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摘 要： 文章主要闡述了臺灣泰舜公司 3400/800 復卷機結構升級改造。此復卷機為 2008 年維達紙業(yè)（浙江）有限公司從臺灣泰舜公司引進的設備，隨著時代的變遷，原設計已經無法滿足現(xiàn)在的生產需求。原結構設計簡單，車速較慢，原本設計 800m/min，但是實際運行車速只有 600m/min。原設備設計采用總軸傳動和機械凸輪結構進行速度調節(jié)，不能夠精確控制產品厚度，使得產品產生損失。為了提高產品的厚度以及提升復卷機車速，故將復卷機的總軸傳動改為分部傳動結構，并且改善弧形輥裝置，優(yōu)化張力控制系統(tǒng)。經測算，改造后車速提升 38%，產品厚度提升 3.9%。關鍵詞： 衛(wèi)生紙復卷機、張力控制、分部傳動
衛(wèi)生紙復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，那么產品飽滿度就更好，故提升原紙的厚度至關重要，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 復卷機為 60 年代技術，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節(jié)，調節(jié)精度低，難以達到產品品質要求，無法根據(jù)原紙的張力、伸長率的變化進行多層單獨調節(jié)復合，所以升級改造老舊張力調整裝置至關重要。
1 改造前復卷機系統(tǒng)結構介紹
如圖 1 ～圖 2 所示，整個復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，復卷機分為七大部分：第一部分為翻轉臺部分（①），作用是將生產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；第五部分為轉動皮帶裝置（⑦），作用是 3 組半成品原紙轉動動力源；第六部分為機械凸輪張力調整裝置（⑧），作用是調整三組半成品原紙張力；第七部分為減速機（⑨），作用是降低轉速及轉變傳動方向。
復卷機工作流程：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，將車速調到 50m/min 以下，以爬行車速調整，并采用凸輪調整裝置（見圖 2- ④）將三組原紙張力調整均勻；第四步，確認產品質量正常、設備運轉良好后，以每次 50m 逐步提速，提速到 600m/min 車速；第五步，待盤紙復卷成所需要直徑的半成品，通過翻轉臺送入打包區(qū)，并進行打包和入倉庫。所有步驟中，第三步驟最為重要，直接關系到盤紙的質量。機械凸輪張力調整裝置（見圖 3）的工作原理：手動調整電機減速機（ ?），驅動調整螺桿（ ?）旋轉，帶動調整限位左右移動，調節(jié)調整皮帶在凸輪上面移動，達到調整每座原紙旋轉速度目的，實現(xiàn)調整原紙張力作用。
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。其機械結構復雜、傳動效率低下、速度調整精度差、維修保養(yǎng)工作量大；
（2）每座原紙傳動速度調整采用機械凸輪結構（見圖 3）進行，并且采用皮帶方式連接，皮帶打滑會導致速度調整精度降低，致使原紙張力控制困難，引起產品質量波動。
改善目標：
（1）提高傳動效率，把車速 600m/min 提高到 800m/min；
（2）改變傳動結構，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；
?。?）取消機械凸輪張力調整裝置，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整張力，提高原紙張力控制靈敏度，減少產品質量波動。
3 改造后的復卷機系統(tǒng)結構介紹
3.1 傳動部分改造
由于機械凸輪張力調整裝置的缺陷，現(xiàn)取消此裝置。在復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，改造后布局結構見圖 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，指令經按鈕信號進入 PLC，PLC 內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節(jié)閉環(huán)系統(tǒng)（見圖 5），通過速度 PI 調節(jié)器及電流 PI 調節(jié)器調整之后，轉化為觸發(fā)脈沖控制可控硅導通時間，從而實現(xiàn)閉環(huán)速度調整。每一卷原紙傳送都可以實現(xiàn)單獨速度調節(jié)；實現(xiàn)根據(jù)原紙實際的質量變化和原紙卷之間的參數(shù)差距進行高精度復卷分切速度調節(jié)，實現(xiàn)智能化操作，減少分切產品因人為操作失誤或經驗不足造成的質量波動。
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整，導致經常出現(xiàn)產品質量問題?，F(xiàn)改為可調節(jié)弧形輥（見圖 6），可根據(jù)紙張打折輕重情況進行調節(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，并且達到提升產品質量目的。
4 改善收益
改造近兩年時間，復卷機運行車速從 600m/min 提升到最高 850m/min，設備系統(tǒng)穩(wěn)定，響應時間更快?？傒S傳動改為分部傳動后速度調整更加方便，精度更高，加上可調節(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，產品平均厚度提升 3.91%，至 1.195mm。效率及產品品質得到很好的提升，達到了改造升級的目的。
5 結束語
目前國內市場還有很多類似的老舊復卷機設備，隨著時代的發(fā)展，提升效率、提高品質、降低制造成本是每個生產數(shù)據(jù)參數(shù) 成品平均厚度（mm/12 層）底刀及底輪速度 原紙座轉速 速比
改造前 1.150mm 586m/min 570m/min 97.12%
改造后 1.195mm 810m/min 803m/min 99.13%
提升率 3.91% 38.23% 40.87% 1.80%
表 1 改造前后數(shù)據(jù)對比
廠家追求的永恒主題。購買新高速復卷機需要花費大筆資金，而改造升級舊設備可以節(jié)約不少費用，所以老舊設備升級改造具有較大的經濟及社會效益。
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