新型燙金版滾的技術改進及應用

郭書裴等

摘 要：燙金工藝是生產水松紙的一個重要工序，采用油加熱系統的燙金機是水松紙燙金行業應用較為廣泛的一種機型，本文對金芒果實業總公司的油加熱系統燙金機進行研究和改進，研制出一套既能對版輥精準控溫，提高產品質量，又能解決污染環境等問題的新型燙金設備。

關鍵詞：燙金機；燙金版輥；電加熱元件；溫控裝置；導電環

中圖分類號：TS803 文獻標識碼：A

1 問題的提出

燙金工藝是生產水松紙產品的一個重要工序，采用油加熱系統的燙金機被廣泛地應用，但通過多年的生產應用，發現油加熱系統存在較多缺陷：版輥溫度波動大，燙金產品質量得不到很好地保證，跟不上高品質卷煙的發展；高溫油滲漏、汽化造成一定程度的污染；并且能耗高。

2 改進措施

分析油加熱系統的工作原理，新型版輥燙金機的整體改進思路是將加熱元件和測溫傳感器安裝在版輥上，靠熱傳導方式直接測量旋轉版輥的表面溫度，能夠實現精確控溫，提高燙金機燙印工藝質量。

2.1 電加熱元件及溫控裝置的改進

2.1.1 電加熱版輥

在銅質版輥上加工直徑6mm，深度500mm的20個孔，孔內穿繞選定的電加熱絲（如圖1所示），通過導電環給版輥加熱和傳遞測溫元件信號。由于是電加熱元件直接對版輥加熱，靠熱傳導方式傳遞熱量，調溫更快速度，更精準，更高效，并且無油煙，徹底消除危險源（高溫油的泄露）。

2.1.2 加熱元件

版輥要實現電加熱，首先要選擇工作可靠、經久耐用的加熱元件。對電爐絲、電加熱石英管和電加熱絲三種不同的加熱材料進行對比，發現電加熱絲具有耐高溫、高溫下不易變形、塑性較好、易修復、輻射率高、無磁性、耐腐蝕性強、使用壽命長等優點，但其采用較稀缺的鎳金屬材料制成，價格較高。結合燙金機連續作業、版輥高速旋轉且和膠輥擠壓的工作實際，決定選用電加熱絲。

2.1.3 測溫元件

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

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

2.1.4 導電環

導電環是旋轉機械的固定部分和轉動部分之間傳遞能量或信號的裝置，它作為一種滑動接觸件，在許多電氣設備中得到廣泛的應用。通過多方面分析實驗，我們選擇了能夠傳遞25A工作電流和熱敏電阻信號的導電環。

2.1.5 溫控儀表

溫控儀的工作原理是通過溫度傳感器對設定溫度自動進行采樣、即時監控，當溫度升到設定的超限報警溫度點時，啟動超限報警功能；當被控制的溫度不能得到有效的控制時，為了防止設備的毀壞，還可以通過跳閘的功能來停止設備繼續運行。由于燙印工序對溫度控制的精準度要求較高，所以選擇了能夠自整定PID參數，具有超溫報警功能的智能型溫控儀器，此種溫控儀能更精確進行溫度采樣，控制回差和設備終止保護。

2.1.6 執行元件

無觸點電子開關集成了當今先進的電子技術，結構輕巧，其采用了模塊化結構，將控制、操作、顯示、故障保護集于一身，主電路的功率器件，采用單向反并聯晶閘管進口模塊，觸發電路采用脈沖變壓器，真正做到了全數字化、無觸點，極大地簡化了電路，提高了產品的可靠性。我們選擇的無觸點電子開關是固態繼電器SSR，開關頻率高，抗干擾能力強。

2.2 電路設計

新型電加熱系統的電源由電源變壓器提供，我們設計了一套科學實用、安全可靠的電路系統，不僅方便了操作還保證了操作人員的安全。新的電路系統由電加熱元件、溫控裝置、測溫元件、導電環、執行元件和超溫保護系統等組成，工作原理如圖2所示。

3 改進效果

新型電加熱系統應用后，舍棄了導熱油加熱方式，徹底消除了油煙污染，改善了現場工作環境，有利于操作人員的身體健康；加熱版輥溫度波動小，任意兩點溫差≤1℃，提高了產品質量，減少了產品消耗，降低了生產成本。經測量，新型電加熱系統工作時的能耗≤1.2kW，是油加熱系統的15%，改造效果顯著。

結語

新型電加熱系統的應用，在提高了水松紙燙金質量的基礎上，提升了工作效率，改善了作業環境，消除了高溫導熱油泄漏危險和環境污染，適應了高品質卷煙的發展需要，同時設備耗能大幅降低，響應了國家節能減排的號召，具有重大的社會效益和經濟效益。

參考文獻

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