RU181730U1

RU181730U1 - ELECTRIC DRIVE WOODWORKING LINES FOR VENUE PRODUCTION

Info

Publication number: RU181730U1
Application number: RU2017130399U
Authority: RU
Inventors: Владимир Степанович Климаш; Александр Владимирович Петухов; Михаил Александрович Соколовский
Original assignee: Владимир Степанович Климаш; Александр Владимирович Петухов
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2017-08-28
Publication date: 2018-07-26

Abstract

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности к электротехническим комплексам и системам по переработке древесины, и может быть использовано в деревообрабатывающих линиях.Для улучшения технико-экономических показателей деревообрабатывающей линии по производству шпона предлагается изменить схему электропривода.Для этого все инверторы напряжения асинхронных электроприводов, входящих в состав всех механизмов и узлов деревообрабатывающей линии, подключают к общим шинам постоянного напряжения, через которые осуществляется энергообмен между электроприводами, работающими в двигательных режимах и в режимах генераторного торможения. Кроме этого, общие шины постоянного напряжения через сглаживающий дроссель подключены к выходу диодного выпрямителя, вход которого через индуктивный фильтр подключен к трехфазной сети.Применение технического решения на деревообрабатывающей линии позволило устранить брак при производстве шпона по причинам срабатывания защит электрооборудования, повысить производительность линии и снизить потребление электроэнергии.The proposed solution relates to electrical engineering, in particular to electrical complexes and systems for wood processing, and can be used in woodworking lines. To improve the technical and economic indicators of woodworking veneer production lines, it is proposed to change the electric drive circuit. For this, all voltage inverters of asynchronous electric drives, which are part of all mechanisms and components of the woodworking line, connected to common DC buses, through which e energy exchange is carried out between drives operating in motor mode and a regenerative braking mode. In addition, common DC busbars are connected through a smoothing inductor to the output of a diode rectifier, the input of which is connected through a inductive filter to a three-phase network. The use of a technical solution on a woodworking line eliminated spoilage during veneer production for reasons of protection of electrical equipment, increased line productivity and reduced consumption electricity.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности к электротехническим комплексам и системам по переработке древесины, и может быть использовано в деревообрабатывающих линиях.The proposed solution relates to electrical engineering, in particular to electrical complexes and systems for wood processing, and can be used in woodworking lines.

Деревообрабатывающие линии по производству (лущению) шпона являются сложными автоматизированными устройствами, которые имеют множество электроприводов различной мощности со специальным точным управлением.Woodworking veneer production (peeling) lines are complex automated devices that have many electric drives of various capacities with special precise control.

Известен комплекс электроприводов деревообрабатывающей линии по производству шпона (См. в сб. статей РИНЦ Петухов А.В., Климаш В.С. Опыт эксплуатации комплекса электроприводов автоматизированных линий по производству шпона, стр. 859, рис. 1, Материалы 47-й научно-технической конференции студентов и аспирантов, Комсомольск-на-Амуре, 10-21 апреля 2017 г. / редкол.: Э.А. Дмитриева (отв. ред.) [и др.]. - Комсомольск-на-Амуре: ФГБОУ ВО «КнАГТУ», 2017, с. 858-860.), который взят за прототип.A well-known complex of electric drives of a woodworking line for the production of veneer (See in the collection of articles of the Russian Science and Technology Center Petukhov A.V., Klimash V.S. -technical conference of students and graduate students, Komsomolsk-on-Amur, April 10-21, 2017 / Editorial: E.A. Dmitrieva (ed.) [and others]. - Komsomolsk-on-Amur: FSBEI HE “KnAGTU”, 2017, p. 858-860.), Which is taken as a prototype.

В состав прототипа входят электроприводы конвейера распиловки исходного сырья на заготовки необходимой длины, центровочно-загрузочного устройства предназначенного для загрузки исходного сырья в токарный узел, токарного узла предназначенного для формирования цельных листов шпона из цилиндрических заготовок, линии сортировки используемой для транспортировки сформированных листов шпона до устройств укладки листов шпона в пачки. Линия по производству шпона содержит 36 частотно-регулируемых асинхронных электроприводов мощностью от 0,75 кВт до 28 кВт.The prototype includes electric drives of the conveyor for cutting raw materials into blanks of the required length, a centering and loading device designed to load raw materials into the turning unit, a turning unit designed to form solid veneer sheets from cylindrical blanks, a sorting line used to transport the formed veneer sheets to stacking devices veneer sheets in bundles. The veneer production line contains 36 variable-frequency asynchronous electric drives with power ranging from 0.75 kW to 28 kW.

В электроприводах всех механизмов, входящих в состав линии лущения, применяются преобразователи частоты со звеном постоянного тока. В состав каждого преобразователя частоты входит: трехфазный диодный выпрямитель с входным L-фильтром, автономный инвертор напряжения с входным С-фильтром, который одновременно является накопителем энергии при переходе двигателя в генераторный режим. Кроме этого, у большей части электроприводов имеется блок торможения, который состоит из тормозного резистора с транзистором регулирующий при динамическом торможении, интенсивность торможения с одновременным гашением избыточной энергии, накопленной в конденсаторе С-фильтра. Недостатками прототипа являются нерациональное потребление электроэнергии и сложность устройства.In electric drives of all mechanisms that make up the peeling line, frequency converters with a DC link are used. Each frequency converter includes: a three-phase diode rectifier with an input L-filter, a stand-alone voltage inverter with an input C-filter, which is also an energy storage device when the engine enters the generator mode. In addition, most electric drives have a braking unit, which consists of a braking resistor with a transistor that regulates during dynamic braking, the braking intensity while extinguishing the excess energy stored in the C-filter capacitor. The disadvantages of the prototype are irrational energy consumption and the complexity of the device.

Кроме этого, в процессе эксплуатации по штатной схеме электрооборудования деревообрабатывающей линии производства лущеного шпона было выявлено еще ряд недостатков, к которым следует отнести: частые срабатывания защит при пуске линии и при превышениях напряжения на конденсаторах С-фильтров электроприводов, что приводит к остановке линии и незавершенному технологическому процессу, т.е. браку производимого шпона (от 60% до 70%), который в дальнейшем идет на размельчение в щепу (низкосортную продукцию) с последующей ее утилизацией. При остановке линии оператору требуется определенное время по извлечению незавершенного формата шпона (брака) для последующего включения линии. Перебои в работе линии снижают ее производительность. Таким образом, к недостаткам следует также отнести снижение производительности линии по производству шпона, как за счет простоев, так и за счет большого процента брака.In addition, during the operation according to the standard electrical circuit of the woodworking line for the production of peeled veneer, a number of other shortcomings were identified, which include: frequent tripping of the protections when the line was started and when the voltage on the capacitors of the C-filters of the electric drives was exceeded, which leads to a line stop and an incomplete technological process, i.e. marriage of the veneer produced (from 60% to 70%), which is subsequently crushed into wood chips (low-grade products) with its subsequent utilization. When a line is stopped, the operator needs a certain amount of time to retrieve the incomplete veneer (scrap) format for subsequent switching on the line. Interruptions in the operation of the line reduce its productivity. Thus, the disadvantages should also include a decrease in the productivity of the veneer production line, both due to downtime and due to a large percentage of rejects.

Наконец, наличие тормозных резисторов не только приводит к потерям электроэнергии, но и к нарушению температурного режима электронной части электроприводов, что также можно отнести к существенным недостаткам.Finally, the presence of braking resistors not only leads to energy losses, but also to a violation of the temperature regime of the electronic part of the electric drives, which can also be attributed to significant disadvantages.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является улучшение технико-экономических показателей деревообрабатывающей линии по производству шпона.The task to which the claimed technical solution is directed is to improve the technical and economic indicators of the woodworking veneer production line.

Техническим результатом от решения поставленной задачи является экономия электроэнергии, повышение производительности оборудования по производству высококачественного шпона и нормализация теплового режима в шкафах управления.The technical result of solving the problem is to save energy, increase the productivity of equipment for the production of high-quality veneer and normalize the thermal regime in control cabinets.

Решение поставленной задачи достигается тем, что входы всех автономных инверторов напряжения подключены к общим шинам постоянного напряжения, к которым также через сглаживающий дроссель подключен выход диодного выпрямителя.The solution to this problem is achieved by the fact that the inputs of all autonomous voltage inverters are connected to common DC busbars, to which the output of the diode rectifier is also connected via a smoothing inductor.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется ниже следующим описанием и прилагаемым к нему чертежу, где на фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства.The essence of the proposed technical solution is illustrated below by the following description and the accompanying drawing, where in FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed device.

Комплекс электроприводов деревообрабатывающей линии по производству шпона (фиг. 1) содержит следующие элементы: 1 - конвеер распиловки, 2 - центровочно-загрузочное устройство, 3 - токарный узел, 4 - конвеер сортировки, 5 - автономные инверторы с подключенными к их входам конденсаторами сглаживающих С-фильтров - 6, асинхронные электродвигатели - 7, подключенные к выходам автономных инверторов, 8 - входной L-фильтр, 9 - диодный выпрямитель, 10 - сглаживающий дроссель выпрямителя, 11 - общие шины постоянного напряжения, 12 - трехфазная сеть.The electric drive complex of the woodworking veneer production line (Fig. 1) contains the following elements: 1 - sawing conveyor, 2 centering and loading device, 3 - turning unit, 4 - sorting conveyor, 5 - self-contained inverters with smoothing capacitors connected to their inputs - filters - 6, induction motors - 7, connected to the outputs of autonomous inverters, 8 - input L-filter, 9 - diode rectifier, 10 - smoothing rectifier inductor, 11 - common DC bus, 12 - three-phase network.

Элементы устройства соединены следующим образом. Асинхронные двигатели 7 электроприводов всех механизмов 1-4 линий подключены к выходам трехфазных автономных инверторов напряжения 5, к входу каждого из которых параллельно подключен С-фильтр 6 и общие шины постоянного напряжения 11, к которым также через сглаживающий дроссель 10 подключен выход диодного выпрямителя 9, вход которого через L-фильтр 8 подключен к трехфазной сети 12.The elements of the device are connected as follows. Asynchronous motors 7 of electric drives of all mechanisms 1-4 lines are connected to the outputs of three-phase autonomous voltage inverters 5, the input of each of which is connected in parallel with a C-filter 6 and common DC bus 11, to which the output of the diode rectifier 9 is also connected through a smoothing inductor 10, whose input through the L-filter 8 is connected to a three-phase network 12.

Устройство функционирует следующим образом. Диодный выпрямитель, получающий электропитание через входной L-фильтр, преобразует трехфазную систему линейных напряжений (с действующим значением 380 В) в выпрямленное шестипульсное напряжение, которое через сглаживающий дроссель выпрямителя поступает на общие шины 11 постоянного напряжения со средним значением 514 В. Выпрямленное напряжение подается на входы автономных инверторов 5 с входными С-фильтрами 6. Автономные инверторы напряжения 5 управляют пуском, торможением, регулированием скорости асинхронных электродвигателей 7 приводов механизмов 1-4 в соответствии с технологической программой по производству лущенного шпона. При переходе отдельных асинхронных двигателей 7 в режим генераторного торможения с рекуперацией энергии через общие шины 11 постоянного напряжения другим асинхронным двигателям 7, которые работают в двигательном режиме. Суммарная емкость конденсатора образованного параллельным соединением конденсаторов С-фильтров 6, позволяет демпфировать переходные процессы и поддерживать значение напряжения на шинах 11 звена постоянного напряжения, при котором не происходит срабатывания электронных и электрических защит электрооборудования.The device operates as follows. A diode rectifier, which receives power through an input L-filter, converts a three-phase system of line voltages (with an effective value of 380 V) into a rectified six-pulse voltage, which, through a smoothing inductor of the rectifier, is supplied to common DC busbars 11 with an average value of 514 V. The rectified voltage is supplied to inputs of autonomous inverters 5 with input C-filters 6. Autonomous voltage inverters 5 control the start, braking, speed control of asynchronous motors 7 drives The mechanisms 1-4, in accordance with the technological program for the production of veneer sheets. When the transition of individual induction motors 7 in the generator braking mode with energy recovery through common DC bus 11 to other induction motors 7, which operate in a motor mode. The total capacitance of the capacitor formed by the parallel connection of the capacitors of the C-filters 6 allows damping transients and maintaining the voltage value on the busbars 11 of the DC link, at which the electronic and electrical protection of the electrical equipment does not occur.

Предлагаемая схема внедрена в эксплуатацию в г. Амурске, Хабаровского края на ООО "Амурский центр по глубокой переработке древесины" и работает с декабря 2016 года по настоящее время. Применение технического решения позволило при эксплуатации линии снизить потребление электроэнергии от 15% до 20%, а также производить лущенный шпон без брака. Исключение из комплекса электроприводов тормозных резисторов позволило нормализовать температурный режим электронного оборудования без установки дополнительных средств охлаждения.The proposed scheme was put into operation in Amursk, Khabarovsk Territory at Amur Center for Advanced Processing of Wood LLC and has been operating from December 2016 to the present. The use of a technical solution made it possible to reduce electricity consumption from 15% to 20% during operation of the line, as well as produce peeled veneer without defects. The exclusion of brake resistors from the complex of electric drives allowed normalizing the temperature regime of electronic equipment without installing additional cooling means.

Claims

An electric drive of a woodworking veneer production line containing a diode rectifier, the input clamps of which are connected via a L-filter to a three-phase network, and electric drives of the sawing mechanism, center-loading device, a turning unit and a sorting conveyor, while the induction motors of all electric drives are connected to the outputs of the three-phase autonomous voltage inverters, to the input of each of which a C-filter is connected in parallel, characterized in that the inputs of all autonomous voltage inverters are connected to bschim tires DC voltage, which also is connected through a smoothing choke output of the diode rectifier.