新型液压式六压区双网挤浆机的研制开发

陈全兵 闫 俊 王 忠 于召梅 陈安江

(汶瑞机械 (山东)有限公司，山东安丘，262100)

随着我国制浆造纸工业的快速发展，制浆造纸业因受资源分布、物流成本、消费区域等因素影响，规模化集中制浆和分散造纸是造纸行业的发展趋势，湿浆外运造纸已成为制浆企业的重要组成部分。因此，对湿浆的干度提出了更高的要求，高干度、高效率的浓缩设备已成为市场的迫切需求。汶瑞机械 (山东)有限公司 (以下简称汶瑞机械)通过消化吸收国外先进技术，结合气胎式双网挤浆机的特点，开发出高干度的新型SW635液压式六压区双网挤浆机，具有占地面积小、出浆干度高、换网方便、维修件少、自动化程度高和运行稳定可靠等优点。2013年10月，汶瑞机械为江苏某大型纸业公司提供一台SW635液压式六压区双网挤浆机，本文就该设备的结构及性能进行系统介绍。

1 液压式双网挤浆机研发的必然性

目前国产双网挤浆机主要为气胎加压式结构，该结构主要存在以下弊病。

(1)气胎式双网挤浆机压榨辊之间的加压采用气胎加压，为达到高的线压力，必须增加气胎直径或者增加力臂的长度，其结果就增加了设备的结构尺寸，致使占地面积大和生产成本高。以国产幅宽2600 mm的气胎式双网挤浆机为例，主机总质量高达125 t，与汶瑞机械开发的幅宽3500 mm液压式双网挤浆机的总质量相当。

(2)气胎式双网挤浆机的各压榨辊通常采用胶辊制作，由于包胶层的特性，胶辊寿命普遍较低，尤其是作为S型压榨的沟纹胶辊寿命更低，频繁地更换包胶层，无疑降低了设备的使用率，增加了设备运行成本。实际使用中，用户为提高胶辊的寿命，将沟纹辊改为光辊，使S型压榨脱水不能及时流走，造成网布起鼓，降低了网布的使用寿命。

(3)气胎式双网挤浆机由于上述 (1)的原因，设备线压力普遍较低，一般工作线压力不超过150 N/mm，出浆浓度不超过35%，难以满足客户的要求。

因此，开发被国外垄断的液压式双网挤浆机，实现高效低耗生产、降低湿浆运输成本具有非常重要的意义。

2 SW635液压式六压区双网挤浆机的主要结构特点

SW635液压式六压区双网挤浆机的主要结构包括:进浆箱、张紧装置、机架、压榨装置 (含两个S型压榨对辊及三压、四压、五压和六压压榨对辊)、校正装置及洗网装置等几部分组成，系统同时配备了一套液压系统 (如图1所示)。

图1 SW635液压式六压区双网挤浆机的结构

2.1 进浆箱

进浆箱是一个端部开口的扁盒子，用来将浆料均匀分布到双网挤浆机的上下网布之间，要求进浆箱内壁焊前进行抛光处理，焊后进行酸洗处理，确保内壁光滑不挂浆。

进浆箱的浆料压力不宜太大，一般为0.03～0.05 MPa，为保证浆料分布的一致性，单个扁盒子的出浆口不宜超过1.5 m，本设备采用3个并联的出浆口，每个出浆口宽度为1.2 m，同时出浆口高度偏差应控制在±1 mm内。每个进浆口上配有压力表，可通过调节阀门对进浆量进行调节，保证进浆量的一致。

2.2 张紧装置

张紧装置分为上、下网张紧装置，各自通过两侧的液压缸来移动张紧辊，在两侧安装有同步齿轮和齿条来保证两侧液压缸的动作同步性。液压缸要保证网布张力不大于10 N/mm。张紧辊采用碳钢辊胎，外包不锈钢。

2.3 楔形脱水区

楔形脱水区由上下脱水案板和挡浆体组成。脱水案板采用长条孔结构来保证高的开孔率，上下脱水案板分别固定在上、下机架上，构成一个脱水的楔形区，随着空间的逐渐变小来实现浆料的脱水。脱水案板两侧由挡浆体密封，挡浆体采用整体成形。该脱水区主要用来去除浆料中易脱除的水分。整个楔形区的出口大小或角度根据浆料浓度和流量进行调整。

2.4 机架

机架主要由固定机架和活动机架两部分组成。活动机架前后端通过螺栓与固定机架连接，可调整脱水案板楔形区的开口及角度，固定机架主要用来安装各压榨辊、洗网装置及校正装置等。整个机架各轴承座安装位置采用整体一次加工到位，确保各压榨辊体装配后的平行度能控制在0.5 mm范围内。

如图2所示，固定机架分为上下两部分，传动侧采用螺栓直接连接，非传动侧有可拆卸的换网支撑，同时在固定机架上安装有悬臂梁。换网时，通过液压千斤顶的伸长将非传动侧的换网支撑松开，便于将无端网从非传动侧放入，完成网布的更换，大大减少了更换网布的时间。

图2 机架结构示意图

2.5 压榨装置

压榨装置共6对压榨对辊，分别是两对S型压榨对辊以及三压、四压、五压、六压压榨对辊。其中四压压榨对辊和六压压榨对辊为两对传动辊，传动辊轴头与减速机之间采用十字滑块联轴器连接。六压压榨对辊作为设备传递扭矩的重要部分，采用胶辊制作，其余各压区辊体采用不锈钢辊体。各不锈钢压榨辊采用专利热装技术，保证不锈钢与碳钢辊胎连接牢靠。

针对两对S型压榨对辊及三压压榨对辊的下辊脱水量较大的特点，各辊体采用沟纹辊体。图3为S型压榨沟纹辊沟纹对应关系，要求上下沟纹辊凸凹对应，此种结构便于将挤出的水及时排出。

图3 沟纹辊沟纹对应图

四压、五压压榨对辊的压力脱水，具有接触面面积小、压榨时间短的特点，在挤压脱水过程中，受挤压脱出的水被迫沛流而出。如图4所示，本次设计中上下辊中心线有100 mm的错位，且上辊在网布移动的前侧，原因是可将辊体挤压过程中产生的水沿辊面流出。避免常规设计中上下辊体中心线在一条线上，使挤出的水回流，造成反湿。

图4 压榨对辊脱水示意图

压榨过程中，为保证各压榨区的最佳脱水效果并避免浆料的压溃，各压榨对辊的线压力依次增加，表1为各压区最大工作线压力值。

2.6 校正装置

校正装置采用自动校正装置，当网布发生偏移时自行校正。设计中考虑到设备的转速较低及设备的使用寿命，此处不采用气胎而采用不锈钢气缸。同时在机架内左右两侧设有极限报警装置，当校正装置无法完成校正、网布出现运转异常时，报警装置报警并立即停机，可防止发生网布损坏事故和延长网布寿命。

2.7 洗网装置

洗网装置主要是将附着在网布上的浆料和污物用高压水清洗掉，保证网布的清洁和高效滤水性，各喷嘴采用扇形喷嘴，洗网水管内设有毛刷装置，可定期对管的内部进行清洗，避免喷水管喷嘴的堵塞。

2.8 配套液压装置

液压装置的作用是在设备运行时对各辊体提供加压动力，同时在更换网布时提供动力，将各辊收回，保证各辊体之间有足够的间隙来更换网布。

2.8.1 液压装置基本参数

液压装置的基本参数见表2。

2.8.2 系统说明

系统内共有16套液压缸作为执行机构，根据各压区的线压力及液压缸的缸径标出各液压缸的最大工作压力。系统设计中要求具有以下功能。

空转状态:各液压缸为低压状态，张紧液压缸压力与双网挤浆机主电机联锁，如张紧液压缸无压力，则主电机不能启动。

工作状态:各液压缸为高压状态，同时可对各液压缸的压力进行调整。

换网状态:此状态下要求各液压缸能自动缩回。

3 SW635液压式六压区双网挤浆机的工作过程和原理

从贮浆池来的浓度4%～6%的浆料经过浆泵送到双网挤浆机的进浆箱，通过进浆箱的匀浆作用，浆料从出口均匀布置在上下网布中间，进入楔形脱水区。在此区间浆料同网布一起向前移动，首先在网布表面形成纤维层，随着楔形区内空间的逐步变窄，浆料在进浆箱压力及上下网布的压力作用下，中间的纸浆不断通过网布和纤维层脱水，上下纤维层最终连接成整体。该区间分别实现重力脱水和压榨脱水，浆料浓度提高到10%～12%。在此浓度基础上，基本上消除了双面过滤所产生的夹心现象，浆料进入两道S型压榨回旋脱水区，在S型压榨辊的50～70 N/mm的线压力下，白水透过网布从沟纹辊的沟纹中流出，浆料留在两网布的中间，浆料浓度再次得到提升，达到18%～20%。此时压力不能提供过大，避免将浆料从网布的两侧溢出。紧随其后的三压、四压、五压、六压各压榨辊的线压力由100 N/mm提高到300 N/mm，浆料被一次次的压榨脱水，干度不断地提高，到六压压区后浆料干度达到45%以上。六压压区设有上下刮刀，可将附着在网布上的湿浆板刮下，浆板经破碎螺旋打碎后装包或直接装车外运。也可以实现与切纸机及打包机配合，将45%左右干度浆板分切成块，实现湿浆板成捆打包外运。

4 SW635液压式六压区双网挤浆机的开、停机顺序

4.1 开机顺序

启动液压泵→启动破碎螺旋→张紧液压缸处于高压、其余各液压处于低压→启动设备主电机→启动进浆泵→各液压缸处于高压。

4.2 停机顺序

关闭进浆泵→启动冲洗水→张紧液压缸处于高压、其余各液压缸卸压至低压状态→关闭设备主电机→关闭破碎螺旋→关闭液压泵。

表1 各压区最大工作线压力N/mm

表2 液压装置的基本参数

5 SW635液压式六压区双网挤浆机的技术参数

进口浆料浓度:4% ～6%

出浆干度:≥45%

生产能力:350 t/d(风干)杨木化机浆

温度:50～70℃

游离度 (CSF):330～360 mL

pH值:6～8

压区数量:六压

辊面宽度:3800 mm

网布有效宽度:3500 mm

网布类型:无端网

网布运行速度:25～40 m/min

电机功率配置:2×55 kW(六压)、2×45 kW(四压)

外形尺寸 (长×宽×高):13100 mm×8500 mm×3750 mm

6 生产实践中发现的问题及采取的措施

影响双网挤浆机正常运行的因素较多，如料种、浆层厚度、浆料温度、浆料游离度以及线压力等，实际生产中主要发现了以下问题，并采取了相应措施。

6.1 进浆浓度

双网挤浆机的进浆浓度不易过高，如果浆料浓度高，浆料流动性差，加之设备的进浆压力不宜过大，就容易在进浆箱区内部产生堵浆现象，导致浆料分布不均匀，造成不必要的停机。因此，如果浆池浓度较高，应加稀释水将浆料浓度稀释至6%以下。同时在系统停机后应加稀释水对进浆箱进行冲洗。但浆料浓度不能过低，如果浆料浓度过低，对整个设备的生产能力及干度提高有很大影响。

6.2 各压区压力

双网挤浆机各压区的压力与出浆干度有密切关系，过高的压力会对各辊、机架及轴承的强度提出更高的要求，造成成本增加，同时过高的压力并不能无限制地提高干度，一般纸浆的干度为45%～50%。使用过程中，表1提供的各对压辊线压力能满足使用要求，但将五压压榨对辊的线压力提高至250 N/mm，效果会更佳。

6.3 设备运行速度

运行速度的提高，有助于提高设备的生产能力，但会造成出浆干度的降低。从现场运行情况，对杨木化机浆而言，为保证出浆干度和避免浆料出现压溃现象，网布运行速度不能超过35 m/min。

6.4 液压站

双网挤浆机运行中，液压站的稳定是系统运行的关键因素，在实际液压站调试中，应重点关注液压管路的清洗及液压油的更换。

6.5 各压榨辊体辊面间距选择

设计中对浆料的压缩性考虑不周，尤其是在四压和五压压榨对辊。以四压压榨对辊为例，设计中，当液压缸达到最大行程时，上下辊体辊面最小间距(含上下网布厚度)为6 mm，在调试中发现浆料干度只能达到35%，继续加压，仍无法提高，后通过在轴承座下加调整垫片，将辊体辊面最小间距调整为3 mm，干度随即达到使用要求。

6.6 网布影响

网布采用进口无端网布，新使用的网布由于各处张紧程度不一致，容易在网布中间产生起鼓现象，因此在调试中应从低速逐步运转，同时各压榨辊线压力应逐步提高。

6.7 校正装置

开机前应对校正装置进行测试，确保校正装置正常工作。尤其是更换网布后，应确保此装置安装的正确性。

7 结论

汶瑞机械 (山东)有限公司研发的SW635液压式六压区双网挤浆机各项运行指标均达到设计要求，满足了用户要求。实践证明，SW635液压式六压区双网挤浆机具有设备操作简单、维修费用低、出浆干度高和运行稳定可靠等特点，其中浓缩浆料的干度≥45%，可有效地减少湿浆的运输费用。以本项目为例:将原产350 t/d风干浆料的干度由35%提高到45%，相当于每天减少200 t水的运输费用，为企业创造了非常可观的经济效益。

［1］ Huang Yun-xian，Chen Ke-fu，Li Jun．Design of Medium Consistency Twin Wire Press［J］．Transactions of China Pulp and Paper，2003，18(2):138黄运贤，陈克复，李 军．中浓双网洗浆机的设计［J］．中国造纸学报，2003，18(2):138．

［2］ WANG Yue-jie，CHEN Zhen，WANG Yu-cheng，et al．Commercial Application of a Domestic Twin Roll Press［J］．China Pulp ＆ Paper，2012，31(10):45．王月洁，陈 振，王玉成，等．国产双辊挤浆机的应用［J］．中国造纸，2012，31(10):45． CPP