水针换卷装置在高速纸机中的应用与维护

罗源东

（广州造纸股份有限公司，广东 广州 511462）

广州造纸股份有限公司9 号纸机是目前国内造纸行业装备技术最先进的纸机之一，纸机抄宽10.2m，设计车速2000m/min，年产量为40 万吨新闻纸。主体设备由国外引进，部分辅助设备由国内配套。纸机装备有带稀释水的水力式流浆箱及夹网成型器、双靴压直通式压榨、单排缸带密闭气罩和热回收的干燥部、两道软压光的压光部、卷大直径纸的卷取机和自动完成包装运输设备。

1 水针换卷装置改造的项目背影

造纸机纸卷达到一定的直径大小之后需要进行换卷，传统的换卷方式主要有两种：机械切刀断纸换卷方式和压缩空气吹气断纸换卷方式，然而这些换卷方式生产效率较低，母卷底层留下废纸较多，有时出现成纸质量等生产不稳定问题，而且每次换卷产生大量碎纸片，产生轰鸣声和扬尘，同时给生产操作人员清理碎纸片造成一定的安全隐患。

为解决这些问题，2018年广纸九号机对原有换卷方式进行了升级改造，从国外引进了目前世界上最先进的水针换卷装置。该装置的投入使用不仅使换卷效率得到了大幅度提高，而且纸机的整体生产效率由于换卷效率的提高也得到显著提升。母卷面层纸窜位，复卷纸起折、筋道、端面不齐等质量诟病也被一并解决了。同时由于换卷时不再产生碎纸片，没有轰鸣声和扬尘，消除了清理碎纸片造成的安全隐患。

2 水针换卷装置的应用

2.1 水针换卷装置的结构组成

水针换卷装置安装于卷取缸和弧形辊之间，该装置是一个集成的整体，主要包括高压水泵站、胶水喷涂装置、水针切割横梁、水针移动系统、水针喷水系统、伺服控制系统等（图1）。

借助高压水针对纸页的可控切割，纸页平整地卷绕在新卷纸轴上，瞬间完成换卷过程。

图1 水针换卷装置简图

水针横梁紧挨着卷取缸上方的纸幅位置，水针梁上包含两条沿纸幅横向移动的水针切割喷嘴。

水针切割喷嘴移动采用伺服线性模块驱动，水针切割喷嘴的移动和加速通过操作显示屏控制面板设置，通常情况下，水针切割喷嘴均回到纸幅外的水针梁边（图2）。

水针切割喷嘴在水针梁的两侧各安装一个，工作压力可达到1700Bar，整个喷嘴装置由伺服电机移动。

在水针横梁中间区域有一个胶水喷涂装置，保证切割后纸尾能够绕到空卷纸轴上（图3）。

在卷取传动侧，有一个高压水泵站，为纸幅切割提供高压水源，气动高压水泵可使水的压力增加到目标设定值。

从高压泵站来的高压水通过高压水管装到水针切割横梁，高压水管由高压水软管和管件组成。

2.2 水针换卷装置的工作原理（图4 ～6）

当通过水针换卷装置进行母卷换卷时，卷取初级臂装置处在水针换卷设定的角度位置。

两侧的水针头被移动到纸幅中间位置，启动高压水切割纸尾，同时约2 ～10g 的胶水喷涂到空纸轴上，应用程序由水针换卷控制系统控制，纸尾被绕到空的、转动的卷纸轴上，随卷取缸转动而上卷，完成母卷的换卷工作。

纸尾绕到卷纸轴后，水针头移回纸幅外初始位置，同时纸页扩展到全幅上卷纸轴卷取。

3 水针换卷装置的使用效果

水针换卷装置的投入使用，改善效果非常明显，达到了设计要求：

（1）)母卷底废明显减少，卷纸轴底部废纸厚度由原来的12mm 降低到1.5mm，每个母卷多创造出了 800m 的产量。

（2）母卷面层纸窜位复卷起折、筋道、端面不齐等质量诟病也被一并解决了。

（3）换卷时不再产生碎纸片，消除了生产操作人员清理纸片的安全隐患。

图2 切割喷嘴和伺服电机

图3 胶水喷涂装置

（4）换卷时没有轰鸣声和扬尘，生产操作人员的工作

图4 换卷喷胶过程

图5 换卷初始切割

图6 换卷完成

环境得到大幅改善。

4 水针换卷装置换卷失败的故障原因分析

4.1 切割状况

检查切割纸页情况，纸页没有切断表明切割不好，这可能有以下几个方面原因：切割水压太低没有达到设定值，水针喷嘴有堵塞水针没有形成，高压水管破损漏水导致压力上不去，水针喷嘴离纸页太远，正常距离大约为10mm。

4.2 水针喷嘴移动

通过手动移动水针喷嘴从初始位置到中间再返回，检查线性模块皮带移动状况。

4.3 水和压缩空气过滤器

检查低压端上蒸馏水过滤器和压缩空气过滤器堵塞。

5 水针换卷装置日常维护保养

5.1日检

从母卷上直接观看水针换卷切割效果，切割不好或没有切割都表明设备出现故障，例如，水针切割喷嘴堵塞、软管泄漏、水针头移动出现故障。

5.2 月检

（1）检查油杯里胶粘剂泵的活塞杆润滑油量。如有需要，加润滑油。

（2）检查胶粘剂量，如有需要，换上一桶新的胶粘剂。如需要，更换水针喷嘴。

5.3 半年检

（1）如果平均运行时间超过6个月，更换高压水软管，如果需要，更换电缆链。

（2）检查并清洗胶粘剂过滤器，更换损坏过滤器。

5.4 年检

（1）更换高压水泵密封组件。

（2）用水冲洗胶粘剂管线设备，通过泵送50L 干净水冲洗胶粘剂管线及喷嘴，胶阀被强制控制清洗。

（3）在支撑水针喷嘴和止回阀的线性模块皮带箱缝隙加入5 ～10 滴机油。打开线性模块皮带箱端面板检查清洁，如有必要，用压缩空气对整个线性模块皮带清除积垢。

6 结语

改造后的卷取水针换卷装置运行非常稳定，故障率小维护工作量也很少，该装置可应用于文化纸、包装纸、板纸、生活用纸的生产。全自动换卷过程消除人为不安全因素，提高了设备本质安全，通过生产实践证明，该装置值得推广使用。