復(fù)卷機(jī)控制系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究

張慶華

摘 要：科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展也相應(yīng)帶動(dòng)了我國造紙工藝的發(fā)展進(jìn)步。然而復(fù)卷機(jī)在實(shí)際運(yùn)行期間出現(xiàn)較多問題。本文主要介紹了復(fù)卷機(jī)的性能，并且對(duì)常見的復(fù)卷機(jī)結(jié)構(gòu)以及類型進(jìn)行綜合整理，分析研究了復(fù)卷機(jī)在實(shí)際運(yùn)行期間所具備的性能參數(shù)以及需求等，針對(duì)復(fù)卷機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，需要在實(shí)際運(yùn)行期間對(duì)其進(jìn)行有效控制，使兩者之間進(jìn)行充分配合，這樣可以有效控制復(fù)卷機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：復(fù)卷機(jī)；控制系統(tǒng)；傳動(dòng)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)研究

中圖分類號(hào)：TS734 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 復(fù)卷機(jī)的工作原理

研究分析復(fù)卷機(jī)的工作原理，其在運(yùn)行期間會(huì)在相同時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生多個(gè)操作：開卷，分切紙和對(duì)分切紙，針對(duì)每一工作環(huán)節(jié)具有不同的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)際運(yùn)行期間需要正確校正以上操作，這樣可以使得卷紙?jiān)趶?fù)卷期間滿足企業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求，滿足標(biāo)準(zhǔn)寬度要求等。為了確保分切操作的效果，避免在實(shí)際切分期間產(chǎn)生較大的錯(cuò)位情況，降低復(fù)卷機(jī)的運(yùn)行效率，需要準(zhǔn)確把握復(fù)卷機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。其次，在移動(dòng)切刀時(shí)，需要全面檢查切刀的狀態(tài)，特別是檢查切刀的鋒利程度，一旦發(fā)現(xiàn)問題需要及時(shí)更換切刀。

2 復(fù)卷機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)

2.1 選擇傳動(dòng)電機(jī)電源

需要按照復(fù)卷機(jī)的工作需求進(jìn)行合理選擇。通常情況下，傳動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)功率都在1MW之下，所以，在進(jìn)行變頻器選擇時(shí)需要優(yōu)先選擇交直流電壓型變頻器。按照復(fù)卷機(jī)的運(yùn)行原理可以看出，其底輥電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩以及轉(zhuǎn)速需要保持一致。在實(shí)際運(yùn)行期間，電動(dòng)機(jī)的功率會(huì)利用直流母線當(dāng)中的經(jīng)逆變器向底輥電動(dòng)機(jī)內(nèi)部傳輸，這樣可以確保電動(dòng)機(jī)始終處于正常工作狀態(tài)。在復(fù)卷機(jī)開始卷紙時(shí)，會(huì)改變其電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩方向以及轉(zhuǎn)速等，使其轉(zhuǎn)化為相反的運(yùn)行狀態(tài)，也會(huì)相應(yīng)改變電動(dòng)機(jī)功率的流動(dòng)方向，使其朝著相反方向流動(dòng)。針對(duì)變頻器的主電路，在設(shè)計(jì)其工作模式時(shí)常常使用公共直流母校方式，利用該種設(shè)計(jì)方法可以確保地滾電機(jī)和開卷機(jī)的逆變器可以連接在同一條母線上。使用該種連接方式可以有效降低復(fù)卷機(jī)整流器的容量。

2.2 選擇主傳動(dòng)電機(jī)的類型

在選擇退紙輥電機(jī)時(shí)，為了確保復(fù)卷機(jī)可以處于正常運(yùn)行狀態(tài)，在進(jìn)行開卷電機(jī)選擇時(shí)需要綜合考慮底輥電機(jī)和開卷電機(jī)，并且需要確保其負(fù)載性能能夠使得復(fù)卷機(jī)順利運(yùn)行。為了獲得退紙輥電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速，需要利用理論知識(shí)進(jìn)行判斷和計(jì)算，按照原紙的尺寸計(jì)算退紙輥的最大轉(zhuǎn)速，并按照所得結(jié)果計(jì)算退紙輥的電機(jī)功率。其次，在計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率需求時(shí)，首先需要按照退紙輥的最大所需扭矩進(jìn)行計(jì)算，所以在選擇復(fù)卷機(jī)電動(dòng)機(jī)時(shí)，不需要計(jì)算其扭矩，這樣可以有效減少選擇時(shí)間。

2.3 選擇底輥電機(jī)類型

首先需要確保復(fù)卷機(jī)處于正常運(yùn)行狀態(tài)，并且不會(huì)改變紙幅的張力。所以，需要確保電機(jī)穩(wěn)定輸出力矩，提升生產(chǎn)的穩(wěn)定性。因此，在選擇底輥電機(jī)時(shí)首先需要開率減速箱系統(tǒng)，有效控制底輥電機(jī)的最大車速，使其轉(zhuǎn)速處于穩(wěn)定狀態(tài)，其次還需要注意以下問題，再選擇復(fù)卷機(jī)的前后底輥電機(jī)時(shí)，需要保證其電機(jī)具有相同的型號(hào)，這樣才能在實(shí)際生產(chǎn)期間確保相同的轉(zhuǎn)速。在選擇底輥電機(jī)型號(hào)時(shí)，需要計(jì)算和選擇其運(yùn)行效率，使得底輥電機(jī)在實(shí)際運(yùn)行期間產(chǎn)生相同的紙幅張力。

3 復(fù)卷機(jī)的控制系統(tǒng)

復(fù)卷機(jī)通常具有4個(gè)控制參數(shù)，分別為line pressure線壓、the current of two bottom roll兩底輥電流、tension張力以及speed車速。這4個(gè)參數(shù)主要是對(duì)紙卷的硬度有產(chǎn)生影響，在不斷增加車速的情況下，會(huì)降低紙卷的硬度，這主要是因?yàn)榧埦懋?dāng)中進(jìn)入較多空氣。大多數(shù)企業(yè)都是將車速進(jìn)行固定。以下介紹線壓、兩底輥電流、張力對(duì)紙卷硬度的影響及其控制。

3.1 線壓

復(fù)卷機(jī)的線壓主要是底輥與紙卷之間的線壓力，復(fù)卷機(jī)線壓影響紙卷硬度主要表現(xiàn)在隨著線壓的不斷增加也相應(yīng)增加了紙卷的硬度，隨著線壓的不斷減小也相應(yīng)減小了紙卷的硬度。

3.2 兩底輥電流

在機(jī)械設(shè)計(jì)上的兩底輥電流具有相同的電機(jī)功率，然而在使用期間，如圖1所示，兩底輥電流之和維持不變，#1電流由小變大，#2輥電流由大變小，當(dāng)#2輥電流大于#1輥電流時(shí)，說明#2輥速度比#1速度快，增加紙頁張力，即增加紙卷硬度；然而當(dāng)#2輥電流小于#1輥電流時(shí)，表明#2輥速度比#1速度慢，減小紙頁張力，即減小紙卷硬度。

3.3 復(fù)卷機(jī)的張力

主要是指退卷部與卷取部之間紙頁每米寬度所受的拉力（單位N/m），主要是通過退卷部放卷電機(jī)進(jìn)行控制，張力對(duì)紙卷硬度的影響主要表現(xiàn)在增加紙頁張力和紙卷硬度，減小紙頁張力和紙卷硬度。

引紙期間，不需要人工控制張力，系統(tǒng)會(huì)按照算法進(jìn)行張力自動(dòng)投入或者解除，自動(dòng)調(diào)節(jié)。這樣可以有效簡化操作步驟，加強(qiáng)可靠性以及工作效率。

在實(shí)際運(yùn)行期間，按照紙張性能，需要設(shè)定合適的張力，之后不需要進(jìn)行額外操作。按照內(nèi)核建立的數(shù)學(xué)控制模型，全程自動(dòng)匹配對(duì)應(yīng)的放卷扭矩，無論卷徑大小，無論快慢，無論加速減速，均能保持穩(wěn)定的張力。

3.4 速度和加速度

如圖2所示，S曲線控制主車速，對(duì)于每一個(gè)主傳動(dòng)點(diǎn)都通過優(yōu)化補(bǔ)償算法，確保計(jì)算的精確度，這樣即使加減速度處于較高狀態(tài)，也能夠?qū)崿F(xiàn)較好的速度跟隨性。

3.5 成紙卷停車

按照預(yù)先設(shè)定的成卷紙長度，提前計(jì)算停車時(shí)間點(diǎn)，使得停車后的累計(jì)長度與設(shè)定值一致。設(shè)定成紙卷直徑，自動(dòng)提前計(jì)算停車時(shí)間點(diǎn)。

結(jié)語

綜上所述，由于紙張具有較快的發(fā)展速度，因此需要提升復(fù)卷機(jī)的生產(chǎn)要求，為了實(shí)現(xiàn)造紙企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，還需要不斷研究分析復(fù)卷機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要素以及主要技術(shù)等。

參考文獻(xiàn)

[1]艾比布勒·賽塔爾，巴可熱木·艾克拜爾，劉亞偉，等.基于PF753實(shí)現(xiàn)的復(fù)卷機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].中國造紙，2017，36（5）：48-52.

[2]馬曉宇.復(fù)卷機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].中國造紙，2017，36（1）：57-61.

[3]高光荻，康家玉.復(fù)卷機(jī)退卷張力自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國造紙學(xué)報(bào)，2016，31（1）：52-56.endprint