新型烫金版滚的技术改进及应用

摘 要：烫金工艺是生产水松纸的一个重要工序，采用油加热系统的烫金机是水松纸烫金行业应用较为广泛的一种机型，本文对金芒果实业总公司的油加热系统烫金机进行研究和改进，研制出一套既能对版辊精准控温，提高产品质量，又能解决污染环境等问题的新型烫金设备。

关键词：烫金机；烫金版辊；电加热元件；温控装置；导电环

中图分类号：TS803 文献标识码：A

1 问题的提出

烫金工艺是生产水松纸产品的一个重要工序，采用油加热系统的烫金机被广泛地应用，但通过多年的生产应用，发现油加热系统存在较多缺陷：版辊温度波动大，烫金产品质量得不到很好地保证，跟不上高品质卷烟的发展；高温油渗漏、汽化造成一定程度的污染；并且能耗高。

2 改进措施

分析油加热系统的工作原理，新型版辊烫金机的整体改进思路是将加热元件和测温传感器安装在版辊上，靠热传导方式直接测量旋转版辊的表面温度，能够实现精确控温，提高烫金机烫印工艺质量。

2.1 电加热元件及温控装置的改进

2.1.1 电加热版辊

在铜质版辊上加工直径6mm，深度500mm的20个孔，孔内穿绕选定的电加热丝（如图1所示），通过导电环给版辊加热和传递测温元件信号。由于是电加热元件直接对版辊加热，靠热传导方式传递热量，调温更快速度，更精准，更高效，并且无油烟，彻底消除危险源（高温油的泄露）。

2.1.2 加热元件

版辊要实现电加热，首先要选择工作可靠、经久耐用的加热元件。对电炉丝、电加热石英管和电加热丝三种不同的加热材料进行对比，发现电加热丝具有耐高温、高温下不易变形、塑性较好、易修复、辐射率高、无磁性、耐腐蚀性强、使用寿命长等优点，但其采用较稀缺的镍金属材料制成，价格较高。结合烫金机连续作业、版辊高速旋转且和胶辊挤压的工作实际，决定选用电加热丝。

2.1.3 测温元件

烫金机版辊表面非常光亮反光，非接触式红外测温仪，由于易受灰尘、雾气、抛光面反光的影响，测量结果的精确度不能保证。

热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此对工作环境要求较低，同时具有体积小、热惯性小、测量滞后小、抗冲击、机械性能好、耐振、能弯曲、便于装置、使用寿命长等一系列优点，可保证在高速旋转烫金版辊内传导出精确的温度信号。我们选购符合工作要求的热电阻安装在高速旋转烫金版辊内，由导电环传递信号。

2.1.4 导电环

导电环是旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或信号的装置，它作为一种滑动接触件，在许多电气设备中得到广泛的应用。通过多方面分析实验，我们选择了能够传递25A工作电流和热敏电阻信号的导电环。

2.1.5 温控仪表

温控仪的工作原理是通过温度传感器对设定温度自动进行采样、即时监控，当温度升到设定的超限报警温度点时，启动超限报警功能；当被控制的温度不能得到有效的控制时，为了防止设备的毁坏，还可以通过跳闸的功能来停止设备继续运行。由于烫印工序对温度控制的精准度要求较高，所以选择了能够自整定PID参数，具有超温报警功能的智能型温控仪器，此种温控仪能更精确进行温度采样，控制回差和设备终止保护。

2.1.6 执行元件

无触点电子开关集成了当今先进的电子技术，结构轻巧，其采用了模块化结构，将控制、操作、显示、故障保护集于一身，主电路的功率器件，采用单向反并联晶闸管进口模块，触发电路采用脉冲变压器，真正做到了全数字化、无触点，极大地简化了电路，提高了产品的可靠性。我们选择的无触点电子开关是固态继电器SSR，开关频率高，抗干扰能力强。

2.2 电路设计

新型电加热系统的电源由电源变压器提供，我们设计了一套科学实用、安全可靠的电路系统，不仅方便了操作还保证了操作人员的安全。新的电路系统由电加热元件、温控装置、测温元件、导电环、执行元件和超温保护系统等组成，工作原理如图2所示。

3 改进效果

新型电加热系统应用后，舍弃了导热油加热方式，彻底消除了油烟污染，改善了现场工作环境，有利于操作人员的身体健康；加热版辊温度波动小，任意两点温差≤1℃，提高了产品质量，减少了产品消耗，降低了生产成本。经测量，新型电加热系统工作时的能耗≤1.2kW，是油加热系统的15%，改造效果显著。

结语

新型电加热系统的应用，在提高了水松纸烫金质量的基础上，提升了工作效率，改善了作业环境，消除了高温导热油泄漏危险和环境污染，适应了高品质卷烟的发展需要，同时设备耗能大幅降低，响应了国家节能减排的号召，具有重大的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]刘兆妍，岳树盛.PID控制研究与应用[J].河北理工学院学报，2002，24（05）.

[2]戴锅生.传热学（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[3]潘其光.常用测温仪表技术问答[M].北京：国防工业出版社，1989.