梁理生

摘 要 隨著輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)的大量使用，對卷筒原紙的要求越來越高。復(fù)卷機(jī)是造紙的重要設(shè)備，但其發(fā)生故障率高，不僅影響著造紙企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)給造紙工人的人身安全埋下隱患?；诖耍瑸樘岣咴旒垙?fù)卷機(jī)加工精度，保障企業(yè)利益和工人安全，本文簡單介紹了造紙復(fù)卷機(jī)及其工作原理，并詳細(xì)對有關(guān)造紙復(fù)卷機(jī)結(jié)構(gòu)的技術(shù)改造進(jìn)行了一系列探討，從壓紙輥壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)、支承輥轉(zhuǎn)矩程序、紙幅張力調(diào)整機(jī)構(gòu)三點(diǎn)出發(fā)設(shè)計(jì)了一套安全、高效率、高精度的復(fù)卷機(jī)結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞 復(fù)卷機(jī)；壓紙輥壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)；支承輥轉(zhuǎn)矩程序

中圖分類號 TS734 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）16-0042-01

復(fù)卷機(jī)的出現(xiàn)，讓成品紙的質(zhì)量進(jìn)一步加強(qiáng)，隨著造紙機(jī)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，復(fù)卷機(jī)也得到了高速發(fā)展，新概念、新技術(shù)、新裝備不斷出現(xiàn)，使復(fù)卷機(jī)在造紙?jiān)O(shè)備中地位不斷提高。如今，復(fù)卷機(jī)以及在我國造紙企業(yè)中普及，將紙卷利用復(fù)卷機(jī)再加工成為造紙過程中必要的一環(huán)。

1 造紙復(fù)卷機(jī)介紹及工作原理

1.1 復(fù)卷機(jī)簡介

因?yàn)樵旒埦砑垯C(jī)卷得的紙卷質(zhì)量并不高，大多都有斷頭，而且寬幅與輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)等的要求不符，不能直接進(jìn)行紙加工或印刷，所以通常會將造紙卷紙機(jī)卷得的紙卷在復(fù)卷機(jī)重新加工。復(fù)卷機(jī)內(nèi)部一般由退紙輥、引導(dǎo)輥、縱切裝置、卷起底輥和壓紙輥幾部分構(gòu)成，造紙廠通常會利用復(fù)卷機(jī)篩選紙張質(zhì)量，調(diào)整紙張寬度，重粘斷頭，使紙卷質(zhì)量提升，可以進(jìn)行再加工。通常復(fù)卷機(jī)都會在造紙機(jī)后緊挨造紙機(jī)安放，這樣可以利用吊車將卷紙機(jī)的紙卷直接裝在復(fù)卷機(jī)的退紙架上。

復(fù)卷機(jī)在所有造紙機(jī)械設(shè)備中運(yùn)行速度最快，其平均車速可達(dá)1 500m/min～1 800m/min，最高車速能達(dá)到2 500m/min以上。復(fù)卷機(jī)種類多，還可以與其他設(shè)備合體，大體上復(fù)卷機(jī)分為上引紙復(fù)卷機(jī)、下引紙復(fù)卷機(jī)、單輥復(fù)卷機(jī)、專用復(fù)卷機(jī)和薄紙復(fù)卷機(jī)5種。

1.2 控制壓紙輥壓力

復(fù)卷機(jī)壓紙輥對紙卷施加壓力主要是為了確保底輥與紙卷之間的摩擦力符合要求，防止紙卷打滑，同時(shí)也可以保證紙卷在出卷時(shí)的硬度和質(zhì)量。隨著紙卷的直徑增加，壓紙輥對紙卷施加的壓力可以讓紙卷的復(fù)卷質(zhì)量也提高，前、后底輥與紙卷接觸點(diǎn)也會隨著紙卷壓力變化而改變，因此一定要保證前、后底輥對紙卷的壓力保持在一定范圍內(nèi)。此外，壓紙輥的壓力還能控制紙卷的松緊程度，確保支承輥對紙卷的壓力保持穩(wěn)定，防止紙卷在直徑小的時(shí)候發(fā)生打滑現(xiàn)象，及紙卷直徑大的時(shí)候壓紙輥壓力過大使卷出來的紙?zhí)o。

1.3 紙幅張力

復(fù)卷機(jī)控制紙幅張力多以電氣控制為主，電氣控制可以分為間接張力控制和直接張力控制，常見的控制方法是保持電機(jī)的反電動勢恒定和電樞的電流恒定。用間接張力控制需要在加、減速時(shí)補(bǔ)償動態(tài)力矩，提高張力控制的精確度；直接張力控制根據(jù)現(xiàn)場的干擾情況直接改變電氣參數(shù)使張力保持在恒定范圍。在實(shí)習(xí)運(yùn)行過程中，張力控制的干擾因素會比較多，因此，間接張力控制對動態(tài)力矩補(bǔ)償乏力，造成張力精度控制不夠。直接張力控制效果往往比較明顯，其可以將紙卷的張力轉(zhuǎn)化為電信號反饋到輸入端，參考設(shè)定的張力信號，調(diào)節(jié)張力調(diào)整機(jī)構(gòu)，構(gòu)成張力閉環(huán)控制系統(tǒng)[1]。

2 造紙復(fù)卷機(jī)結(jié)構(gòu)的技術(shù)改造

2.1 壓紙輥壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)的技術(shù)改造

傳統(tǒng)的造紙復(fù)卷機(jī)的壓紙輥壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)多為懸秤設(shè)備。這種設(shè)備依靠將重物掛在偏心鏈輪或橫軸凸輪上，利用紙卷的直徑增加使橫軸轉(zhuǎn)動而增長凸輪臂，從而讓復(fù)卷機(jī)的懸秤力量加強(qiáng)，壓紙輥對紙卷的壓力加大。

本文對復(fù)卷機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)對壓紙輥壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行了改造，將懸秤設(shè)備調(diào)整為液壓式，使復(fù)卷機(jī)可以自動調(diào)整壓紙輥壓力。具體實(shí)施方案為：在壓紙輥上安裝一個(gè)電位器，電位器為電氣程序控制單元發(fā)送信號，使壓紙輥壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)可以控制紙卷直徑；液壓懸秤設(shè)備分3個(gè)部分：電氣程序控制單元、電磁減壓閥和懸秤油缸。壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)通過改變懸秤油缸的油壓調(diào)整懸秤設(shè)備的力量，改變壓紙輥壓力。電氣程序控制單元的懸秤程序控制曲線反應(yīng)壓紙輥壓力與紙卷的關(guān)系，一般有3種懸秤程序控制曲線，可在控制盤的選擇器上進(jìn)行選擇。壓紙輥壓力機(jī)構(gòu)懸秤設(shè)備的油壓依靠電氣控制單元控制電磁減壓閥實(shí)現(xiàn)自動化調(diào)控，電氣控制單元通過傳輸信號可以遠(yuǎn)程控制電磁減壓閥，另外壓紙輥上的電位器可以滿足操作員工手動調(diào)節(jié)壓紙輥壓力。在壓紙輥壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)改造后，還需要與支承輥轉(zhuǎn)矩程序控制系統(tǒng)配合保證紙品質(zhì)量[2]。

2.2 對支承輥轉(zhuǎn)矩程序的控制

復(fù)卷機(jī)一般有一對支承輥，支承輥的轉(zhuǎn)矩和速度對紙卷的質(zhì)量產(chǎn)生影響。因?qū)芍С休伒乃俣炔羁刂齐y度十分高，所以復(fù)卷機(jī)通常采用控制支承輥轉(zhuǎn)矩的辦法提高紙卷質(zhì)量。在復(fù)卷機(jī)啟動時(shí)，為使紙卷繃緊，復(fù)卷機(jī)會將全部轉(zhuǎn)矩都集中在前支承輥上，隨著紙卷直徑增大，轉(zhuǎn)矩逐漸從前支承輥轉(zhuǎn)移至后支承輥，使兩支承輥的轉(zhuǎn)矩相匹配。兩個(gè)支承輥通常被各自配置一臺直流電動機(jī)單獨(dú)傳動，由電氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制兩支承輥的轉(zhuǎn)矩。電器調(diào)節(jié)系統(tǒng)有3個(gè)電位計(jì)，兩個(gè)電位計(jì)在操作臺上，用以調(diào)整紙卷在卷紙開始和卷紙結(jié)束時(shí)的緊度，第3個(gè)電位計(jì)隨紙卷直徑的增加逐漸調(diào)節(jié)兩支承輥的轉(zhuǎn)矩。

在對支承輥轉(zhuǎn)矩程序進(jìn)行控制時(shí)，可以采用可控硅整流轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)。整流電路通常采用的聯(lián)結(jié)型式是六脈波雙反星形帶平衡電抗器聯(lián)結(jié)。在電壓較低、電流較大時(shí)，可控硅整流轉(zhuǎn)矩可以利用這種系統(tǒng)對復(fù)卷機(jī)兩個(gè)支承輥的直流電機(jī)傳動，并且能控制紙幅的運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)恒速卷取，還可以調(diào)節(jié)支承輥的縱向分力，為紙卷施加可變力矩，從而控制紙卷的緊度。

2.3 對紙幅張力調(diào)整機(jī)構(gòu)的技術(shù)改造

復(fù)卷機(jī)張力調(diào)整機(jī)構(gòu)有多種形式，大部分張力調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整張力都依靠操作員手動操作，但由于其操作的復(fù)雜性，在生產(chǎn)過程中經(jīng)常發(fā)生張力不穩(wěn)定的情況。要對紙幅張力進(jìn)行控制，必須在退紙紙芯正常運(yùn)行過程中，由前、后底輥驅(qū)動紙幅拉著退紙紙卷，保持一定的退卷張力，在退紙過程中，使驅(qū)動退紙紙芯的電機(jī)在發(fā)電制動狀態(tài)，并隨著紙卷直徑減小，紙幅保持張力不變，同時(shí)減小退紙輥電機(jī)的制動轉(zhuǎn)矩。在復(fù)卷機(jī)加、減速過程中，為保證對張力控制的精確性，調(diào)整機(jī)構(gòu)要根據(jù)加、減速度變化和紙卷直徑對退紙輥電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償，控制復(fù)卷機(jī)退紙架電機(jī)，并設(shè)置參數(shù)。如河南濮陽龍豐紙業(yè)有限公司在復(fù)卷機(jī)項(xiàng)目中，采取1臺電機(jī)為主機(jī)，1臺電機(jī)為從機(jī)，由主機(jī)帶動從機(jī)的方式共同驅(qū)動退紙紙芯轉(zhuǎn)動。主-從系統(tǒng)由多個(gè)ACS800變頻器驅(qū)動組成，并且全部電機(jī)被耦合在一起。通過這種功能，負(fù)載可以再傳動單元之間均勻分配[3]。

在改造張力調(diào)整機(jī)構(gòu)時(shí)，還可將退紙芯主機(jī)與前、后底輥相連接，使退紙紙芯電機(jī)通過Profibus-DP與前、后底輥電機(jī)進(jìn)行通信。其中，復(fù)卷機(jī)通過S7-300PLC內(nèi)部程序功能計(jì)算前、后底輥應(yīng)對退紙紙芯給定的張力，通過PLC內(nèi)部程序計(jì)算接受外部給定的張力控制數(shù)，張力調(diào)整結(jié)構(gòu)將得到的退紙紙芯直徑值轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩值，根據(jù)加、減速情況疊加轉(zhuǎn)矩值，最終得到退紙紙芯轉(zhuǎn)矩的給定值，通過DP由PLC內(nèi)部的通訊模塊將數(shù)據(jù)寫入ASC800變頻器中，以控制退紙紙芯電機(jī)轉(zhuǎn)矩，維持紙幅張力。在編寫程序模塊時(shí)一定要注意設(shè)計(jì)保護(hù)程序，防止在復(fù)卷過程中因斷紙情況導(dǎo)致的電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩

消失。

3 結(jié)論

綜上所述，復(fù)卷機(jī)在造紙企業(yè)中使用頻率高，但我國的復(fù)卷機(jī)還存在著工作精度低、故障率高等問題，對復(fù)卷機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)對我國造紙企業(yè)有十分大的幫助。由分析可得，通過利用液壓式懸秤設(shè)備作為壓紙輥壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)，采用可控硅整流轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)，將退紙芯主機(jī)與前、后底輥相連接等技術(shù)進(jìn)行復(fù)卷機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造，提高了復(fù)卷機(jī)卷出紙卷的硬度與質(zhì)量，增強(qiáng)了復(fù)卷機(jī)的工作精度，保障了我國造紙企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益和員工人身安全，推進(jìn)了我國造紙業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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