瓦楞紙板：博凱機械使用直流總線(xiàn)連接系統減少輸入電源

    摘要：通過(guò)引入三相交流技術(shù)替代直流電流，博凱大大提高了瓦楞紙生產(chǎn)設備的能效并因此進(jìn)一步鞏固了其技術(shù)的國際領(lǐng)先地位。博凱坐落于魏黑拉梅爾（巴伐利亞州），現在公司采用的是一個(gè)與Lenze通力合用制訂出的驅動(dòng)解決方案。此方案的核心元素是伺服9400 HighLine和高效型直流總線(xiàn)連接系統。“關(guān)鍵在于他們幫我們降低了峰值負荷”，Peter Michler，博凱研發(fā)部負責人說(shuō)道。

    外襯、波紋紙板，中間層，波紋紙板，內襯——這是目前世界上使用最廣泛的包裝材料。根據德國瓦楞紙行業(yè)協(xié)會(huì )統計，其會(huì )員僅在2012年第一個(gè)季度就售出了18.25億平方米的瓦楞紙板，相當于2011年一整年的銷(xiāo)售量。瓦楞紙板行業(yè)目前在全球范圍內蓬勃發(fā)展，據博凱報告，其每年增長(cháng)約百分之八。據此趨勢，機器制造和系統工程領(lǐng)域的競爭也日趨激烈，尤其在遠東區域。“我們是技術(shù)領(lǐng)袖，并將持續維持這種領(lǐng)先地位”，Peter Mich-ler說(shuō)道，“楞紙板生產(chǎn)系統的能效已成為公司相關(guān)研發(fā)業(yè)務(wù)中越來(lái)越重要的一部分了”，他繼續道。

    1 降低峰值負荷

    為適應最新開(kāi)發(fā)的SteadyLine，博凱完全改變了自己的驅動(dòng)技術(shù)。Lenze交流伺服控制器完全替代了原本的直流系統，并為公司能效性的提升創(chuàng )造了更多可能。最重要的是，還降低了設備的輸入供電。

    為生產(chǎn)瓦楞紙板，如最初所述，通常包括五層，至少三層紙。為此目的而設計的生產(chǎn)線(xiàn)需要五個(gè)所謂的連接器。此模塊的關(guān)鍵元件為兩個(gè)退繞機帶一個(gè)自動(dòng)換輥裝置（實(shí)際連接工具）。這些裝置通常并排安裝，可不間斷地以對應的張力和準確的速度將每個(gè)長(cháng)度的紙送往下一道加工工序。BHS在第一階段使用Lenze伺服9400，牽引機主驅動(dòng)和退繞機后位的制動(dòng)輥均使用HighLine帶集成PLC。這一解決方案將板材拉伸調節系統集成至控制器內，確保了可靠的高拼接速度。

    由于退繞機后位的制動(dòng)輥主要起著(zhù)發(fā)電機的角色，BHS使用這些發(fā)出來(lái)的能量來(lái)為整套機械設備供電。索引輥的驅動(dòng)器充當著(zhù)一個(gè)完整連接工具的中央電力源。9400 HighLine通過(guò)直流總線(xiàn)連接供應所有其他驅動(dòng)控制器，包括Lenze 8400變頻器系列產(chǎn)品。所有變頻器均直接置于控制柜的直流總線(xiàn)下方?？偩€(xiàn)出于電磁兼容性（EMC）考慮，由寬銅條制備。

    2 加大內耗

    重復利用能源而非返還：BHS在使用無(wú)直流總線(xiàn)連接的直流驅動(dòng)時(shí)，通常將制動(dòng)能返回至公用電網(wǎng)。如今博凱開(kāi)始采用交流技術(shù)，加大內耗已成為減少能源成本的方式。“這種方式可以幫助我們降低峰值負荷”，Michler總結道。這種方式極為誘人，尤其從商業(yè)經(jīng)濟方面考慮。在進(jìn)行電力恢復時(shí)（返輸電力至電網(wǎng)）需從能源供應商先采購大量電力，然而相比之下，在將大量制動(dòng)電力返輸回供應商電網(wǎng)時(shí)則只能收回很少的錢(qián)。“這真的不值得，特別是鑒于我們必須購買(mǎi)這樣一個(gè)可再生單元，以確保其電力輸出形式為十分純粹的正弦波形式”，Michler說(shuō)道。

    相反地，直流總線(xiàn)連接則是一個(gè)相對簡(jiǎn)單得多的技術(shù)。在能效方面，它觸及到了問(wèn)題的根本——具體說(shuō)來(lái)，它通過(guò)智能化能源管理限制了輸送的電力。“這樣你只需要為你實(shí)際從電網(wǎng)獲取的那部分電力付錢(qián)”，Ralf Mattheis，博凱中國總裁簡(jiǎn)單地補充道。“同時(shí)，節能也是眼下中國的一大問(wèn)題”，他補充道。“然而技術(shù)解決方案是需要在投資決策做出之前進(jìn)行評估的。所以我們正在通過(guò)對比和驗證來(lái)記錄它們的節能表現“，Peter Michler，研發(fā)部負責人說(shuō)道。

    使用Drive Solution Designer(DSD)工具，Lenze可提供用于實(shí)現這一目標的軟件工具，且讓驅動(dòng)器的設計更簡(jiǎn)單——同時(shí)它也優(yōu)化了能源平衡。DSD是Lenze BlueGreen Solutions理念的一部分，可將廣泛的設計知識簡(jiǎn)化得十分簡(jiǎn)單直觀(guān)。此工具主要用于對比各個(gè)不同的驅動(dòng)器，不僅僅從性能方面，也從能源方面進(jìn)行對比。然而現今的瓦楞紙板市場(chǎng)已完全融入了利用投資回報率ROI計算來(lái)確定投資與否的方式，企業(yè)正需要這種工具來(lái)幫助自己實(shí)施投資決策”，Ralf Mattheis強調到關(guān)于工程設計工具的價(jià)值，“現在中國越來(lái)越注重綠色化。借助于我們全新的SteadyLine，我們也在往資源高效利用的方向努力著(zhù)。”

    結論

    Lenze工程設計擁有能源性能證書(shū)和精準的設計，尺寸設計無(wú)需考慮過(guò)多能儲，且能高效地將電能轉化為勢能——總結說(shuō)來(lái)，即是可巧妙地動(dòng)用各個(gè)元素來(lái)進(jìn)一步提高能效性。

    然而，在實(shí)際應用和驅動(dòng)元件中通常有多種因素導致能量損耗，這意味著(zhù)能效不能僅從任何一個(gè)元素入手計算；這些元素應當作為系統的一部分來(lái)統籌考慮。博凱的范例闡明了這樣一個(gè)事實(shí)：能效需預設高效元件的選擇，同時(shí)也取決于實(shí)際應用中匹配元件的準確使用。

    <知識小盒子>

    一個(gè)巧妙的古老原理

    瓦楞紙板的原理由來(lái)已久，且十分簡(jiǎn)單。其秘籍就在于其皺狀形狀之中。與已在建筑領(lǐng)域得到經(jīng)久驗證的拱相似，瓦楞紙板有著(zhù)很強的負載力。兩個(gè)襯墊之間的瓦楞紙板可使瓦楞紙板形成一個(gè)穩定的輕質(zhì)結構，結構中包含空氣和紙，具備很強的緩沖能力。就像一個(gè)空氣氣囊，借壓緊、滑落或類(lèi)似壓力的能量來(lái)可靠地保護貨物在運輸過(guò)程中不受損。來(lái)源：Verband der Wellpappen-Industrie e. V. (瓦楞紙行業(yè)協(xié)會(huì ))。
 

圖例說(shuō)明

    圖3：Lenze 伺服9400 HighLine

    圖4：降低峰值負荷——博凱Peter Michler

    圖5：博凱Peter Michler