造纸复卷机结构的技术改造

梁理生

摘 要 随着轮转印刷机的大量使用，对卷筒原纸的要求越来越高。复卷机是造纸的重要设备，但其发生故障率高，不仅影响着造纸企业的经济效益，同时给造纸工人的人身安全埋下隐患。基于此，为提高造纸复卷机加工精度，保障企业利益和工人安全，本文简单介绍了造纸复卷机及其工作原理，并详细对有关造纸复卷机结构的技术改造进行了一系列探讨，从压纸辊压力调整机构、支承辊转矩程序、纸幅张力调整机构三点出发设计了一套安全、高效率、高精度的复卷机结构。

关键词 复卷机；压纸辊压力调整机构；支承辊转矩程序

中图分类号 TS734 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）16-0042-01

复卷机的出现，让成品纸的质量进一步加强，随着造纸机发展的突飞猛进，复卷机也得到了高速发展，新概念、新技术、新装备不断出现，使复卷机在造纸设备中地位不断提高。如今，复卷机以及在我国造纸企业中普及，将纸卷利用复卷机再加工成为造纸过程中必要的一环。

1 造纸复卷机介绍及工作原理

1.1 复卷机简介

因为造纸卷纸机卷得的纸卷质量并不高，大多都有断头，而且宽幅与轮转印刷机等的要求不符，不能直接进行纸加工或印刷，所以通常会将造纸卷纸机卷得的纸卷在复卷机重新加工。复卷机内部一般由退纸辊、引导辊、纵切装置、卷起底辊和压纸辊几部分构成，造纸厂通常会利用复卷机筛选纸张质量，调整纸张宽度，重粘断头，使纸卷质量提升，可以进行再加工。通常复卷机都会在造纸机后紧挨造纸机安放，这样可以利用吊车将卷纸机的纸卷直接装在复卷机的退纸架上。

复卷机在所有造纸机械设备中运行速度最快，其平均车速可达1 500m/min～1 800m/min，最高车速能达到2 500m/min以上。复卷机种类多，还可以与其他设备合体，大体上复卷机分为上引纸复卷机、下引纸复卷机、单辊复卷机、专用复卷机和薄纸复卷机5种。

1.2 控制压纸辊压力

复卷机压纸辊对纸卷施加压力主要是为了确保底辊与纸卷之间的摩擦力符合要求，防止纸卷打滑，同时也可以保证纸卷在出卷时的硬度和质量。随着纸卷的直径增加，压纸辊对纸卷施加的压力可以让纸卷的复卷质量也提高，前、后底辊与纸卷接触点也会随着纸卷压力变化而改变，因此一定要保证前、后底辊对纸卷的压力保持在一定范围内。此外，压纸辊的压力还能控制纸卷的松紧程度，确保支承辊对纸卷的压力保持稳定，防止纸卷在直径小的时候发生打滑现象，及纸卷直径大的时候压纸辊压力过大使卷出来的纸太紧。

1.3 纸幅张力

复卷机控制纸幅张力多以电气控制为主，电气控制可以分为间接张力控制和直接张力控制，常见的控制方法是保持电机的反电动势恒定和电枢的电流恒定。用间接张力控制需要在加、减速时补偿动态力矩，提高张力控制的精确度；直接张力控制根据现场的干扰情况直接改变电气参数使张力保持在恒定范围。在实习运行过程中，张力控制的干扰因素会比较多，因此，间接张力控制对动态力矩补偿乏力，造成张力精度控制不够。直接张力控制效果往往比较明显，其可以将纸卷的张力转化为电信号反馈到输入端，参考设定的张力信号，调节张力调整机构，构成张力闭环控制系统[1]。

2 造纸复卷机结构的技术改造

2.1 压纸辊压力调整机构的技术改造

传统的造纸复卷机的压纸辊压力调整机构多为悬秤设备。这种设备依靠将重物挂在偏心链轮或横轴凸轮上，利用纸卷的直径增加使横轴转动而增长凸轮臂，从而让复卷机的悬秤力量加强，压纸辊对纸卷的压力加大。

本文对复卷机进行技术改造时对压纸辊压力调整机构进行了改造，将悬秤设备调整为液压式，使复卷机可以自动调整压纸辊压力。具体实施方案为：在压纸辊上安装一个电位器，电位器为电气程序控制单元发送信号，使压纸辊压力调整机构可以控制纸卷直径；液压悬秤设备分3个部分：电气程序控制单元、电磁减压阀和悬秤油缸。压力调整机构通过改变悬秤油缸的油压调整悬秤设备的力量，改变压纸辊压力。电气程序控制单元的悬秤程序控制曲线反应压纸辊压力与纸卷的关系，一般有3种悬秤程序控制曲线，可在控制盘的选择器上进行选择。压纸辊压力机构悬秤设备的油压依靠电气控制单元控制电磁减压阀实现自动化调控，电气控制单元通过传输信号可以远程控制电磁减压阀，另外压纸辊上的电位器可以满足操作员工手动调节压纸辊压力。在压纸辊压力调整机构改造后，还需要与支承辊转矩程序控制系统配合保证纸品质量[2]。

2.2 对支承辊转矩程序的控制

复卷机一般有一对支承辊，支承辊的转矩和速度对纸卷的质量产生影响。因对两支承辊的速度差控制难度十分高，所以复卷机通常采用控制支承辊转矩的办法提高纸卷质量。在复卷机启动时，为使纸卷绷紧，复卷机会将全部转矩都集中在前支承辊上，随着纸卷直径增大，转矩逐渐从前支承辊转移至后支承辊，使两支承辊的转矩相匹配。两个支承辊通常被各自配置一台直流电动机单独传动，由电气调节系统控制两支承辊的转矩。电器调节系统有3个电位计，两个电位计在操作台上，用以调整纸卷在卷纸开始和卷纸结束时的紧度，第3个电位计随纸卷直径的增加逐渐调节两支承辊的转矩。

在对支承辊转矩程序进行控制时，可以采用可控硅整流转矩控制系统。整流电路通常采用的联结型式是六脉波双反星形带平衡电抗器联结。在电压较低、电流较大时，可控硅整流转矩可以利用这种系统对复卷机两个支承辊的直流电机传动，并且能控制纸幅的运行速度，实现恒速卷取，还可以调节支承辊的纵向分力，为纸卷施加可变力矩，从而控制纸卷的紧度。

2.3 对纸幅张力调整机构的技术改造

复卷机张力调整机构有多种形式，大部分张力调整机构调整张力都依靠操作员手动操作，但由于其操作的复杂性，在生产过程中经常发生张力不稳定的情况。要对纸幅张力进行控制，必须在退纸纸芯正常运行过程中，由前、后底辊驱动纸幅拉着退纸纸卷，保持一定的退卷张力，在退纸过程中，使驱动退纸纸芯的电机在发电制动状态，并随着纸卷直径减小，纸幅保持张力不变，同时减小退纸辊电机的制动转矩。在复卷机加、减速过程中，为保证对张力控制的精确性，调整机构要根据加、减速度变化和纸卷直径对退纸辊电机转矩进行动态补偿，控制复卷机退纸架电机，并设置参数。如河南濮阳龙丰纸业有限公司在复卷机项目中，采取1台电机为主机，1台电机为从机，由主机带动从机的方式共同驱动退纸纸芯转动。主-从系统由多个ACS800变频器驱动组成，并且全部电机被耦合在一起。通过这种功能，负载可以再传动单元之间均匀分配[3]。

在改造张力调整机构时，还可将退纸芯主机与前、后底辊相连接，使退纸纸芯电机通过Profibus-DP与前、后底辊电机进行通信。其中，复卷机通过S7-300PLC内部程序功能计算前、后底輥应对退纸纸芯给定的张力，通过PLC内部程序计算接受外部给定的张力控制数，张力调整结构将得到的退纸纸芯直径值转化为转矩值，根据加、减速情况叠加转矩值，最终得到退纸纸芯转矩的给定值，通过DP由PLC内部的通讯模块将数据写入ASC800变频器中，以控制退纸纸芯电机转矩，维持纸幅张力。在编写程序模块时一定要注意设计保护程序，防止在复卷过程中因断纸情况导致的电机负载转矩

消失。

3 结论

综上所述，复卷机在造纸企业中使用频率高，但我国的复卷机还存在着工作精度低、故障率高等问题，对复卷机结构进行技术改进对我国造纸企业有十分大的帮助。由分析可得，通过利用液压式悬秤设备作为压纸辊压力调整机构，采用可控硅整流转矩系统，将退纸芯主机与前、后底辊相连接等技术进行复卷机内部结构改造，提高了复卷机卷出纸卷的硬度与质量，增强了复卷机的工作精度，保障了我国造纸企业的经济利益和员工人身安全，推进了我国造纸业的发展。

参考文献

[1]余章书.造纸复卷机结构的技术改进[J].湖南造纸，2015（4）：33-37.

[2]张建军.造纸复卷机结构的技术改造[J].科技与创新，2016（9）：133.

[3]陈丽霞.复卷机控制系统及传动系统的设计[D].广州：华南理工大学，2014.endprint