纸机施胶机传动控制的优化

2018-05-23赵东明

中国设备工程 2018年9期

赵东明

（浙江华章科技有限公司杭州分公司，浙江杭州 310000）

在造纸机当中，随着纸张质量要求的提高，表面施胶应用更为广泛，包括文化用纸、箱板纸、白板纸等其它用途的纸均需要表面施胶，不少造纸生产企业对纸机进行改造，在前烘干部和后烘干部之间增加施胶机设备。表面施胶的作用日益突出，表面施胶不仅能赋予纸和纸板良好的抗液性能和适印性能，而且能提高纸张的物理强度，改善印刷质量并减小纸张的两面性和变形。

1 纸机主传动控制原理

在变频传动控制系统当中，主控核心单元主要是PLC，利用总线控制技术满足通信控制的各项需求。程序控制器与操作屏，变频器以及上位机进行通信。

程序控制器通过控制变频器，并且对电机运行状态进行控制，对传动分部实现反馈闭环控制效果。上位机不仅能够监控程序控制器的运行状态，而且图形化操作员界面，提供在控制系统中标准的诊断和监视功能,这样就能够全面完成造纸机的生产控制过程。

2 施胶机的控制问题

现在纸机的传动控制技术包括负荷分配等技术成熟，并得到广泛应用和发展，提高了生产控制精度和设备的运转率。但施胶机在生产运行中还经常存在不正常的现象，比如辊子打滑，从辊容易掉速，特别是闭合施胶时容易引起速度波动而断纸，造成引纸困难等，影响产品质量和产量。

在运行中，当施胶辊闭合的时候，由于辊面较软，同时闭合快压力又较大，辊面会快速压平，而两辊的实际负载会瞬间大增，使得施胶上下辊闭合后会先一起掉一定速度，再通过变频器的速度环PID调节增大输出负载来慢慢恢复到设定的速度，这样引起施胶前的纸幅会出现松紧现象，导致发生断纸现象，并且影响纸幅的边面施胶质量；另外表面施胶后，各个部分的控制效果会对纸张断纸次数，成品纸质量以及稳定性等产生直接影响，施胶后与后烘干部之间的纸幅也会出现纸幅因湿润拉长后的下坠，很容易发生断纸现象。对普通的小型低速纸机来说，操作工可通过张紧等相关操作来调整，但也容易发生断纸现象。但在中速和高速造纸机当中，人工的响应操作是跟不上的，系统的控制性需要满足较高的精度和稳定性才能够确保纸机的运行安全性，才能够有效避免较大损失，因此在实际生产中需要将造纸机的各个传动部分的速度进行严格控制，使其能够达到一致性。再将张力控制和速度控制和负荷分配进行结合使用，这样能够对各个传动点之间的链关系进行调节，还能够控制纸幅张力大小，使其能够确保其速度稳定。

3 施胶机的传动分部

从前烘干部出来的纸幅经由干部引纸辊和施胶引纸辊进入施胶上下辊的闭合区域，无论是浸泡式，膜转移还是喷淋式施胶机，都是将淀粉胶液附在纸幅表面，经施胶压区后，经过气浮转向器和施胶舒展辊，进入后烘干部烘缸。

我们经常把施胶固定辊和纸幅包角大的辊子作为传动主辊，在这里，我们把施胶上辊作为主辊，施胶下辊作为从辊。施胶主辊是速度控制，从棍速度是跟随主辊速度的。引纸辊和施胶舒展辊传动分部均为速度控制，即使本身变频器出现电气故障而跳闸，其它分部也不会停止运行，维护人员解决问题后，可飞车启动，不影响继续生产。

传动分部施胶舒展辊是伸展纸幅，确保进后烘之前的纸幅平整铺开。施胶舒展辊是速度控制，其速度尽量与纸幅速度一致，要求测速精确，避免打滑或被拖。各分部的速差均可在现场操作屏上修改。

施胶机前的张力辊上装有张力传感器，施胶机前的张力控制在满足条件下可由操作工人手动或自动投入张力控制。此张力信号也可用作施胶前的断纸判断。

施胶机和后烘干部之间没有转张力传感器，但有气浮转向器，可由检测到的风压压力转换成纸幅的张力值，也可通过张力控制来调节后烘的速度。

施胶后的纸幅张力可通过以下公式转换得到：F（N/M）=气浮转向器压力×转向弧度

4 施胶机的控制优化

施胶主辊控制是速度控制模式，为了防止在运行过程中施胶辊闭合时出现施胶从主辊掉速的问题，当收到施胶上辊和施胶下辊闭合信号后，通过延时时间T1来减小闭合时间误差，在施胶辊闭合后，直接给主辊叠加一定量的转矩，同时从辊由速度控制方式转为转矩控制方式，施胶辊进入负荷分配模式运行，增加的转矩用于施胶辊加压的负载，使得施胶辊在闭合时自动输出所需加压负载，而不是通过速度环的PID调节来增加转矩输出达到所需负载。当两个施胶辊分开时，施胶辊的转矩相应减小，这样不会引起掉速，也不会引起速度突然阶跃。

负荷分配的比例可在主传动控制系统的现场操作屏上修改调整，用这种方法，可以极大减少施胶闭合瞬间的速度波动，减轻操作工的操作难度，不会出现速度的波动而引起断纸。图1是控制时序图。

图1

在施胶上下辊闭合运行时间T2后，如施胶前检测张力已达预置值的90%，主辊的速度模式可手动或自动切换到速度控制模式下的张力调节模式。这样设置的目的在于防止张力控制调节过度导致的断纸现象。若张力实际值比较大，则需要利用程序控制器对速度进行调节，直到满足要求。

在操作上，一般的施胶前的张力是250N/M到500N/M之间。

速度的变化直接影响纸幅表面胶量和水分定量，影响淀粉胶液到纸幅的迁移量，稳定的张力和速度保证水分和胶量的平衡，保证纸张定量的稳定。所以施胶前后的张力控制很重要。

施胶后与后烘干部之间的纸幅也会出现闭合上胶后纸幅因湿润拉长后的下坠，很容易发生断纸现象。这就要求在运行中，当施胶辊闭合上胶后，后烘的速度要上升，并响应及时，否则会出现施胶后纸幅松驰下坠现象，容易出现后烘纸幅打折现象和断纸现象。我们上胶信号通过程序来实现和解决。施胶辊和后烘之间的速差一般是2～10米/分钟。