Нестабильное натяжение полотна: причины и решения

Нестабильное натяжение полотна — это неисправность, которую операторы описывают как «натяжение просто не держится»: стрелка прыгает, рулоны телескопируются, совмещение плывёт или полотно морщит на скорости, но нормально идёт на ползучей. Инстинкт — перенастроить контроллер, но на реальной линии переработки бóльшая часть нестабильности начинается вне его — в геометрии рулона, проскальзывающем зазоре или в самом измерении.

Это руководство для слайттеров, перемоток, печатных машин, ламинаторов и наносителей покрытия. Оно предполагает, что вы знаете строительные блоки из Что такое система управления натяжением полотна?, и фокусируется на диагностике: на чём смотреть, в каком порядке и какие исправления действительно держат.

Сначала исключите ложное показание

Прежде чем трогать что-либо механическое, подтвердите, что натяжение действительно движется; удивительно большая доля сообщений — проблемы измерения.

1. Дрейф нуля. Перенулевите контур при ослабленном полотне. Датчик, уползший на 5% за ночь, сообщает о качании, которого полотно никогда не ощущало.
2. Изменение угла обхвата. Усилие датчика равно F = 2 × T × sin(θ/2) плюс вес ролика и трение подшипника, поэтому одно и то же истинное натяжение читается по-разному на полном рулоне против гильзы.
3. Механическое заедание. Крепление, касающееся ограждения, зацепленный кабель или затвердевшее уплотнение подушечного подшипника добавляют член трения, который то появляется, то исчезает.
4. Электрический шум. Кабели ПЧ, делящие лоток с датчиком милливольтного уровня, добавляют периодическую составляющую, похожую на колебания, — кроме того, что она остаётся при остановленной линии.
5. Неверный диапазон. Датчик, подобранный под пиковое натяжение, плохо разрешает на нижнем конце; рабочее натяжение ниже примерно десятой части диапазона — в основном шум.

Датчик натяжения с подушечным подшипником или консольный тензодатчик, прошедшие все пять, можно доверять. Тот, что не проходит любой, следует исправить в первую очередь.

Сопоставьте шаблон с источником

Нестабильное натяжение — это четыре семейства неисправностей, каждое с отличительной подписью. Определите семейство до поиска причины.

Характер трассы	Наиболее вероятный источник	Смотрите сначала
Чистый повторяющийся цикл, фиксированный период	Вращающийся элемент — эксцентричный рулон, некруглая гильза, погнутый холостой ролик	Вычислить частоты рулона
Качание, растущее каждый цикл	Контур управления неустойчив или исполнительный механизм насыщен	Выход %, усиление
Медленный дрейф за 10–30 минут	Тепловое изменение или ошибка диаметра рулона	Темп. тормоза/муфты, диаметр
Скачок при стыке, смене рулона, разгоне	Инерция или компенсация конуса	Темпы разгона, конус
Случайные всплески, без периода	Проскальзывание, повреждение подшипника, статика	Зазоры, подшипники

Механические причины: пусть частота назовёт ролик

Самая полезная напольная диагностика — сопоставление периода. Каждый вращающийся элемент возмущает натяжение один раз за оборот, поэтому его частота возмущения — f (об/мин) = V ÷ (π × D), где V в м/мин, а D — диаметр рулона в метрах.

Разобранный пример: рулон размотки 600 мм при 120 м/мин вращается со скоростью 120 ÷ (3,1416 × 0,6) = 63,7 об/мин, или 1,06 об/с — период около 0,94 с. Холостой ролик 150 мм при той же скорости вращается со скоростью 254,6 об/мин, период около 0,24 с. Цикл 0,94 с указывает на рулон размотки; никакая настройка усиления его не уберёт. Цикл 0,24 с указывает на холостые ролики.

Распространённые механические источники, в порядке обнаружения:

• Некруглый или эксцентричный рулон размотки. Гильза, не соосная с намотанным материалом, меняет эффективный радиус каждый оборот.
• Несбалансированные или погнутые холостые ролики. Невидимые при 30 м/мин, они доминируют при 150 м/мин.
• Плоское пятно на покрытом резиной зазорном ролике. Импульс натяжения раз в оборот, который операторы называют «стук каждые несколько секунд».
• Нестабильное давление зазора. Пневматический зазор, у которого проседает питание, или чьё трение цилиндра различается при нагрузке и разгрузке, создаёт ступени натяжения, имитирующие неисправности управления.
• Повреждение подшипника. Повторяющееся содержание на частотах отказа подшипника, во много раз выше частоты рулона, — подсказка в периоде, намного меньшем любой окружности.
• Внутреннее проскальзывание в мягко намотанном рулоне. Слои проскальзывают внутри рулона при размотке, давая всплески залипания-скольжения. Это проблема качества намотки, а не машины, и её часто ошибочно читают как усиление контроллера.
• Несоосность тракта полотна. Полотно, входящее в ролик не под прямым углом, меняет эффективный обхват и сопротивление. Там, где несоосность видна, трактуйте её как направление: см. систему поперечной коррекции XWDGM.

Причины в управлении и исполнительном механизме

Как только геометрия очищена, четыре проблемы объясняют бóльшую часть оставшегося.

Усиление — маска, а не исправление. Повышение усиления против реального периодического возмущения делает колебания больше; понижение пропускает дрейф.

Запас по исполнительному механизму. Требование момента следует T = F × R, поэтому размотке нужен наибольший момент на полном рулоне и наименьший на гильзе. Порошковый тормоз или порошковая муфта, подобранные только под момент гильзы, насыщаются на полном рулоне, и контур теряет власть. Считывайте выход контроллера на обоих краях рулона: выше примерно 90% на полном рулоне или ниже примерно 10% на гильзе — подбор неверен.

Два регулятора скорости в одной зоне. Две приводные точки, конфликтующие, производят медленное растущее качание. Правило, что каждой зоне нужен один регулятор скорости и один источник момента, рассмотрено здесь.

Ошибка отслеживания диаметра. Измеряет ли контроллер диаметр рулона или накапливает толщину материала, ошибка здесь проявляется как дрейф, ухудшающийся по мере намотки рулона. Разомкнутый и замкнутый контур управления натяжением сравнивает два метода и где каждый терпит неудачу.

Причины материала и процесса

Часть нестабильности — в материале, а не в машине. Тянущиеся плёнки расслабляются после ступени натяжения, поэтому натяжение ниже по потоку от зазора отличается от натяжения на несколько метров позже. Бумага и нетканые материалы твердеют с влажностью, поэтому линия, стабильная утром, дрейфует после обеда.

Диагностическая последовательность за 20 минут

Выполняйте по порядку; не пропускайте шаг 2.

1. Запишите 60 секунд при постоянной скорости. Отметьте амплитуду и период.
2. Проверьте показание. Ослабьте полотно, перенулевите и сравните со вторым независимым измерением, если возможно.
3. Сопоставьте период с рулоном. Вычислите V ÷ (π × D) для каждого ролика в зоне и найдите совпадение.
4. Изолируйте исполнительный механизм. При неподвижном полотне и поданном питании на тормоз или муфту в рабочей уставке следите за обратной связью по моменту. Колебания без движения полотна означают, что неисправность в исполнительном механизме, его питании или приводе.
5. Тест накачкой. Ступенчато измените уставку на 5% и наблюдайте реакцию. Растущий перерегулирование означает слишком много усиления; медленная реакция — слишком мало или насыщенный исполнительный механизм.
6. Проверьте запас на обоих краях рулона. Запишите выход контроллера на полном рулоне и на гильзе.

Исправления, которые держат

Постоянные исправления меняют геометрию, подбор или измерение.

• Переместите датчик ближе к возмущению, а не перенастраивайте вокруг длинного свободного пролёта.
• Исправьте рулон, а не усиление. Замените некруглые гильзы, отбалансируйте холостые ролики, зашлифуйте плоские пятна на покрытиях зазоров.
• Подберите исполнительный механизм заново под полный рулон, а не под гильзу. Там, где ограничение — место в шкафу, компактный контроллер, такой как XW micro tension controller TC200, сохраняет контур без перестройки шкафа.
• Добавьте изолирующую границу там, где два процесса нуждаются в разном натяжении, решение по зонированию рассмотрено в Как выбрать систему управления натяжением полотна.
• Улучшайте измерение только там, где оно окупается. Пакеты замкнутого контура вокруг автоматического регулятора натяжения полотна с датчиком натяжения полотна сквозного вала имеют смысл в зоне, где ошибка натяжения становится браком, а не везде.

Часто задаваемые вопросы

Почему натяжение сильнее колеблется на высокой скорости? Бóльшая часть механических возмущений масштабируется со скоростью. Эксцентриситет рулона производит силу раз в оборот, чья частота растёт со скоростью линии, поэтому за пределом точки исполнительный механизм больше не может за ней следовать. Колебание, появляющееся только выше определённой скорости, указывает на частоту вращающегося элемента, пересекающую полосу пропускания исполнительного механизма.

Почему натяжение стабильно 20 минут, а затем дрейфует? Тепловой дрейф. Порошковый тормоз или муфта прогревается до равновесия, и его момент при заданном токе смещается вместе с этим. Ошибка отслеживания диаметра показывает тот же симптом, но следует за намоткой рулона, а не за истёкшим временем.

Устраните коренную причину, а не маскируйте

У нестабильного натяжения полотна несколько коренных причин и много заманчивых обходных путей. Пройдите последовательность выше — подтвердите показание, сопоставьте период с роликом, изолируйте исполнительный механизм, затем проверьте запас, — и вы обычно назовёте источник в течение двадцати минут.

XW Machinery производит и поставляет полную цепочку натяжения: автоматические регуляторы натяжения полотна, датчики натяжения с подушечным подшипником, консольные тензодатчики, порошковые тормоза и порошковые муфты. Пришлите нам скорость линии, материал, диаметры рулонов и записанную трассу натяжения, и мы подберём исполнительный механизм под ваш момент полного рулона и скажем, в чём проблема — в измерении, геометрии или подборе.

Related Categories

• Tension Controllers & Sensors