Sym ZS Roll系統(tǒng)在卷煙紙機(jī)上的應(yīng)用

劉 娜

(牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司，黑龍江牡丹江，157013)

·雕印系統(tǒng)·

Sym ZS Roll系統(tǒng)在卷煙紙機(jī)上的應(yīng)用

劉 娜

(牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司，黑龍江牡丹江，157013)

結(jié)合Sym ZS Roll系統(tǒng)在牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司16#卷煙紙機(jī)的使用情況，詳細(xì)介紹Sym ZS Roll系統(tǒng)工作原理和技術(shù)特點(diǎn)，以及相關(guān)設(shè)備的功能特點(diǎn)和重點(diǎn)維護(hù)事項(xiàng)。

Sym ZS Roll；雕?。灰簤赫?；比例閥

SymZS輥帶有撓曲補(bǔ)償功能的雕印輥，由上下2個輥組成，上輥是帶有撓曲補(bǔ)償功能的可控中高背輥(簡稱背輥)，下輥是絲紋輥，具有穩(wěn)定可靠的運(yùn)行性能。SymZS輥是卷煙紙機(jī)上的一個非常重要的設(shè)備，主要功能就是保證生產(chǎn)的卷煙紙有不同樣式的羅紋。一般卷煙紙有直羅紋卷煙紙、橫羅紋卷煙紙、斜羅紋卷煙紙、波浪羅紋卷煙紙和防偽羅紋卷煙紙等。

牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司16#紙機(jī)項(xiàng)目,抄寬3300 mm，年產(chǎn)1.5萬t卷煙紙。該項(xiàng)目總投資3.7億元,于2010年4月12日開工建設(shè),主機(jī)及設(shè)備由法國阿里曼德和德國格貝爾公司提供，工控DCS、QCS系統(tǒng)設(shè)備由芬蘭維美德公司提供，其雕印系統(tǒng)采用的是維美德生產(chǎn)的Sym ZS Roll。16#紙機(jī)具備“一機(jī)多能”的特點(diǎn),既可生產(chǎn)傳統(tǒng)的卷煙紙產(chǎn)品,又可生產(chǎn)其他特種紙，進(jìn)一步增加了拓展國際市場的可能。

本文詳細(xì)介紹了Sym ZS Roll的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理以及相關(guān)設(shè)備的特點(diǎn)。

1 Sym ZS Roll系統(tǒng)概述

圖1為Sym ZS Roll系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。由圖1所示，Sym ZS Roll系統(tǒng)包括執(zhí)行部分和控制部分，其中執(zhí)行部分的雕印輥由背輥和絲紋輥組成，背輥帶有撓曲補(bǔ)償功能。液壓站提供背輥撓曲補(bǔ)償液壓動力，比例閥控制背輥撓曲補(bǔ)償壓力的分布；控制部分包括西門子PLC300控制器、完成讀寫功能的DCS控制器、操作站以及與PLC300通信的服務(wù)器。

西門子PLC300控制器主要控制12個比例閥來實(shí)現(xiàn)背輥各種動作功能。齒輪箱潤滑油流量和背輥22活塞潤滑油流量由DCS系統(tǒng)監(jiān)控。DCS控制器與PLC300控制器實(shí)現(xiàn)DP通信功能，DCS操作站可以實(shí)時(shí)查看雕印輥工作狀態(tài)和報(bào)警事件，操作人員也可以通過操作站進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。服務(wù)器中除具備操作站功能外，還有雕印輥控制核心部分，包括線壓力對應(yīng)操作側(cè)L1、L3壓力分配和傳動側(cè)L2、L4壓力分配。雕印背輥中高控制分為17個控制區(qū)域，17個控制區(qū)由8個比例閥來實(shí)現(xiàn)。

2 背輥功能特點(diǎn)

背輥安裝在紙機(jī)壓榨部和前干燥部中間。如圖2所示，背輥主要包括可變形外殼、集成齒輪箱、可調(diào)活塞壓區(qū)、底座支架、油壓管路等。背輥外殼由高強(qiáng)度軋鋼包圍，表面覆有厚度為15 mm聚合物罩，硬度SHD90、寬度3800 mm。可調(diào)壓區(qū)寬度為3600 mm，其中有22個活塞調(diào)節(jié)區(qū)，外殼相對軸向變形移位±10 mm。背輥?zhàn)畲缶€壓力120 kN/m，設(shè)計(jì)車速為600 m/min，馬達(dá)轉(zhuǎn)數(shù)為1800 r/min。集成齒輪箱由芬蘭美聞達(dá)提供，型號ZSPG-3390，變速比為1.8116∶1。

圖1 Sym ZS Roll系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 背輥結(jié)構(gòu)

圖3 液壓站布局

3 液壓站

液壓站又稱液壓泵站，電機(jī)帶動油泵旋轉(zhuǎn)，油泵從油箱中吸油后開始加壓，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能。液壓油通過集成塊(或閥組合)實(shí)現(xiàn)了方向、壓力、流量調(diào)節(jié)后，經(jīng)外接管路傳輸?shù)揭簤簷C(jī)械的油缸或油馬達(dá)中，從而控制了液動機(jī)方向的變換、力量的大小及速度的快慢，推動各種液壓機(jī)械做功。

圖3為液壓站布局。如圖3所示，這臺雕印系統(tǒng)液壓站是獨(dú)立的液壓裝置，它通過加載泵或備用泵驅(qū)動裝置供油，經(jīng)過活塞比例閥控制油流的方向、壓力和流量，從而實(shí)現(xiàn)背輥22個分區(qū)壓力變化。該液壓站的油除了提供背輥線壓力(包括撓曲壓力補(bǔ)償)的液壓動力以外，還要把雕印系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的熱量帶出來，同時(shí)可以潤滑齒輪箱和相關(guān)活塞等設(shè)備。

要保證液壓站良好穩(wěn)定運(yùn)行，需要保證油溫、油質(zhì)、油量等處于良好狀態(tài)。本臺油站儲油量為2000 L、黏度等級為ISO VG68，為延長液壓油使用壽命，油溫應(yīng)低于65℃工作狀態(tài)；所以油槽溫度一般在40℃左右，背輥回油溫度要低于65℃。為了保證油槽和回油管路油溫，在油槽安裝一臺自動加熱器和冷卻回路。當(dāng)油溫低于最低設(shè)定溫度時(shí)加熱器開始加熱，當(dāng)油溫高于最大設(shè)定溫度時(shí)加熱器停止加熱。冷卻回路是利用管式熱交換形式進(jìn)行冷卻，通過冷卻水管路閥門和過濾器出口溫變組成PID控制回路來控制油溫，一般油溫設(shè)定在40℃。為了保證油站良好控制油溫，油站需要具備油槽液位測量、報(bào)警，以及背輥齒輪箱、活塞區(qū)潤滑回油管路流量的測量、報(bào)警。當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)在操作站和服務(wù)器上都會發(fā)出警告或停止油站運(yùn)行。

除了保證正常油溫和流量以外，保證油的質(zhì)量也非常關(guān)鍵，不能讓油中含有雜質(zhì)(包括顆粒物、水分和空氣)。油的質(zhì)量不但決定雕印系統(tǒng)的使用壽命，也影響背輥穩(wěn)定運(yùn)行，所以過濾器也是非常關(guān)鍵的設(shè)備。

過濾/冷卻泵采用三螺桿泵。過濾方式分為回油過濾、低壓過濾和高壓過濾3種?；赜瓦^濾就是油從背輥回流出來經(jīng)過大網(wǎng)狀過濾器，防止大顆粒雜質(zhì)進(jìn)入油槽。低壓過濾器安裝在自循環(huán)油路中，過濾器采用美國頗爾過濾器，可以隨時(shí)替換，過濾等級可以達(dá)到7 μm、保證油槽中油的質(zhì)量。高壓過濾器安裝在加載泵出口位置，也采用美國頗爾過濾器，可以隨時(shí)替換，主要保護(hù)背輥內(nèi)部壓區(qū)和齒輪箱、軸承設(shè)備，過濾等級為12 μm。在設(shè)備正常運(yùn)行過程中，每3個月檢查一次液壓油的質(zhì)量，視液壓油質(zhì)量半年至一年更換一次。

圖4 比例閥

圖5 比例閥控制分配

4 比例閥

本系統(tǒng)采用的比例閥是德國博士力士樂直動式三位三通方向控制比例閥，型號STW- 0195 NG6，最大工作壓力25 MPa，最大流量20 L/min。該比例閥內(nèi)部具有IAC-P集成數(shù)字軸控制器和3個微型壓力傳感器，所以IAC-P集成數(shù)字軸控制器為壓力和流量閉環(huán)控制提供可能性，通過微型壓力傳感器進(jìn)行差壓測量就可以實(shí)現(xiàn)真正的閉環(huán)流量控制。正是該比例閥具備壓力和流量控制功能，所以它可以滿足背輥線壓力(包括撓曲壓力補(bǔ)償)和動作速度的要求。

該比例閥可以通過CANopen Tool軟件實(shí)現(xiàn)壓力、流量量程范圍調(diào)整和零點(diǎn)修正功能，以及PID和斜坡時(shí)間(Ramp)控制整定，本系統(tǒng)12個比例閥通過CANopen Tool軟件將量程由0～25 MPa調(diào)整至0～11 MPa。

該雕印系統(tǒng)共使用12個比例閥。上文提到背輥一共有22個可調(diào)活塞區(qū)，22個活塞區(qū)通過8個調(diào)節(jié)比例閥控制。它們分配控制方式如圖5所示，8個比例閥以2-2-3- 4- 4-3-2-2方式進(jìn)行活塞調(diào)節(jié)壓力，排列順序從操作側(cè)到傳動側(cè)排列為Z1、Z2……Z8共8個調(diào)節(jié)壓力分區(qū)。

其余4個比例閥分別控制背輥分開和接觸功能。背輥分開、接觸和加壓的3個狀態(tài)壓力可以通過參數(shù)給定來實(shí)現(xiàn)。一般分開壓力和接觸壓力在安裝調(diào)試后，根據(jù)背輥?zhàn)陨碣|(zhì)量和工藝要求設(shè)定后基本就不需修改了，但是加壓狀態(tài)根據(jù)工藝要求可以隨時(shí)進(jìn)行設(shè)定。

5 雕印輥操作模式

雕印輥有兩種運(yùn)行模式，分別是工作模式和測試模式。工作模式就是紙機(jī)正常生產(chǎn)時(shí)雕印輥的工作運(yùn)行模式，有分開、接觸和加載3種工作狀態(tài)。分開狀態(tài)是在紙機(jī)接紙時(shí)的狀態(tài)，背輥和絲紋輥分開距離為10 mm(絲紋輥固定不動)。接觸狀態(tài)是加載狀態(tài)的一個過渡狀態(tài)，保證背輥和絲紋輥由速度控制轉(zhuǎn)到負(fù)荷控制。加載狀態(tài)就是紙機(jī)正常生產(chǎn)的狀態(tài)，加載壓力根據(jù)生產(chǎn)工藝要求而定。這3種工作狀態(tài)只能在現(xiàn)場操作臺通過按鈕進(jìn)行操作，這樣可以實(shí)時(shí)查看雕印輥實(shí)際工作狀態(tài)和有無危險(xiǎn)情況發(fā)生。

圖6 撓曲補(bǔ)償調(diào)整

MPa

測試模式主要就是測試雕印系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備元件是否處于良好狀態(tài)。一般在雕印系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備經(jīng)過維護(hù)修理或更換之后(包括長時(shí)間停機(jī)之后的開機(jī))，為了保證雕印系統(tǒng)正常工作，在該模式下進(jìn)行相關(guān)設(shè)備測試。

5.1 背輥撓曲補(bǔ)償調(diào)整

背輥撓曲補(bǔ)償是通過Z1～Z8比例閥調(diào)整。在工作模式下的加載狀態(tài)分別進(jìn)行調(diào)整；在分開狀態(tài)下8個比例閥不工作；在接觸狀態(tài)下8個比例閥輸出固定壓力。前已述及，背輥有22個活塞區(qū)，對應(yīng)操作站橫向調(diào)節(jié)17個區(qū)域。

如圖6撓曲補(bǔ)償調(diào)整所示，在線壓力設(shè)定好后，背輥進(jìn)入到加載狀態(tài)。操作人員根據(jù)紙機(jī)生產(chǎn)的紙張進(jìn)行紙幅橫向觀察和檢驗(yàn)，根據(jù)紙幅橫向區(qū)域羅紋深淺和清晰度對應(yīng)圖6所示橫向區(qū)域進(jìn)行壓力調(diào)整，也叫作撓曲補(bǔ)償調(diào)整，從而達(dá)到生產(chǎn)工藝要求。通常在每次換輥開機(jī)時(shí)都要對某個區(qū)域進(jìn)行撓曲補(bǔ)償調(diào)整，都要點(diǎn)擊“Optimize ”(優(yōu)化)按鈕，保證相關(guān)聯(lián)的壓區(qū)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，防止每個活塞壓區(qū)發(fā)生階躍變化。為了防止背輥損壞，操作站17個壓區(qū)調(diào)整參數(shù)都有調(diào)整參數(shù)限制保護(hù)，從而保護(hù)背輥處于良好運(yùn)行

狀態(tài)。

5.2 控制方式選擇

需要指出的是，該機(jī)臺背輥有6個外殼、2個輥芯。外殼沒有區(qū)別，通常是磨損到一定程度需要到廠家進(jìn)行掛膠。2個輥芯是有區(qū)別的，分別為阿里曼德絲紋輥和福伊特絲紋輥?？刂七壿嬌弦卜謩e有2套控制參數(shù)Tuberoll A和Tuberoll V，參數(shù)如表1所示。

其中Tuberoll A這套參數(shù)適用于阿里曼德絲紋輥，Tuberoll V這套參數(shù)適用于福伊特絲紋輥。通過控制邏輯可以看出，2套參數(shù)對控制邏輯沒有影響；主要區(qū)別在于接觸壓力不同，包括兩側(cè)升降壓力和分區(qū)壓力。在實(shí)際應(yīng)用中會根據(jù)生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行控制選擇。

6 結(jié) 語

本文重點(diǎn)介紹雕印系統(tǒng)Sym ZS Roll的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和工作原理。隨著設(shè)備多年運(yùn)行維護(hù)和工藝要求的改變，通過資料圖紙查詢和PLC程序工作原理解讀，對系統(tǒng)通信方式、硬件結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、參數(shù)匹配等有了一定的了解，希望給同行帶來些許參考。

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(責(zé)任編輯：劉振華)

推進(jìn)林業(yè)生態(tài)建設(shè) 加快發(fā)展林紙循環(huán)經(jīng)濟(jì)

Application Experience of Sym ZS Roll System in Cigarette Paper Machine

LIU Na

(MudanjiangHengfengPaperCo.,Ltd.,Mudanjiang,HeilongjiangProvince, 157013)(E-mail: mdj.lp@139.com)

The working principle, technical characteristics, and related equipment features as well as key maintenance issues of the Sym ZS roll system, used in the cigarette paper machine of Hengfeng Paper mill, were introduced in this paper.

Sym ZS roll; embossed; hydraulic station; proportional valve

2016- 10- 08(修改稿)

劉 娜女士，工程師；主要從事自動化儀表系統(tǒng)維護(hù)設(shè)計(jì)工作。

TS73

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2017.02.009