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目前國內(nèi)市場還有很多類似的老舊復(fù)卷機設(shè)備,隨著時代的發(fā)展,提升效率、提高品質(zhì)、降低制造成本是每個生產(chǎn)廠家追求的永恒主題。購買新高速復(fù)卷機需要花費大筆資金,而改造升級舊設(shè)備可以節(jié)約不少費用,所以老舊設(shè)備升級改造具有較大的經(jīng)濟及社會效益。
復(fù)卷機在生活用紙行業(yè)比較重要,主要是把造紙機做出的原紙從幅寬為 3 ~ 6m 分切成各種不同幅寬尺寸的盤紙,然后進(jìn)入下道工序,做成成品,如軟抽、盒抽紙等。軟抽、盒抽紙是以抽數(shù)為計量單位,同樣抽數(shù)的抽紙,如果厚度高,那么產(chǎn)品飽滿度就更好,故提升原紙的厚度至關(guān)重要,厚度控制主要依靠紙張張力的控制,要減少盤紙厚度損失必須降低原紙張力,但是降低了原紙張力在機器運轉(zhuǎn)過程中原紙容易打折,張力過大原紙又容易拉斷,故原紙張力控制非常重要。臺灣泰舜公司 3400/800 復(fù)卷機為 60 年代技術(shù),傳動部分采用總軸傳動,傳動方式過于粗獷;對每層紙張力采用機械凸輪方式調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)精度低,難以達(dá)到產(chǎn)品品質(zhì)要求,無法根據(jù)原紙的張力、伸長率的變化進(jìn)行多層單獨調(diào)節(jié)復(fù)合,所以升級改造老舊張力調(diào)整裝置至關(guān)重要。
1 改造前復(fù)卷機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹
如圖 1 ~圖 2 所示,整個復(fù)卷機只有一個傳動源為底輪傳動(②),其他的三組原紙傳動是通過皮帶和聯(lián)軸器鏈接方式進(jìn)行一體式傳動。其中,復(fù)卷機分為七大部分:第一部分為翻轉(zhuǎn)臺部分(①),作用是將生產(chǎn)出來的盤紙運送到打包區(qū)域;第二部分為傳動底輪(②),作用是分切好的三層盤紙旋轉(zhuǎn)動力;第三部分為切刀裝置(④),作用是將三層疊加一起的原紙切割成所需要的不同幅寬的盤紙;第四部分為存紙架部分(⑤),作用是分別存放半成品原紙;第五部分為轉(zhuǎn)動皮帶裝置(⑦),作用是 3 組半成品原紙轉(zhuǎn)動動力源;第六部分為機械凸輪張力調(diào)整裝置(⑧),作用是調(diào)整三組半成品原紙張力;第七部分為減速機(⑨),作用是降低轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)變傳動方向。
復(fù)卷機工作流程:第一步,將切刀裝置上的若干分條上刀與分條底刀間距調(diào)整為所需成品盤紙寬度規(guī)格;第二步,將三組原紙平穩(wěn)地放落在復(fù)卷機的存紙架上,并穿過引 紙軸引至機頭并固定到卷紙軸上;第三步,啟動主馬達(dá),將車速調(diào)到 50m/min 以下,以爬行車速調(diào)整,并采用凸輪調(diào)整裝置(見圖 2- ④)將三組原紙張力調(diào)整均勻;第四步,確認(rèn)產(chǎn)品質(zhì)量正常、設(shè)備運轉(zhuǎn)良好后,以每次 50m 逐步提速,提速到 600m/min 車速;第五步,待盤紙復(fù)卷成所需要直徑的半成品,通過翻轉(zhuǎn)臺送入打包區(qū),并進(jìn)行打包和入倉庫。所有步驟中,第三步驟最為重要,直接關(guān)系到盤紙的質(zhì)量。機械凸輪張力調(diào)整裝置(見圖 3)的工作原理:手動調(diào)整電機減速機( ?),驅(qū)動調(diào)整螺桿( ?)旋轉(zhuǎn),帶動調(diào)整限位左右移動,調(diào)節(jié)調(diào)整皮帶在凸輪上面移動,達(dá)到調(diào)整每座原紙旋轉(zhuǎn)速度目的,實現(xiàn)調(diào)整原紙張力作用。
2 改造目標(biāo)需求部分介紹
改造前不足之處:(1)復(fù)卷機傳動采用一個電機(75kW)串聯(lián)起來的總軸傳動,與其他三座傳動采用齒輪箱、聯(lián)軸器的方式進(jìn)行連接,隨著主軸電機同步運轉(zhuǎn)。其機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動效率低下、速度調(diào)整精度差、維修保養(yǎng)工作量大;(2)每座原紙傳動速度調(diào)整采用機械凸輪結(jié)構(gòu)(見圖 3)進(jìn)行,并且采用皮帶方式連接,皮帶打滑會導(dǎo)致速度調(diào)整精度降低,致使原紙張力控制困難,引起產(chǎn)品質(zhì)量波動。改善目標(biāo):(1)提高傳動效率,把車速 600m/min 提高到 800m/min;(2)改變傳動結(jié)構(gòu),總軸傳動改為分部傳動方式,減少機械部分,降低維護(hù)保養(yǎng)工作難度;(3)取消機械凸輪張力調(diào)整裝置,采用分部變頻控制速度,提高速度控制精度,并且采用新型弧形輥裝置輔助調(diào)整張力,提高原紙張力控制靈敏度,減少產(chǎn)品質(zhì)量波動。
3 改造后的復(fù)卷機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹
3.1 傳動部分改造
由于機械凸輪張力調(diào)整裝置的缺陷,現(xiàn)取消此裝置。在復(fù)卷機上每一組原紙傳動采用 11kW 變頻電機帶動減速箱方式,減速箱與原轉(zhuǎn)向器通過膜片聯(lián)軸器連接,作為單獨傳動,原主傳動 75kW 普通電機更改為 45kW 變頻電機為底輥傳動部分,改造后布局結(jié)構(gòu)見圖 4。傳動電機及聯(lián)軸器選型計算如下:電機功率選型計算:
自 動 化 控 制 部 分: 該 系 統(tǒng) 控 制 單 元 采 用 西 門 子 的CPU314C-2DP 系列的 PLC 作為控制器,變頻傳動單元采用 ABB的 ACS550 系列的變頻器,變頻器與 PLC 之間的數(shù)據(jù)交換通過ACS550 內(nèi)部自帶的 MODBUS 通信協(xié)議來實現(xiàn)。該系統(tǒng)控制思路是,由操作員在操作臺上對各個傳動點發(fā)出操作指令,指令經(jīng)按鈕信號進(jìn)入 PLC,PLC 內(nèi)部完成各個傳動點車速的計算以及操作指令的處理,并在計算中串入速度鏈,計算完畢后由 PLC通過 MODBUS 總線發(fā)送給變頻器,從而實現(xiàn)對各個傳動點的操作,并滿足系統(tǒng)有速度鏈的要求。每個傳動點都有一個速度調(diào)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)(見圖 5),通過速度 PI 調(diào)節(jié)器及電流 PI 調(diào)節(jié)
器調(diào)整之后,轉(zhuǎn)化為觸發(fā)脈沖控制可控硅導(dǎo)通時間,從而實現(xiàn)閉環(huán)速度調(diào)整。每一卷原紙傳送都可以實現(xiàn)單獨速度調(diào)節(jié);實現(xiàn)根據(jù)原紙實際的質(zhì)量變化和原紙卷之間的參數(shù)差距進(jìn)行高精度復(fù)卷分切速度調(diào)節(jié),實現(xiàn)智能化操作,減少分切產(chǎn)品因人為操作失誤或經(jīng)驗不足造成的質(zhì)量波動。
3.2 弧形輥部分改造
弧形輥部分作用:當(dāng)紙張出現(xiàn)打折情況,采用弧形輥對紙面進(jìn)行張力調(diào)整,讓紙張橫幅展開,消除紙面打折現(xiàn)象。改造之前采用 D型桿,無法根據(jù)紙張的打折情況進(jìn)行調(diào)整,導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題?,F(xiàn)改為可調(diào)節(jié)弧形輥(見圖 6),可根據(jù)紙張打折輕重情況進(jìn)行調(diào)節(jié),并且可以根據(jù)不同的紙種記錄不同的壓力(見圖 7),使操作量化,從而方便操作,并且達(dá)到提升產(chǎn)品質(zhì)量目的。
4 改善收益
改造近兩年時間,復(fù)卷機運行車速從 600m/min 提升到最高 850m/min,設(shè)備系統(tǒng)穩(wěn)定,響應(yīng)時間更快??傒S傳動改為分部傳動后速度調(diào)整更加方便,精度更高,加上可調(diào)節(jié)弧形輥裝置,更好地完成原紙張力控制,成品厚度得到提升,從而提升成品質(zhì)量。具體參數(shù)見表 1。
由表 1 可知,改造前,車速為 586m/min,成品厚度為1.150mm,改造后車速提升 38.23%,至 810m/min,產(chǎn)品平均厚度提升 3.91%,至 1.195mm。效率及產(chǎn)品品質(zhì)得到很好的提升,達(dá)到了改造升級的目的。
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