專利名稱：中濃盤磨機微調控制系統與方法
技術領域：
本發明涉及盤磨機技術領域，特別涉及一種中濃盤磨機微調控制系統與方法。
背景技術：
盤磨機是造紙行業進行紙漿打漿的主要設備，現有盤磨機打漿的主要打漿工藝有低濃打槳、中濃打漿和高濃打漿，通常低濃打漿的打漿濃度為3~4%左 右，中濃打漿的打漿濃度為6~15%之間，高濃打槳的打漿濃度為20%以上， 由于漿料濃度的不同，漿料的流動特性會發生根本的變化，因此對打漿的工藝 過程控制和盤磨機設備的控制也就有不同的要求。當前造紙企業使用較多的仍然是傳統的低濃打漿工藝，采用較多的打漿設 備為雙盤磨，由于使用時間長，使用經驗較豐富，控制技術也日益完善，但低 濃打漿對纖維切斷較多。現有的研究和生產使用實踐表明，中濃打漿能夠較好 的保護纖維長度，同時高效率的實現對纖維的分絲、帚化等打漿作用，從而大 幅度降低了打漿能耗，因此，越來越多的造紙企業開始采用中濃打漿技術和中 濃打漿設備。但是，現有的中濃打漿還沒有實現自動控制，對其工藝過程的控 制和設備工作狀態的控制主要通過人工操作來完成，尤其是盤磨機上磨盤的間 距，也只能通過人工操作來調節，這就需要操作人員有豐富的操作經驗，而造 紙行業是規模化生產企業，僅僅依靠人工操作，往往造成生產的不穩定，對產 品的質量造成很大的波動，并且浪費電能，嚴重的情況下，甚至無法進行正常 生產。發明內容本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種生產穩定、磨盤間距調 節精度高、打漿效果好的中濃盤磨機微調控制系統。本發明的另一目的在于提供一種根據上述系統實現的中濃盤磨機微調控 制方法，該方法實現了對盤磨機磨盤間距及盤磨機工作電流的自動調節。本發明通過以下技術方案實現 一種中濃盤磨機微調控制系統，包括溫度 監控模塊、設備運行監控模塊、打漿質量控制模塊、電流檢測模塊、位移控制 模塊、微調伺服控制模塊和進退刀控制模塊，其中溫度監控模塊的輸入端外接 溫度傳感器，溫度監控模塊的輸出端分別與設備運行監控模塊和進退刀控制模 塊連接，打漿質量控制模塊、電流檢測模塊、位移控制模塊、微調伺服控制模 塊和進退刀控制模塊依次連接，進退刀控制模塊的輸出端分別外接盤磨機的液 壓裝置和端面傳動裝置；位移控制模塊的輸入端還外接位置傳感器，電流檢測 模塊的輸入端還外接電流傳感器。所述端面傳動裝置包括卡盤、端面螺紋件、錐形齒輪及電機，其中卡盤安 裝于與磨盤組件連接的盤磨機主軸上，端面螺紋件設于卡盤內部，錐形齒輪設 于卡盤側面并與端面螺紋件配合連接，設于錐形齒輪末端的電機與微調控制系 統的進退刀控制模塊連接。所述卡盤包括卡盤基座和設于卡盤基座上的鍥形爪卡；所述端面螺紋件的 端面螺紋為渦狀線；所述磨盤組件包括同軸設于盤磨機主軸上的動磨盤和靜磨盈:o所述溫度傳感器設于盤磨機主軸軸承上，所述位置傳感器設于盤磨機的動 磨盤或靜磨盤上，所述電流傳感器設于軸承座上。所述微調控制系統可采用PLC控制系統或者DCS控制系統。 本發明的中濃盤磨機微調控制系統使用時，由溫度監控模塊檢測整個微調 過程的盤磨機主軸軸承溫度，保證其溫度在軸承的正常工作溫度范圍內，實現 對系統的保護；盤磨機的工作電流通過在打漿質量控制模塊中設定，然后電流 監測模塊檢測實時電流值并與設定值比較，將兩者差值輸送給位移控制模塊， 實現盤磨機磨片間隙的調整，從而實現盤磨機的工作達到設定值；微調伺服控 制模塊結合位移控制模塊和電流檢測模塊得到的數據進行計算，并將計算結果 輸送給進退刀控制模塊，由進退刀控制模塊控制液壓裝置及端面傳動裝置動 作，從而實現對動磨盤與靜磨盤之間間距的調節。本發明根據上述系統實現的中濃盤磨機微調控制方法，包括以下步驟(1) 啟動系統，溫度監控模塊開始實時檢測盤磨機主軸上的軸承溫度， 并將數據輸送給設備運行監控模塊，通過設備運行監控模塊對盤磨機的工作過 程進行監控；(2) 分別輸入盤磨機工作的目標電流值和動磨盤與靜磨盤之間的目標間 距值，目標電流值由打漿質量控制模塊記錄保存，目標間距值由微調伺服控制 模塊記錄保存；(3) 電流檢測模塊實時收集盤磨機的工作電流，然后將得到的實時工作 電流值與目標電流值比較，并將兩者差值輸送給位移控制模塊，同時位移控制 模塊開始檢測動磨盤與靜磨盤之間的間距，然后將得到的初始間距值輸送給微 調伺服控制模塊；(4) 微調伺服控制模塊計算盤磨機的動磨盤軸向位移量并輸送給進退刀 控制模塊；(5) 進退刀控制模塊計算液壓裝置的電磁閥開關方向、開關時間和端面 傳動裝置的電機轉速，然后控制盤磨機主軸帶動動磨盤軸向移動。步驟(1)中所述溫度監控模塊對軸承溫度的監控通過設于盤磨機主軸軸 承上的溫度傳感器實現；當檢測到的實時溫度在盤磨機正常工作的溫度范圍 內，系統正常運行；當檢測到的實時溫度超出盤磨機正常工作的溫度范圍時， 設備運行監控模塊控制系統報警、控制盤磨機停機或控制盤磨機的冷卻裝置直 接進行冷卻。步驟(3)中所述電流檢測模塊對盤磨機實時工作電流值的檢測通過電流 傳感器實現；所述位移控制模塊對初始間距值的檢測通過位置傳感器實現。步驟(4)中所述微調伺服控制模塊對動磨盤軸向位移量的計算具體如下利用編碼器記錄電機主軸的轉動圈數，然后查表得出電機主軸轉動圈數對 應的動靜磨盤間距值，然后將得到的動靜磨盤間距值與初始間距值相減，得到 動磨盤軸向位移量。所述步驟(5)具體為 (5-1)進退刀控制模塊根據得到的動磨盤軸向位移量計算盤磨機液壓裝置中電磁閥的開關方向和開關時間，同時計算端面傳動裝置的電機轉數；(5-2)進退刀控制模塊控制液壓裝置中電磁閥的開關帶動油缸的活塞運動，同時控制電機轉動帶動端面傳動裝置的鍥形爪卡運動；(5-3)油缸活塞的運動和電機的轉動同時帶動盤磨機主軸軸向移動，實現動磨盤的軸向位移。與現有技術相比，本發明具有以下有益效果1、 本發明的中濃盤磨機微調控制系統實現了對盤磨機打槳的自動控制， 改變了現有中濃盤磨機打漿只能手動操作的狀況，減少人工操作，提高了盤磨 機中磨片間距的調節精度，使得打漿過程穩定，提高打漿質量，也大大提高了 打漿效率。2、 本發明的中濃盤磨機微調控制系統與方法，在實現對磨盤間距自動調 節的同時，也實現了對打漿過程中系統工作電流的自動調節，使電能得到最優 分配，減少電能的浪費，能實現節能5%左右。3、 本發明的中濃盤磨機微調控制系統中設有溫度監控模塊，能對系統運 行過程中盤磨機主軸軸承的溫度進行實時檢測，保證系統的正常運行，提高系 統的自我保護性能。
圖1是本發明的控制系統內部各模塊連接的結構示意圖。 圖2是本發明的控制系統安裝于盤磨機上的結構示意圖。 圖3是本發明中端面螺紋裝置在盤磨機上的結構示意圖。 圖4是本發明中不帶電機的端面螺紋裝置的結構示意圖。 圖5是圖4的裝置結構剖視圖。具體實施方式
下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步的詳細說明，但本發明的實 施方式不限于此。實施例本實施例一種中濃盤磨機微調控制系統，如圖1所示，包括溫度監控模塊、設備運行監控模塊、打漿質量控制模塊、電流檢測模塊、位移控制模塊、微調 伺服控制模塊和進退刀控制模塊，其中溫度監控模塊的輸入端外接溫度傳感 器，溫度監控模塊的輸出端分別與設備運行監控模塊和進退刀控制模塊連接， 打漿質量控制模塊、電流檢測模塊、位移控制模塊、微調伺服控制模塊和進退 刀控制模塊依次連接，進退刀控制模塊的輸出端分別外接盤磨機的液壓裝置和
端面傳動裝置；位移控制模塊的輸入端還外接位置傳感器，電流檢測模塊的輸 入端還外接電流傳感器。該系統安裝于盤磨機上時，其結構如圖2所示。
以上系統中，端面傳動裝置如圖3所示，包括卡盤l、端面螺紋件2、錐 形齒輪3及電機4;如圖2所示，其中卡盤1安裝于與磨盤組件連接的盤磨機 主軸5上；如圖5所示，端面螺紋件2設于卡盤1內部，錐形齒輪3設于卡盤 1側面并與端面螺紋件2配合連接，設于錐形齒輪3末端的電機4與微調控制 系統的進退刀控制模塊連接。如圖4所示，卡盤1包括卡盤基座6和設于卡盤 基座6上的鍥形爪卡7，端面螺紋件2的端面螺紋為渦狀線；磨盤組件包括同 軸設于盤磨機主軸上的動磨盤8和靜磨盤9。
溫度傳感器設于盤磨機主軸5的軸承10上，位置傳感器設于盤磨機的動 磨盤8或靜磨盤9上，電流傳感器設于軸承10的軸承座上；本實施例的微調 控制系統可采用PLC控制系統或者DCS控制系統。
本實施例的中濃盤磨機微調控制系統使用時，由溫度監控模塊檢測整個微 調過程的盤磨機主軸軸承IO溫度，保證其溫度在軸承的正常工作溫度范圍內， 實現對系統的保護；盤磨機的工作電流通過在打漿質量控制模塊中設定，然后 電流監測模塊檢測實時電流值并與設定值比較，將兩者差值輸送給位移控制模 塊，實現盤磨機磨片間隙的調整，從而實現盤磨機的工作達到設定值；微調伺 服控制模塊結合位移控制模塊和電流檢測模塊得到的數據進行計算，并將計算 結果輸送給進退刀控制模塊，由進退刀控制模塊控制液壓裝置及端面傳動裝置 動作，從而實現對動磨盤與靜磨盤之間間距的調節。
本實施例根據上述系統實現的中濃盤磨機微調控制方法，如圖2所示，包 括以下步驟-
(1)啟動系統，溫度監控模塊開始實時檢測盤磨機主軸5上軸承10的溫度，并將數據輸送給設備運行監控模塊，通過設備運行監控模塊對盤磨機的工 作過程進行監控；
(2) 分別輸入盤磨機工作的目標電流值和動磨盤與靜磨盤之間的目標間 距值，目標電流值由打漿質量控制模塊記錄保存，目標間距值由微調伺服控制 模塊記錄保存；
(3) 電流檢測模塊實時收集盤磨機的工作電流，然后將得到的實時工作 電流值與目標電流值比較，并將兩者差值輸送給位移控制模塊，同時位移控制 模塊開始檢測動磨盤8與靜磨盤9之間的間距，然后將得到的初始間距值輸送 給微調伺服控制模塊；
(4) 微調伺服控制模塊計算盤磨機的動磨盤9軸向位移量并輸送給進退 刀控制模塊；
(5) 進退刀控制模塊計算液壓裝置的電磁閥11開關方向、開關時間和端 面傳動裝置的電機4的轉速，然后控制盤磨機主軸5帶動動磨盤8軸向移動。
步驟(1)中溫度監控模塊對軸承溫度的監控通過設于盤磨機主軸軸承上 的溫度傳感器實現；當檢測到的實時溫度在盤磨機正常工作的溫度范圍內，系 統正常運行；當檢測到的實時溫度超出盤磨機正常工作的溫度范圍時，設備運 行監控模塊控制系統報警、控制盤磨機停機或控制盤磨機的冷卻裝置直接進行 冷卻。
步驟(3)中電流檢測模塊對盤磨機實時工作電流值的檢測通過電流傳感 器實現；位移控制模塊對初始間距值的檢測通過位置傳感器實現。
步驟(4)中微調伺服控制模塊對動磨盤8軸向位移量的計算具體如下
利用編碼器記錄電機主軸的轉動圈數，然后查表得出電機主軸轉動圈數對 應的動靜磨盤間距值，然后將得到的動靜磨盤間距值與初始間距值相減，得到 動磨盤軸向位移量。
步驟(5)具體為
(5-1)進退刀控制模塊根據得到的動磨盤8的軸向位移量計算盤磨機液 壓裝置中電磁閥11的開關方向和開關時間，同時計算端面傳動裝置的電機4 的轉速；(5-2)進退刀控制模塊控制液壓裝置中電磁閥8的開關帶動油缸12的活 塞運動，同時控制電機4轉動帶動端面傳動裝置的鍥形爪卡7運動；
(5-3)油缸12中活塞的運動和電機4的轉動同時帶動盤磨機主軸5軸向 移動，實現動磨盤8的軸向位移。
如上所述，便可較好地實現本發明，上述實施例僅為本發明的較佳實施例， 并非用來限定本發明的實施范圍；即凡依本發明內容所作的均等變化與修飾， 都為本發明權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權利要求
1、中濃盤磨機微調控制系統，其特征在于，包括溫度監控模塊、設備運行監控模塊、打漿質量控制模塊、電流檢測模塊、位移控制模塊、微調伺服控制模塊和進退刀控制模塊，其中溫度監控模塊的輸入端外接溫度傳感器，溫度監控模塊的輸出端分別與設備運行監控模塊和進退刀控制模塊連接，打漿質量控制模塊、電流檢測模塊、位移控制模塊、微調伺服控制模塊和進退刀控制模塊依次連接，進退刀控制模塊的輸出端分別外接盤磨機的液壓裝置和端面傳動裝置；位移控制模塊的輸入端還外接位置傳感器，電流檢測模塊的輸入端還外接電流傳感器。
2、 根據權利要求1所述的中濃盤磨機微調控制系統，其特征在于，所述 端面傳動裝置包括卡盤、端面螺紋件、錐形齒輪及電機，其中卡盤安裝于與磨 盤組件連接的盤磨機主軸上，端面螺紋件設于卡盤內部，錐形齒輪設于卡盤側 面并與端面螺紋件配合連接，設于錐形齒輪末端的電機與微調控制系統的進退 刀控制模塊連接。
3、 根據權利要求2所述的中濃盤磨機微調控制系統，其特征在于，所述 卡盤包括卡盤基座和設于卡盤基座上的鍥形爪卡；所述端面螺紋件的端面螺紋 為渦狀線；所述磨盤組件包括同軸設于盤磨機主軸上的動磨盤和靜磨盤。
4、 根據權利要求1所述的中濃盤磨機微調控制系統，其特征在于，所述 溫度傳感器設于盤磨機主軸軸承上，所述位置傳感器設于盤磨機的動磨盤或靜 磨盤上，所述電流傳感器設于軸承座上。
5、 根據權利要求1所述的中濃盤磨機微調控制系統，其特征在于，所述 微調控制系統采用PLC控制系統或者DCS控制系統。
6、 根據權利要求1 5任一項所述系統實現的中濃盤磨機微調控制方法， 其特征在于，包括以下步驟(1)啟動系統，溫度監控模塊開始實時檢測盤磨機主軸上的軸承溫度， 并將數據輸送給設備運行監控模塊，通過設備運行監控模塊對盤磨機的工作過 程進行監控；(2) 分別輸入盤磨機工作的目標電流值和動磨盤與靜磨盤之間的目標間 距值，目標電流值由打槳質量控制模塊記錄保存，目標間距值由微調伺服控制 模塊記錄保存；(3) 電流檢測模塊實時收集盤磨機的工作電流，然后將得到的實時工作 電流值與目標電流值比較，并將兩者差值輸送給位移控制模塊，同時位移控制 模塊開始檢測動磨盤與靜磨盤之間的間距，然后將得到的初始間距值輸送給微 調伺服控制模塊；(4) 微調伺服控制模塊計算盤磨機的動磨盤軸向位移量并輸送給進退刀 控制模塊；(5) 進退刀控制模塊計算液壓裝置的電磁閥開關方向、開關時間和端面 傳動裝置的電機轉速，然后控制盤磨機主軸帶動動磨盤軸向移動。
7、 根據權利要求6所述中濃盤磨機微調控制方法，其特征在于，步驟(l) 中所述溫度監控模塊對軸承溫度的監控通過設于盤磨機主軸軸承上的溫度傳 感器實現；當檢測到的實時溫度在盤磨機正常工作的溫度范圍內，系統正常運 行；當檢測到的實時溫度超出盤磨機正常工作的溫度范圍時，設備運行監控模 塊控制系統報警、控制盤磨機停機或控制盤磨機的冷卻裝置直接進行冷卻。
8、 根據權利要求6所述中濃盤磨機微調控制方法，其特征在于，步驟(3) 中所述電流檢測模塊對盤磨機實時工作電流值的檢測通過電流傳感器實現；所 述位移控制模塊對初始間距值的檢測通過位置傳感器實現。
9、 根據權利要求6所述中濃盤磨機微調控制方法，其特征在于，步驟(4) 中所述微調伺服控制模塊對動磨盤軸向位移量的計算具體如下利用編碼器記錄電機主軸的轉動圈數，然后查表得出電機主軸轉動圈數對 應的動靜磨盤間距值，然后將得到的動靜磨盤間距值與初始間距值相減，得到 動磨盤軸向位移量。
10、 根據權利要求6所述中濃盤磨機微調控制方法，其特征在于，所述步 驟(5)具體為(5-1)進退刀控制模塊根據得到的動磨盤軸向位移量計算盤磨機液壓裝 置中電磁閥的開關方向和開關時間，同時計算端面傳動裝置的電機轉速；(5-2)進退刀控制模塊控制液壓裝置中電磁閥的開關帶動油缸的活塞運動，同時控制電機轉動帶動端面傳動裝置的鍥形爪卡運動；(5-3)油缸活塞的運動和電機的轉動同時帶動盤磨機主軸軸向移動，實 現動磨盤的軸向位移。
全文摘要
本發明提供一種中濃盤磨機微調控制系統與方法，系統包括溫度監控模塊、設備運行監控模塊和依次連接的打漿質量控制模塊、電流檢測模塊、位移控制模塊、微調伺服控制模塊、進退刀控制模塊，溫度監控模塊的輸出端分別與設備運行監控模塊和進退刀控制模塊連接，進退刀控制模塊的輸出端分別外接盤磨機的液壓裝置和端面傳動裝置；其方法是微調伺服控制模塊結合位移控制模塊和電流檢測模塊的數據進行計算，進退刀控制模塊根據計算結果控制液壓裝置及端面傳動裝置動作，實現磨片組件間距調節，此過程溫度監控模塊監控盤磨機主軸軸承溫度。本發明實現對盤磨機打漿自動控制，減少人工操作，提高了磨片組件間距的調節精度，也提高打漿質量和打漿效率。
文檔編號D21D1/00GK101654887SQ2009101922
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月11日 優先權日2009年9月11日
發明者劉煥彬, 朱小林, 黃運賢 申請人:華南理工大學