紙機(jī)施膠機(jī)傳動控制的優(yōu)化

趙東明

（浙江華章科技有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310000）

在造紙機(jī)當(dāng)中，隨著紙張質(zhì)量要求的提高，表面施膠應(yīng)用更為廣泛，包括文化用紙、箱板紙、白板紙等其它用途的紙均需要表面施膠，不少造紙生產(chǎn)企業(yè)對紙機(jī)進(jìn)行改造，在前烘干部和后烘干部之間增加施膠機(jī)設(shè)備。表面施膠的作用日益突出，表面施膠不僅能賦予紙和紙板良好的抗液性能和適印性能，而且能提高紙張的物理強(qiáng)度，改善印刷質(zhì)量并減小紙張的兩面性和變形。

1 紙機(jī)主傳動控制原理

在變頻傳動控制系統(tǒng)當(dāng)中，主控核心單元主要是PLC，利用總線控制技術(shù)滿足通信控制的各項(xiàng)需求。程序控制器與操作屏，變頻器以及上位機(jī)進(jìn)行通信。

程序控制器通過控制變頻器，并且對電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制，對傳動分部實(shí)現(xiàn)反饋閉環(huán)控制效果。上位機(jī)不僅能夠監(jiān)控程序控制器的運(yùn)行狀態(tài)，而且圖形化操作員界面，提供在控制系統(tǒng)中標(biāo)準(zhǔn)的診斷和監(jiān)視功能,這樣就能夠全面完成造紙機(jī)的生產(chǎn)控制過程。

2 施膠機(jī)的控制問題

現(xiàn)在紙機(jī)的傳動控制技術(shù)包括負(fù)荷分配等技術(shù)成熟，并得到廣泛應(yīng)用和發(fā)展，提高了生產(chǎn)控制精度和設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率。但施膠機(jī)在生產(chǎn)運(yùn)行中還經(jīng)常存在不正常的現(xiàn)象，比如輥?zhàn)哟蚧?，從輥容易掉速，特別是閉合施膠時(shí)容易引起速度波動而斷紙，造成引紙困難等，影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。

在運(yùn)行中，當(dāng)施膠輥閉合的時(shí)候，由于輥面較軟，同時(shí)閉合快壓力又較大，輥面會快速壓平，而兩輥的實(shí)際負(fù)載會瞬間大增，使得施膠上下輥閉合后會先一起掉一定速度，再通過變頻器的速度環(huán)PID調(diào)節(jié)增大輸出負(fù)載來慢慢恢復(fù)到設(shè)定的速度，這樣引起施膠前的紙幅會出現(xiàn)松緊現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)生斷紙現(xiàn)象，并且影響紙幅的邊面施膠質(zhì)量；另外表面施膠后，各個(gè)部分的控制效果會對紙張斷紙次數(shù)，成品紙質(zhì)量以及穩(wěn)定性等產(chǎn)生直接影響，施膠后與后烘干部之間的紙幅也會出現(xiàn)紙幅因濕潤拉長后的下墜，很容易發(fā)生斷紙現(xiàn)象。對普通的小型低速紙機(jī)來說，操作工可通過張緊等相關(guān)操作來調(diào)整，但也容易發(fā)生斷紙現(xiàn)象。但在中速和高速造紙機(jī)當(dāng)中，人工的響應(yīng)操作是跟不上的，系統(tǒng)的控制性需要滿足較高的精度和穩(wěn)定性才能夠確保紙機(jī)的運(yùn)行安全性，才能夠有效避免較大損失，因此在實(shí)際生產(chǎn)中需要將造紙機(jī)的各個(gè)傳動部分的速度進(jìn)行嚴(yán)格控制，使其能夠達(dá)到一致性。再將張力控制和速度控制和負(fù)荷分配進(jìn)行結(jié)合使用，這樣能夠?qū)Ω鱾€(gè)傳動點(diǎn)之間的鏈關(guān)系進(jìn)行調(diào)節(jié)，還能夠控制紙幅張力大小，使其能夠確保其速度穩(wěn)定。

3 施膠機(jī)的傳動分部

從前烘干部出來的紙幅經(jīng)由干部引紙輥和施膠引紙輥進(jìn)入施膠上下輥的閉合區(qū)域，無論是浸泡式，膜轉(zhuǎn)移還是噴淋式施膠機(jī)，都是將淀粉膠液附在紙幅表面，經(jīng)施膠壓區(qū)后，經(jīng)過氣浮轉(zhuǎn)向器和施膠舒展輥，進(jìn)入后烘干部烘缸。

我們經(jīng)常把施膠固定輥和紙幅包角大的輥?zhàn)幼鳛閭鲃又鬏仯谶@里，我們把施膠上輥?zhàn)鳛橹鬏?，施膠下輥?zhàn)鳛閺妮仭Ｊ┠z主輥是速度控制，從棍速度是跟隨主輥速度的。引紙輥和施膠舒展輥傳動分部均為速度控制，即使本身變頻器出現(xiàn)電氣故障而跳閘，其它分部也不會停止運(yùn)行，維護(hù)人員解決問題后，可飛車啟動，不影響繼續(xù)生產(chǎn)。

傳動分部施膠舒展輥是伸展紙幅，確保進(jìn)后烘之前的紙幅平整鋪開。施膠舒展輥是速度控制，其速度盡量與紙幅速度一致，要求測速精確，避免打滑或被拖。各分部的速差均可在現(xiàn)場操作屏上修改。

施膠機(jī)前的張力輥上裝有張力傳感器，施膠機(jī)前的張力控制在滿足條件下可由操作工人手動或自動投入張力控制。此張力信號也可用作施膠前的斷紙判斷。

施膠機(jī)和后烘干部之間沒有轉(zhuǎn)張力傳感器，但有氣浮轉(zhuǎn)向器，可由檢測到的風(fēng)壓壓力轉(zhuǎn)換成紙幅的張力值，也可通過張力控制來調(diào)節(jié)后烘的速度。

施膠后的紙幅張力可通過以下公式轉(zhuǎn)換得到：F（N/M）=氣浮轉(zhuǎn)向器壓力×轉(zhuǎn)向弧度

4 施膠機(jī)的控制優(yōu)化

施膠主輥控制是速度控制模式，為了防止在運(yùn)行過程中施膠輥閉合時(shí)出現(xiàn)施膠從主輥掉速的問題，當(dāng)收到施膠上輥和施膠下輥閉合信號后，通過延時(shí)時(shí)間T1來減小閉合時(shí)間誤差，在施膠輥閉合后，直接給主輥疊加一定量的轉(zhuǎn)矩，同時(shí)從輥由速度控制方式轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)矩控制方式，施膠輥進(jìn)入負(fù)荷分配模式運(yùn)行，增加的轉(zhuǎn)矩用于施膠輥加壓的負(fù)載，使得施膠輥在閉合時(shí)自動輸出所需加壓負(fù)載，而不是通過速度環(huán)的PID調(diào)節(jié)來增加轉(zhuǎn)矩輸出達(dá)到所需負(fù)載。當(dāng)兩個(gè)施膠輥分開時(shí)，施膠輥的轉(zhuǎn)矩相應(yīng)減小，這樣不會引起掉速，也不會引起速度突然階躍。

負(fù)荷分配的比例可在主傳動控制系統(tǒng)的現(xiàn)場操作屏上修改調(diào)整，用這種方法，可以極大減少施膠閉合瞬間的速度波動，減輕操作工的操作難度，不會出現(xiàn)速度的波動而引起斷紙。圖1是控制時(shí)序圖。

圖1

在施膠上下輥閉合運(yùn)行時(shí)間T2后，如施膠前檢測張力已達(dá)預(yù)置值的90%，主輥的速度模式可手動或自動切換到速度控制模式下的張力調(diào)節(jié)模式。這樣設(shè)置的目的在于防止張力控制調(diào)節(jié)過度導(dǎo)致的斷紙現(xiàn)象。若張力實(shí)際值比較大，則需要利用程序控制器對速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到滿足要求。

在操作上，一般的施膠前的張力是250N/M到500N/M之間。

速度的變化直接影響紙幅表面膠量和水分定量，影響淀粉膠液到紙幅的遷移量，穩(wěn)定的張力和速度保證水分和膠量的平衡，保證紙張定量的穩(wěn)定。所以施膠前后的張力控制很重要。

施膠后與后烘干部之間的紙幅也會出現(xiàn)閉合上膠后紙幅因濕潤拉長后的下墜，很容易發(fā)生斷紙現(xiàn)象。這就要求在運(yùn)行中，當(dāng)施膠輥閉合上膠后，后烘的速度要上升，并響應(yīng)及時(shí)，否則會出現(xiàn)施膠后紙幅松馳下墜現(xiàn)象，容易出現(xiàn)后烘紙幅打折現(xiàn)象和斷紙現(xiàn)象。我們上膠信號通過程序來實(shí)現(xiàn)和解決。施膠輥和后烘之間的速差一般是2～10米/分鐘。

5 結(jié)語

綜上所述，本文主要是分析施膠機(jī)速度波動和斷紙的主要原因，探討分析了施膠機(jī)在造紙機(jī)傳送控制系統(tǒng)當(dāng)中的優(yōu)化功能。通過程序可將張力控制與速度控制、轉(zhuǎn)矩控制、負(fù)荷分配配合使用能夠全面提升表面施膠的連續(xù)性和穩(wěn)定性，提高成品紙生產(chǎn)質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬文明．基于A-B平臺的造紙機(jī)傳動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J]．中國造紙 ,2017,36(04):55-59．

[2]王紅艷,陳景文．基于PROFINET總線的造紙機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]．黑龍江造紙 ,2015,43(01):17-20．

[3]劉棟．高速在線涂布機(jī)傳動控制系統(tǒng)的優(yōu)化[J]．造紙科學(xué)與技術(shù) ,2015,33(03):64-67,92．