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目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)還有很多類似的老舊復(fù)卷機(jī)設(shè)備，隨著時(shí)代的發(fā)展，提升效率、提高品質(zhì)、降低制造成本是每個(gè)生產(chǎn)廠家追求的永恒主題。購(gòu)買(mǎi)新高速?gòu)?fù)卷機(jī)需要花費(fèi)大筆資金，而改造升級(jí)舊設(shè)備可以節(jié)約不少費(fèi)用，所以老舊設(shè)備升級(jí)改造具有較大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。
復(fù)卷機(jī)在生活用紙行業(yè)比較重要，主要是把造紙機(jī)做出的原紙從幅寬為 3 ～ 6m 分切成各種不同幅寬尺寸的盤(pán)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(jì)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(pán)紙厚度損失必須降低原紙張力，但是降低了原紙張力在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中原紙容易打折，張力過(guò)大原紙又容易拉斷，故原紙張力控制非常重要。臺(tái)灣泰舜公司 3400/800 復(fù)卷機(jī)為 60 年代技術(shù)，傳動(dòng)部分采用總軸傳動(dòng)，傳動(dòng)方式過(guò)于粗獷；對(duì)每層紙張力采用機(jī)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(wú)法根據(jù)原紙的張力、伸長(zhǎng)率的變化進(jìn)行多層單獨(dú)調(diào)節(jié)復(fù)合，所以升級(jí)改造老舊張力調(diào)整裝置至關(guān)重要。
1 改造前復(fù)卷機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹
如圖 1 ～圖 2 所示，整個(gè)復(fù)卷機(jī)只有一個(gè)傳動(dòng)源為底輪傳動(dòng)（②），其他的三組原紙傳動(dòng)是通過(guò)皮帶和聯(lián)軸器鏈接方式進(jìn)行一體式傳動(dòng)。其中，復(fù)卷機(jī)分為七大部分：第一部分為翻轉(zhuǎn)臺(tái)部分（①），作用是將生產(chǎn)出來(lái)的盤(pán)紙運(yùn)送到打包區(qū)域；第二部分為傳動(dòng)底輪（②），作用是分切好的三層盤(pán)紙旋轉(zhuǎn)動(dòng)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(pán)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(dòng)皮帶裝置（⑦），作用是 3 組半成品原紙轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力源；第六部分為機(jī)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(jī)（⑨），作用是降低轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)變傳動(dòng)方向。
復(fù)卷機(jī)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(pán)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(jī)的存紙架上，并穿過(guò)引 紙軸引至機(jī)頭并固定到卷紙軸上；第三步，啟動(dòng)主馬達(dá)，將車(chē)速調(diào)到 50m/min 以下，以爬行車(chē)速調(diào)整，并采用凸輪調(diào)整裝置（見(jiàn)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(yùn)轉(zhuǎn)良好后，以每次 50m 逐步提速，提速到 600m/min 車(chē)速；第五步，待盤(pán)紙復(fù)卷成所需要直徑的半成品，通過(guò)翻轉(zhuǎn)臺(tái)送入打包區(qū)，并進(jìn)行打包和入倉(cāng)庫(kù)。所有步驟中，第三步驟最為重要，直接關(guān)系到盤(pán)紙的質(zhì)量。機(jī)械凸輪張力調(diào)整裝置（見(jiàn)圖 3）的工作原理：手動(dòng)調(diào)整電機(jī)減速機(jī)（ ?），驅(qū)動(dòng)調(diào)整螺桿（ ?）旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)調(diào)整限位左右移動(dòng)，調(diào)節(jié)調(diào)整皮帶在凸輪上面移動(dòng)，達(dá)到調(diào)整每座原紙旋轉(zhuǎn)速度目的，實(shí)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(jī)傳動(dòng)采用一個(gè)電機(jī)（75kW）串聯(lián)起來(lái)的總軸傳動(dòng)，與其他三座傳動(dòng)采用齒輪箱、聯(lián)軸器的方式進(jìn)行連接，隨著主軸電機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)。其機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動(dòng)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(dòng)速度調(diào)整采用機(jī)械凸輪結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖 3）進(jìn)行，并且采用皮帶方式連接，皮帶打滑會(huì)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(dòng)。改善目標(biāo)：（1）提高傳動(dòng)效率，把車(chē)速 600m/min 提高到 800m/min；（2）改變傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，總軸傳動(dòng)改為分部傳動(dòng)方式，減少機(jī)械部分，降低維護(hù)保養(yǎng)工作難度；（3）取消機(jī)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(dòng)。
3 改造后的復(fù)卷機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹
3.1 傳動(dòng)部分改造
由于機(jī)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(jī)上每一組原紙傳動(dòng)采用 11kW 變頻電機(jī)帶動(dòng)減速箱方式，減速箱與原轉(zhuǎn)向器通過(guò)膜片聯(lián)軸器連接，作為單獨(dú)傳動(dòng)，原主傳動(dòng) 75kW 普通電機(jī)更改為 45kW 變頻電機(jī)為底輥傳動(dòng)部分，改造后布局結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 4。傳動(dòng)電機(jī)及聯(lián)軸器選型計(jì)算如下：電機(jī)功率選型計(jì)算：
自 動(dòng) 化 控 制 部 分： 該 系 統(tǒng) 控 制 單 元 采 用 西 門(mén) 子 的CPU314C-2DP 系列的 PLC 作為控制器，變頻傳動(dòng)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(guò)ACS550 內(nèi)部自帶的 MODBUS 通信協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)控制思路是，由操作員在操作臺(tái)上對(duì)各個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)發(fā)出操作指令，指令經(jīng)按鈕信號(hào)進(jìn)入 PLC，PLC 內(nèi)部完成各個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)車(chē)速的計(jì)算以及操作指令的處理，并在計(jì)算中串入速度鏈，計(jì)算完畢后由 PLC通過(guò) MODBUS 總線發(fā)送給變頻器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)的操作，并滿足系統(tǒng)有速度鏈的要求。每個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)都有一個(gè)速度調(diào)節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)（見(jiàn)圖 5），通過(guò)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(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)速度調(diào)整。每一卷原紙傳送都可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)速度調(diào)節(jié)；實(shí)現(xiàn)根據(jù)原紙實(shí)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(shí)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(yàn)不足造成的質(zhì)量波動(dòng)。
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(duì)紙面進(jìn)行張力調(diào)整，讓紙張橫幅展開(kāi)，消除紙面打折現(xiàn)象。改造之前采用 D型桿，無(wú)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(wèn)題。現(xiàn)改為可調(diào)節(jié)弧形輥（見(jiàn)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(jiàn)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(shí)間，復(fù)卷機(jī)運(yùn)行車(chē)速?gòu)?600m/min 提升到最高 850m/min，設(shè)備系統(tǒng)穩(wěn)定，響應(yīng)時(shí)間更快。總軸傳動(dòng)改為分部傳動(dòng)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(jiàn)表 1。
由表 1 可知，改造前，車(chē)速為 586m/min，成品厚度為1.150mm，改造后車(chē)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(jí)的目的。
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