Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Převíjecí a řezací stroje v papírenském průmyslu

číslo 6/2003

Převíjecí a řezací stroje v papírenském průmyslu

Převíjecí stroje neboli převíječky hrají podstatnou roli v technologickém procesu finální výroby papíru. Jejich úkolem je převinout roli papíru získanou z papírenského stroje na roli novou, popř. i několik rolí. Převíjení je v drtivé většině případů doplněno ořezem okraje převíjeného pásu papíru a někdy i jeho podélnými řezy, takže výsledkem celého procesu výroby může být několik rolí papíru různých průměrů a šířek.

Z konstrukčního hlediska tvoří převíječku tyto hlavní sestavy:

  • odvíječ, jehož úkolem je brzdit odvíjenou roli tak, aby pnutí v převíjeném pásu bylo během převíjení konstantní,

  • navíječ, působící proti pnutí v pásu vytvářeném odvíječem a ve velké většině případů udávající rychlost celého procesu převíjení,

  • řezací válec s noži, ořezávajícími okraje převíjeného pásu papíru před navíječem a popř. také podélně řezajícími převíjený pás,

  • přítlačný válec navíječe, který přitlačuje navíjenou roli k hnacím válcům navíječe a významně ovlivňuje tuhost navinuté role.

Obr. 1.

Pohony převíječek

Pohon odvíječe i navíječe většinou zajišťují regulované pohony, v minulosti převážně stejnosměrné. S nástupem měničů frekvence s vektorovým řízením došlo i u papírenských převíječek k významnému posunu na stranu střídavých pohonů. Porovnáme-li stejnosměrné a střídavé měniče v používaných pohonech z pohledu jejich konfigurace a diagnostiky, dojdeme k závěru, že se svými vlastnostmi příliš neliší – obvykle jsou vybaveny obvody samočinného naladění regulačních smyček, mají v širokém rozsahu nastavitelné doby náběhu na požadované otáčky, možnost zavedení otáčkové zpětné vazby při použití různých typů čidel otáček apod.

Samostatným technickým problémem bývá ale volba mezi regulovaným pohonem stejnosměrným a střídavým. Co do nákladů začínají být obě varianty srovnatelné. Výhodou indukčního motoru v porovnání se stejnosměrným cize buzeným motorem jsou zejména daleko menší požadavky na údržbu. Protože prostředí v papírnách je charakteristické nebezpečím vznícení hořlavých látek nebo prachu, uplatní se zde s výhodou krytí IP55, se kterým jsou asynchronní motory dodávány standardně. Vzhledem k tomu, že u střídavého řešení dochází k „přelévání“ brzdné energie odvíječe a motorické energie navíječe v rámci společného stejnosměrného meziobvodu příslušných měničů, jeví se střídavé řešení pohonu převíječky jako výhodné také z hlediska energetické bilance. Obr. 2. Z uvedených důvodů proto ve většině nových konstrukcí převíječek převažují střídavá řešení pohonů. Stejnosměrná varianta se v současné praxi používá jen tehdy, je-li požadováno zachování původních stejnosměrných motorů. Současná tendence je volit asynchronní motor takový, jehož regulační rozsah otáček umožňuje spojit hřídel motoru s poháněnou hřídelí bez použití převodovky, ačkoliv vybrat vhodný motor je někdy v praxi obtížné.

Příkladem současného řešení může být realizace pohonu převíjecího a řezacího stroje PS2,3 v papírně ve Štětí. Pohled na pracoviště stroje nabízejí obr. 1 a obr. 2 a jeho kinematické schéma je na obr. 3. Stejnosměrný meziobvod pohonu převíječky je tvořen rekuperační usměrňovací jednotkou firmy Siemens o výkonu 630 kW. K ní jsou připojeny silové přívody měničů frekvence řady Simovert MasterDrives VC, které jsou součástí pohonů odvíječe (výkon 355 kW) i každého z obou válců navíječe (každý o výkonu 132 kW). Mezi hnacími válci navíječe lze nastavit rozdělení zatížení, což má vliv na tuhost navinutí role. Celý stroj řídí programovatelný automat Simatic S7 řady 300, spojený s měniči regulovaných pohonů prostřednictvím výkonné komunikační sběrnice Profibus. Tento automat zajišťuje nejen logiku řízení příslušných měničů pohonů, ale i ostatní řídicí funkce převíječky, jako je ovládání pomocných pohonů, řízení hydraulického systému, vyhodnocování stavu koncových spínačů a údajů z čidel apod.

Obr. 3.

Struktura regulace

Další důležitou složkou převíječky je její regulace se strukturou schematicky znázorněnou na obr. 4. Zabezpečit konstantní pnutí v převíjeném pásu lze mnoha různými způsoby, a to i v případech, kdy se pohyb pásu zrychluje či zpomaluje. Tehdy se totiž uplatňují setrvačné hmoty rotujících součástí stroje i převíjených rolí. K vyloučení vlivu dynamických dějů v průběhu převíjení slouží výpočty dynamických kompenzací stroje a jejich zavedení do příslušných měničů. Standardně se také eliminují statické ztráty a vliv tření.

Významnou roli zde hraje volba typu regulace jednotlivých regulovaných pohonů. Většinou se používá kombinace otáčkové a momentové regulace jednotlivých pohonů, přičemž v jednotlivých režimech provozování stroje se tyto typy regulace mohou měnit. Jednou z klíčových veličin pro regulaci je okamžitý průměr odvíjené role, který může být získán výpočtem (tj. porovnáním obvodové a úhlové rychlosti) nebo přímým měřením (laserový nebo ultrazvukový snímač apod.). V aplikacích vyžadujících zvýšenou přesnost regulace pnutí lze převíječku vybavit tenzometrickým čidlem měřícím okamžité pnutí v pásu při převíjení. Tato veličina je pak dále zavedena do příslušných regulačních smyček, což výrazně zlepšuje kvalitu regulačních procesů.

Obr. 4.

V neposlední řadě je nutné se zmínit o vizualizaci technologického procesu a diagnostice výstražných hlášení a poruchových stavů. Tato oblast nabyla na významu zejména se zavedením řízení programovatelným automatem, neboť veškeré důležité informace a data shromažďující se v tomto zařízení je možné zobrazit na připojeném operátorském panelu, popř. na obrazovce monitoru vizualizačního PC. Jednotlivé měniče pohonů generují výstrahy a hlášení o poruchách v podobě číselných kódů, jejichž prostřednictvím lze efektivně diagnostikovat provozní chyby a poruchy.

Závěr

Technika střídavých pohonů a moderní řidicí technika v podobě programovatelných automatů přinášejí, podobně jako v mnoha jiných oblastech, nové standardy konstrukce a následně také kvality a ekonomické efektivnosti výroby i do oboru papírenských převíjecích a řezacích strojů.

Ing. Jiří Šrom,
JNS elektrotechnika s. r. o.

JNS elektrotechnika s. r. o.
Místecká 801
739 21 Paskov
tel.: 558 440 222, servis tel.: 558 440 244
fax: 558 440 200
e-mail: jns@jns.cz
http://www.jns.cz

Inzerce zpět