ЭЛЕКТРОПРИВОД ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩЕЙ ЛИНИИ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ШПОНА

Предлагаемое техническое решение относится к электротехнике, в частности к электротехническим комплексам и системам по переработке древесины, и может быть использовано в деревообрабатывающих линиях.
Деревообрабатывающие линии по производству (лущению) шпона являются сложными автоматизированными устройствами, которые имеют множество электроприводов различной мощности со специальным точным управлением.
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.
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.
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.
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.
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.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является улучшение технико-экономических показателей деревообрабатывающей линии по производству шпона.
Техническим результатом от решения поставленной задачи является экономия электроэнергии, повышение производительности оборудования по производству высококачественного шпона и нормализация теплового режима в шкафах управления.
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.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется ниже следующим описанием и прилагаемым к нему чертежу, где на фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устройства.
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.
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.
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.
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.