卫生纸机压榨部运行参数及能效关系分析与优化
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废纸制浆机的能源消耗与节能措施分析废纸制浆机是纸浆制备过程中必不可少的关键设备,其能源消耗与节能问题关系到纸浆生产过程中的经济效益和环境保护的可持续发展。
本文将围绕废纸制浆机的能源消耗情况进行分析,并提出相应的节能措施。
一、废纸制浆机的能源消耗情况分析废纸制浆机的能源消耗主要包括电能消耗和热能消耗两方面。
1. 电能消耗废纸制浆机在运行过程中需要通过电机驱动各种设备,如废纸输送系统、浆料加热系统、搅拌系统等,从而完成纸浆的制备工作。
电能消耗在废纸制浆机中占据较大比例。
2. 热能消耗废纸制浆机在浆料制备过程中需要对废纸进行蒸煮,以分解纤维素和去除杂质,从而获得符合要求的纸浆。
蒸煮过程中需要大量的热能供应,主要通过热能炉提供。
二、废纸制浆机的节能措施为了减少废纸制浆机的能源消耗,提高能源利用效率,以下是一些可行的节能措施。
1. 优化设备结构改善设备的结构设计可以减少能源消耗。
例如,通过减少能量传输损失,增加设备的热效率,合理布置设备并减小流程阻力。
2. 应用先进技术采用先进的废纸制浆技术,如高效纤维分离方法和炉膛内加热技术,可以降低能耗、提高产品质量。
3. 能源回收利用充分利用已消耗的热能,回收废热,为废纸制浆机提供热能补给。
通过热能回收系统,将废热转化为热水、蒸汽等再利用。
4. 优化操作管理提高操作人员的技术水平,优化生产工艺流程,合理安排设备的开启、关闭时间和运行负荷,以减少不必要的能源浪费。
5. 定期设备维护定期对废纸制浆机设备进行检修和维护,确保设备运行正常,减少能源消耗。
6. 使用高效能源设备选择高效的电机、热能炉等设备,提高能源利用效率,减少能源损耗。
7. 节约用水废纸制浆机制浆过程中需要用水,因此进行节约用水是降低能耗的重要措施之一。
优化废水处理系统,并采用循环利用的方式,减少用水量与污水排放。
三、结语废纸制浆机的能源消耗与节能是纸浆工业可持续发展的重要课题,本文对废纸制浆机的能源消耗情况进行了分析,并提出了一些可行的节能措施。
关于纸机生产线热力系统优化及节能技术改造的研究摘要:本文以某造纸生产企业为例,对现有纸机生产线工艺流程进行了介绍和其存在问题的说明,提出了对该生产线热力系统的优化及节能技术改造方案,通过比较明确了优化改造后的效益,由此证明其节能技术优化改造是企业的必然选择。
关键词:纸机生产线;热力系统;改造方案;效益1 引言现如今,“可持续发展”观念已渗透到每一个领域,在中国经济高速平稳发展的同时,能源问题备受关注。
我国是世界上第二大能源消费国,已占到世界消费的10%,而与发达国家的相比,能源利用效率要低20%左右。
2 研究背景目前,造纸生产企业普遍存在用能设备落后、单位产品能耗居高不下的现象,迫切需要转变发展方式,利用高新技术改造、提升行业技术管理水平,走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少的新型工业化道路。
某纸业公司于1982年试机投产,至今已有20多年的历史。
公司主要利用废包装纸生产瓦楞纸,拥有3200纸机生产线一条,装有锅炉2台(其中:12t/h循环流化床锅炉1台、10t/h链条炉1台),具有年产瓦楞纸5万吨的生产能力,由于纸机及锅炉等设备较落后,造成单位产品能耗较高。
3现有工艺流程及存在的问题该公司目前能源消耗偏高,主要体现在工序的节能措施不充分,因此,在节能降耗方面具有一定的潜力。
能耗的高低直接反映在产品的成本和价值上,直接影响到产品和企业的竞争力。
3.1工艺流程图图1 废纸制浆生产工艺流程示意图3.2工艺流程说明原料纸板经水力碎浆后,通过跳筛去掉塑料、铁钉、砂子等杂质;经斜筛进行浆水分离后进入储浆池;经磨浆后通过离心筛去除浆料中的杂质进入抄前池、配浆池;再通过旋流除砂和循环沉砂进一步去除浆料中的杂质后进入高位槽。
制好的浆料通过高位槽进网巢、上纸机成型,同时在纸机前进行表面施胶、蒸汽烘缸干燥、通过压光形成初步产品。
纸机形成的初步产品经卷纸、复卷,制成成品入库,从而完成全部生产。
3.3 工艺上存在的问题其一,纸机生产线断纸频率高,造成生产过程不连续,分气缸和锅炉超压,并导致产品质量不稳定。
造纸装备及材料作者简介:吕向阳营销总监,出生于1967年4月,大学本科,高级工程师,负责营销、市场开发、外贸和技术服务工作。
顺应国家供给侧改革的推进,造纸技术装备可持续发展的要求也越来越高,造纸过程中的节能降耗是最为重要的课题。
湿法造纸中,纸张成形过程是通过水作媒介来均匀分散浆料纤维,并通过纸机湿部将低浓度浆液在造纸网面由重力和真空吸水箱快速脱水成形为湿纸幅,然后再经纸机压榨部由造纸毛毯配合压榨装置进一步脱水,从成形部到压榨部的脱水方式主要是机械法,而纸机干燥部除去纸幅中水分的过程会慢且耗能高,因为在干燥过程中为了蒸发掉水分需要使用大量热能,所以提高网部和压部的脱水效率尤为关键,可以极大地降低干燥部的气耗,节约成本。
近十年来,随着高车速、高线压纸机越来越多,对纸机脱水效率的要求也逐渐提高。
一般来说,纸机由网部、压榨部和干燥部组成,影响纸机脱水效率最主要的部位是压榨部,影响压榨部脱水效率的主要因素有毛毯选型、毛毯洗涤、真空系统的配置、辊筒及吸水箱的清洁、设备及脱水器材的维护保养等。
1影响压榨部脱水效率的几个主要因素:1.1毛毯的选型根据纸机特点和实际需要合理选用第四代造纸毛毯,如斜织(多轴向)毛毯、接缝毛毯和多层无交织基网毛毯等,这些产品均具有优异的毛毯初期适用性,优异的厚度保持能力、较大的容水空间、持续稳定的脱水能力等。
1.2毛毯的洗涤始终保持毛毯的清洁是提高其脱水效率的重要保障,一般采取机械法洗涤和化学法洗涤相结合的方式;机械法洗涤要保持高压移动喷淋管、低压扇形喷淋管和真空吸水箱三位一体;化学法洗涤要选择合理的毛毯保洁剂,洗涤的浓度、温度、用量和洗涤位置至关重要。
1.3真空系统的配置真空系统的配置要合理,网部和压榨部的真空系统一定要分开,真空吸移辊、真空压辊和真空吸水箱的真空系统要分开,避免相互影响。
为了节能,部分纸厂将原水环泵改成了透平风机,透平风机的选型、配置和使用至关重要,要综合评价真空系统和毛毯的洗涤系统,选择透平风机后毛毯的设计也要作相应的调整。
具体设计方案步骤
1技术设计
第一步,确定压榨部的关键,即压区结构。
例如,采用四辊三压区配置,第一压区由沟纹压榨辊和真空压榨辊组成,第二压区由真空辊和中心辊组成,第三压区由中心辊和靴压辊组成,采用液压系统加压。
再按参考参数第一压区压力80kN/m、第二压区压力90kN/m、第三压区压力800kN/m进行各压区线压力计算和校核。
第二步,根据压区压力与车速等要求进行四只压辊规格、强度和材料等的具体计算和校核,并确定其传动方案、运行原理。
例如,参考参数:直径沟纹压榨辊800mm,真空压榨辊1100mm,中心辊1500mm,靴压辊1200mm;长度5000mm 左右。
第三步,根据主体设计选择适当的真空吸移辊,确定规格、数量和真空度范围等要求。
第四步,引纸辊规格、数量和材料的计算与选定。
第五步,毛布的规格、数量和材料的计算与选定。
第六步,毛布辊、毛毯洗涤装置、校正装置,张紧装置,高压喷水管,毛布吸水箱,水收集装置等与毛布回程有关的配套部件的规格、数量和材料等的选定。
第七步,各压区辊子移动装置、换辊装置、刮刀等辅助部件的规格、数量和材料的选定。
第八步,操作侧、传动侧、底层走台和机架等其他直属部件的规格、数量、结构和材料的选定。
第九步,完整而详细地阐述本压榨部运行过程、工作原理,并在此过程中补充完善遗漏的零部件的设计。
2绘图
1.绘制本压榨分部总装图、装配图。
2.选一压辊绘制其零件图。
3.学习绘制三维零件图,以压辊为例。
3归纳总结编写说明书
说明书包括技术设计与必要的部分绘图,并拟定安装方案、操作指导与设备维护方案等。
造纸如何提高造纸生产效率随着社会的发展,造纸工业在全球范围内都是一个重要的产业。
造纸生产的效率对企业的盈利能力有着直接的影响。
因此,如何提高造纸的生产效率成为了一个关键的问题。
在本文中,我们将探讨一些提高造纸生产效率的方法和技术。
一、优化生产工艺优化生产工艺是提高造纸生产效率的重要手段之一。
通过对生产流程的优化,可以减少生产过程中的浪费和低效操作,提高产能和产品质量。
以下是一些常见的工艺优化方法:1. 压榨率的提高:优化压榨过程,调整压榨设备的参数,提高纸浆在压榨过程中的湿度降低,减少能源和水的消耗。
2. 纸浆质量的改善:优化纸浆的配比和处理过程,使得纸浆的质量更加稳定,从而提高造纸的生产效率。
3. 生产线的自动化:引入先进的自动化设备和控制系统,降低人工干预的程度,提高生产的稳定性和效率。
4. 废料利用:合理利用废料和副产品,降低资源的浪费,提高造纸生产过程的环保性和经济效益。
二、优化设备与物料在提高造纸生产效率的过程中,选择适当的设备和物料也是至关重要的。
以下是一些相关的优化方法:1. 优化设备选型:根据生产需求和产品特性,选用高效、节能、耐用的设备,提高设备的利用率和生产效率。
2. 优化物料配送:通过合理的物料配送系统,减少物料的中转和搬运,提高物料供给的稳定性和效率。
3. 控制设备运行参数:通过对设备运行参数的监测和调整,保持设备在最佳状态下运行,提高设备的利用率和生产效率。
4. 节约能源与原材料:通过合理的能源管理和资源回收利用,降低生产成本,提高生产效率。
三、提升员工技能与培训提升员工的技能水平和培训是提高造纸生产效率的重要因素。
以下是一些相关的方法:1. 培训与教育:定期组织员工培训和技术交流活动,提升员工的技能和专业知识。
2. 员工激励机制:建立激励机制,通过奖励和晋升,激发员工的积极性和创造力。
3. 团队合作与沟通:加强团队合作,改善内部沟通和协作,提高工作效率和生产效率。
4. 安全与环保培训:加强员工的安全与环保意识,提高安全生产和环保管理水平,保障员工和环境的安全。
浅谈造纸机压榨部的结构及发展现状张灵敏【摘要】介绍了造纸机压榨部的目的及工作原理,阐述了现有几种典型的压榨部结构及发展现状,探讨了不同结构类型的压榨部之间的区别,并对发展现状进行了简单总结.【期刊名称】《中国造纸》【年(卷),期】2014(033)005【总页数】3页(P50-52)【关键词】压榨部;脱水;传递纸幅;干度【作者】张灵敏【作者单位】维美德造纸机械技术(中国)有限公司,上海,201809【正文语种】中文【中图分类】TS734+.1随着我国造纸行业的不断发展,造纸设备也从中等幅宽不断发展到较宽的幅宽,造纸机车速也不断地挑战新高。
而压榨部是整个造纸机最为关键的部分之一,除了纸张的匀度、横幅定量差等少数指标与压榨部关系较小以外,其余的与造纸机有关的指标几乎都与压榨部有关。
所以压榨部也有各种不同的结构类型来适应多样化的纸种生产和高速造纸机的需求。
1 压榨部作用压榨部的作用主要可分为3个方面:①脱水,采用双辊挤压的方式尽可能多地脱水,以减少后期干燥过程的蒸汽消耗;②改善纸幅性能,增强纸幅内部结合力,同时提高纸幅表面平滑度,降低纸幅两面差;③传递纸幅,将纸幅从成形部传递到干燥部。
2 压榨部工作原理2.1 脱水原理压榨部的脱水采用双辊挤压作用对纸幅进行脱水,可以通过改变线压力和车速来进行脱水控制,同时尽量减少对纸幅的回湿。
出压榨部的纸幅干度可达到45%~50%。
脱水的效果主要和3个方面有关:①压榨部设备的选择和操作,如辊子类型,是否带沟纹及沟纹的大小,压榨压力的使用,辊子是否包胶及包覆硬度,压区长度等;②纸幅本身,如所用的浆料配比、填料量、打浆度、温度、纸张定量等;③压榨部毛布的选择,如毛布的可压缩性、含水量、毛布透气度等。
压榨部在压区的脱水主要可分为4个不同的阶段:①纸幅和毛布在闭合的压区开始压缩,只有少量的脱水以及气体从压区排出;②气体排出后,纸幅非常湿,压区压力增加使水进入毛布及辊子沟纹。
在压区的中间位置,压力达到最大。
废纸制浆机在纸张工艺中的优化与改进近年来,随着环保意识的崛起和资源的日益稀缺,废纸回收和再利用变得越发重要。
废纸制浆机作为纸张生产线中不可或缺的关键设备,在纸张工艺中的优化与改进,对于提高生产效率、减少能源消耗、降低环境污染具有积极意义。
本文将就废纸制浆机在纸张工艺中的优化与改进进行探讨。
首先,废纸制浆机的优化与改进应围绕以下几个方面展开:废纸的选择、制浆机的工艺参数调整、能源利用效率、废水处理以及设备的自动化控制等。
废纸的选择是废纸制浆过程中的重要环节。
传统纸浆工艺中,选择质量较好的废纸作为原料可以大大提高纸张的品质,同时也有助于降低废水处理难度。
在优化与改进中,可以结合废纸的质量和纸张的需求,对废纸进行分类和分级,确保生产过程中的废纸质量稳定。
其次,制浆机的工艺参数调整也是优化与改进的重要方面之一。
制浆机的工艺参数包括浆料浓度、浆糊pH值、制浆时间等。
通过合理调整这些参数,可以控制纤维的分散程度、纤维长度分布以及纸浆的流变性质等关键指标,从而提高纸张的机械强度、光泽度和打印效果等。
在能源利用效率方面,废纸制浆机的改进也有很大的潜力。
传统纸浆工艺中,水力打浆是主要能源消耗环节之一。
通过优化浆糊的搅拌装置、提高打浆效率,可以降低所需功率和水的用量。
同时,利用余热发电等技术手段,可以最大限度地利用能源,并降低对外部能源的依赖。
废水处理是纸张工艺中一个重要的环节。
废纸制浆过程中产生的废水含有大量的有机物和颗粒物,因此废水处理对于环境保护至关重要。
在优化与改进中,可以采用生物处理技术、深度过滤技术和高效固液分离技术等手段,以提高废水处理效率和处理效果,并减少对周边环境的污染。
此外,设备的自动化控制也是废纸制浆机优化与改进的关键一环。
通过引入先进的控制系统和传感器,实现对制浆机工艺参数和设备运行状态的实时监测和调控,可以提高生产过程的稳定性和控制精度,降低操作人员的劳动强度,同时也有助于减少操作误差和事故发生的概率。
摘要:在造纸过程中压榨部的脱水至关重要,常用的压榨种类有盲孔压榨、沟纹压榨、真空压榨、靴式压榨等。
压榨能提高湿纸幅的干度,完成纸页的最终成形,实现自身结构的初步固化。
本文以一台5500/750三叠网纸机为例,列举压榨部不同部位纸页运行异常引起的纸病,并采取相应改进措施,降低了断纸的次数,提高了纸机运行率并减少了压榨部纸病的产生。
关键词:压榨部;褶皱;折痕;聚氨酯;真空辊Abstract: Dehydration in the press section is crucial in the papermaking process, and commonly used press types include blind hole press, groove press, vacuum press, shoe press, etc. Pressing can improve the dryness of wet papersheets, complete the final forming of the papersheet, and achieve initial solidification of its own structure. Taking the 5500/750m triple stack paper machine as an example, the paper discussed the paper defects caused by abnormal operation of different parts of the press section. Corresponding improvement measures were taken to reduce the number of paper breaks, improve the paper machine operation rate, and reduce the occurrence of paper folding problems in the press section.Key words: press section; fold; crease; polyurethane; vacuum roll纸机压榨部纸页质量问题的原因分析与处理实践⊙ 邵校1李前1汪桂红2赵修欣1李家全1[1.远通纸业(山东)有限公司,山东枣庄 277014;2.安徽雄奎建设工程有限公司昆山分公司,江苏昆山 215300]Analysis of the Causes of Papersheet Problems in the Press Section of Paper Machines and Treatment Practices⊙ Shao Xiao 1, Li Qian 1, Wang Guihong 2, Zhao Xiuxin 1, Li Jiaquan1(1.Universal Pulp and Paper (Shandong) Co., Ltd., Zaozhuang, Shandong 277014, China; 2.Kunshan Branch of Anhui Xiongkui Construction Engineering Co., Ltd., Kunshan, Jiangsu 215300, China)中图分类号:TS754文献标志码:B 文章编号:1007-9211(2024)04-0086-07邵校 先生工程师,公司生产经理;主要从事造纸生产管理技术方面的研究。
电能变革——卫生纸干燥中的能效提升⊙安德里茨供稿随着卫生纸厂对能耗优化与出色可持续性的渴望愈发强烈,安德里茨电加热式气罩系统的出现可谓恰逢其时——Marco Cattani和George Nowakowski说。
无论是出于环保的考量,还是为了降低能源密集型生产的运行成本,如今卫生纸厂有数不胜数的理由来审视其能源策略。
再加上当下地缘政治局势造成的天然气供应的不确定性,使得采用电力资源更加备受关注。
对于风能和太阳能充足的地方,尤其适用。
越来越多的工厂开始利用或者至少部分利用可再生能源来获得电力。
欧洲和美国政府对包括二氧化碳在内的排放物征税,此举进一步迫使人们积极采用基于电能的解决方案,尤其是电能来自可再生能源而非化石燃料的解决方案。
政府对可再生能源的补贴也在其中发挥了重要作用。
在这一背景下,安德里茨利用其在无纺布材料干燥设备运行中积累的丰富电加热知识,开发了用于卫生纸机气罩热风系统的电加热系统。
得益于此,安德里茨带来P r i m e D r yPrimeDry Hood E ——electrically heated hood ·管理ManageMent39Nov., 2023 Vol.44, No.21China Pulp & Paper Industry与燃气加热系统等相比,PrimeDry Hood E电加热气罩将气罩干燥系统的能源效率提高了4%。
传统燃气燃烧器需要对助燃空气和干燥空气进行加热才能工作,而电加热不需要助燃空气,因此更加高效,至少在理论上可将电能100%转化为热能。
与蒸汽加热系统相比,PrimeDryHood E电加热气罩凭借更高的温度,可实现更高的产能。
电加热的另一大优点是不会向大气排放燃烧残余物。
与传统的燃气加热系统相比,电加热系统可将卫生纸机的二氧化碳排放总量减少约70%。
在世界上的许多地方,包括欧洲和美国,工厂需要为向大气排放气体缴税,因此这也是电加热的一大显著经济优势。
卫生纸机压榨部运行参数及能效关系分析与优化作者:马文明沈天宇来源:《中国造纸学报》2019年第02期摘要:通过对纸机压榨部压力和压榨脱水原理的分析,得到出压榨部纸幅干度可作为压榨部的能耗指标,同时确定压榨线压力和纸机车速是压榨部能耗的主要影响因素。
结合纸机实际生产测试并记录压榨脱水数据,绘制测试数据曲线图并拟合压榨线压力、纸机车速和出压榨部纸幅干度三者之间的函数关系,最终确定压榨线压力和纸机车速的最优取值范围。
通过对测试数据的分析和拟合,控制压榨线压力在90 kN/m、纸机车速在1075 m/min时,纸幅质量可满足正常生产的要求,还可以节约2.1%的电能,实现卫生纸机压榨部的能耗优化。
关键词:压榨部;纸幅干度;压榨线压力;纸机车速;能耗优化中图分类号:TS755文献标识码:ADOI:10.11981/j.issn.1000-6842.2019.02.47纸机压榨部的主要作用是利用机械挤压的方式减少从毛毯传递过来的纸幅中的水分、提高出压榨部纸幅干度,该过程消耗大量的电能,而且出压榨部纸幅干度越高,消耗的电能也越多[1]。
由文献[2]可知,在不影响纸幅质量的情况下,出压榨部纸幅干度每提升1%,干燥部所需蒸发的水分可降低4%~5%,即蒸汽消耗量降低4%~5% ,可以显著节约生产成本。
因此,目前在设计纸机压榨部时,多利用提高压榨线压力等方式来提高出压榨部纸幅干度。
但实际压榨情况是,纸机车速一定时,当压榨线压力达到某一数值后,继续增大压榨线压力,出压榨部纸幅干度的单位增加额开始逐渐降低,即纸幅压榨脱水效率降低[3]。
造成这种情况的原因是由于纸幅中的水分主要以游离水、吸附水和结合水3种形式存在,其中仅有部分游离水和吸附水可以利用机械压榨的方式除去[4]。
因此,在压榨线压力超过某一数值后,出压榨部纸幅干度变化量减小,但压榨部消耗的电能却明显增加。
这是因为压榨线压力增加的同时使得拖动电机的轴承受到的阻力增加,造成電机的负荷增加,从而消耗更多的电能。
因此,合理地控制出压榨部纸幅干度可以实现能耗优化。
1 压榨部工作过程及能耗概况浆料在成形部脱去大量的水分后形成具有一定强度的湿纸幅,如果此时将湿纸幅直接送到干燥部进行干燥,不仅会消耗大量蒸汽,也会因为纸幅自身强度差而出现断头等问题。
因此,在湿纸幅进入烘缸干燥之前通常设置机械压榨工序以提高纸幅强度。
所以压榨部的作用可以总结为以下4点。
(1)在成形部脱水的基础上,利用机械压力对湿纸幅进一步脱水,以便在后期干燥的过程中减少蒸汽的消耗量。
(2)增加纸幅中纤维的结合力,提高纸幅的紧度和强度,减少纸幅断头等问题。
(3)消除纸幅上的网痕,提高纸面平滑度并降低纸幅两面差。
(4)利用毛毯将纸幅从成形部传递到干燥部进行干燥。
在满足压榨要求的情况下,压榨部的结构随着压榨技术的发展而不断创新。
目前,利用真空压榨托辊与烘缸构成压榨部的做法十分普遍,其结构还包括压榨毛毯和气胎加压装置等[5],其结构示意图如图1所示。
由图1可知,纸机正常运行时,真空压榨部的能耗分为2种情况:在压榨部气胎加压装置未加压时,真空压榨托辊与烘缸没有接触,由于真空压榨托辊本身没有拖动电机,所以它仅在毛毯摩擦力作用下跟随成形辊转动,此时消耗的电能比较小;当气胎加压装置开始加压使真空压榨托辊、压榨毛毯、纸幅以及烘缸形成压区后,真空压榨部的能耗将随压榨部运行参数的变化而变化[6]。
因此,在保证纸幅质量不变的情况下,合理地控制压榨部的运行参数可以实现压榨部的能耗优化。
2 压榨部脱水原理和压力分析2.1 纸幅压榨脱水原理压榨脱水就是利用机械压榨的方式除去纸幅中的水分,其脱水效果主要受到压榨部的结构、压榨方式和运行参数的影响。
通常情况下会引入压榨冲量pt来衡量压榨脱水的能力,其计算公式为:pt=60qb·bv=60qv(1)式中,p—压榨部压区内纸幅承受的平均压强,kPa;t—压榨部压区内纸幅的受压时间,s;q—压榨线压力,kN/m;b—压区宽度,mm;v—纸机车速,m/min。
由式(1)可知,压榨部的脱水能力与压榨线压力呈正比,与纸机车速呈反比。
因此,在保证压榨冲量不变的情况下,纸机车速越高,需要的压榨线压力也就越大,同时消耗的电能也就越多。
2.2 压榨线压力压榨线压力是纸机压榨部的重要参数之一。
它不仅影响压榨部的脱水性能还决定了压榨辊所需承受的应力强度极限值。
根据定义,其具体计算公式为:q=Fnl(2)式中,q—压榨线压力,kN/m;l—压榨辊轴向尺寸,m;Fn—压榨辊承受的压力,kN。
由式(2)可知,在压榨辊轴向尺寸固定后,压榨线压力与压榨辊承受的压力呈正比,所以压榨线压力的求解需要首先得到压榨辊承受的压力。
由于压榨部主要由上下压辊组成,它们之间的相互作用力就是Fn,但在实际生产中直接测量压榨线压力难度较大,所以通常结合压榨部的机械结构和力学原理,利用间接的方法来计算压榨线压力。
下面以烘缸和真空压榨托辊组成的压榨部为例,分析两者轴承臂的受力情况,如图2所示。
在图2中,D1和D2分别代表烘缸直径和真空压榨托辊直径(mm);m代表烘缸与真空压榨托辊之间的偏心距(mm);α代表真空压榨托辊的轴承臂与铅直线之间的夹角(°);β代表烘缸和真空压榨托辊连心线与铅直线之间的夹角(°);G2代表真空压榨托辊的重力(N);Fr代表气胎加压装置提供的附加力(N);j代表烘缸和真空压榨托辊连心线方向;k代表真空压榨托辊的轴承臂方向。
根据图2中的相关参数及三角函数关系可知,β的计算公式:β=arcsin2mD1+D2(3)假设真空压榨托辊轴承臂在与铅直方向成α角的位置进行工作,则附加力Fr与铅直方向成π/2-α的角,这是因为附加力Fr总是垂直于真空压榨托辊轴承臂方向。
然后将G2与Fr都分别地分解到j向和k向上,则可得真空压榨托辊承受的压力Fn,即烘缸和真空压榨托辊间的压力Fn的计算公式:Fn=Fr·cos(π2-α-β)-G2cos β(4)由于Fr是由气胎加压装置所提供,所以根据气胎加压装置的力学分析可得Fr的计算公式:Fr=ηr·Pr·Sr(5)式中,ηr—气胎加压效率;Pr—气胎承压,kPa;Sr—有效加压面积,m2,在这里取Sr ≈l。
由式(3)~式(5)可以推导出q与Pr的函数关系式:q=ηr·Pr·cos(π2-α-β)+G2lcos β(6)通过以上公式推导得到压榨线压力q和气胎承压Pr之间的函数关系。
在实际生产中,只需要利用传感器测量气胎承压就可以实时监控压榨线压力的变化情况。
3 压榨部能耗优化通过对压榨部脱水原理和压榨部的压力分析可知,压榨部消耗的电能主要用于两部分:一部分是在克服纸幅、毛毯以及胶层的形变后,增加水的流体压力和动能,达到纸幅脱水的目的;另一部分是为纸幅、毛毯的传递以及真空压榨托辊的转动提供动力。
因此,压榨部的能耗优化可以从压榨线压力和纸机车速这两个主要影响因素入手,以出压榨部纸幅干度为衡量指标,测量并分析压榨部在实际生产时的数据,最终得到纸机压榨部的能耗优化方案。
3.1.1 压榨部技术参数特征及测试仪器3.1.1.1 压榨部技术参数特征本课题的研究对象是生产定量为13 g/m2卫生纸的卫生纸机,纸幅净宽度为2700 mm。
该卫生纸机采用交流变频调速分部式传动控制,设计车速为1200 m/min,但实际车速控制在约1000 m/min。
压榨部由烘缸和真空压榨托辊组成,其中,烘缸直径为3660 mm,缸体轴向距离为3000 mm,缸体材质为铸铁(HT250),卫生纸机的实际压榨线压力是95 kN/m,其能够承受的最大压榨线压力为120 kN/m;真空压榨托辊为大吸区单真空室结构,直径为905 mm,辊体轴向距离为3000 mm,辊体材质为不锈钢304,辊面胶层平均厚度为25 mm,胶面材质为PRESSⅡ,硬度为Shore A(92°±2°),辊面采用双螺旋布孔,开孔率约为20%。
烘缸与真空压榨托辊间的压力由气胎加压装置提供,并且利用气压表进行实时监测,再根据式(6)可以计算得到实时的压榨线压力。
3.1.1.2 测试仪器为了测量进出压榨部纸幅干度,需要在压榨部安装纸幅水分检测装置,测试时选用山东万博瑞自动化工程有限公司提供的红外水分传感器WBM6210,其测量范围为0~50%,测量精度为±0.25%,测量重复性为±0.15%,测量分辨率为0.03%。
该检测装置的工作原理是利用含水量不同的纸幅对红外线的吸收能力存在差异,测量红外线的反射光衰减程度并将其转换成电信号,经过计算后显示在仪器屏幕上。
3.1.2 测试方法为研究压榨线压力与纸机车速对压榨部脱水量的影响,首先将定量为13 g/m2的卫生纸在成形部进行初步脱水成形并使其干度(C1)达到20%。
然后在保证出压榨部纸幅质量和产量的情况下,合理地控制压榨线压力和纸机车速,将范围在75~100 kN/m内的压榨线压力平均分成6个水平。
同样也将范围在1000~1125 m/min内的纸机车速平均分成6个水平。
将两组变量对应的参数进行组合,共形成36种结果。
在采集并记录数据时,首先要确保C1值在19.98%~20.02%区间内,这样测量的出压榨部纸幅干度才有指导意义。
因此,在测量出压榨部纸幅干度时,采用在线测量并对采集到的数据进行归档存储,用于测试结果分析。
3.1.3 测试结果在所有记录中选取满足要求的C1数据,同时将其对应的压榨线压力、纸机车速和出压榨部纸幅干度等参数进行统计,得到测试结果如表1所示。
3.2.1 压榨线压力与出压榨部纸幅干度的關系为了研究压榨线压力与出压榨部纸幅干度的关系,首先需要将纸机车速固定,根据表1中记录的测试数据,绘制出压榨部纸幅干度随压榨线压力的变化曲线,如图3所示。
由图3可知,在保证纸机车速恒定时,出压榨部纸幅干度随压榨线压力的增大而增大,但在压榨线压力超过90 kN/m之后,出压榨部纸幅干度的单位增加额减小。
出现这种现象是由于纸幅在机械压榨方式下可以排除的水分只有部分游离水和吸附水。
因此,在出压榨部纸幅干度的单位增加额开始减小后,不宜继续增大压榨线压力。
由图3可知,出压榨部纸幅干度与压榨线压力存在一定的函数关系。
可以利用幂函数c=Mqn对测试数据进行拟合[7],拟合后的函数关系式和平均相对误差如表2所示。
由表2可知,从平均相对误差值来看,压榨线压力与出压榨部纸幅干度拟合函数关系式的拟合值与测试值比较接近,可以将拟合函数关系式作为不同纸机车速下出压榨部纸幅干度随压榨线压力变化的函数关系。
3.2.2 纸机车速与出压榨部纸幅干度的关系纸机车速与出压榨部纸幅干度的分析方法与前文相同。