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連續平壓機的調偏原理和實踐
釋出時間▩☁:2013-08-03  瀏覽次數▩☁:6444


中國人造板機械製造企業為了降低單線投資額和減少設計▩│◕╃、製造難度◕✘,幅面4英尺的連續平壓成為首選↟₪◕◕。這種做法有利有弊▩☁:優點是對板材的厚度公差精準控制容易實現◕✘,板坯的排氣容易;缺點是產能受到限制◕✘,長寬比大的連續平壓機執行速度也受到限制↟₪◕◕。

鋼帶的精確調偏是保證連續平壓機穩定工作的基礎◕✘,鋼帶的長寬比與鋼帶調偏的難易程度有密切關係↟₪◕◕。長而窄的鋼帶調偏難度大;短而寬的鋼帶調偏則相對容易↟₪◕◕。執行速度的高低◕✘,也影響調偏的難易↟₪◕◕。

進口和前期國產的窄幅連續平壓機的長度都在38米以下◕✘,調偏難度不大◕✘,隨著捷成45.15米的窄幅連續平壓機在廣西梧州新凱驊成功執行◕✘,國產的窄幅連續平壓機的長度記錄不斷被重新整理◕✘,目前已經有長48米的窄幅連續平壓機在製造↟₪◕◕。隨著國產窄幅連續壓機的設計製造長度的不斷增加◕✘,鋼帶調偏的難度也開始增加◕✘,筆者就連續壓機鋼帶的調偏問題談一下自己的看法◕✘,供同行和使用者參考↟₪◕◕。

一▩│◕╃、雙鋼帶連續壓機調偏的基本原理

1▩│◕╃、開關量控制方式

由於人造板機械行業的生產工藝對運輸裝置的精度要求並不高◕✘,作為輸送類裝置的控制相對簡單↟₪◕◕。它不需要很高的對中性◕✘,對皮帶的調偏大多采用開關量的控制方式↟₪◕◕。這種方式可以讓輸送皮帶在設定的範圍內進行往復偏擺運動◕✘,缺點是輸送皮帶永遠不可能停留在裝置的中心位置◕✘,輸送皮帶往復擺動的頻率也不會衰減;優點是電氣控制成本較低◕✘,它適合於單根皮帶或鋼帶的執行◕✘,例如連續輥壓機鋼帶的調偏採用此種控制方式↟₪◕◕。

2▩│◕╃、PID控制方式

雙鋼帶連續壓機的工作原理決定了它的調偏不能採用開關量的控制方式↟₪◕◕。因為連續壓機在執行時◕✘,板坯是在上下兩根鋼帶之間熱壓成型的◕✘,上下鋼帶和板坯疊合在一起就會影響鋼帶的各自擺偏執行↟₪◕◕。如不改變連續壓機的工作原理◕✘,又要實現上下鋼帶各自的調偏動作◕✘,那就需要上下鋼帶都沿著裝置的中心執行◕✘,理論上不能有擺動(實際情況可以有微小的擺偏量)◕✘,才不會產生上下鋼帶相互干涉的情況↟₪◕◕。

為了解決這個問題◕✘,連續壓機的鋼帶調偏引入了現代控制理論中的PID控制方法↟₪◕◕。PID控制是一種基於比例▩│◕╃、積分▩│◕╃、微分三種數學模型綜合建立起來的控制方式◕✘,它的目標是使實際值無限接近預設值↟₪◕◕。三種數學模型分別代表了控制的現時狀態(P)▩│◕╃、歷史總結狀態(I)▩│◕╃、將要發生的狀態(D)↟₪◕◕。結合連續壓機的調偏控制來說◕✘,就是根據鋼帶的擺偏量資料來實時調整執行機構(油缸)的伸縮量◕✘,系統會根據採集到的鋼帶擺偏資料◕✘,透過一系列的數學模型公式計算來控制油缸的伸縮資料↟₪◕◕。

為了保證控制的精度◕✘,整個系統會搭建成雙閉環模式◕✘,油缸的伸縮資料為內閉環◕✘,而鋼帶的擺偏資料為系統的外閉環↟₪◕◕。雖然該系統在理論計算上可以達到鋼帶始終處於裝置中心的目的◕✘,但在實際應用中◕✘,還是存在一定的鋼帶位移超調↟₪◕◕。小範圍的鋼帶位移超調基本不會影響對鋼帶的調偏控制↟₪◕◕。

3▩│◕╃、連續壓機調偏系統的佈置

一般來說◕✘,一個環形鋼帶有一個調偏機構就可以了◕✘,早期國內進口的連續平壓機◕✘,大多隻配置一個調偏輥↟₪◕◕。

隨著人造板行業對產量提升的需求◕✘,影響了連續壓機的長度的增加◕✘,越來越長的鋼帶導致了調偏系統的革新↟₪◕◕。

現在◕✘,連續壓機一根鋼帶上一般都配置2個調偏機構◕✘,分別位於連續壓機的頭部和尾部↟₪◕◕。頭部的調偏輥一般由三個或三個以上的輥筒組成◕✘,主要負責將空回段的鋼帶糾正至裝置的中心◕✘,讓鋼帶一進入連續壓機就處於一個正確的位置↟₪◕◕。尾部的調偏輥◕✘,主要承擔鋼帶工作段的糾偏◕✘,同時驅動鋼帶↟₪◕◕。

如遇緊急情況◕✘,程式會啟動熱壓板兩側的上下偏擺來實現鋼帶的橫向位移◕✘,但很少用到↟₪◕◕。

二▩│◕╃、影響連續平壓機調偏的主要因素

1▩│◕╃、熱壓板▩│◕╃、機架安裝精度對調偏的影響

機架是雙鋼帶連續壓機中最重要的部件之一◕✘,其自身的加工▩│◕╃、安裝精度是保證其它元件能精確安裝的基礎↟₪◕◕。在長數十米的機架框組內◕✘,必須把所有的機架內框調整在同一平面內◕✘,誤差不得大於0.1毫米◕✘,還須保證該平面的水平誤差在0.02/1000mm之內↟₪◕◕。看似機架好像與鋼帶調偏沒有任何關係◕✘,但它作為一個安裝平臺◕✘,其安裝是否合格直接影響到熱壓板的安裝精度◕✘,繼而影響調偏↟₪◕◕。

熱壓板是連續壓機的重要組成部分◕✘,機架內的熱壓板拼接成數十米長的上下兩個整體↟₪◕◕。熱壓板的左右兩側裝有鏈毯的鏈條導向槽◕✘,熱壓板的底面與機架的內框面透過隔熱板安裝在一起↟₪◕◕。安裝時必須保證熱壓板工作面的水平精度和長度方向與機架的垂直精度↟₪◕◕。水平精度保證其與其它部件的安裝基準保持相同◕✘,安裝基準的差異將導致鋼帶無規律的隨機擺偏↟₪◕◕。垂直精度有利於保證熱壓板工作面與鏈毯的鏈輥運動平面保持平行◕✘,使其不會產生偏向產生的軸向力↟₪◕◕。

2▩│◕╃、進料輥▩│◕╃、驅動輥和鋼帶支撐輥安裝精度對調偏的影響

進料輥的安裝需保證其軸心線處於水平位置並且與裝置的中心線成垂直的狀態↟₪◕◕。任何的偏差都會導致鋼帶向一側移動◕✘,安裝的誤差越大◕✘,進料輥產生的軸向力也越大↟₪◕◕。

驅動輥的安裝只需要保證其軸心線的水平精度◕✘,不需要保證其與裝置中心線的垂直↟₪◕◕。在連續平壓機工作時◕✘,靠對兩側油缸施加不同的壓力使驅動輥軸心線與裝置中心成一定的角度來產生軸向力◕✘,對鋼帶進行調偏↟₪◕◕。

鋼帶支撐輥的安裝與進料輥相似◕✘,對鋼帶調偏的影響也與進料輥相同↟₪◕◕。

3▩│◕╃、鏈毯對調偏的影響

連續平壓機的鏈毯與兩側的鏈條透過銷軸連線↟₪◕◕。在工作段鏈毯由鋼帶驅動◕✘,在空回段鏈毯由其兩側的鏈條驅動↟₪◕◕。當鏈輥在鋼帶和熱壓板之間執行的時候◕✘,無數鏈輥的中心線是否與裝置中心線相垂直就成了一個很重要的問題↟₪◕◕。如鏈輥產生了微量的傾斜◕✘,就會產生軸向力↟₪◕◕。當然一個鏈輥產生的軸向力對鋼帶的擺偏影響不大◕✘,但無數鏈輥產生的軸向力相疊加◕✘,就會對鋼帶的調偏產生巨大的影響↟₪◕◕。輥杆傾斜時◕✘,就起到了調偏輥的作用↟₪◕◕。

造成鏈輥傾斜的原因有很多◕✘,如左右鏈條是否不同步▩│◕╃、鏈條是否跳齒▩│◕╃、鏈毯驅動軸左右兩側的輪齒是否在同一相位上▩│◕╃、鏈毯驅動軸左右安裝支座是否有較大的誤差▩│◕╃、左右兩條鏈條的長度誤差過大等等都是引起鏈輥傾斜的主要原因↟₪◕◕。

4▩│◕╃、鋼帶潤滑油對調偏的影響

鋼帶▩│◕╃、鏈輥▩│◕╃、熱壓板三者之間有著相對的滾動摩擦◕✘,所以在正常工作時需不斷的往三者之間滴入潤滑油◕✘,確保工作狀態的可靠和穩定↟₪◕◕。雖然鋼帶在工作段的擺偏幅度比較小◕✘,但不等於就沒有◕✘,鋼帶和鏈輥之間還會產生微量的左右滑動摩擦↟₪◕◕。在正常工作狀態下◕✘,鏈輥和鋼帶還承受著板坯成型所需要的面壓力↟₪◕◕。如潤滑不充分◕✘,就會使鋼帶與鏈輥產生幹摩擦◕✘,不但影響了鋼帶的正常調偏動作◕✘,還會對裝置造成一定的損壞↟₪◕◕。

三▩│◕╃、連續平壓的正確使用和維護

鋼帶跑偏影響連續平壓機正常執行◕✘,特別是長寬比較大的連續平壓機↟₪◕◕。

1▩│◕╃、連續平壓機使用中影響鋼帶跑偏的主要因素

    在連續平壓機的執行過程中◕✘,影響鋼帶跑偏因素主要有三個▩☁:連續平壓機設計製造安裝結構▩│◕╃、精度原因;鋼帶自身原因和鏈毯輥杆的跑偏;維修使用不當↟₪◕◕。

在實踐中經常會碰到▩☁:鏈條的磨損程度不一產生的兩側差異▩│◕╃、潤滑效果▩│◕╃、初始進料工藝的引數設定不當▩│◕╃、鋼帶喇叭口▩│◕╃、電氣引數程式設定不當▩│◕╃、與調偏相關的執行機構和元器件的靈敏度▩│◕╃、預壓後板坯高度均勻程度▩│◕╃、違章操作等因素導致鋼帶跑偏↟₪◕◕。

2▩│◕╃、連續平壓機的正確使用

1)保持連續平壓機在清潔狀態執行

在纖維回收▩│◕╃、清掃不力的狀態下◕✘,鏈毯的輥杆兩端鏈銷孔容易堆滿粉塵或纖維◕✘,這些異物經歷長時間高溫而炭化◕✘,造成鏈銷跑出和壓機空載時兩側鏈銷在輥杆兩端孔內進出移動受阻◕✘,導致鋼帶跑偏↟₪◕◕。定時用壓縮空氣吹▩│◕╃、及時清除鏈杆孔內異物◕✘,可以避免上述狀況的發生↟₪◕◕。

壓機上部的鏈毯積屑槽◕✘,應該定時清理◕✘,否則會影響鋼帶的潤滑和跑偏↟₪◕◕。

2)制定科學合理的初始進料階段的工藝

    初始進料階段是指熱壓機開機或重新啟動的階段↟₪◕◕。初始進料階段應設定相應的工藝◕✘,否則會導致鋼帶嚴重跑偏◕✘,在定厚段尤為嚴重↟₪◕◕。

在初始進料階段◕✘,經常採取以下方法▩☁:增加熱壓板的間距;降低熱壓板各段的設定壓力;增加排氣段(保壓段)的壓力◕✘,形成一個過渡壓力段◕✘,減少其與定厚段的壓差;降低鋪裝機的鋪裝厚度或者降低鋪裝板坯的密度;保證板坯的初始端面平整◕✘,儘量減少鋸齒形▩│◕╃、斜線形等不規則型態↟₪◕◕。

從初始進料階段向正常生產狀態轉換▩☁:應在鏈條走完一個週期之後進行◕✘,否則會造成鋼帶跑偏量大而停車;預壓機的工藝引數也要做一定的調整◕✘,二側壓力不超過10bar,最好是5bar以內◕✘,以避免鋼帶跑偏;應控制好纖維含水率◕✘,避免含水率偏高造成爆板▩│◕╃、鼓泡◕✘,特別是在素板離開鋼帶時◕✘,分層▩│◕╃、放炮▩│◕╃、鼓泡導致鋼帶受力不均造成鋼帶跑偏↟₪◕◕。

3)熟悉調偏結構設定合理的引數

不同的平壓機▩│◕╃、不同的原材料和不同的製版工藝◕✘,都會影響鋼帶的跑偏◕✘,各個企業應該根據自己的實際◕✘,合理修正調偏油缸壓力值↟₪◕◕。

3▩│◕╃、連續平壓機的正確維護

1)及時更換變形磨損靈敏度降低的零件和元器件

鏈銷變形▩│◕╃、磨損◕✘,也會導致鋼帶跑偏◕✘,如果發現鏈銷變形▩│◕╃、磨損◕✘,應及時更換;卡簧的作用是支撐鏈銷並托起輥杆◕✘,因執行時間長◕✘,卡簧變形而失去作用◕✘,會產生鋼帶跑偏◕✘,應經常檢查卡簧是否變形◕✘,發現問題及時更換;鏈條長期使用會導致長度不一致◕✘,產生鋼帶跑偏◕✘,調整壓機入口處的調節螺栓能起到微調的效果↟₪◕◕。

2)熱壓板的維護

熱壓板的加工精度▩│◕╃、相互間的連線方式▩│◕╃、長期執行的磨損▩│◕╃、區域性壓痕等因素◕✘,都會導致鋼帶的跑偏↟₪◕◕。在平常執行中要確保無硬物進入▩│◕╃、潤滑正常▩│◕╃、升溫降溫符合要求▩│◕╃、減少誤操作↟₪◕◕。

3)糾偏機構

糾偏機構由伺服閥▩│◕╃、油缸▩│◕╃、跟蹤檢測元件等組成◕✘,液壓件故障▩│◕╃、跟蹤檢測元件變形或偏離位置等狀況發生◕✘,都會影響或喪失糾偏功能◕✘,平時注意維護◕✘,發現問題及時糾正↟₪◕◕。

4)驅動輥

檢查驅動輥表面摩擦片的磨損程度◕✘,如差異較大◕✘,應考慮更換;檢查摩擦塊溝槽內是否填滿油泥◕✘,油泥對鋼帶糾偏效果影響很大◕✘,它將造成鋼帶與摩擦片之間摩擦係數大大減小◕✘,從而導致糾偏效果下降↟₪◕◕。

5)潤滑

潤滑不當◕✘,也給鋼帶跑偏帶來重大影響↟₪◕◕。糾偏系統對鋼帶實施糾偏過程中是透過驅動輥傾斜來實現的◕✘,即鋼帶兩邊受力不等來調整的◕✘,當潤滑油過量◕✘,摩擦力力小◕✘,鋼帶與驅動輥之間摩擦力降低◕✘,產生相對滑動◕✘,使糾偏系統失效◕✘,而造成報警停車↟₪◕◕。

潤滑方式有二種▩☁:系統自動加油▩│◕╃、人工補油↟₪◕◕。潤滑噴嘴位置要正確◕✘,噴嘴位置常因清理衛生觸碰而發生偏移◕✘,造成兩側潤滑不一致◕✘,進而造成磨損不一致↟₪◕◕。

6)極端狀況

    當輥杆偏離程度很大時◕✘,將會導致鏈條軌道固定螺栓斷裂◕✘,出現這種狀況的原因是由於鏈毯跑偏頂住鏈條軌道◕✘,鏈條軌道固定螺栓因受力太大斷裂↟₪◕◕。這是極端的狀況◕✘,出現這種情況後◕✘,應對聯條軌道及時修復↟₪◕◕。在這種極端狀況出現的時候◕✘,連續平壓機的其它糾偏措施應該啟動◕✘,比如▩☁:熱壓板的傾斜▩│◕╃、熱壓板的壓力急速降低等↟₪◕◕。

7)有效的巡檢

    有效的巡檢可以避免低階錯誤導致嚴重後果↟₪◕◕。

4▩│◕╃、連續平壓機的正確及時維修

1)更換或維修鋼帶

更換連續平壓機鋼帶時◕✘,應避免鋼帶拼接出現喇叭口◕✘,即鋼帶兩側母線的長度不相等↟₪◕◕。鋼帶修補後會引起鋼帶的變形◕✘,鋼帶經過長期運轉後也會產生變形↟₪◕◕。在使用和維修中◕✘,應該關注鋼帶自身原因帶來的跑偏↟₪◕◕。

2)鏈毯的零件更換

  鏈毯是由輥杆▩│◕╃、鏈銷▩│◕╃、卡簧▩│◕╃、鏈條等組成◕✘,在更換這些零部件時要注意下述問題▩☁:避免更換輥杆的過程中◕✘,造成鋼帶損傷◕✘,導致鋼帶跑偏;更換區域性鏈條時◕✘,應兩邊同時更換◕✘,保證長度一致◕✘,預防跳齒的情況發生↟₪◕◕。

   注▩☁:本文由捷成集團中央研究院副總工程師 陳孫期 




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