Прототипом современных бумагоделательных машин являются машина Фурдринье, которая использует движущуюся сетку для создания непрерывного бумажного полотна. Волокна, содержащиеся в бумажной массе, отфильтровываются на тканой сетке, образуя непрерывное влажное полотно из волокон. Большая часть воды удаляется в секции прессования, где валы, прижимаясь друг к другу, сжимают влажное полотно. Удаленная вода поглощается прессовым сукном, которое также служит для поддержки листа бумаги. В сушильной части машины используются цилиндры с внутренним подогревом для испарения оставшейся влаги. На заключительном участке каландры придают бумаге желаемую гладкость и блеск. Непрерывный характер производства требует, чтобы бумага производилась в виде рулонов. Бумажные полотна наматываются на гильзу и образуют большие рулоны, которые легко транспортировать для дальнейшего производства.
Нанесение покрытий, печати, продольная резка, ламинирование и обработка также осуществляется на линиях. Валы играют важную роль в транспортировке бумажного полотна через секции машины. Они натягивают, направляют, поддерживают и передвигают полотно от одного конца машины к другому. Количество валов в одной машине для обработки полотна может быть очень большим. Только сушильная секция бумагоделательной машины может иметь более 100 валов.
Что такое выравнивание валов
Хорошее качество полотна гарантирует сохранение основных свойств бумаги во время обработки и транспортировки. Полотно должно быть доступно в лучшем качестве и состоянии после обработки для последующих этапов добавления ценности. Сминание или неравномерное растяжение полотна во время обработки может испортить бумагу, что сделает невозможным дальнейшее производство товаров. Большое количество валов влияют на качество полотна, поэтому крайне важно, чтобы эти валы направляли полотно бумаги в одном направлении. Для достижения этой цели оси вращения валов должны быть параллельны друг другу. Если последовательные валы не параллельны, полотно между двумя валами будет иметь разную длину на двух концах вала, как показано на рис. 1.
Неравномерное расстояние между валами может привести к порче полотна во время изготовления, к обрыву полотна и остановке машины.
Некоторые распространенные признаки, сигнализирующие о несоосности валов машины:
• Неравномерное натяжение полотна
• Плохое движение полотна (полотно движется в одну сторону)
• Чрезмерная компенсация направляющего вала достигает предела регулировки
• Сминание или растяжение полотна на одном конце вала
• Неравномерное или непостоянное мелование
• Неадекватное сцепление между слоями в процессе кэширования картона
• Частые разрывы полотна
• Чрезмерный износ валов
• Частая необходимость замены сетки/сукна
• Чрезмерный износ подшипников и муфт
• Снижение рабочей скорости
• Повышенная вибрация машины
Рис. 1. Несоосность валов приводит к разной длине полотна на двух концах вала
Почему выравнивание валов бумагоделательных машин необходимо?
По оценкам специалистов несоосность валов является основной причиной примерно половины всех дефектов машин. Перебои в работе могут привести к значительным незапланированным простоям, вызывающим производственные потери. Ремонт, необходимый для возобновления производства, может привести к значительным тратам ресурсов. Несоосность в линиях полотна может отрицательно сказаться на производительности машины, даже если она не приведет к немедленному дефекту в работе машины. Бумага, произведенная машиной со смещенными валами, будет неоптимального качества. Оператор может быть вынужден запускать производственную линию на пониженной скорости, чтобы справиться с несоосностью, ведущей к снижению производительности. Кроме того, разрыв полотна во время производства или производство некачественной бумаги с неравномерной толщиной может привести к чрезмерным потерям.
Параллельность валов приобретает еще большее значение в бумагоделательных машинах, которые работают на очень высоких скоростях и имеют валы, расположенные в непосредственной близости друг от друга. Несоосность валов может стать причиной асимметричной намотки полотна, частых обрывов бумаги или привести к получению мятого полотна, непригодного для дальнейшей обработки. В печатных машинах смещение валов может вызвать проблемы с печатью. В процессе кэширования несоосность вызывает неравномерное нанесение клея, что может привести к последующему расслаиванию.
Машины со смещенными валами требуют более длительного времени запуска и большего количества плановых простоев для обслуживания. С течением времени несоосность валов снижает срок службы машины из-за неравномерной нагрузки на подшипники и чрезмерного износа поверхности валов. Одежда машин быстрее изнашиваются при перемещении по несоосным валам, а последующее время простоя при замене снижает эксплуатационную готовность и производительность машины.
Рис. 2. В печатных машинах смещение вала может привести к проблемам совмещения печати
Причины несоосности
Большинство производителей бумагоделательных машин и сопутствующего оборудования обеспечивают правильное выравнивание валов в комплекте оборудования перед отправкой машин своим клиентам. Валы, устанавливаемые на месте, обычно проверяются на совмещение с предварительно установленными валами, чтобы обеспечить плавный запуск и работу машины.
Однако со временем валы машин могут смещаться по одной или нескольким из следующих причин:
• Замена валов или подшипников
• Добавление оборудования к существующей линии
• Вибрация машины
• Обрывы полотна, “заедание” машины или другие неисправности
• Треснувший или оседающий фундамент
• Регулярный износ высокоскоростных машин, работающих при высоком напряжении
• Несоосность муфт и цапф
• Использование неадекватной технологии выравнивания валов для технического обслуживания.
Методы выравнивания, используемые в настоящее время
Методы выравнивания валов со временем развивались, повышая точность, чтобы соответствовать требованиям высокоскоростных линий и более сложных машин.
Отвес
Самый простой и, возможно, самый старый метод выравнивания валов - это отвес, который представляет собой груз, подвешенный на веревке. В настоящее время он используется в качестве инструмента грубой центровки для определения или установки осевой линии валов. Он также используется для установки горизонтального выравнивания пары валов, расположенных вертикально друг над другом. Отвес — это удобный инструмент, но он не подходит для точного выравнивания сложных механизмов.
Прецизионный уровень
Прецизионный уровень используют для установки горизонтального уровня валов. Достигаемая точность зависит от чувствительности прецизионного уровня. Уровни точности доступны в диапазоне чувствительности, отградуированном от 0,5 до 5 тысячных дюйма на фут. Для получения приемлемых результатов их необходимо правильно откалибровать. Прецизионные уровни подходят только для исправления ошибок вертикального выравнивания валов, но для горизонтального выравнивания необходим другой инструмент.
Пи лента
Ленты Пи обычно используются для измерения диаметра валов и обеспечения однородности профиля поперечного диаметра. Для проверки параллельности валов пи-лента наматывается на два соседних вала, образуя двухваловый ремень. Лента Пи предназначена для измерения одного диаметра, поэтому этот метод измеряет ошибку выравнивания дважды. Показания ленты необходимо отрегулировать, чтобы получить значение смещения. Прежде чем использовать пи-ленту, вал необходимо предварительно выровнять с помощью прецизионного уровня. Длина ленты ограничена, поэтому для выравнивания одной машины требуется несколько лент. Ленты Пи полезны только в определенных конфигурациях: соседний вал не всегда доступен для выравнивания.
Оптические методы
Для измерения вертикального смещения валов используется прецизионный визирный уровень. Оптическая шкала инструментов расположена на каждом конце вала. Уровень используется для просмотра вала с каждого конца. Разница между показаниями, снятыми со шкал на двух концах, указывает на вертикальное выравнивание вала.
Метод теодолита
Метод теодолита позволяет измерять траекторию или горизонтальное смещение валов. Одна оптика устанавливается со смещением от центра так, чтобы она была точно параллельна центральной линии машины. Вторая оптика коллимирована таким образом, что она параллельна первой оптике.
Методы оптического выравнивания валов имеют следующие ограничения:
• Требуется значительное время на настройку с несколькими настройками для каждого вала.
• Валы должны быть видны (прямая видимость)
• Выравнивание по нескольким уровням очень сложно
• На результаты могут повлиять колебания температуры
• Чрезвычайно много времени требуется для получения полного базового уровня выравнивания
Лазерный трекер
Система лазерного слежения состоит из головки лазерного слежения, установленной на треноге или магнитном основании, и сферического рефлектора (SMR). Головка трекера стреляет лазером, который поражает SMR как цель. Лазер отражается обратно в головку, которая собирает данные о выравнивании путем точного измерения положения центра SMR. Все данные измерений фиксируются и экспортируются в программное обеспечение 3D CAD/CAM, что обеспечивает хорошую отчетность. Устройство триангулирует свое положение, используя стабильные опорные точки. Это означает, что устройство можно изменить, повторно сняв контрольные точки. Система лазерного слежения считается отличным инструментом для проверки соосности валов, но с некоторыми ограничениями. Для такой проверки требуется опытный оператор, поскольку система измерения и отчетности может быть довольно сложной. Существует максимальное расстояние измерения, после которого необходимо изменить положение устройства. Для измерения всей линии валов требуется несколько положений устройства, и с каждым перемещением может накапливаться ошибка измерения.
Рисунок 3: Лазерная головка слежения и SMR
Заключение
В бумажной промышленности хорошо выровненные валы являются ключом к достижению стабильного качества продукции и высокой производительности машины, потери сводятся к минимуму, сокращается время незапланированных простоев и исключаются непредвиденные затраты на техническое обслуживание.
Количество показов: 125
