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摘 要：本文讲述了造纸机电气传动系统的研究现状，分析了造纸机电气传动系统的要求及造纸机传动功率的计算。
关键词：造纸机；电气；传动
1. 造纸机电气传动系统的研究现状
与当前国外造纸机电气传动控制系统发展状况比较，国内造纸机电气传动控制系统则要落后很多，具体表现在国产造纸机机械结构设计与制造加工精度方面，和电气传动控制系统自动化程度方面，与国外先进的造纸机电气传动控制系统均有非常大的差距，但是国内也出现了比较著名的造纸机电气传动控制系统，例如：华章造纸机电气传动控制系统。不过国产造纸机电气传动控制系统的工作车速大部分在 1000 m /min以下，非常少有超过 1200 m /min，系统也操作复杂，适用纸种也较少。因而对国外造纸机电气传动控制系统速度链、负荷控制的研究与设计符合国产高速造纸机电气传动控制的技术需求，而对于造纸机纸幅张力的控制，有关专家的论文文献里已出现丰富的理论研究成果，这为本课题充分的研究国内高速造纸机电气传动系统提供了研究价值和理论支持，且近几年来一些国外和国内先进科学技术的出现为提高本国产高速造纸机电气传动控制的设计水平也提供了强大的技术支持，具体表面在：
（1）造纸机整体装配技术水平的迅速提升
当前，国内造纸业出现多家造纸机制造商引进了国外先进的数控机械加工装备，造纸机的整体制造加工精度有了非常大的提高，为造纸机速度的高精度控制创造了有利的条件。
（2）智能软测量技术的提高
现代智能检测技术是以智能软测量技术为代表的，并已被应用到现代工业自动化测控领域，能将工业测控中某些无法直接被仪表监测的过程变量通过建立其有关的数学模型和编写 PLC 程序被估算出来。
（3）PLC 自动控制技术的进一步发展
PLC 现代自控技术含有迅速且强大的数据计算能力、非常强的防外部因素干扰能力及长时间没有故障出现的稳定工作时效和高度集成现代高速通讯网络控制技术，已经是广泛应用到现代工控领域的重要装备中。
2. 造纸机电气传动系统的要求
造纸机电气传动控制系统是造纸机控制系统的重要组成部分，据统计，大型高速造纸机电气传动控制系统的主要传动点包含：真空伏辊、驱网辊、传动导网辊、真空吸移辊、毛毯压榨、传递压榨、各个压榨部的下辊、各个烘缸、压光机底辊和卷纸机冷缸等。此外，因为造纸机的压榨部和烘干部的实际组数及机内具体实际配置情况等的不同，造纸机传动控制点总数能有 14～16 个或着更多。所以造纸机电气传动控制系统对抄纸的稳定性、纸张的产量和质量有重要的影响。为了能生产出质量标准较高的纸品，造纸工业中，已经对造纸机电气传动控制系统提出了如下的基本要求：
（1）整机实际工作速度的有效调节
为了让造纸机电气传动控制系统具备生产高品质的纸品能力和对浆料较强的适应性，造纸机电气传动控制系统必须保证速度调节控制有足够大的范围。这是缘于实际造纸机抄纸生产的纸页种类和纸页定量大小有波动，所以需要修正造纸机的实际工作车速数值。另外，缘于抄纸实际工况变化会降低浆料在网部脱水的进程和减少干燥部单位面积的纸页产量，这时就需要调节车速。
（2）保证实际工作车速的恒定
造纸机的实际工作速度通常由电气传动系统电源的电压、电源频率以及造纸机负荷等因素决定。所以想恒定纸的定量值及减小纸页断头情况的发生，就必须让造纸机电气传动控制系统应用精密的稳速装置，其缘于稳定的车速精度很大程度影响纸页的定量的波动。
（3）各分部速比良好的动态调整
湿纸幅在网部和压榨部进行脱水时，其纵向纤维伸长横向纤维收缩，而在烘干部进一步脱水时，纸页纤维两向均收缩，于是造纸机各分部的纸幅实时线速度大小应有适当不同。再次，缘于造纸机工况发生波动时，若电气传动控制系统无法实时控制各分部纸幅线速度以得到合适的纸页张力，那么纸页就绷得过松或过紧而出现打褶或断头的情况。所以造纸机电气传动控制系统各分部的速度（速比）必须能动态修正。
（4）维持分部间已定速比关系的恒定不变
能造成造纸机各分部间已定速比波动的情况有许多，其中包括造纸机抄纸工况波动时产生的实际传动负荷改变。于是造纸机想制造质地匀整的高质量纸页和降低纸幅断头情况的发生，造纸机电气传动控制系统就必须保持造纸机分部间速比关系值恒定，即若有电机负荷波动或其他情况使得某分部的纸页实时线速度波动的情形，造纸机电气传动控制系统必须做到迅速实时跟踪其波动和维持速比的波动不超过设定的范围。
（5）稳定的爬行速度
缘于造纸机不时需要进行安全检修和彻底清洁铜网、压榨毛毯、干燥干毯及检测各分部的实时状态，所以造纸机电气传动系统必须具有稳定爬行速度控制能力。
3. 造纸机传动功率計算
在造纸机电气传动系统中，传动装置具有的传动功率主要用于抵消摩擦损耗，具体包括：轴承摩擦、辊筒滚动摩擦、刮刀辊面和烘缸面摩擦、网和吸水箱摩擦、真空辊和真空密封物摩擦、烘缸进汽头摩擦等。因此造纸机实际传动功率主要由造纸机的实际工作车速及有关实时参数（纸幅幅宽、轴承实时负荷，轴承连接形式和规格等）决定，也与造纸机抄纸过程状态息息相关，包括：吸水箱或真空辊的实际真空度、压榨辊实际线压力、排除冷凝水的情形以及轴承的摩擦因子等。
在造纸实际工程项目里，衡量造纸机传动功率损耗通常有两种方式：单位指标法与分部计算法。
单位指标法就是人们常用和常说的统计法。把造纸机电气传动控制系统中所有传动部件做在线实时监测其实际功率的损耗，并通过 1m 造纸机净纸幅宽与 1 m /min造纸机工作车速来表征造纸机电气传动系统的必需功率。即：
P = Kbv
式中：
K —造纸机一个单位功率损耗的基准衡量因子
b —造纸机实时幅门宽度
v —造纸机实际工作车速
分部计算法则通过对传动装置受到力作用的实际情况与具体要求做大量数据采集与分析来测算实际功率损耗。
4. 结束语
造纸机电气传动系统控制策略分析是造纸机自动化体系设计的一个关键环节，随着造纸业科技的进步，发达国家的造纸机（特别是高速造纸机）电气传动控制系统已经朝着高速度、高精度、全智能自动化方向飞速发展，而国内造纸机电气传动系统对抄纸过程传动质量的控制主要通过手工操作及一般 PLC 逻辑程序进行自动控制，如此控制方式根本保障不了纸品质量一致性及抄纸生产连续性，这主要是造纸机电气传动系统控制策略设计不完善产生的。
本文鉴于以上国内造纸机电气传动系统当前发展特点和国外造纸机电气传动系统的当前优势，进行国产高速造纸机电气传动系统控制策略的研究与设计，以提高我国高速造纸机抄纸连续自动化水平、产品质量水准，并起到高速有效地监控纸张工艺波动的效果。
关键词：造纸机；电气；传动
1. 造纸机电气传动系统的研究现状
与当前国外造纸机电气传动控制系统发展状况比较，国内造纸机电气传动控制系统则要落后很多，具体表现在国产造纸机机械结构设计与制造加工精度方面，和电气传动控制系统自动化程度方面，与国外先进的造纸机电气传动控制系统均有非常大的差距，但是国内也出现了比较著名的造纸机电气传动控制系统，例如：华章造纸机电气传动控制系统。不过国产造纸机电气传动控制系统的工作车速大部分在 1000 m /min以下，非常少有超过 1200 m /min，系统也操作复杂，适用纸种也较少。因而对国外造纸机电气传动控制系统速度链、负荷控制的研究与设计符合国产高速造纸机电气传动控制的技术需求，而对于造纸机纸幅张力的控制，有关专家的论文文献里已出现丰富的理论研究成果，这为本课题充分的研究国内高速造纸机电气传动系统提供了研究价值和理论支持，且近几年来一些国外和国内先进科学技术的出现为提高本国产高速造纸机电气传动控制的设计水平也提供了强大的技术支持，具体表面在：
（1）造纸机整体装配技术水平的迅速提升
当前，国内造纸业出现多家造纸机制造商引进了国外先进的数控机械加工装备，造纸机的整体制造加工精度有了非常大的提高，为造纸机速度的高精度控制创造了有利的条件。
（2）智能软测量技术的提高
现代智能检测技术是以智能软测量技术为代表的，并已被应用到现代工业自动化测控领域，能将工业测控中某些无法直接被仪表监测的过程变量通过建立其有关的数学模型和编写 PLC 程序被估算出来。
（3）PLC 自动控制技术的进一步发展
PLC 现代自控技术含有迅速且强大的数据计算能力、非常强的防外部因素干扰能力及长时间没有故障出现的稳定工作时效和高度集成现代高速通讯网络控制技术，已经是广泛应用到现代工控领域的重要装备中。
2. 造纸机电气传动系统的要求
造纸机电气传动控制系统是造纸机控制系统的重要组成部分，据统计，大型高速造纸机电气传动控制系统的主要传动点包含：真空伏辊、驱网辊、传动导网辊、真空吸移辊、毛毯压榨、传递压榨、各个压榨部的下辊、各个烘缸、压光机底辊和卷纸机冷缸等。此外，因为造纸机的压榨部和烘干部的实际组数及机内具体实际配置情况等的不同，造纸机传动控制点总数能有 14～16 个或着更多。所以造纸机电气传动控制系统对抄纸的稳定性、纸张的产量和质量有重要的影响。为了能生产出质量标准较高的纸品，造纸工业中，已经对造纸机电气传动控制系统提出了如下的基本要求：
（1）整机实际工作速度的有效调节
为了让造纸机电气传动控制系统具备生产高品质的纸品能力和对浆料较强的适应性，造纸机电气传动控制系统必须保证速度调节控制有足够大的范围。这是缘于实际造纸机抄纸生产的纸页种类和纸页定量大小有波动，所以需要修正造纸机的实际工作车速数值。另外，缘于抄纸实际工况变化会降低浆料在网部脱水的进程和减少干燥部单位面积的纸页产量，这时就需要调节车速。
（2）保证实际工作车速的恒定
造纸机的实际工作速度通常由电气传动系统电源的电压、电源频率以及造纸机负荷等因素决定。所以想恒定纸的定量值及减小纸页断头情况的发生，就必须让造纸机电气传动控制系统应用精密的稳速装置，其缘于稳定的车速精度很大程度影响纸页的定量的波动。
（3）各分部速比良好的动态调整
湿纸幅在网部和压榨部进行脱水时，其纵向纤维伸长横向纤维收缩，而在烘干部进一步脱水时，纸页纤维两向均收缩，于是造纸机各分部的纸幅实时线速度大小应有适当不同。再次，缘于造纸机工况发生波动时，若电气传动控制系统无法实时控制各分部纸幅线速度以得到合适的纸页张力，那么纸页就绷得过松或过紧而出现打褶或断头的情况。所以造纸机电气传动控制系统各分部的速度（速比）必须能动态修正。
（4）维持分部间已定速比关系的恒定不变
能造成造纸机各分部间已定速比波动的情况有许多，其中包括造纸机抄纸工况波动时产生的实际传动负荷改变。于是造纸机想制造质地匀整的高质量纸页和降低纸幅断头情况的发生，造纸机电气传动控制系统就必须保持造纸机分部间速比关系值恒定，即若有电机负荷波动或其他情况使得某分部的纸页实时线速度波动的情形，造纸机电气传动控制系统必须做到迅速实时跟踪其波动和维持速比的波动不超过设定的范围。
（5）稳定的爬行速度
缘于造纸机不时需要进行安全检修和彻底清洁铜网、压榨毛毯、干燥干毯及检测各分部的实时状态，所以造纸机电气传动系统必须具有稳定爬行速度控制能力。
3. 造纸机传动功率計算
在造纸机电气传动系统中，传动装置具有的传动功率主要用于抵消摩擦损耗，具体包括：轴承摩擦、辊筒滚动摩擦、刮刀辊面和烘缸面摩擦、网和吸水箱摩擦、真空辊和真空密封物摩擦、烘缸进汽头摩擦等。因此造纸机实际传动功率主要由造纸机的实际工作车速及有关实时参数（纸幅幅宽、轴承实时负荷，轴承连接形式和规格等）决定，也与造纸机抄纸过程状态息息相关，包括：吸水箱或真空辊的实际真空度、压榨辊实际线压力、排除冷凝水的情形以及轴承的摩擦因子等。
在造纸实际工程项目里，衡量造纸机传动功率损耗通常有两种方式：单位指标法与分部计算法。
单位指标法就是人们常用和常说的统计法。把造纸机电气传动控制系统中所有传动部件做在线实时监测其实际功率的损耗，并通过 1m 造纸机净纸幅宽与 1 m /min造纸机工作车速来表征造纸机电气传动系统的必需功率。即：
P = Kbv
式中：
K —造纸机一个单位功率损耗的基准衡量因子
b —造纸机实时幅门宽度
v —造纸机实际工作车速
分部计算法则通过对传动装置受到力作用的实际情况与具体要求做大量数据采集与分析来测算实际功率损耗。
4. 结束语
造纸机电气传动系统控制策略分析是造纸机自动化体系设计的一个关键环节，随着造纸业科技的进步，发达国家的造纸机（特别是高速造纸机）电气传动控制系统已经朝着高速度、高精度、全智能自动化方向飞速发展，而国内造纸机电气传动系统对抄纸过程传动质量的控制主要通过手工操作及一般 PLC 逻辑程序进行自动控制，如此控制方式根本保障不了纸品质量一致性及抄纸生产连续性，这主要是造纸机电气传动系统控制策略设计不完善产生的。
本文鉴于以上国内造纸机电气传动系统当前发展特点和国外造纸机电气传动系统的当前优势，进行国产高速造纸机电气传动系统控制策略的研究与设计，以提高我国高速造纸机抄纸连续自动化水平、产品质量水准，并起到高速有效地监控纸张工艺波动的效果。