郭書裴等

摘 要：燙金工藝是生產(chǎn)水松紙的一個(gè)重要工序，采用油加熱系統(tǒng)的燙金機(jī)是水松紙燙金行業(yè)應(yīng)用較為廣泛的一種機(jī)型，本文對(duì)金芒果實(shí)業(yè)總公司的油加熱系統(tǒng)燙金機(jī)進(jìn)行研究和改進(jìn)，研制出一套既能對(duì)版輥精準(zhǔn)控溫，提高產(chǎn)品質(zhì)量，又能解決污染環(huán)境等問題的新型燙金設(shè)備。

關(guān)鍵詞：燙金機(jī)；燙金版輥；電加熱元件；溫控裝置；導(dǎo)電環(huán)

中圖分類號(hào)：TS803 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 問題的提出

燙金工藝是生產(chǎn)水松紙產(chǎn)品的一個(gè)重要工序，采用油加熱系統(tǒng)的燙金機(jī)被廣泛地應(yīng)用，但通過多年的生產(chǎn)應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)油加熱系統(tǒng)存在較多缺陷：版輥溫度波動(dòng)大，燙金產(chǎn)品質(zhì)量得不到很好地保證，跟不上高品質(zhì)卷煙的發(fā)展；高溫油滲漏、汽化造成一定程度的污染；并且能耗高。

2 改進(jìn)措施

分析油加熱系統(tǒng)的工作原理，新型版輥燙金機(jī)的整體改進(jìn)思路是將加熱元件和測(cè)溫傳感器安裝在版輥上，靠熱傳導(dǎo)方式直接測(cè)量旋轉(zhuǎn)版輥的表面溫度，能夠?qū)崿F(xiàn)精確控溫，提高燙金機(jī)燙印工藝質(zhì)量。

2.1 電加熱元件及溫控裝置的改進(jìn)

2.1.1 電加熱版輥

在銅質(zhì)版輥上加工直徑6mm，深度500mm的20個(gè)孔，孔內(nèi)穿繞選定的電加熱絲（如圖1所示），通過導(dǎo)電環(huán)給版輥加熱和傳遞測(cè)溫元件信號(hào)。由于是電加熱元件直接對(duì)版輥加熱，靠熱傳導(dǎo)方式傳遞熱量，調(diào)溫更快速度，更精準(zhǔn)，更高效，并且無油煙，徹底消除危險(xiǎn)源（高溫油的泄露）。

2.1.2 加熱元件

版輥要實(shí)現(xiàn)電加熱，首先要選擇工作可靠、經(jīng)久耐用的加熱元件。對(duì)電爐絲、電加熱石英管和電加熱絲三種不同的加熱材料進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)電加熱絲具有耐高溫、高溫下不易變形、塑性較好、易修復(fù)、輻射率高、無磁性、耐腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，但其采用較稀缺的鎳金屬材料制成，價(jià)格較高。結(jié)合燙金機(jī)連續(xù)作業(yè)、版輥高速旋轉(zhuǎn)且和膠輥擠壓的工作實(shí)際，決定選用電加熱絲。

2.1.3 測(cè)溫元件

燙金機(jī)版輥表面非常光亮反光，非接觸式紅外測(cè)溫儀，由于易受灰塵、霧氣、拋光面反光的影響，測(cè)量結(jié)果的精確度不能保證。

熱電阻測(cè)溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，被測(cè)溫度的變化是直接通過熱電阻阻值的變化來測(cè)量的，因此對(duì)工作環(huán)境要求較低，同時(shí)具有體積小、熱慣性小、測(cè)量滯后小、抗沖擊、機(jī)械性能好、耐振、能彎曲、便于裝置、使用壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，可保證在高速旋轉(zhuǎn)燙金版輥內(nèi)傳導(dǎo)出精確的溫度信號(hào)。我們選購符合工作要求的熱電阻安裝在高速旋轉(zhuǎn)燙金版輥內(nèi)，由導(dǎo)電環(huán)傳遞信號(hào)。

2.1.4 導(dǎo)電環(huán)

導(dǎo)電環(huán)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分之間傳遞能量或信號(hào)的裝置，它作為一種滑動(dòng)接觸件，在許多電氣設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。通過多方面分析實(shí)驗(yàn)，我們選擇了能夠傳遞25A工作電流和熱敏電阻信號(hào)的導(dǎo)電環(huán)。

2.1.5 溫控儀表

溫控儀的工作原理是通過溫度傳感器對(duì)設(shè)定溫度自動(dòng)進(jìn)行采樣、即時(shí)監(jiān)控，當(dāng)溫度升到設(shè)定的超限報(bào)警溫度點(diǎn)時(shí)，啟動(dòng)超限報(bào)警功能；當(dāng)被控制的溫度不能得到有效的控制時(shí)，為了防止設(shè)備的毀壞，還可以通過跳閘的功能來停止設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。由于燙印工序?qū)囟瓤刂频木珳?zhǔn)度要求較高，所以選擇了能夠自整定PID參數(shù)，具有超溫報(bào)警功能的智能型溫控儀器，此種溫控儀能更精確進(jìn)行溫度采樣，控制回差和設(shè)備終止保護(hù)。

2.1.6 執(zhí)行元件

無觸點(diǎn)電子開關(guān)集成了當(dāng)今先進(jìn)的電子技術(shù)，結(jié)構(gòu)輕巧，其采用了模塊化結(jié)構(gòu)，將控制、操作、顯示、故障保護(hù)集于一身，主電路的功率器件，采用單向反并聯(lián)晶閘管進(jìn)口模塊，觸發(fā)電路采用脈沖變壓器，真正做到了全數(shù)字化、無觸點(diǎn)，極大地簡化了電路，提高了產(chǎn)品的可靠性。我們選擇的無觸點(diǎn)電子開關(guān)是固態(tài)繼電器SSR，開關(guān)頻率高，抗干擾能力強(qiáng)。

2.2 電路設(shè)計(jì)

新型電加熱系統(tǒng)的電源由電源變壓器提供，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套科學(xué)實(shí)用、安全可靠的電路系統(tǒng)，不僅方便了操作還保證了操作人員的安全。新的電路系統(tǒng)由電加熱元件、溫控裝置、測(cè)溫元件、導(dǎo)電環(huán)、執(zhí)行元件和超溫保護(hù)系統(tǒng)等組成，工作原理如圖2所示。

3 改進(jìn)效果

新型電加熱系統(tǒng)應(yīng)用后，舍棄了導(dǎo)熱油加熱方式，徹底消除了油煙污染，改善了現(xiàn)場工作環(huán)境，有利于操作人員的身體健康；加熱版輥溫度波動(dòng)小，任意兩點(diǎn)溫差≤1℃，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，減少了產(chǎn)品消耗，降低了生產(chǎn)成本。經(jīng)測(cè)量，新型電加熱系統(tǒng)工作時(shí)的能耗≤1.2kW，是油加熱系統(tǒng)的15%，改造效果顯著。

結(jié)語

新型電加熱系統(tǒng)的應(yīng)用，在提高了水松紙燙金質(zhì)量的基礎(chǔ)上，提升了工作效率，改善了作業(yè)環(huán)境，消除了高溫導(dǎo)熱油泄漏危險(xiǎn)和環(huán)境污染，適應(yīng)了高品質(zhì)卷煙的發(fā)展需要，同時(shí)設(shè)備耗能大幅降低，響應(yīng)了國家節(jié)能減排的號(hào)召，具有重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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