。

　　在本系统中，共有三个流浆箱。采用计算机分别对每一个流浆箱的总压和浆位进行有效的控制，以提高抄纸质量。为确保控制系统的稳定性和可靠性，变送器可选用YOKOGAWA公司的产品，控制系统采用SIEMENS S7-300产品，变频器采用ABB公司的产品，操作员站采用DELL计算机。

　　二、基本参数

　　1．电源： 220V 50Hz

　　2．纸机车速：170~500米/分

　　液位：0.43米

　　总压: 4.3Kpa~35Kpa

　　3．设备:

　　PIC—101~103：流浆箱总压头控制

　　——EJA法兰式差压变送器：3台

　　——PLC调节回路及AI、AO接口电路：3套

　　LIC—101~103：流浆箱液位控制

　　——EJA法兰式液位变送器：3台

　　——PLC调节回路及AI、AO接口电路：3套

　　——罗茨风机：3台

　　——风机变频器：3台

　　PIC—201~203：流浆箱零差压控制

　　——EJA法兰式差压变送器：3台

　　——PLC调节回路及AI、AO接口电路：3套

　　——气动调节阀：3台

　　4．控制柜：前后开门结构，内置PLC、继电器、各种开关、

　　端子及保护装置。

　　5．外型尺寸：高×宽×深=2200×800×600

　　三、气垫式流浆箱控制原理

　　1．总压头控制

　　在气垫式流浆箱中，P＝P’+H，其中，P为总压头，P’为气垫压力，H为浆位。通过改变P’来稳定H，总压头控制着流浆箱的喷浆速度，它由上浆泵的转速来调节，总压头的稳定与否对纸张纵向定量有较大的影响，必须保证总压控制回路工作在最佳状态。

　　1) 总压头检测：利用智能压力变送器PT—101~103检测总压 头，PT—101~103安装在流浆箱操作侧两匀浆辊中间的侧墙上。压力变送器的测量范围为0～40KPa(可根据实际情况进行调整)，输出电信号为4～20mA DC。

　　总压头设定:总压头设定值P有两种设定方法，一是 在计算机上直接设定(给定值)；二是在计算机上投入浆网速比，计算机根据公式P＝K×（αs×W）2计算确定，通过通信接口送给S7-300 PLC。

　　3) 总压头控制:计算机根据总压头的设定值、实测值及总压头与浆位之间的耦合关系，经过相应的控制处理后，给出控制信号(4～20mA DC)，通过上浆泵变频器控制上浆泵的转速，若总压头的实际值低于给定值，则增大上浆泵的转速，反之，则减小上浆泵的转速，直至总压头达到设定值。上浆泵也可手动控制，即在人机界面上将对变频器的输出置于“手动”位置，直接控制上浆泵的转速。

　　4) 浆速／网速比控制：纸页在纵横方向的组成是否一致，与纸浆在流浆箱唇口的喷浆速度和网速的关系十分密切，而流浆箱总压又决定了纸浆的喷浆速度， 其关系为α＝J／W＝，其中P为总压头，W为网速，α为浆速网速比，在实际使用时，由于唇板开度、流浆箱形状等各不相同，α的设定值αs值亦不相同，因此需要根据实际情况来如以确定，在没有浆网速比控 制的设备上，一般都通过人工计算列出对照表，操作工根据不同车速手动调节总压头设定值。在本系统中，总压可自动跟随车速变化(配备网速输入模块)，而且通过键盘输入，可容易地改变αs值以适应工艺的要求；同时又给出了不同浆网速比条件下的总压—网速对照表，供操作者查询。

　　5) 正常运行：系统运行时，计算机会自动控制上浆泵的转速，保证总压头的实际值在其给定值附近允许的范围内变化。

　　2．浆位控制

　　在双匀浆辊气垫式流浆箱中，浆位控制回路是总压控制回路中的一个中间环节，在总压调节过程中，会使浆位产生不断的波动，这就要依靠浆位调节回路不断进行调整，使液位稳定在一定的高度上。

　　浆位检测：利用差压式液位变送器LT—101~103检测浆位，其法兰部安装在流浆箱底部外侧。低压侧通过导引管安装在流浆箱上部的外侧，根据其差压测定浆位高度。

　　浆位设置：根据实际要求设置在0.40米

　　浆位控制：计算机根据浆位的设定值、实测值及浆位于总压头之间的耦合关系，经过相应的控制处理后，给出控制信号（4~20mA DC），通过风机变频器控制罗

气垫式流浆箱和罗茨风机贮气罐：气垫式流浆箱浆位控制装置的制作方法

　　专利名称：气垫式流浆箱浆位控制装置的制作方法

　　技术领域：

　　本实用新型涉及造纸机流浆箱浆位控制装置，特别是一种气垫式流浆箱浆位控制装置。

　　背景技术：

　　流浆箱是造纸机的主要部件，是连接“备浆流送”和“纸页成形”两部分的关键枢纽，其决定纸幅横幅定量的分布，并影响纸幅成形的质量，流浆箱的主要作用是布浆、匀浆和喷浆，对双匀浆辊的流浆箱来说，保持适当的箱体内浆位是保证流浆箱匀浆和喷浆质量的关键。随着造纸机车速的不断提高，流浆箱由敞开式发展到气垫式、半水力式和水力式。实践证明，根据流浆箱结构尺寸的不同，最佳工作浆位一般在30～40cm，即高出匀浆辊上表面3～5cm。对于敞开式流浆箱，浆位随纸机车速的变化而变化，所以车速适用范围比较窄，一般在140～190m/min之间，并且逐渐被淘汰；气垫式流浆箱是我国目前广泛采用的一种流浆箱，一般用于车速超过250m/min的纸机上，通过增加气垫压力使流浆箱箱体内浆位维持在最佳位置。但是，对于许多板纸机，其工作车速比较低(如低于140m/min)，另外，一些新造纸机设备，因机械磨合等因素，往往需要很长时间(半年以上)运行在低车速下，这时，即使把气垫式流浆箱当作敞开式流浆箱来使用，也难以良好发挥其匀浆和喷浆的效果，因此，对气垫式流浆箱浆位控制的常规方法进行改进，扩充其车速的适用范围是解决上述问题的关键。

　　实用新型内容本实用新型的目的是克服现有气垫式流浆箱浆位控制不适用于低车速的缺陷，提供一种可扩充流浆箱的工作状态，扩大车速适用范围的气垫式流浆箱浆位控制装置，使得在纸机车速较低时(如100m/min以下)也能使气垫式流浆箱箱体内浆位保持在最佳位置，以获得良好的匀浆和喷浆效果。

　　为达到上述目的，本实用新型是采取如下技术方案来实现的一种气垫式流浆箱浆位控制装置，包括有与匀浆辊轴连接的双匀浆辊电机、罗茨风机、流浆箱进气阀门等，此外，该控制装置还包括可换向气路机构，风机变频器和电机变频器，所述的风机变频器、电机变频器分别与罗茨风机、匀浆辊电机进行电气连接。

　　所述的可换向气路机构更具体的技术方案是在罗茨风机进气端设置有空气过滤器及消音器，罗茨风机的进气端与消音器之间由管道与阀门V1相连，罗茨风机的出气端设置有空气过滤嘴，罗茨风机通过该过滤嘴与阀门V2、V4由管道相连，阀门V3由管道跨接在阀门V1与罗茨风机连接的一侧和阀门V2至流浆箱的一侧；上述可换向气路机构的四个阀门可以用来改变空气流动方向，其中有两只用于控制给气垫式流浆箱增加气垫压力的进气通道，另外两只用于控制给气垫式流浆箱抽负压的出气通道；所述可换向气路机构连接管道可用钢管或塑料管，管径一般为DN50或DN65，阀门的管径须与管道管径相一致。

　　所述的风机变频器、电机变频器的控制输入端可由信号电缆与可编程逻辑控制器PLC的输出端连接，所述的可编程逻辑控制器的输入端由接口板卡与工业控制计算机实现信号连接，并通过其多点接口网卡及信号电缆与设置在流浆箱上的液位变送器、网速传感器实现信号输入连接。

　　在上述技术方案中，罗茨风机运行于单一方向，一直保持正转，转速大小由罗茨风机变频器输入频率决定；匀浆辊的转速通过电机变频器来调节，以适应车速范围拓宽的需要；所述的工业控制计算机也可用液晶触摸屏来代替，通过其实现人机接口并兼备监控功能；由计算机和PLC组成的控制系统可由应用软件协调对流浆箱浆位实行控制。

　　本实用新型与现有技术相比，其有益效果体现在在常规气垫式流浆箱浆位控制的基础上，通过增加可换向气路机构，使气垫式流浆箱可工作于“加压”、“抽负压”和“敞开”三种工作状态，即当车速大于VH(如175m/min)时，流浆箱运行于加压状态，通过增大箱体内压力来降低浆位，从而获得最佳的匀浆效果；当车速低于VL(如140m/min)时，流浆箱运行于抽负压状态，通过降低箱体内压力来提升浆位，从而获得最佳的匀浆效果；当车速在VH～VL之间时，罗茨风机停止运行，气垫式流浆箱运行在一个大气压下(即敞开状态)，可当作敞开式流浆箱使用，浆位受工艺要求的浆/网速比来调节，以获得满意的匀浆效果，VH和VL的取值根据流浆箱结构尺寸和生产厂家的不同而不尽相同，具体数值由现场调试得到。在保持罗茨风机转向不变的情况下，本实用新型有效地拓宽了气垫式流浆箱的车速适用范围，使其在较低车速(100m/min以下)下仍然能发挥理想的布浆、匀浆和喷浆效果，同时，可换向气路机构结构简单，容易实现。

　　图1是本实用新型的结构框图。

　　图2是本实用新型的可换向气路机构连接示意图。

　　图3是本实用新型控制系统的电气、信号连接框图。

　　具体实施方式

　　以下结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

　　由图1所示，一种气垫式流浆箱浆位控制装置，该装置包括有与匀浆辊6轴连接的双匀浆辊电机1和2、电机变频器11、罗茨风机9、风机变频器10，流浆箱进气阀门15和可换向气路机构8；其中的风机变频器10、电机变频器11的输出端分别与罗茨风机9、匀浆辊电机1和2电气连接；风机变频器10、电机变频器11的控制输入端则由信号电缆与可编程逻辑控制器PLC的输出端连接，该可编程逻辑控制器PLC的输入端由接口板卡与工业控制计算机7实现信号连接，并通过其中的多点接口网卡(MPI)及信号电缆与设置在流浆箱3上的液位变送器6及网速传感器4实现信号输入连接，上述由计算机和PLC组成的硬件系统由应用软件对流浆箱浆位实行控制；在图1中，实线表示机械连接，虚线表示电气连接或信号连接，点划线表示轴连接。

　　参见图2，可换向气路机构8的一个具体实施例是，其在罗茨风机9进气端设置有空气过滤器12及消音器13，罗茨风机9与消音器13之间由管道与阀门V1相连，罗茨风机9的出气端设置有空气过滤嘴14，罗茨风机9通过该过滤嘴14与阀门V2、V4由管道相连，阀门V3由管道跨接在阀门V1与罗茨风机9连接的一侧和阀门V2至流浆箱3的一侧；可换向气路机构8连接管道可用钢管或塑料管，管径一般为DN50或DN65，具体由流浆箱幅宽决定，阀门的管径须与管道管径相一致并采用密封性能好的不锈钢手动阀门便可满足使用要求。罗茨风机9与流浆箱3的进气阀门15之间由管道通过可换向气路机构8连接起来，是空气流动的通道，实现给流浆箱箱体内加压(注入空气)或抽负压(抽出空气)功能在图2中，当流浆箱3工作在抽负压状态时，V1、V2关闭，V3、V4打开，空气流向是流浆箱3→V3→罗茨风机9→空气过滤嘴14→V4，罗茨风机9起到“抽气”作用；当流浆箱3工作在加压状态时，V1、V2打开，V3、V4关闭，空气流向是空气过滤器12→消音器13→V1→罗茨风机9→空气过滤嘴14→V2→流浆箱3，罗茨风机9起到“压气”作用；当流浆箱3工作在敞开状态时，罗茨风机9停转，空气流向与加压状态时相同。

　　在图1中，风机变频器10用于控制罗茨风机9的转速，通过调节罗茨风机9的进、出气量来调节流浆箱3箱体内浆位；电机变频器11用来调节两个匀浆辊6的转速，因两个匀浆辊转向相反，转速通常相同，本实施例采用一个电机变频器11控制两个匀浆辊电机1和2；风机变频器10和电机变频器11均受PLC控制，需要PLC发出启/停信号和转速(频率)设定信号，同时要向PLC反馈运行状态信号；浆位信号和网速(代表纸机车速)信号通过液位变送器6和网速传感器4也要进入PLC参与控制(图3)。

　　本实施例控制系统电气、信号连接参见图3，工业控制计算机7与PLC的CPU端通过接口卡连接起来，实现现场工况监视和人机接口功能；风机变频器10与罗茨风机9之间、电机变频器11与匀浆辊电机1和2之间采用220VAC三相四线制电气连接(A、B、C、O)，也可省去中性线O；匀浆辊电机1和2的同速反转通过A、B、C三相电的倒相来实现，即A、B、C任意两相交换；网速输入信号和浆位输入信号分别由网速传感器4和液位变送器5通过信号电缆至PLC的AI端；为保证变频器正常工作，其输入端需要三种信号频率输入(转速)信号(4～20mA)、变频器启动/停止信号(高低电平信号)和电机运行状态反馈信号(高低电平信号)，该三种信号是由信号电缆与PLC的AO、DO、DI端连接实现的。

　　权利要求1.一种气垫式流浆箱浆位控制装置，包括有罗茨风机(9)、与匀浆辊(6)轴连接的匀浆辊电机(1)和(2)，其特征是，该控制装置还包括可换向气路机构(8)、风机变频器(10)和电机变频器(11)，所述的可换向气路机构(8)包括一设置在罗茨风机(9)进气端的空气过滤器(12)及消音器(13)，罗茨风机(9)的进气端与消音器(13)之间由管道与阀门(V1)相连，罗茨风机(9)的出气端设置有空气过滤嘴(14)，罗茨风机(9)通过该过滤嘴(14)与阀门(V2)、(V4)由管道相连，阀门(V3)由管道跨接在阀门(V1)与罗茨风机(9)连接的一侧和阀门(V2)至流浆箱(3)的一侧，所述的风机变频器(10)、电机变频器(11)的输出端分别与罗茨风机(9)、匀浆辊电机(1)和(2)电气连接。

　　2.根据权利要求1所述的气垫式流浆箱浆位控制装置，其特征是，所述的风机变频器(10)、电机变频器(11)的控制输入端由信号电缆与可编程逻辑控制器(PLC)的输出端连接，所述的可编程逻辑控制器(PLC)的输入端由接口板卡与工业控制计算机(7)实现信号连接，并通过其多点接口网卡及信号电缆与设置在流浆箱(3)上的液位变送器(5)、网速传感器(4)实现信号输入连接。

　　专利摘要本实用新型公开了一种气垫式流浆箱浆位控制装置，包括有与匀浆辊轴连接的双匀浆辊电机、罗茨风机、风机变频器和电机变频器。所说的风机变频器、电机变频器分别与罗茨风机、匀浆辊电机进行电气连接。其特点是，该控制装置在罗茨风机与流浆箱连接管道之间还设置有可换向气路机构，该气路机构可实现对流浆箱压气和抽气的作用。本实用新型改进了现有控制设备的缺陷，扩充了流浆箱的工作状态，扩大了车速适用范围，使得在纸机车速较低时(如100m/min以下)也能使气垫式流浆箱箱体内浆位保持在最佳位置，获得了良好的匀浆和喷浆效果。

　　文档编号G05D9/00GKSQ

　　公开日2006年11月1日 申请日期2005年9月30日 优先权日2005年9月30日

　　发明者王孟效, 汤伟, 赵凯坤, 陈玉钟 申请人:陕西科技大学

气垫式流浆箱和罗茨风机贮气罐：气垫式流浆箱的结构说明及性能特点

　　一、结构说明及性能特点

　　气垫式流浆箱 由方锥管装置、匀浆辊装置、上唇板调节装置、箱体、控制系统、喷雾装置、气路系统等部分组成。流浆箱按用户提供的工况参数进行专门设计，确保工作性能。

　　1.方锥管装置

　　1).方锥管采用单程总管进浆，三台阶孔板布浆。方锥管由大方圆管、方锥管、小方圆管组成。方锥管配有压力平衡管，方锥管段可方便翻下清洗;

　　2).台阶孔板材质为有机玻璃;

　　3).方锥管材质为不锈钢(304)。大方圆管和小方圆管均带有配对法兰。

　　2.匀浆辊装置

　　1).匀浆辊装置由唇口匀浆辊和喉部匀浆辊组成;

　　2).匀浆辊直径φ219、开孔率喉部匀浆41%, 唇口匀浆辊46%;

　　3).匀浆辊由定制优质冷轧不锈钢管(304)制成，双螺旋线排列;

　　4).匀浆辊传动采用百线针轮减速器，用户自备变频器，可在9～50转/分之间按工艺要求无级变速。

　　3.上唇板调节装置

　　上唇板调节装置由上、下唇板、横梁、粗调及微调机构和大小转轴等组成。

　　1).上唇板采用单关节调节机构;

　　2).喷浆采用结合式唇口，设有横向平直且弹性良好的垂直小唇 板，进一步改善浆料分布。垂直小唇板配有小间距(约115mm)精密微调，百分表显示值0.01mm，可精确调整;

　　3).上唇板开度调节采用蜗轮蜗杆结构;

　　4).下唇板采用优质不锈钢(316L)加工，箱内无螺孔;垂直小唇板采用优质不锈钢(316L)加工;

　　5).唇口两侧配有鳃流孔，以调节纸幅两边定量，鳃流孔带配对法兰。

　　4.箱体

　　1).流浆箱底座采用Q235A,上覆镜面板;

　　2).箱体前后墙板、两侧墙板均由不锈钢板(304)加工;

　　3).操作侧墙板配有视镜，以便观察浆料流态;

　　4).箱体配有前后走台及扶梯，材料均为不锈钢;

　　5).箱盖上方配有低压照明灯;

　　6).后墙板配有人孔装置;

　　7).箱体配有前墙溢流，溢流孔带配对法兰及接管;

　　8).箱体内与浆料接触部分均经精细抛光，确保不挂丝不挂浆。外表面整洁;

　　9).唇口部分和台阶孔板后段均带有清洗孔，以方便流浆箱清洗。

　　5.喷雾装置

　　6.流浆箱内配有旋转式专有喷嘴的喷雾装置，喷雾装置进口处配有过滤器(用户自备)

　　7.气路系统 (用户自备)

　　1).流浆箱的气垫式压力由气路系统直接供给，其装备包括低脉动罗茨鼓风机、进出口消音器以及机架、电动机、阀门和管道等。

　　2).鼓风机采用变频调速，由控制系统控制。

　　8.控制系统 (用户自备)

　　流浆箱的控制包括箱内浆位和气垫压力的控制，浆位由液位传感器取得信号传给电脑，总压头即浆位和气垫压力之和，由压力传感器取得信号，通过浆位和总压信号的解耦器(软件)，经处理后把执行信号传给上浆泵和鼓风机电动机的变频器，以自动控制流浆箱所需的上浆装置和喷浆压力。浆位和总压的控制精度均为±0.5%。

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