2640/500纸机压榨部振动问题解决方案

2021-04-20 09:10辉,张
天津造纸 2021年3期
关键词:压缩空气机架液压

魏 辉,张 鹏

(驻马店市白云纸业有限公司,驻马店 463100)

压榨部是整台纸机中非常重要又非常脆弱的部分,一旦压榨部压区出现振动,纸幅的脱水均匀性会受到严重影响,还往往会缩短轴承的使用寿命,造成计划外停机,从而影响生产[1-4]。本公司采用2640/500长网多缸纸机生产70~180 g/m2的各类型文化用纸。该纸机的设计车速为500 m/min,但是当运行车速提高到380 m/min后,纸机压榨部开始出现振动。本文对振动发生的原因进行分析,并给出了解决方案。

1 纸机压榨部的配置

纸机压榨部的配置如图1所示。该纸机压榨部的布置形式为:真空吸移辊引纸+四辊二压区+一道正压+一道光压,机架、走台等为标准型设计;有3组运行毛毯,每组毛毯配备自动张紧、自动校正器等装置;采用气动加压方式。

图1 2640/500纸机压榨部配置示意图

其中,压榨部真空吸移辊为Φ550 mm×3400 mm单室真空辊,锡青铜离心浇铸;第一压区、第二压区和正压区下辊均为Φ650 mm×3150 mm铸铁包胶辊,表面包胶硬度为96+2“A”,沟纹辊面;真空压榨辊为Φ750 mm×3400 mm双室真空压榨棍,不锈钢材质,表面包胶硬度为92+2“A”;二压区上辊和正压区上辊为Φ800 mm×3150 mm天然石辊。各压区工作压力分别为一压区60 kN/m2、二压区90 kN/m2、正压区110 kN/m2、光压区30 kN/m2。压区气胎直径分别为加压气胎Φ400 mm、泄压气胎Φ320 mm,行程为250~400 mm。

2 纸机压榨部振动的原因分析

2.1 振动原因的初步排查

(1)为消除振动,对各压榨辊进行静、动平衡校验;

(2)为消除旋转引起的设备振动,采用SKF轴承,并严格按照要求装配和紧固;

(3)对各压区的安装尺寸按照设计位置进行系统校正,确保水平度和方正度,消除机架可能发生的振动;

(4)适当提高毛毯克重和透气度,改善平整性;

(5)排查压缩空气系统,包括管线、元件、压力表等,确保施压稳定、可靠;

(6)校验压榨部传动装置,包括传动控制、电机、减速机及联轴器等,确保运转稳定、可靠;

(7)对机架、操作平台、走梯等的紧固螺栓进行排查和紧固,消除隐患;

(8)对真空脱水系统的元件进行检查和更换,对系统进行清洗,确保工作稳定、可靠。

在通过上述排查后,纸机提速到380 m/min时仍然发生振动,且随着纸机车速增加,振动有逐渐增强趋势。

2.2 振动原因分析

在排查中发现,系统振动最突出的部位是压榨部的施压气胎,且随着纸机车速升高,在压力不变条件下,压榨部施压气胎振动加剧,降低车速则振动幅度也会降低。根据此现象进行了进一步分析。

压缩空气介质的特性是黏度小,流动阻力小,压力损失小,环境适应性能好,不易发生过热现象,便于集中供气和远距离输送,且成本低。但是,其也存在着工作压力低、在相同输出压力情况下的可压缩性大、速度稳定性差、信号有较大的失真和停滞等不足。

因气胎的压强来源于压缩空气,气体的压强遵循克拉伯龙方程式[5],通常表示为

式中:p为压强;V为气体体积;n为物质的量;T为绝对温度;R为气体常数。在使用同一气源(压缩空气),又在相同的环境、压力条件下,方程中n、T、R是不变的,只有V和p变化。在压力一定时,可发生变化的只有V。压缩空气本身具有可压缩、速度稳定性差的特性,同时系统中的元件(气胎)又具有弹性变形性,在纸机提速过程中V值是唯一变化的参数,也是导致振动的主要原因。

3 纸机压榨部振动的解决方案

3.1 解决压榨部振动的思路

目前,在纸机压榨部采用的加压方式主要有机械加压、气动加压和液体加压三种方式。其中,机械加压方式只适用于低速纸机,中高速纸机多采用气动加压和液压加压。液压系统具有以下特性:(1)在相同体积下,液压装置能产生出更大的动力;(2)容易做到对速度的无极调速,而且调节范围大;(3)运行均匀平稳、换向冲击小;(4)自润滑,使用寿命长;(5)对温度比较敏感,容易污染环境;(6)控制系统复杂,投资大,对使用和维修技能要求高,运行费用高;(7)装置需要一定的空间。可见,采用液压加压方式能够克服由于压缩空气本身特性引起的振动。

但是,对现有装置的进行改造也存在下列问题:(1)空间位置不足,不论是机架还是附属设备的布置都难以实现;(2)需要重新制作机架,新增液压系统及控制系统,投资大;(3)改造周期长,严重制约生产。因此,采用常规以液压油为主导的液压系统改造在该纸机上是不可行的,必须另辟蹊径。

对现有系统进行深入研究后,提出了只对各压区的加压侧进行改造,在现有装置不变、以水为液压介质条件下,利用原压缩空气为动力,采取气/液装置混合使用的改造设想。

3.2 改造设计的理论依据和实现途经

(1)理论依据:流体应遵循帕斯卡定律[6-7],即液体内部朝着各个方向都有压强。同一深度各个方向的压强相等。加在密封液体上的压强,能按照它原来的大小由液体向各个方向传递。不同液体在同一深度产生的压强与液体的密度有关,密度越大,液体的压强越大。液体压强的计算公式为

式中:p为液体压强,Pa;ρ为液体密度,kg/m3;g为重力加速度;h为深度,m。

(2)设计的实现途径:根据帕斯卡定律,液体内朝着各个方向都有压强,同一深度各个方向的压强相等。如果利用液压机原理,在现有加压系统的气胎加压装置前增设一个承压容器,使气胎和承压容器中注入液体,以压缩空气提供压力,即可建立一套液压装置,实现液体加压。

3.3 改造方案

2640/500纸机压榨部有4个压区,其中光压不产生振动,不在本次改造范围。其他3个压区的操作侧、传动侧共计6个改造点。在每个改造点的加压侧气胎前增设一组气/液体承压容器,容器体积为气胎施压体积的5~6倍,串联接入原系统,并在串入容器中注入50%体积的液体(水),容器上部接入压缩空气、下部与气胎连接形成闭环,使该系统改造成气/液串连系统。以正压区为例的改造设计图见图2。

图2 正压区气/液串联改造设计图

3.4 改造方案的实施

依据改造方案制作了6个Φ600 mm×1200 mm的压力罐,在其上安装排气阀、进水阀、排水阀、压力表和快速进出/气液接头,分别布置在纸机压榨部不影响操作的地面和操作机架平台上。利用工艺备品更换期间的4 h时间进行安装调试,在开机试运行2 h后开始提速验证,当车速由380 m/min提高到450 m/min时,纸机运行稳定,压榨部没有发生振动,问题得到圆满解决。

4 结束语

在将2640/500纸机压榨部加压系统由气动加压改造为气/液串联后,压榨部运行时振动的问题得到有效解决。而且,改造后的生产车速由380 m/min提高到450 m/min,可以使70 g/m2产品的日产能由90 t提高到120 t,年增产能约1万t。

本次纸机压榨部加压系统改造共投入资金约1.5万元,以较少投入获得了较高的收益。本次改造最大的启示是,在对现有纸机的改造中,要尽可能利用现有资源,灵活运用科学原理。

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