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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，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：（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：當紙張出現(xiàn)打折情況，采用弧形輥對紙面進行張力調(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)紙張的打折情況進行調(diào)整，導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題。現(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。總軸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，達到了改造升級的目的。
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