2640/500纸机压榨部振动问题解决方案

2021-04-20魏辉，张鹏

天津造纸 2021年3期

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。