新型液壓式六壓區(qū)雙網(wǎng)擠漿機的研制開發(fā)

陳全兵 閆 俊 王 忠 于召梅 陳安江

(汶瑞機械 (山東)有限公司，山東安丘，262100)

隨著我國制漿造紙工業(yè)的快速發(fā)展，制漿造紙業(yè)因受資源分布、物流成本、消費區(qū)域等因素影響，規(guī)?；兄茲{和分散造紙是造紙行業(yè)的發(fā)展趨勢，濕漿外運造紙已成為制漿企業(yè)的重要組成部分。因此，對濕漿的干度提出了更高的要求，高干度、高效率的濃縮設(shè)備已成為市場的迫切需求。汶瑞機械 (山東)有限公司 (以下簡稱汶瑞機械)通過消化吸收國外先進技術(shù)，結(jié)合氣胎式雙網(wǎng)擠漿機的特點，開發(fā)出高干度的新型SW635液壓式六壓區(qū)雙網(wǎng)擠漿機，具有占地面積小、出漿干度高、換網(wǎng)方便、維修件少、自動化程度高和運行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。2013年10月，汶瑞機械為江蘇某大型紙業(yè)公司提供一臺SW635液壓式六壓區(qū)雙網(wǎng)擠漿機，本文就該設(shè)備的結(jié)構(gòu)及性能進行系統(tǒng)介紹。

1 液壓式雙網(wǎng)擠漿機研發(fā)的必然性

目前國產(chǎn)雙網(wǎng)擠漿機主要為氣胎加壓式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要存在以下弊病。

(1)氣胎式雙網(wǎng)擠漿機壓榨輥之間的加壓采用氣胎加壓，為達到高的線壓力，必須增加氣胎直徑或者增加力臂的長度，其結(jié)果就增加了設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸，致使占地面積大和生產(chǎn)成本高。以國產(chǎn)幅寬2600 mm的氣胎式雙網(wǎng)擠漿機為例，主機總質(zhì)量高達125 t，與汶瑞機械開發(fā)的幅寬3500 mm液壓式雙網(wǎng)擠漿機的總質(zhì)量相當。

(2)氣胎式雙網(wǎng)擠漿機的各壓榨輥通常采用膠輥制作，由于包膠層的特性，膠輥壽命普遍較低，尤其是作為S型壓榨的溝紋膠輥壽命更低，頻繁地更換包膠層，無疑降低了設(shè)備的使用率，增加了設(shè)備運行成本。實際使用中，用戶為提高膠輥的壽命，將溝紋輥改為光輥，使S型壓榨脫水不能及時流走，造成網(wǎng)布起鼓，降低了網(wǎng)布的使用壽命。

(3)氣胎式雙網(wǎng)擠漿機由于上述 (1)的原因，設(shè)備線壓力普遍較低，一般工作線壓力不超過150 N/mm，出漿濃度不超過35%，難以滿足客戶的要求。

因此，開發(fā)被國外壟斷的液壓式雙網(wǎng)擠漿機，實現(xiàn)高效低耗生產(chǎn)、降低濕漿運輸成本具有非常重要的意義。

2 SW635液壓式六壓區(qū)雙網(wǎng)擠漿機的主要結(jié)構(gòu)特點

SW635液壓式六壓區(qū)雙網(wǎng)擠漿機的主要結(jié)構(gòu)包括:進漿箱、張緊裝置、機架、壓榨裝置 (含兩個S型壓榨對輥及三壓、四壓、五壓和六壓壓榨對輥)、校正裝置及洗網(wǎng)裝置等幾部分組成，系統(tǒng)同時配備了一套液壓系統(tǒng) (如圖1所示)。

圖1 SW635液壓式六壓區(qū)雙網(wǎng)擠漿機的結(jié)構(gòu)

2.1 進漿箱

進漿箱是一個端部開口的扁盒子，用來將漿料均勻分布到雙網(wǎng)擠漿機的上下網(wǎng)布之間，要求進漿箱內(nèi)壁焊前進行拋光處理，焊后進行酸洗處理，確保內(nèi)壁光滑不掛漿。

進漿箱的漿料壓力不宜太大，一般為0.03～0.05 MPa，為保證漿料分布的一致性，單個扁盒子的出漿口不宜超過1.5 m，本設(shè)備采用3個并聯(lián)的出漿口，每個出漿口寬度為1.2 m，同時出漿口高度偏差應(yīng)控制在±1 mm內(nèi)。每個進漿口上配有壓力表，可通過調(diào)節(jié)閥門對進漿量進行調(diào)節(jié)，保證進漿量的一致。

2.2 張緊裝置

張緊裝置分為上、下網(wǎng)張緊裝置，各自通過兩側(cè)的液壓缸來移動張緊輥，在兩側(cè)安裝有同步齒輪和齒條來保證兩側(cè)液壓缸的動作同步性。液壓缸要保證網(wǎng)布張力不大于10 N/mm。張緊輥采用碳鋼輥胎，外包不銹鋼。

2.3 楔形脫水區(qū)

楔形脫水區(qū)由上下脫水案板和擋漿體組成。脫水案板采用長條孔結(jié)構(gòu)來保證高的開孔率，上下脫水案板分別固定在上、下機架上，構(gòu)成一個脫水的楔形區(qū)，隨著空間的逐漸變小來實現(xiàn)漿料的脫水。脫水案板兩側(cè)由擋漿體密封，擋漿體采用整體成形。該脫水區(qū)主要用來去除漿料中易脫除的水分。整個楔形區(qū)的出口大小或角度根據(jù)漿料濃度和流量進行調(diào)整。

2.4 機架

機架主要由固定機架和活動機架兩部分組成?；顒訖C架前后端通過螺栓與固定機架連接，可調(diào)整脫水案板楔形區(qū)的開口及角度，固定機架主要用來安裝各壓榨輥、洗網(wǎng)裝置及校正裝置等。整個機架各軸承座安裝位置采用整體一次加工到位，確保各壓榨輥體裝配后的平行度能控制在0.5 mm范圍內(nèi)。

如圖2所示，固定機架分為上下兩部分，傳動側(cè)采用螺栓直接連接，非傳動側(cè)有可拆卸的換網(wǎng)支撐，同時在固定機架上安裝有懸臂梁。換網(wǎng)時，通過液壓千斤頂?shù)纳扉L將非傳動側(cè)的換網(wǎng)支撐松開，便于將無端網(wǎng)從非傳動側(cè)放入，完成網(wǎng)布的更換，大大減少了更換網(wǎng)布的時間。

圖2 機架結(jié)構(gòu)示意圖

2.5 壓榨裝置

壓榨裝置共6對壓榨對輥，分別是兩對S型壓榨對輥以及三壓、四壓、五壓、六壓壓榨對輥。其中四壓壓榨對輥和六壓壓榨對輥為兩對傳動輥，傳動輥軸頭與減速機之間采用十字滑塊聯(lián)軸器連接。六壓壓榨對輥作為設(shè)備傳遞扭矩的重要部分，采用膠輥制作，其余各壓區(qū)輥體采用不銹鋼輥體。各不銹鋼壓榨輥采用專利熱裝技術(shù)，保證不銹鋼與碳鋼輥胎連接牢靠。

針對兩對S型壓榨對輥及三壓壓榨對輥的下輥脫水量較大的特點，各輥體采用溝紋輥體。圖3為S型壓榨溝紋輥溝紋對應(yīng)關(guān)系，要求上下溝紋輥凸凹對應(yīng)，此種結(jié)構(gòu)便于將擠出的水及時排出。

圖3 溝紋輥溝紋對應(yīng)圖

四壓、五壓壓榨對輥的壓力脫水，具有接觸面面積小、壓榨時間短的特點，在擠壓脫水過程中，受擠壓脫出的水被迫沛流而出。如圖4所示，本次設(shè)計中上下輥中心線有100 mm的錯位，且上輥在網(wǎng)布移動的前側(cè)，原因是可將輥體擠壓過程中產(chǎn)生的水沿輥面流出。避免常規(guī)設(shè)計中上下輥體中心線在一條線上，使擠出的水回流，造成反濕。

圖4 壓榨對輥脫水示意圖

壓榨過程中，為保證各壓榨區(qū)的最佳脫水效果并避免漿料的壓潰，各壓榨對輥的線壓力依次增加，表1為各壓區(qū)最大工作線壓力值。

2.6 校正裝置

校正裝置采用自動校正裝置，當網(wǎng)布發(fā)生偏移時自行校正。設(shè)計中考慮到設(shè)備的轉(zhuǎn)速較低及設(shè)備的使用壽命，此處不采用氣胎而采用不銹鋼氣缸。同時在機架內(nèi)左右兩側(cè)設(shè)有極限報警裝置，當校正裝置無法完成校正、網(wǎng)布出現(xiàn)運轉(zhuǎn)異常時，報警裝置報警并立即停機，可防止發(fā)生網(wǎng)布損壞事故和延長網(wǎng)布壽命。

2.7 洗網(wǎng)裝置

洗網(wǎng)裝置主要是將附著在網(wǎng)布上的漿料和污物用高壓水清洗掉，保證網(wǎng)布的清潔和高效濾水性，各噴嘴采用扇形噴嘴，洗網(wǎng)水管內(nèi)設(shè)有毛刷裝置，可定期對管的內(nèi)部進行清洗，避免噴水管噴嘴的堵塞。

2.8 配套液壓裝置

液壓裝置的作用是在設(shè)備運行時對各輥體提供加壓動力，同時在更換網(wǎng)布時提供動力，將各輥收回，保證各輥體之間有足夠的間隙來更換網(wǎng)布。

2.8.1 液壓裝置基本參數(shù)

液壓裝置的基本參數(shù)見表2。

2.8.2 系統(tǒng)說明

系統(tǒng)內(nèi)共有16套液壓缸作為執(zhí)行機構(gòu)，根據(jù)各壓區(qū)的線壓力及液壓缸的缸徑標出各液壓缸的最大工作壓力。系統(tǒng)設(shè)計中要求具有以下功能。

空轉(zhuǎn)狀態(tài):各液壓缸為低壓狀態(tài)，張緊液壓缸壓力與雙網(wǎng)擠漿機主電機聯(lián)鎖，如張緊液壓缸無壓力，則主電機不能啟動。

工作狀態(tài):各液壓缸為高壓狀態(tài)，同時可對各液壓缸的壓力進行調(diào)整。

換網(wǎng)狀態(tài):此狀態(tài)下要求各液壓缸能自動縮回。

3 SW635液壓式六壓區(qū)雙網(wǎng)擠漿機的工作過程和原理

從貯漿池來的濃度4%～6%的漿料經(jīng)過漿泵送到雙網(wǎng)擠漿機的進漿箱，通過進漿箱的勻漿作用，漿料從出口均勻布置在上下網(wǎng)布中間，進入楔形脫水區(qū)。在此區(qū)間漿料同網(wǎng)布一起向前移動，首先在網(wǎng)布表面形成纖維層，隨著楔形區(qū)內(nèi)空間的逐步變窄，漿料在進漿箱壓力及上下網(wǎng)布的壓力作用下，中間的紙漿不斷通過網(wǎng)布和纖維層脫水，上下纖維層最終連接成整體。該區(qū)間分別實現(xiàn)重力脫水和壓榨脫水，漿料濃度提高到10%～12%。在此濃度基礎(chǔ)上，基本上消除了雙面過濾所產(chǎn)生的夾心現(xiàn)象，漿料進入兩道S型壓榨回旋脫水區(qū)，在S型壓榨輥的50～70 N/mm的線壓力下，白水透過網(wǎng)布從溝紋輥的溝紋中流出，漿料留在兩網(wǎng)布的中間，漿料濃度再次得到提升，達到18%～20%。此時壓力不能提供過大，避免將漿料從網(wǎng)布的兩側(cè)溢出。緊隨其后的三壓、四壓、五壓、六壓各壓榨輥的線壓力由100 N/mm提高到300 N/mm，漿料被一次次的壓榨脫水，干度不斷地提高，到六壓壓區(qū)后漿料干度達到45%以上。六壓壓區(qū)設(shè)有上下刮刀，可將附著在網(wǎng)布上的濕漿板刮下，漿板經(jīng)破碎螺旋打碎后裝包或直接裝車外運。也可以實現(xiàn)與切紙機及打包機配合，將45%左右干度漿板分切成塊，實現(xiàn)濕漿板成捆打包外運。

4 SW635液壓式六壓區(qū)雙網(wǎng)擠漿機的開、停機順序

4.1 開機順序

啟動液壓泵→啟動破碎螺旋→張緊液壓缸處于高壓、其余各液壓處于低壓→啟動設(shè)備主電機→啟動進漿泵→各液壓缸處于高壓。

4.2 停機順序

關(guān)閉進漿泵→啟動沖洗水→張緊液壓缸處于高壓、其余各液壓缸卸壓至低壓狀態(tài)→關(guān)閉設(shè)備主電機→關(guān)閉破碎螺旋→關(guān)閉液壓泵。

表1 各壓區(qū)最大工作線壓力N/mm

表2 液壓裝置的基本參數(shù)

5 SW635液壓式六壓區(qū)雙網(wǎng)擠漿機的技術(shù)參數(shù)

進口漿料濃度:4% ～6%

出漿干度:≥45%

生產(chǎn)能力:350 t/d(風干)楊木化機漿

溫度:50～70℃

游離度 (CSF):330～360 mL

pH值:6～8

壓區(qū)數(shù)量:六壓

輥面寬度:3800 mm

網(wǎng)布有效寬度:3500 mm

網(wǎng)布類型:無端網(wǎng)

網(wǎng)布運行速度:25～40 m/min

電機功率配置:2×55 kW(六壓)、2×45 kW(四壓)

外形尺寸 (長×寬×高):13100 mm×8500 mm×3750 mm

6 生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)的問題及采取的措施

影響雙網(wǎng)擠漿機正常運行的因素較多，如料種、漿層厚度、漿料溫度、漿料游離度以及線壓力等，實際生產(chǎn)中主要發(fā)現(xiàn)了以下問題，并采取了相應(yīng)措施。

6.1 進漿濃度

雙網(wǎng)擠漿機的進漿濃度不易過高，如果漿料濃度高，漿料流動性差，加之設(shè)備的進漿壓力不宜過大，就容易在進漿箱區(qū)內(nèi)部產(chǎn)生堵漿現(xiàn)象，導致漿料分布不均勻，造成不必要的停機。因此，如果漿池濃度較高，應(yīng)加稀釋水將漿料濃度稀釋至6%以下。同時在系統(tǒng)停機后應(yīng)加稀釋水對進漿箱進行沖洗。但漿料濃度不能過低，如果漿料濃度過低，對整個設(shè)備的生產(chǎn)能力及干度提高有很大影響。

6.2 各壓區(qū)壓力

雙網(wǎng)擠漿機各壓區(qū)的壓力與出漿干度有密切關(guān)系，過高的壓力會對各輥、機架及軸承的強度提出更高的要求，造成成本增加，同時過高的壓力并不能無限制地提高干度，一般紙漿的干度為45%～50%。使用過程中，表1提供的各對壓輥線壓力能滿足使用要求，但將五壓壓榨對輥的線壓力提高至250 N/mm，效果會更佳。

6.3 設(shè)備運行速度

運行速度的提高，有助于提高設(shè)備的生產(chǎn)能力，但會造成出漿干度的降低。從現(xiàn)場運行情況，對楊木化機漿而言，為保證出漿干度和避免漿料出現(xiàn)壓潰現(xiàn)象，網(wǎng)布運行速度不能超過35 m/min。

6.4 液壓站

雙網(wǎng)擠漿機運行中，液壓站的穩(wěn)定是系統(tǒng)運行的關(guān)鍵因素，在實際液壓站調(diào)試中，應(yīng)重點關(guān)注液壓管路的清洗及液壓油的更換。

6.5 各壓榨輥體輥面間距選擇

設(shè)計中對漿料的壓縮性考慮不周，尤其是在四壓和五壓壓榨對輥。以四壓壓榨對輥為例，設(shè)計中，當液壓缸達到最大行程時，上下輥體輥面最小間距(含上下網(wǎng)布厚度)為6 mm，在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)漿料干度只能達到35%，繼續(xù)加壓，仍無法提高，后通過在軸承座下加調(diào)整墊片，將輥體輥面最小間距調(diào)整為3 mm，干度隨即達到使用要求。

6.6 網(wǎng)布影響

網(wǎng)布采用進口無端網(wǎng)布，新使用的網(wǎng)布由于各處張緊程度不一致，容易在網(wǎng)布中間產(chǎn)生起鼓現(xiàn)象，因此在調(diào)試中應(yīng)從低速逐步運轉(zhuǎn)，同時各壓榨輥線壓力應(yīng)逐步提高。

6.7 校正裝置

開機前應(yīng)對校正裝置進行測試，確保校正裝置正常工作。尤其是更換網(wǎng)布后，應(yīng)確保此裝置安裝的正確性。

7 結(jié)論

汶瑞機械 (山東)有限公司研發(fā)的SW635液壓式六壓區(qū)雙網(wǎng)擠漿機各項運行指標均達到設(shè)計要求，滿足了用戶要求。實踐證明，SW635液壓式六壓區(qū)雙網(wǎng)擠漿機具有設(shè)備操作簡單、維修費用低、出漿干度高和運行穩(wěn)定可靠等特點，其中濃縮漿料的干度≥45%，可有效地減少濕漿的運輸費用。以本項目為例:將原產(chǎn)350 t/d風干漿料的干度由35%提高到45%，相當于每天減少200 t水的運輸費用，為企業(yè)創(chuàng)造了非常可觀的經(jīng)濟效益。

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