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连续平压机的调偏原理和实践
发布时间:2013-08-03  浏览次数:2548


中国人造板机械制造企业为了降低单线投资额和减少设计、制造难度,幅面4英尺的连续平压成为首选。这种做法有利有弊:优点是对板材的厚度公差精准控制容易实现,板坯的排气容易;缺点是产能受到限制,长宽比大的连续平压机运行速度也受到限制。

钢带的精确调偏是保证连续平压机稳定工作的基础,钢带的长宽比与钢带调偏的难易程度有密切关系。长而窄的钢带调偏难度大;短而宽的钢带调偏则相对容易。运行速度的高低,也影响调偏的难易。

进口和前期国产的窄幅连续平压机的长度都在38米以下,调偏难度不大,随着捷成45.15米的窄幅连续平压机在广西梧州新凯骅成功运行,国产的窄幅连续平压机的长度记录不断被刷新,目前已经有长48米的窄幅连续平压机在制造。随着国产窄幅连续压机的设计制造长度的不断增加,钢带调偏的难度也开始增加,笔者就连续压机钢带的调偏问题谈一下自己的看法,供同行和使用者参考。

一、双钢带连续压机调偏的基本原理

1、开关量控制方式

由于人造板机械行业的生产工艺对运输设备的精度要求并不高,作为输送类设备的控制相对简单。它不需要很高的对中性,对皮带的调偏大多采用开关量的控制方式。这种方式可以让输送皮带在设定的范围内进行往复偏摆运动,缺点是输送皮带永远不可能停留在设备的中心位置,输送皮带往复摆动的频率也不会衰减;优点是电气控制成本较低,它适合于单根皮带或钢带的运行,例如连续辊压机钢带的调偏采用此种控制方式。

2PID控制方式

双钢带连续压机的工作原理决定了它的调偏不能采用开关量的控制方式。因为连续压机在运行时,板坯是在上下两根钢带之间热压成型的,上下钢带和板坯叠合在一起就会影响钢带的各自摆偏运行。如不改变连续压机的工作原理,又要实现上下钢带各自的调偏动作,那就需要上下钢带都沿着设备的中心运行,理论上不能有摆动(实际情况可以有微小的摆偏量),才不会产生上下钢带相互干涉的情况。

为了解决这个问题,连续压机的钢带调偏引入了现代控制理论中的PID控制方法。PID控制是一种基于比例、积分、微分三种数学模型综合建立起来的控制方式,它的目标是使实际值无限接近预设值。三种数学模型分别代表了控制的现时状态(P)、历史总结状态(I)、将要发生的状态(D)。结合连续压机的调偏控制来说,就是根据钢带的摆偏量数据来实时调整执行机构(油缸)的伸缩量,系统会根据采集到的钢带摆偏数据,通过一系列的数学模型公式计算来控制油缸的伸缩数据。

为了保证控制的精度,整个系统会搭建成双闭环模式,油缸的伸缩数据为内闭环,而钢带的摆偏数据为系统的外闭环。虽然该系统在理论计算上可以达到钢带始终处于设备中心的目的,但在实际应用中,还是存在一定的钢带位移超调。小范围的钢带位移超调基本不会影响对钢带的调偏控制。

3、连续压机调偏系统的布置

一般来说,一个环形钢带有一个调偏机构就可以了,早期国内进口的连续平压机,大多只配置一个调偏辊。

随着人造板行业对产量提升的需求,影响了连续压机的长度的增加,越来越长的钢带导致了调偏系统的革新。

现在,连续压机一根钢带上一般都配置2个调偏机构,分别位于连续压机的头部和尾部。头部的调偏辊一般由三个或三个以上的辊筒组成,主要负责将空回段的钢带纠正至设备的中心,让钢带一进入连续压机就处于一个正确的位置。尾部的调偏辊,主要承担钢带工作段的纠偏,同时驱动钢带。

如遇紧急情况,程序会启动热压板两侧的上下偏摆来实现钢带的横向位移,但很少用到。

二、影响连续平压机调偏的主要因素

1、热压板、机架安装精度对调偏的影响

机架是双钢带连续压机中最重要的部件之一,其自身的加工、安装精度是保证其它组件能精确安装的基础。在长数十米的机架框组内,必须把所有的机架内框调整在同一平面内,误差不得大于0.1毫米,还须保证该平面的水平误差在0.02/1000mm之内。看似机架好像与钢带调偏没有任何关系,但它作为一个安装平台,其安装是否合格直接影响到热压板的安装精度,继而影响调偏。

热压板是连续压机的重要组成部分,机架内的热压板拼接成数十米长的上下两个整体。热压板的左右两侧装有链毯的链条导向槽,热压板的底面与机架的内框面通过隔热板安装在一起。安装时必须保证热压板工作面的水平精度和长度方向与机架的垂直精度。水平精度保证其与其它部件的安装基准保持相同,安装基准的差异将导致钢带无规律的随机摆偏。垂直精度有利于保证热压板工作面与链毯的链辊运动平面保持平行,使其不会产生偏向产生的轴向力。

2、进料辊、驱动辊和钢带支撑辊安装精度对调偏的影响

进料辊的安装需保证其轴心线处于水平位置并且与设备的中心线成垂直的状态。任何的偏差都会导致钢带向一侧移动,安装的误差越大,进料辊产生的轴向力也越大。

驱动辊的安装只需要保证其轴心线的水平精度,不需要保证其与设备中心线的垂直。在连续平压机工作时,靠对两侧油缸施加不同的压力使驱动辊轴心线与设备中心成一定的角度来产生轴向力,对钢带进行调偏。

钢带支撑辊的安装与进料辊相似,对钢带调偏的影响也与进料辊相同。

3、链毯对调偏的影响

连续平压机的链毯与两侧的链条通过销轴连接。在工作段链毯由钢带驱动,在空回段链毯由其两侧的链条驱动。当链辊在钢带和热压板之间运行的时候,无数链辊的中心线是否与设备中心线相垂直就成了一个很重要的问题。如链辊产生了微量的倾斜,就会产生轴向力。当然一个链辊产生的轴向力对钢带的摆偏影响不大,但无数链辊产生的轴向力相叠加,就会对钢带的调偏产生巨大的影响。辊杆倾斜时,就起到了调偏辊的作用。

造成链辊倾斜的原因有很多,如左右链条是否不同步、链条是否跳齿、链毯驱动轴左右两侧的轮齿是否在同一相位上、链毯驱动轴左右安装支座是否有较大的误差、左右两条链条的长度误差过大等等都是引起链辊倾斜的主要原因。

4、钢带润滑油对调偏的影响

钢带、链辊、热压板三者之间有着相对的滚动摩擦,所以在正常工作时需不断的往三者之间滴入润滑油,确保工作状态的可靠和稳定。虽然钢带在工作段的摆偏幅度比较小,但不等于就没有,钢带和链辊之间还会产生微量的左右滑动摩擦。在正常工作状态下,链辊和钢带还承受着板坯成型所需要的面压力。如润滑不充分,就会使钢带与链辊产生干摩擦,不但影响了钢带的正常调偏动作,还会对设备造成一定的损坏。

三、连续平压的正确使用和维护

钢带跑偏影响连续平压机正常运行,特别是长宽比较大的连续平压机。

1、连续平压机使用中影响钢带跑偏的主要因素

    在连续平压机的运行过程中,影响钢带跑偏因素主要有三个:连续平压机设计制造安装结构、精度原因;钢带自身原因和链毯辊杆的跑偏;维修使用不当。

在实践中经常会碰到:链条的磨损程度不一产生的两侧差异、润滑效果、初始进料工艺的参数设定不当、钢带喇叭口、电气参数程序设定不当、与调偏相关的执行机构和元器件的灵敏度、预压后板坯高度均匀程度、违章操作等因素导致钢带跑偏。

2、连续平压机的正确使用

1)保持连续平压机在清洁状态运行

在纤维回收、清扫不力的状态下,链毯的辊杆两端链销孔容易堆满粉尘或纤维,这些异物经历长时间高温而炭化,造成链销跑出和压机空载时两侧链销在辊杆两端孔内进出移动受阻,导致钢带跑偏。定时用压缩空气吹、及时清除链杆孔内异物,可以避免上述状况的发生。

压机上部的链毯积屑槽,应该定时清理,否则会影响钢带的润滑和跑偏。

2)制定科学合理的初始进料阶段的工艺

    初始进料阶段是指热压机开机或重新启动的阶段。初始进料阶段应设定相应的工艺,否则会导致钢带严重跑偏,在定厚段尤为严重。

在初始进料阶段,经常采取以下方法:增加热压板的间距;降低热压板各段的设定压力;增加排气段(保压段)的压力,形成一个过渡压力段,减少其与定厚段的压差;降低铺装机的铺装厚度或者降低铺装板坯的密度;保证板坯的初始端面平整,尽量减少锯齿形、斜线形等不规则型态。

从初始进料阶段向正常生产状态转换:应在链条走完一个周期之后进行,否则会造成钢带跑偏量大而停车;预压机的工艺参数也要做一定的调整,二侧压力不超过10bar,最好是5bar以内,以避免钢带跑偏;应控制好纤维含水率,避免含水率偏高造成爆板、鼓泡,特别是在素板离开钢带时,分层、放炮、鼓泡导致钢带受力不均造成钢带跑偏。

3)熟悉调偏结构设定合理的参数

不同的平压机、不同的原材料和不同的制版工艺,都会影响钢带的跑偏,各个企业应该根据自己的实际,合理修正调偏油缸压力值。

3、连续平压机的正确维护

1)及时更换变形磨损灵敏度降低的零件和元器件

链销变形、磨损,也会导致钢带跑偏,如果发现链销变形、磨损,应及时更换;卡簧的作用是支撑链销并托起辊杆,因运行时间长,卡簧变形而失去作用,会产生钢带跑偏,应经常检查卡簧是否变形,发现问题及时更换;链条长期使用会导致长度不一致,产生钢带跑偏,调整压机入口处的调节螺栓能起到微调的效果。

2)热压板的维护

热压板的加工精度、相互间的连接方式、长期运行的磨损、局部压痕等因素,都会导致钢带的跑偏。在平常运行中要确保无硬物进入、润滑正常、升温降温符合要求、减少误操作。

3)纠偏机构

纠偏机构由伺服阀、油缸、跟踪检测元件等组成,液压件故障、跟踪检测元件变形或偏离位置等状况发生,都会影响或丧失纠偏功能,平时注意维护,发现问题及时纠正。

4)驱动辊

检查驱动辊表面摩擦片的磨损程度,如差异较大,应考虑更换;检查摩擦块沟槽内是否填满油泥,油泥对钢带纠偏效果影响很大,它将造成钢带与摩擦片之间摩擦系数大大减小,从而导致纠偏效果下降。

5)润滑

润滑不当,也给钢带跑偏带来重大影响。纠偏系统对钢带实施纠偏过程中是通过驱动辊倾斜来实现的,即钢带两边受力不等来调整的,当润滑油过量,摩擦力力小,钢带与驱动辊之间摩擦力降低,产生相对滑动,使纠偏系统失效,而造成报警停车。

润滑方式有二种:系统自动加油、人工补油。润滑喷嘴位置要正确,喷嘴位置常因清理卫生触碰而发生偏移,造成两侧润滑不一致,进而造成磨损不一致。

6)极端状况

    当辊杆偏离程度很大时,将会导致链条轨道固定螺栓断裂,出现这种状况的原因是由于链毯跑偏顶住链条轨道,链条轨道固定螺栓因受力太大断裂。这是极端的状况,出现这种情况后,应对联条轨道及时修复。在这种极端状况出现的时候,连续平压机的其它纠偏措施应该启动,比如:热压板的倾斜、热压板的压力急速降低等。

7)有效的巡检

    有效的巡检可以避免低级错误导致严重后果。

4、连续平压机的正确及时维修

1)更换或维修钢带

更换连续平压机钢带时,应避免钢带拼接出现喇叭口,即钢带两侧母线的长度不相等。钢带修补后会引起钢带的变形,钢带经过长期运转后也会产生变形。在使用和维修中,应该关注钢带自身原因带来的跑偏。

2)链毯的零件更换

  链毯是由辊杆、链销、卡簧、链条等组成,在更换这些零部件时要注意下述问题:避免更换辊杆的过程中,造成钢带损伤,导致钢带跑偏;更换局部链条时,应两边同时更换,保证长度一致,预防跳齿的情况发生。

   注:本文由捷成集团中央研究院副总工程师 陈孙期 




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