李長國
（主要從事造紙裝備的設(shè)計(jì)和改造工作）
江河紙業(yè)PM2紙機(jī)是上世紀(jì)五六十年代原產(chǎn)于歐洲的一臺紙機(jī)生產(chǎn)線，上世紀(jì)九十年代由天津某造紙廠從國外引進(jìn)。該紙機(jī)幅寬3270mm，原設(shè)計(jì)車速300-350m/min，2006年，這臺舊生產(chǎn)線被拆除運(yùn)到江河紙業(yè)后，經(jīng)過江河人的檢修和改進(jìn)又重新煥發(fā)了青春。該紙機(jī)在生產(chǎn)38-80g/㎡無碳復(fù)寫紙?jiān)�，運(yùn)行車速達(dá)到800m/min，各項(xiàng)性能指標(biāo)和原紙機(jī)相比都上升了一個(gè)新的臺階。當(dāng)年這臺舊紙機(jī)升級改造成功的案例曾引起了業(yè)內(nèi)同行的廣泛關(guān)注。
1、改造原因
經(jīng)過十多年的運(yùn)行，這臺紙機(jī)的部分零部件出現(xiàn)老化。另外，隨著時(shí)代的變遷，設(shè)計(jì)理念也在不斷地進(jìn)步，雖然車速和成紙質(zhì)量仍然非常穩(wěn)定，但能耗和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)越來越受到關(guān)注。2017年底，江河紙業(yè)委托其全資子公司河南大指造紙裝備集成工程有限公司（以下簡稱“大指公司”）對這臺紙機(jī)進(jìn)行全面升級，升級的核心是：節(jié)能改造。升級改造主要包含以下內(nèi)容。
2、升級改造內(nèi)容
圖1 改造示意圖
2.1、網(wǎng)部改造
網(wǎng)部改造主要內(nèi)容有兩方面，一是流漿箱升級改造。將舊的流漿箱更換為大指公司全新理念設(shè)計(jì)制造的Integra-Jet系列的稀釋水流漿箱。二是頂網(wǎng)升級改造，將原來帶倒掛箱的Bel Bond頂網(wǎng)成形器改進(jìn)為大指Integra-Form型頂網(wǎng)成形器，這兩項(xiàng)改造在先前已經(jīng)完成。經(jīng)過改造，紙的勻度得到了進(jìn)一步提高，能耗也有了大幅度降低。
2.2、Integra-Mini Shoe應(yīng)用于壓榨改造
壓榨部原設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是真空吸移，三輥兩壓加正壓，壓榨輥傳動(dòng)總裝機(jī)功率790kW，紙頁出壓榨干度一般是43-46%。此次升級改造壓榨部的重點(diǎn)項(xiàng)目是采用靴式壓榨。
靴式壓榨由于線壓高，壓區(qū)寬，紙頁干度高，是當(dāng)今世界上公認(rèn)的效率Z高、Z先進(jìn)的壓榨方式，且比壓小，因此使?jié)窦堩摮鰤赫ジ啥雀叩耐瑫r(shí)，可以有較好的松厚度指標(biāo)。通常靴壓設(shè)計(jì)線壓力為800-1300KN/M，而靴板寬度為200-280mm，我們稱這樣的靴壓為“標(biāo)準(zhǔn)靴壓”。但標(biāo)準(zhǔn)靴壓多數(shù)隨成套紙機(jī)配置，又由于受輥重量、壓榨空間、設(shè)備成本等因素的限制，標(biāo)準(zhǔn)靴壓并不適用于本次壓榨部改造。
為克服上述受限因素，在標(biāo)準(zhǔn)靴壓研發(fā)及使用經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上（大指公司自2012年為江河紙業(yè)PM6機(jī)提供了國內(nèi)首臺幅寬5600mm，設(shè)計(jì)車速1400m/min靴式壓榨成功運(yùn)行后，一直致力于靴式壓榨的研究和推廣工作），推出Integra-Mini Shoe系列，即“迷你靴壓”。迷你靴壓設(shè)計(jì)線壓力為300-700KN/M，而靴板寬度為80-180mm，靴輥直徑1250mm、1100mm、750mm 。
圖2 迷你靴壓與其他形式壓榨比壓對比圖
圖3 壓榨改造前后對比示意圖
基于PM2紙機(jī)實(shí)際情況，降低改造成本和運(yùn)行費(fèi)用，大指公司此次為PM2紙機(jī)設(shè)計(jì)的靴壓結(jié)構(gòu)參數(shù)為：設(shè)計(jì)線壓650kN/m，壓寬150mm，Z大設(shè)計(jì)比壓比壓4.3MPa，改造后設(shè)計(jì)車速為900m/min。靴輥直徑為1250mm，配對背輥為直徑1500mm的普通壓榨輥。用這種普通結(jié)構(gòu)的壓榨輥?zhàn)髋鋵Ρ齿�，與輥筒內(nèi)帶液壓加載單元的配對背輥相比，在保證使用性能的前提下成本能降低80%以上。由于迷你靴壓設(shè)計(jì)線壓低于標(biāo)準(zhǔn)靴壓，所以，與常規(guī)靴式壓榨相比，靴套、毛布、密封等易損件的使用壽命大幅度延長，使得運(yùn)行成本大大降低。改造后壓榨部的結(jié)構(gòu)為真空吸移，三輥兩壓區(qū)，即真空預(yù)壓加靴式壓榨的方式，壓榨輥傳動(dòng)總裝機(jī)功率為650kW，比改造前降低18%。
圖4 DCS靴壓控制畫面
圖5 改造后的壓榨部
2.3、干燥部改造
干燥部原來采用的是鑄鐵機(jī)架，傳動(dòng)側(cè)機(jī)架為齒箱結(jié)構(gòu)，里面裝有齒輪，用于烘缸的傳動(dòng)。改造時(shí)更換?所有的機(jī)架，傳動(dòng)改進(jìn)為大指Z新設(shè)計(jì)理念的導(dǎo)輥傳動(dòng)。傳統(tǒng)的齒箱傳動(dòng)每組烘缸有一個(gè)動(dòng)力輸入點(diǎn)，電機(jī)通過減速機(jī)、傳動(dòng)軸將動(dòng)力輸送給齒箱傳動(dòng)的主動(dòng)軸，主動(dòng)軸通過齒箱中的齒輪帶動(dòng)四個(gè)烘缸轉(zhuǎn)動(dòng)，這四個(gè)烘缸被稱為主動(dòng)烘缸，四個(gè)主動(dòng)烘缸通過干網(wǎng)再帶動(dòng)整個(gè)烘缸組的所有烘缸和導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)。由于四個(gè)主動(dòng)烘缸由一組齒數(shù)相同的齒輪傳動(dòng)，所以轉(zhuǎn)速相同。而四個(gè)烘缸由于加工誤差，直徑不完全相同，會(huì)存在一定的誤差。轉(zhuǎn)速相同，直徑不同使得四個(gè)主動(dòng)烘缸的表面線速度會(huì)有一定的差別。這樣干網(wǎng)在四個(gè)表面線速度不同的主動(dòng)烘缸牽引下就會(huì)產(chǎn)生內(nèi)耗，使傳動(dòng)輸入功率增高，能耗增加。另外，由于齒輪之間存在有間隙，紙機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高的噪音。并且由于傳動(dòng)裝置零部件太多，結(jié)構(gòu)緊湊，造成維修的難度增加，檢測維護(hù)的工作量非常大。
大指公司之前在其它低速紙機(jī)項(xiàng)目上，在干燥部采用導(dǎo)輥傳動(dòng)的方法，解決上述傳統(tǒng)傳動(dòng)的缺陷取得了一定的經(jīng)驗(yàn)。為了降低能耗，經(jīng)研究決定在本次改造項(xiàng)目上，繼續(xù)采用導(dǎo)輥傳動(dòng)，嘗試導(dǎo)輥傳動(dòng)在高速紙機(jī)上的應(yīng)用，以便于積累更多的數(shù)據(jù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為導(dǎo)輥傳動(dòng)這種創(chuàng)新結(jié)構(gòu)的推廣奠定基礎(chǔ)。
導(dǎo)輥傳動(dòng)一般是在一條干網(wǎng)設(shè)置兩到三個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)，也就是有兩三根干網(wǎng)導(dǎo)輥?zhàn)鳛閭鲃?dòng)導(dǎo)輥。一般一個(gè)雙排烘缸組如果有8-10個(gè)烘缸，上下排各有4-5個(gè)烘缸，一般每排有兩根傳動(dòng)導(dǎo)輥就可以了。傳動(dòng)導(dǎo)輥使用交流變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)。車速較低時(shí)電機(jī)通過減速機(jī)和傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)導(dǎo)輥傳動(dòng)，車速較高時(shí)可以不使用減速機(jī)，電機(jī)通過傳動(dòng)軸直接驅(qū)動(dòng)導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)一組干網(wǎng)中有多根傳動(dòng)導(dǎo)輥時(shí)，其中一根導(dǎo)輥的電機(jī)采用速度控制，其它電機(jī)按照負(fù)荷分配進(jìn)行控制，這樣就解決了各傳動(dòng)導(dǎo)輥之間的內(nèi)耗問題，使傳動(dòng)更加穩(wěn)定，有效地提高了傳動(dòng)效率，并且減少了振動(dòng)和噪音。另外，由于取消了傳動(dòng)齒箱，簡化了傳動(dòng)配置，傳動(dòng)部件的故障明顯減少，維修維護(hù)費(fèi)用和工時(shí)大幅度降低。
江河PM2紙機(jī)改造后，前干燥烘缸共分為四組，其中組為單掛布置，共有三個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)，分別設(shè)置在Z后一根導(dǎo)網(wǎng)輥和第三第五個(gè)下排溝紋缸位置，三個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)均為單點(diǎn)傳動(dòng)。第二、三、四組烘缸為雙排布置，共有六組干網(wǎng)，每組干網(wǎng)各有兩個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)，均采用交流變頻電機(jī)通過萬向傳動(dòng)軸直接驅(qū)動(dòng)干網(wǎng)導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動(dòng)，即所述的導(dǎo)輥傳動(dòng)方式。總裝機(jī)容量與改造前相比降低了40%。
2.4、其他部分改造
對膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)、氣浮干燥箱、可控中高軟壓光機(jī)等單體設(shè)備，按照Z新的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化改進(jìn)。
3、改造結(jié)果
本次是江河二號機(jī)自2006年安裝運(yùn)行以來規(guī)模Z大的一次改造，本次改造的主要目的是節(jié)能降耗，同時(shí)更新年久失修，老化變形的舊的部件。
本次紙機(jī)升級改造自2017年3月份停機(jī)開始，歷時(shí)五個(gè)月，于2017年8月20號開始聯(lián)機(jī)調(diào)試，到8月28號車速穩(wěn)定達(dá)到800m/min。靴壓線壓在600kN/m時(shí)紙頁出壓榨部干度達(dá)到49%；與改造前相比，綜合蒸汽消耗降低20%，相同車速下，紙機(jī)噪音與改造前相比，降低了20-30%，紙頁的松厚度也有了明顯的提高。
至2018年8月份，通過對江河PM2改造后投入運(yùn)行10個(gè)月來的能耗監(jiān)測進(jìn)行計(jì)算顯示，將消耗的電力、蒸汽、清水等按照當(dāng)量值折標(biāo)準(zhǔn)煤，生產(chǎn)無碳復(fù)寫紙的噸紙綜合能耗為254.3kgce/t。而同等幅寬、車速的其它紙機(jī)，生產(chǎn)相同紙種時(shí)噸紙綜合能耗一般為300-330kgce/t。所以，改造后的江河PM2紙機(jī)，與常規(guī)配置的紙機(jī)相比綜合能耗降低約20%。
經(jīng)過一年的實(shí)際運(yùn)行證明，升級改造后的紙機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，達(dá)到了改造的預(yù)期目標(biāo)。同時(shí)大指公司在靴式壓榨、干燥部導(dǎo)輥傳動(dòng)等方面也積累了更多的經(jīng)驗(yàn)，為將這兩項(xiàng)技術(shù)推向市場奠定了更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
（來源：大指裝備）
