长网纸机改装三道托辊的创新结构应用与推广

2014-09-25余章书福建厦门361009

湖南造纸 2014年3期

余章书福建厦门（361009）

某纸业公司（私营企业和台商合资）有两台3150型四烘缸直径均为3000mm双托辊长网纸机[1～3]，车速可达360～380 m/min，单台日产量可达70～80 t，该两台纸机在双托辊结构使用成熟的基础上，现已改为三道托辊长网纸机，车速可达400～430 m/min，单台日产量可达90～100 t，抄造克重为30～80 g/m2，生产餐巾纸（平板卫生纸）和特种纸如定量滤纸、定性滤纸、滤油纸、pH试纸原纸、化纤滤纸、绢花纸、擦镜纸、种子发牙纸，广泛应用于科学研究、工业、农业、医药卫生和环保等部门。该两台纸机设三道托辊结构装置则是目前国内技术创新的首创[1]。见图1所示。

图1 长网纸机3150型四大缸设三道托辊结构示意总图

笔者家乡住厦门，海峡两岸一海之隔，为晚年发挥余热做点贡献，经常赴台湾考察、学习，同两岸造纸专家（有的是朋友同学）进行技术交流。台湾地区纸厂双托辊结构的普遍使用给了我很大的启发，开始自行设计三托辊装置改造长网纸机并取得成效，亦得到两岸造纸同行的肯定。

该公司对两台长网纸机装置三道托辊技术创新改造后，所抄餐巾纸（平板卫生纸）、特种纸的主要物理指标，基本上达到部颁标准，附表1是托辊对餐巾纸质量的影响。

表1 纸机托辊对成纸质量的影响

为拓宽市场销路，开发新产品,调整产品结构，该公司已调整一台机生产餐巾纸（平板卫生纸）,另一台抄特种纸产品，该厂有三条完整的制浆生产线，可随时适应两台长网机产品结构的调整。

1 改造设计方案

三托辊是装置在整体独立的机座上，三托辊设气动升降加压结构及相应加压仪表装置。整体机座底部安装三对铁轮和拖动轨道（底轨），并在纸机底板上设运行时固定装置，纸机停机检修或更换辊子，可借助烘缸下面的轨道整体拉退，由纸机操作侧和传动侧设固定受力支点，勾住两台手动葫芦，配合起吊行车拖动，操作轻松、方便，维修、更换安全可靠。

长网纸机只简述装置四大缸改造结构，第一大缸为改装三道托辊，配电机55kW，由原来90安降到50安。一烘毛毯设真空吸移辊、七个真空箱和导辊等装置，第二至第四的三个烘缸由三条干网改为一条干网，在一缸改装三托辊的同时，需改进从第一缸至第二缸湿纸页悬空运行距离缩短为300mm的短距离，而第二缸至第四缸三条干网改为一条干网结构，均由原来三个烘缸配三台37kW电机（不变）带动一条干网（三只烘缸配三台电机对烘缸线速度进行必要的微调），大大减少高速运行毛毯走弯路的摩擦，且前面三个烘缸的干网带湿纸页经过压光辊（保护压光辊不直接受热加压寿命长）没有悬空运行，不易断头，从而缩小平滑度两面差（即降低正面的光滑度），改善纸页松紧度。这种改造结构，减轻了操作工和维修工的劳动强度，运行安全可靠，且大大减少干网导辊、张紧器、校整器等零部件装置和维修费，简化了纸机的结构。且干网是有端的，更换操作方便。第二缸至第四缸纸页烘干包角由改造前的270°改为310°包角，从而充分利用烘缸干燥面的干燥能力，减少了烘缸10%的散热损失。

2 各种形式托辊的使用特点

2.1 单托辊

长网纸机大缸设单托辊是传统纸机的结构装置,见图2所示。它的缺点是：（1）脱水能力差；（2）强干燥，纸页紧度高，柔软性、手感、吸水性、湿强度差；（3）纸页容易出现“水痕”、“压花”、“透光点”等现象；（4）单托辊托烘缸负荷运行消耗功率大；（5）纸机高速运行受限制，粘缸断头频繁，成品率低。

普通单托辊均为右偏心，进托辊前逆毛毯脱水，但绝对不能在右偏心装置长盲孔带沟纹托辊，因脱水回湿毛毯和湿纸页严重，破坏纸页。

图2 第一大缸设置单托辊脱水运行示意图

2.2 双托辊

长网纸机大烘缸设双托辊的装置,见图3所示。它的优点是:（1）脱水效果好,是单托辊脱水量的3～4倍;（2）消除强干燥,纸页的柔软性、手感、湿强度，吸水性好;（3）纸页不易出现“水痕”、“压花”等纸病现象（4）双托辊托烘缸对称负荷运行所消耗功率只是单托辊的60%；（5）双托辊长网纸机比单托辊长网纸机抄速快约一倍。

图3 第一大缸设置双托辊脱水运行示意图

双托辊结构设置为：第一道托辊的位置为左偏心，使用长盲孔沟纹聚氨酯辊，出托辊顺毛毯脱水，该左偏心绝对不能使用普通托辊，因加压脱水的湿纸页将会产生“水痕”“压花”等现象，造成湿纸页粘缸严重，引纸操作困难。出第一道托辊的湿热纸页进第二道可装置聚氨酯普通托辊为右偏心，逆毛毯带湿纸页运行方向的进托辊前脱水的，但绝对不能装置长盲孔带沟纹托辊。

2.3 .三道托辊

长网纸机大烘缸设三道托辊的装置[2-3],见图4。它的优点是：

⑴脱水效果好,辊宽幅脱水均匀连续稳定,是双托辊脱水量的2～3倍，适应高速纸机运行。

⑵设三道托辊，纸页细腻、柔软性、吸水性、湿强度、外观手感好。

⑶纸页不易出现“水痕”、“压花”等现象。

⑷设三道托辊托烘缸半悬空轻松运行，降低动力消耗，原第一缸配55kW电机，所耗的电设一托辊装置为90 A，设二托辊装置为60 A，设三托辊装置为45 A，其烘缸的轴承处于半悬空运行和三托辊的轴承处于中轻度加压，则它们的使用寿命长。

⑸三道托辊长网纸机比双托辊长网纸机抄速快30%。

⑹设三道托辊托烘缸轻松运行所耗的动力、是双托辊纸机的70%;

⑺第一道设长形盲孔带沟纹托辊的使用是烘缸安置三道托辊改造构思的“搭档”，适应高速纸机运行。

⑻三托辊装置蒸汽消耗只有双托辊的60%，#2～#4烘缸由原来三条干网改为一条干网，简化了干燥部的构造。

⑼第一大缸设置三道托辊结构，实际是替代了纸机的压榨部，减少了纸机的占地空间。若按正常设计，长网纸机要装置2～4道压榨，改造为三托辊后省去了原压榨传动的动力装置，简化了纸机结构。以两套压榨计，一年两台纸机可省电130万k Wh，节电效果很可观，还大大降低操作工、维修工的劳动强度。

⑽三托辊装置亦适应圆网纸机大缸纸机的改造配套。

图4 第一大缸设置双三道托辊脱水运行示意图

第一道设长形盲孔沟纹聚氨酯辊（左偏心），在出口顺毛毯脱水。第二道用圆盲孔沟纹聚氨酯辊（烘缸轴中心位置），也是在出口顺毛毯脱水。第三道用聚氨酯普通平辊（右偏心），在进口逆毛毯脱水。托辊辊面包聚氨酯材料承受耐热加压，使用寿命长，且弹性好，中高度不易磨损。第一大缸设置三道托辊结构，其实是替代纸机无设置压榨的压榨，不占用地面空间，简化纸机结构，降低操作维修工的劳动强度，省去设压榨传动的动力装置。

图5 长形盲孔沟纹托辊布孔排列尺寸图

图6 圆形盲孔沟纹托辊布孔排列尺寸图

3 简述辊面开孔形状的创新设计与优点

所谓长形（圆）盲孔沟纹辊[4～7]，既是长形（圆）盲孔辊，又是沟纹辊，它们则是双功能复合的辊结构，承担了互补调节的脱水效应作用，当高速运转的长形（圆）盲孔沟纹辊进、出压区时，具有很强的脱水吸引力和排水离心力，宽幅脱水均匀连续，且长形（圆）盲孔沟纹辊比普通辊脱水量增加3～4倍。充分利用辊面脱水有效面积的合理设计，提高湿纸页的脱水能力不致于影响辊面强度和使用寿命。本身长形（圆）盲孔与沟纹成为辊子围绕圆周串联的连接结构，因此，长形（圆）盲孔沟纹辊子的白水回湿毛毯和湿纸页的吸附力很小，车速越快向上吸附力回湿越小，脱水效果越好，越有利固化湿纸页纤维交织能力。长形（圆）盲孔沟纹辊的优点是：（1）长形盲孔沟纹辊结构（见图5）和圆盲孔沟纹辊结构（见图6），克服普通托辊存在将白水吸附回湿毛毯与湿纸页的弊病，有利提高纸机车速；（2）长形（圆）盲孔沟纹辊脱水效果好，比改造前运行的单普通托辊托烘缸加压重力减少20%～30%，而烘缸带动三托辊动力消耗减少35%～45%；（3）三托辊对称托烘缸加压半崖空运行负荷轻松，烘缸运行稳定，其轴承使用寿命长，三道托辊加压线压力分别为50 k N/m、55 k N/m、60 k N/m，根据生产实际情况灵活调整;（4）三托辊两端轴承不易发热，轴承增加3倍的使用寿命，包聚氨酯的辊子增加2倍的使用寿命；（5）由于长形（圆）盲孔沟纹托辊包聚氨酯硬度与普通辊包聚氨酯辊硬度相同，若在同样线压力下前者形成的压区更宽，压区压力更为均匀，并且长形（圆）盲孔沟纹辊具有较强的自已清洗能力；（6）长形盲孔沟纹辊在高速运转下，脱水与排水具有连续性和均匀性，且有强大的脱水效果；（7）采用长形（圆）盲孔沟纹的结构改造纸机托辊系统，提高纸机车速和产量，降低能源消耗和动力消耗，有很大的效果作用；（8）在餐巾纸机（卫生纸机）和特种纸纸机设置长形（圆）盲孔带沟纹的托辊装置，可使纸页具备吸水性、柔软性、湿强度、手感好等优点；（9）而长形盲孔沟纹辊的辊面孔形状结构的使用，则是三托辊改造构思的“搭档”，具有最理想效果。（10）长形（圆）盲孔带沟纹辊不限制用在纸机烘缸上，亦可用在普通压榨、复合压榨、挤水辊等纸机部位上。

4 烘缸纸页干燥过程的水分和蒸汽压力的控制

纸机烘缸运行进一压托辊前的湿纸页水分为64%～66%，出一压托辊后湿纸页水分为52%，出二压托辊后湿纸页水分为45%，出三压托辊后湿纸页水分为40%，出第一大缸湿纸页水分为30%，出第二、三、四大缸湿纸页水分分别为22%、15%、10%、，出卷纸缸成品纸水分含量为8%左右。烘缸蒸汽压力控制为一缸0.45 M p a、二缸0.30M p a、三缸 0.20 M p a、四缸1.50 M p a，生产实际情况灵活调节。