金友利纸业发展有限公司4950mm高速复卷机
技
术
方
案
甲方：南靖县金友利纸业发展有限公司
乙方：潍坊凯信机械有限公司
2007 09
技术文件目录
1、主要技术参数
2、机械部分
2.1 退纸部
2.2 切纸部
2.3 双弧形辊部
2.4 卷曲部
2.5 自动引纸部
3、液压气动部分
4、电气控制部分
5、供货范围
6、图纸交付表
7、性能担保
8、备品备件列表
9、供货界限
10、质量保证期及供货期
高速分切复卷机技术描述
潍坊凯信机械有限公司在国家技贸结合工程中，与芬兰美卓（METSO）公司签订了受让高速分切复卷机技术项目转让合同。由METSO公司提供全套技术图纸资料和专业技术培训（在METSO公司），提供制造工艺技术和质量检验标准，使之完全达到METSO公司高速复卷机的产品标准，并授予制造技术许可证。该复卷机具有自动化程度高、车速快、运行平稳、面幅宽等特点。
一、主要技术参数：
纸张种类：高强瓦楞纸
定量：90-140g/m2
净纸宽度4950mm
工作车速2000m/min
设计车速2200m/min
引纸速度≤25m/min
退纸辊最大直径φ3100mm
卷纸辊最大直径φ1500mm
卷纸辊最小直径φ500 mm
纸幅最大张力1500N/m
加速时间90s
急停时间25s
排列方式右手（从出纸看退纸，传动在右侧）动平衡等级G1.6
纸芯3”
颜色待定
该复卷机主要由机械部分、液压气动部分、电气控制部分等组成。
具体技术结构描述如下：
第一部分：机械部分
机械部分主要由退纸部、切纸部、双弧形辊部、卷纸部、自动引纸部等组成。
1、退纸部：
结构全部采用钢板焊接，配有空纸辊临时储放导轨，退纸辊由液压操作杆锁定在退纸架上，退纸完毕，再由其将退纸芯推至导轨上，为换退纸辊和开机操作节约时间。退纸架导轨末端安装有缓冲器，可以降低换辊引起的震动和噪音。
联轴离合器位于纸辊和制动电机之间，液压操作，并带有吊钩安全防吊装置与其连锁，在卷纸完成离合器尚未脱开之前吊车吊勾无法将空退纸轴吊走，提高安全性能。
采用制动发电机传动和液压控制，退纸架采用液压马达横向调节,并具有横向摆动功能，最大摆幅±50mm。紧急制动采用制动发电机和液压盘式制动器，该制动器从国外引进，体积小，制动力矩大，可靠性好。
2、切纸部：
主要由独立机架、导向引纸辊、分段伸展弧形辊装置、前后分段导辊、底刀装置、圆刀装置、吸纸边风机等组成。
机架由钢板焊接，重而坚固，与卷取机架完全独立，避免可能的振动对切纸的影响。
导向引纸辊，直径Φ700mm，材料Q235，由电机直接驱动，表面镀铬，带有液压盘式制动器和垂直调节装置，可以沿标尺用蜗轮蜗杆系统进行径向调节来调整纸幅的张力，调节范围为±25mm。大直径导向引纸辊也有利于设备和纸幅的平稳高速运行。
底刀装置、圆刀装置和前后各一支分段导辊组成一个切纸平台，保证切纸时幅宽方向平整均匀。切刀共有6套，顶刀φ180mm,底刀φ200mm，每把底刀均由一个变频电机传动，切刀自动定位，由控制伺服系统自动调整切纸宽度。整个分切系统总成（包括刀架、导轨等）从国外引进，保证其稳定可靠性。切刀前后的分段导辊，直径为φ198mm，辊体材料Q235，共分5段，每段两侧均装有SKF轴承，辊体表面带沟槽，表面镀铬。圆刀装置由气缸、滑座及圆刀组成，并固定于圆刀横梁导轨上，其进刀和靠刀均由气缸控制，开机后两边刀开始切纸边，其余圆刀由操作者给出指令后进刀，当纸断头时，由主控指令自动切断中间圆刀气源，并将其自动抬起。两侧边刀处分别有一块纸幅稳定板，用于引导纸边。
在切纸台前，安装有一套分段伸展辊系统，该伸展辊直径为φ198mm，辊体材料Q235，表面镀铬，共分19段，可以通过手轮前后调整多段辊的弧度，保证纸幅的平整。
纵切刀两侧的抽吸纸边装置，采用特殊的风机，可以将纸边打碎，使抽吸的效果更好，也有利于废纸边的下一步处理。风机电机功率37KW风量11000m3/h。
3、双弧形辊部：
主要由支架、双弧型辊、蜗轮蜗杆调节装置、角齿轮、气动马达等装置组成
切纸后，进入一套弧形辊伸展组合装置，它主要由两只弧形辊和调整机构组成，调整机构用气动马达传动，通过一套角齿轮机构和两套蜗轮蜗杆减速机构，可以根据需要随时调整纸幅与弧形辊之间的包角。弧形辊整体从国外引进，保证其性能。这套系统能够有效地伸展纸幅、消除皱褶、分离纸辊。
4、卷取部：
主要由机架、底辊装置、压辊装置、顶头提升装置、纸芯顶头夹紧装置、顶头升降装置、纸辊推出器、切断刀、自动纸幅夹持装置、自动换纸芯装置、纸芯定位装置、卸纸台装置，挡纸辊架装置以及完善的安全防护系统组成。
机架结构采用优质型钢焊接而成，重而坚固。
底辊装置由前后底辊、液压盘式制动器、电机、减速机等部分组成。底辊采用SKF轴承，Q345卷板加工，前后底辊表面喷镀有碳化钨，厚度0.08mm。后底辊车有由三种螺旋曲线组合的特殊螺旋沟槽，外径均为φ850mm。
压辊安装在压辊梁上，直径φ290mm，采用无缝钢管车制，表面镀铬。分两段，由双电机经皮带传动。压辊梁两端安装有同步装置和安全锁定棘轮、压辊位置微调装置以及压力传感器和测量卷辊直径的位移电位计等装置。其两端安装有减磨滚轮与导轨接触，最大程度的减小摩擦力。上下移动采用大行程液压缸直接驱动，压纸辊释压装置采用进口伺服阀，对压辊压力实现全过程自动控制，控制精度高，并可以根据辊径的不同自动调整压力值。该压纸辊设置了多种压力程序，用户可以根据不同的纸种进行选用，特殊情况下，可以进行手动操作。在用压辊调节的基础上，根据辊径的增加，两底辊的转矩差自动变换，得到合适的成品纸辊内部松紧度。
顶头提升装置由液压缸直接控制其沿导轨上下移动，正常卷纸时液压缸拉力仅抵消其重力和摩擦力，使纸芯所受径向力尽可能减小。
纸芯夹紧装置采用油缸夹紧纸芯，可以防止卷取过程中纸芯的轴向串动。并带有手轮调整机构，能够对纸芯的位置进行微调。
纸芯夹持装置绕前底辊中心旋转，纸芯由自动送纸芯装置送出，纸芯被推入夹持装置中的机械手槽内。纸辊卷完后，纸幅夹持装置升起，将纸幅压在后底辊上，保持纸幅的张力不变。纸辊推出器将纸辊推离后底辊，切断刀快速弹出，切断纸幅。同时纸辊推出器将纸辊平稳的推入卸纸斗。然后自动换纸芯装置升起，放入新的纸芯，在空气喷嘴的协同作用下，将纸头自动卷入纸芯，完成纸芯更换，进行下一个卷纸。
纸芯定位装置位于前底辊前面。在操作侧，油缸驱动，带标尺，在纸芯推入时，定位其尺寸使其与前面切纸尺寸相符。
纸辊推出器和卸纸台均由液压驱动和控制，动作运行平稳。卸纸台带有边部防护装置。
挡纸辊架装置位于成品纸辊前面，在正常工作时，防止纸辊突然飞出等各种原因对人员和设备造成的各种危险。主要由挡架、同步装置、安全锁定棘轮等装置组成。采用油缸直接驱动，安全锁定棘轮由气缸自动控制，预防由于万一油管漏油等突发事件而造成挡纸辊架突然坠落。
安全防护系统，包括大量的限位开关、安全门、相互连锁的光电保护装置、各种锁紧机构、警示牌等。
5、自动引纸部：
采用导向引纸辊和压缩空气以及导向板，使纸头能在导向板和压缩空气产生的均匀气垫上，平稳、快速、准确地完成引纸动作，两底辊下面用传送带和底辊之间的摩擦传动，使纸头紧贴底辊表面，并在压缩空气的作用下完成引纸动作。
第二部分：液压和气动部分：
1、液压部分：
本机液压系统包括一个液压泵站和一个阀站。系统控制与传动元件采用世界名牌公司产品。并供应复卷机的所有液压管线。
液压泵站采用3台油泵提供压力油源，液压站上带有液位报警、温度控制、过滤器堵塞报警等安全设施，另外还有一套循环过滤、冷却系统。阀站控制部分包括：
1)退纸轴推出和锁紧装置
2)退纸架移动
3)退纸轴离合器
4)吊钩保护装置
5)纸芯顶头锁紧装置
6)压辊减荷释压装置
7)卸纸台装置
8)推纸辊装置
9)挡纸辊架升降装置
10)退纸轴液压盘式制动器
11)导辊液压盘式制动器
12)前后底辊液压盘式制动器
13)顶头提升装置。
14)纸芯定位装置
15)纸头夹持升降装置
16)自动换纸芯升降装置
液压回路有以下特点：A、本系统采用叠加式阀，结构简单紧凑，维修安装方便，工作可靠性强；B、退纸轴、导辊以及两个底辊都装有液压盘式制动器，在紧急制动时辅助制动，分担一部分制动力矩。减少电机的制动负载，增加可靠性，并装有储能器；
2、气动系统
气动系统用元件选用名牌公司产品。气动控制部分包括
1)引纸装置
2)切纸装置
3)压辊升降棘轮保护装置
4)挡纸辊架升降棘轮保护装置
5)弧形辊组角度调整
6)安全保护装置等。
第三部分：电气部分
一、性能介绍
1、传动系统选用交流分部传动，具有整流回馈单元、公共直流
母线和逆变单元+变频电机组成。
2、张力检测及张力闭环控制系统，退纸辊张力控制系统。
3、压辊的压力检测及压力闭环控制系统。
4、安全保护系统。
5、纸辊直径测量。
二、系统配置
1、主传动部分：退纸制动发电机1台、400kW（YVP4501-6 or
1LA8357-6），导辊电机1台（YVP225S-4）、37kW，压辊电
机2台（YVP132S-4）、5.5kW，卷取电机2台(YVP355L2-4)
（前后底辊各1台）、315kW，切纸刀电机6 台、0.55kW, 总
装机容量1082kw(型号和功率以最终设计为准)。与上述配
套的整流回馈及逆变单元和张力控制器组成传动控制系统。
2、逻辑控制部分：PLC 主机1 块。
3、逻辑控制系统选用SIEMENS的S7-400系列产品。
4、张力控制部分：设有张力检测及控制系统1套，采用瑞典
NOBEL产品。
5、卷取辊压力检测及控制系统1 套。
6、卷取辊的直径检测传感器。
7、设有位置检测、压力检测、液位检测、安全检测传感器及相
应的控制执行机构。
8、现场操作盘、逻辑控制盘、电气传动盘。
三、复卷机控制系统主要部件表和复卷机传动系统主要部件表
1、系统框图
2、复卷机控制系统主要部件表和复卷机传动系统主要部件表
3、主要功能描述
3．1 S7400功能简介
概述
?功能强大的PLC，适用于中高性能控制领域
?解决方案满足最复杂的任务要求
?功能分级的CPU以及种类齐全的模板，总能为其自动化任务找到最佳的解决方案
?实现分布式系统和扩展通讯能力都很简便，组成系统灵活自如?用户友好性强，操作简单，免风扇设计
?随着应用的扩大，系统扩展无任何问题
1. 电源模板
2. 后备电池
3. 模式开关（钥匙操作）
4. 状态和故障LED
5. 存储器卡
6. 有标签区的前连接器
7. CPU 1
8. CPU 2
10. I/O模板
11. IM接口模板
应用
SIMATIC S7-400是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。
模块化及无风扇的设计，坚固耐用，容易扩展和广泛的通讯能力，容易实现的分布式结构以及用户友好的操作使SIMATIC S7-400成为中、高档性能控制领域中首选的理想解决方案。
功能逐步升级的多种级别的CPU，带有各种用户友好功能的种类齐全的功能模板，使用户能够构成最佳的解决方案，满足自动化的任务要求。
设计综述
S7-400自动化系统采用模块化设计。它所具有的模板的扩展和配置功能使其能够按照每个不同的需求灵活组合。一个系统包括：电源模板，中央处理单元(CPU)，各种信号模板(SM)，通讯模板(CP)，功能模板(FM)，接口模板(IM)，SIMATIC S5模板。
系统安装
简单的设计系统使S7-400用途广泛、灵活、适用性强。
扩展
最多有21个扩展单元(EU)都可以连接到中央控制器(CC)；通过接口模板连接(IM)；集中式扩展；用EU进行分布式扩展；用ET 200进行远程扩展。
功能
?高速指令处理
?用户友好的参数设置
?口令保护
?系统功能
?用户友好的操作员控制和监视功能（HMI）已集成在SIMATIC
的操作系统中
?CPU的诊断功能和自测试智能诊断系统连续地监视系统功能并记录错误和系统的特殊事件。
?模式选择开关
通讯
SIMATIC S7-400作为DP主站，可通过集成在SIMATIC S7-400 CPU 上的PROFIBUS -DP接口（选件）
通过多点接口（MPI）的数据通讯
多点接口（MPI）通讯接口集成在SIMATIC S7-400的CPU中，它的用途很广泛：
?编程和参数设置
?控制与监视以及
?灵活的配置选择
?作为DP主站
?在同等通讯伙伴间建立简单的网络结构
?多种连接能力：MPI支持最多32个站点的同时连接
?通讯连接，S7-400 CPU可同时建立最多64个站的连接
?最多32个MPI节点，数据传输率最大为12M bit/s。
3．2 ET200M功能简介
组成
?IM153接口,用于与PROFIBUS-DP现场总线的连接
?各种I/O模块,用总线连接器连接或插入在有源总线模块内,系统运行时可更换模块
?电源(如有必要)
?S7-300自动化单元的所有I/O模块,都可应用(功能和通信模块只用于SIMATIC S7/M7主设备)
?HART模块
?最多可扩展8个I/O模块
?每个ET200M的最大地址区:128字节输入和128字节输出
?PROFIBUS-DP和ET200M之间的隔离
?保护等级IP20
?数据传输速率最大为12M位/S
?诊断数据的集中和分布的分析可运行两种型式的ET200M
?总线连接器设计:在运行过程中不能更换模块
?有源总线模块设计:在运行过程中能更换模块
应用领域
ET200M是高密度配置的模块化I/O站,保护等级为IP20.它可用S7-300可编程序控制器的信号,功能和通讯模块扩展.由于模块的种类众多,ET200M尤其适用于复杂的自动化任务.可插入模拟量HART的输入和输出模块意味着,ET200M适用于过程工程.它也适宜于与冗余系统一起使用. ET200M是在PROFIBUS-DP上的被动站(从站). 最大数据传输速率为12M位/S.ET200M也可以在运行过程中,在有电源情况下配置S7-300 I/O模块的有源总线模块.其余模块仍继续运行.
技术数据
连接方法螺钉类型和弹簧负载连接，硬接线
保护类型IP20
垂直墙上的环境温度优选的安装方向
水平安装0oC到+60oC
其它安装0oC到+40oC
相对湿度5到95% （RH严酷等级2符合IEC1131-2）
大气压力795到1080hpa
机械应力
振动IEC 68，2-6部分
10-57Hz（恒定幅度0.075mm）
57-150HZ（恒定加速度1g）
冲击IEC 68，2-27部分
半一正弦，15g ，11ms
3．3 6SE70功能简介
SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制的变频器是具有IGBT逆变器、全数字技术的有电压中间回路的变频器。它同西门子三相交流电动机一起为所有工业领域和所有应用场合提供高性能、最经济的解决方案。
SIMOVERT MASTERDRIVES 基于系统的传动技术，一种通用和模块式的标准系列装置SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制系列变频器
是全系列通用和模块化的
?标准装置功率范围从2.2kW～2300kW
?覆盖全球的三相交流电网电压，380V ～690V
?按照使用场合及所需功率、可做成三种结构，即书本型、装机装柜型及变频调速柜。
?模块化的硬件、软件使其能够达到精确配合、最经济的解决方案。整流单元，整流/回馈单元
直流电压源的种类有两种直流电压源可以供电给一台或多台逆变器：?整流单元是带有预充电回路一个6脉动整流桥，它能将电能从电网送到直流电压母线上(单象限工作)。
?整流/回馈单元由两个反并联、6脉动晶闸管桥组成且能在两个方向上有电能流动，即能够将电能送回电网(四象限工作)。发电工作桥通过一台自耦变压器(选件)和电网相连接。
单象限工作，四象限工作
单象限工作装置仅能电动工作。为能工作在发电状态，需要一个制动单元。四象限工作的装置能将发电状态的电能返回三相交流电网。在大惯量传动系统且经常进行快速制动时，须要这种工作方式。SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制的标准软件包含两种基本控制
它们提供了任何有关传动任务的解决方案：
?通过V/f特性曲线的频率控制带或不带转速实际值发送器，用于纺织工业。频率控制适用于简单应用场合。
?磁场定向闭环控制(矢量控制)用于高动态性能传动系统的频率控制、转速控制和转矩控制。
磁场定向控制方式可以达到同直流传动系统相比美的动态性能。它能做到准确地推断和调节转矩电流分量和磁通电流分量。利用这个矢量控制的方法，预先给定的转矩可以准确地维持和限定。
在调速范围1∶10以内，磁场定向闭环控制的SIMOVERT MASTERDRIVES矢量控制系统可以不用转速实际值发送器。PROFIBUS-DP
PROFIBUS-DP是当今适用于所有现场应用的西门子标准总线系
统的传动技术。
PROFIBUS-DP 遵照欧洲标准EN 50170 卷2且能在MASTERDRIVES
装置和上级系统，如SIMATIC-S5/S7和SIMADYN D之间进行周期
性数据交换。
四、产品的选用
1、低压配电产品及逻辑控制部件全部采用国际名牌产品（如
schneider等）。
2、逻辑控制系统采用SIEMENSE S7 系列产品。
3、电气传动部分的整流回馈单元、逆变单元选用SIEMENS公
司的6SE70系列。
4、传动控制部分选用S7_400系列产品。
5、压辊压力传感器及变送器选用瑞典NOBEL公司的KIS系列
产品。
五、功能介绍
1、退纸辊的张力控制由张力传感器和退纸电机构成一个闭
环控制回路，退纸电动机在开卷时为电动机，在正常工
作及停车时为制动发电机。
2、压辊的压力控制由卷取辊直径检测传感器等多种传感器
构成闭环控制系统，根据不同的纸种和不同的成品纸直
径有三条预制好的曲线供操作者选用，执行机构将按照
这三条不同的压力曲线进行控制。
3、在两个卷取底辊之间，采取力矩差控制方式，对应着不
同的卷取直径，前后底辊之间的力矩按不同的比例进行
分配。
高速复卷机供货设备一览表
图纸资料交付一览表
要求：
上述技术图纸四份，同时提供电子版一套。