热磨机的研究现状与发展趋势

热磨机的研究现状与发展趋势

牛治军1袁王宝金1*袁俞敏2渊1.南京林业大学袁江苏南京210037曰2.上海捷成白鹤木工机械有限公司袁上海201709冤

摘要院介绍了国外热磨机的研究进展尧新技术和新成果袁阐述了国产热磨机有待突破的技术难点袁指出了国产热磨机的发展方向遥关键词院热磨机曰技术难点曰发展趋势中图分类号院TS642文献标识码院Ａ文章编号院2095-2953渊2012冤12-0008-05ResearchStatusandDevelopmentTrendofDefibrators

NIUZhi-jun1,WANGBao-jin1*,YUMin2渊1.NanjingForestryUniversity,NanjingJiangsu210037,China;2.ShanghaiJiechengBaiheWoodworkingMachineryCo.,Ltd.,Shanghai201709,China)冤粤遭泽贼则葬糟贼院Theresearchprogress,newtechnologiesandnewachievementsofforeigndefibratorsareintroducedandmaintechnicalissuesremainingtobesolvedofdomesticdefibrators,withthedevelopmentdirectionofdomesticdefibratorspointedout.运藻赠憎燥则凿泽院defibrator;technicalissues;developmenttrend

热磨机是瑞典人ArneAsplund于1931发明的袁其是在高温高压条件下将木片等植物原料分离成纤维的一种连续式分离设备遥热磨机是中高密度纤维板生产线的关键设备之一袁近年来随着我国中高密度纤维板产业的快速发展袁热磨机也得到了快速发展遥1国外热磨机研究发展现状1.1国外热磨机发展现状国外知名度较高的人造板机械制造商为扩大市场占有率袁十分注重新产品的技术创新和进步袁所以其产品始终处于世界领先水平遥对我国人造板行业影响较大的三家国际知名热磨机制造企业分别是芬兰美卓渊METSO冤公司尧奥地利安德里兹渊ANDRITZ冤公司和德国帕尔曼渊PALLMANN冤公司袁目前这三家公司均可向国际市场提供满足3耀40万m3/a中高密度纤维板生产线以及同规格造纸生产线配套需求的各种规格热磨机渊规格从36英寸到74英寸袁其中64英寸以上的热磨机一般用于造纸行业冤遥这三家国际公司生产的热磨机虽然各具特色袁但有以下共同特点咱员暂院淤热磨机大型化曰于可靠性高曰盂采用机械密封的密封结构曰榆采用先进的轴承组合结构曰虞热磨机主机结构先进尧紧凑尧精度高曰愚具有带式螺旋的进料结构曰舆采用触点式磨片保护系统曰余采用蒸汽压力的自动调节和稳定系统曰俞具有先进的自动化控制系统和可靠的联锁保护系统曰逾磨浆质量高遥METSO公司早在1992年就开发出了M系列热磨机袁该型号热磨机目前在我国仍得到广泛应用袁其软木纤维生产能力为5耀40t/h曰后来该公司又推出了P系列热磨机袁其与M系列相比袁外形基本一致袁但内部结构有多处改进袁使用寿命也提高了约3倍遥近年来METSO公司又推出了最新产品EVO系列热磨机袁据介绍袁该系列与原有的L尧M和P系列同规格热磨机相比袁具有结构紧凑尧能耗低尧动力大尧操作简单尧维修方便尧使用经济以及全自动化等特点袁在给定纤维质量的前提下袁能够最大限度地降低能耗和树脂胶的消耗量遥与早期同规格的M或P系列热磨机相比袁EV0系列单位电耗收稿日期院圆园1圆原园7原27*通讯作者院王宝金袁

南京林业大学副教授第40卷第1圆期林业机械与木工设备Vo140No.1圆2012年1圆月FORESTRYMACHINERY&WOODWORKINGEQUIPMENTDec.2012

综述

.com.cn. All Rights Reserved.降低10%袁蒸汽消耗降低了25%耀45%遥EVO系列热磨机代表了当今热磨机的发展方向袁已成为本行业高品质和高可靠性的标准设备遥ANDRITZ公司是全球最大的造纸制浆设备供应商之一遥该公司的热磨机采用侧开门技术袁以方便磨片的快速更换和维修袁突出与热磨工艺技术的结合性遥该公司生产的ABS68/70-1CP型热磨机的磨盘直径为70英寸尧主电机功率11000kW尧最大生产能力40t/h袁是世界上在线运行的最大热磨机之一遥PALLMANN公司是世界最著名的木材削片设备制造商袁也是纤维制浆设备制造商遥其设备特点是刚性好袁耐用度高袁可维修性强遥该公司生产的PR32耀64系列热磨机的主电机功率为240耀9000kW袁干纤维生产能力为1耀36t/h袁磨片间隙液压伺服调节机构的调节精度可达0.01mm遥从国外热磨机的发展历程看袁大型化尧自动化尧节能化是热磨机发展的必然趋势遥大型热磨机能满足新投产生产线单线产能日益提高的需求曰控制系统自动化程度的提高将大大优化作业环境袁提高设备的运行效率曰热磨系统是能耗野大户冶袁单位能耗的降低可为人造板生产企业带来显著的经济效益袁热磨机大型化有利于热磨系统单位能耗的降低遥1.2国外热磨机/盘磨机理论研究进展总的来看袁自热磨机渊磨浆机冤问世以来袁在中密度纤维板工业以及制浆造纸工业中应用不断扩大的同时袁对其研究与改进也一直在不断深入袁特别是将交叉性较强的现代高新技术应用到热磨机的内部和微观研究等方面更加深入遥从查阅的国外研究科技文献尧专利和生产应用技术等资料看袁广大科技工作者对热磨机的主要研究可归纳为以下几个方面院淤磨片材料尧耐用性与经济性以及磨齿物理特征的研究曰于热磨机运行工况条件尧产能与能耗关系的研究曰盂生产运行控制尧研磨区实际运行状态的研究遥自从热磨机应用于生产以来袁对其主要研磨部件磨盘的结构尧材料尧制造工艺尧影响使用寿命的因素尧磨片失效模式渊磨损机理冤尧延长使用寿命的措施和途径尧制造使用的经济性等方面进行了广泛研究咱圆暂遥高温变形尧汽蚀尧磨损尧颗粒型腐蚀尧冲击尧材料本身硬度尧制造加工工艺和设计结构等为影响磨片使用寿命的主要因素袁磨片齿面硬度要求达到HRC46以上遥磨片的磨损机理主要是磨料的切削磨损袁国内磨片使用寿命仅为1个月左右袁国外则能达到数个月之久遥目前磨片材料主要采用铸铁尧合金铸钢尧合金不锈钢和非金属材料等遥盘片表面物理特征对其能否有效尧经济地实现磨纤功能袁获得较好的磨纤质量尧较低的能耗袁同时有较长的使用寿命至关重要遥对磨片表面的齿形尧齿面齿槽尺寸尧走向与分布等方面研究较多袁并与木片质量尧产能和能耗等结合起来研究咱猿暂袁这方面国外研究得较多也较深入遥磨齿形态直接影响到纤维碾磨状态袁随着研究和应用的不断深入袁磨齿的加工形态更加适应微观磨纤的优化要求遥因此袁热磨机的发展不仅从整体结构形式上袁而且还深入到齿牙的形状结构上袁以利于提高其效能袁减少磨损遥当今热磨设备往往是把机械设计与电气尧液压尧气压等自动化控制技术紧密结合起来袁实现多台设备的集中控制并对影响磨纤的各种因素进行自动调节袁同时采用计算机进行过程控制和自动调节各个参变量之间的关系遥过程控制和自动调节各个参变量的基础是对动态参数的实时尧精确测量袁然后是调节关系的方法与原理遥这部分的研究主要基于热磨机运行过程宏观参数的测量与控制尧调节咱源暂袁如院时间尧压力尧电流尧转速等袁这些研究均采用了相应的测量仪器尧仪表尧元件和显示控制仪表及执行机构遥目前研究的热磨机在线故障诊断原理主要是对在线获得的热磨机振动尧磨片加速度尧磨片间隙尧密封冷却水压力与流量尧润滑油站等参数进行分析对比袁最终实现综合安全监控遥另外袁磨盘间隙调节机构除了能按照工况设定的系统功率和电流大小自动调节磨盘间隙外袁还安装有位置行程极限开关咱缘暂遥挪威Eriksen尧Oddbjorn等人采用高频加速度传感器测量热磨机的振动和转速袁实现了对高速尧高负荷热磨机的运行状态跟踪研究遥该项研究已成为热磨机在线状态监测与故障诊断的有效技术手段袁现在国外进口的热磨机大多配有在线振动监测和振动安全高限自锁系统遥经研究分析袁热磨机产生振动的主要原因如下院停机后排料不净袁导致开车时产生振动曰转动盘磨片动平衡不好曰磨片安装方法不当造成偏心渊偏重冤曰转动盘偏摆尧动平衡不好曰主电机与热磨机同心度超差曰盘根破损袁大量蒸汽泄漏曰由于密封水系统压力不足或与盘根摩擦引起耐磨套破裂曰热磨机主轴弯曲曰励磁机与主电机不同轴度超过标准要求曰电机转子线圈压块脱落曰前后轴承由于润滑或装配问题损坏曰前后轴承箱与各自轴承座之间间隙过大等遥这些已成为在线智能故障监测与诊断系统故障树建立的路径遥随着热磨机的大型化尧自动化和复杂化袁安全可靠运行研究对生产非常重要遥该项研究采用智能化专家诊断系统进行在线监测与故障排除袁

由智能控制替代牛治军袁等院热磨机的研究现状与发展趋势怨第12期

.com.cn. All Rights Reserved.现行的只通过简单设置振动或温度上限值而不分原因的锁定停机方式遥1.3最新应用技术成果国外热磨机制造企业重视产品的技术创新和进步袁不断有新成果推出遥1.3.1蒸煮罐底部的出料螺旋与带式螺旋在同一水平面上袁出料连续均匀如图1所示袁将蒸煮罐底部的出料螺旋与带式螺旋安装在同一水平面上袁解决了螺旋垂直落料不连续的问题袁并且出料螺旋有一定的锥度袁对木片有一定的压缩作用袁这样木片在出料螺旋中密实且均匀袁出料也更加均匀连续袁这是生产均匀优质纤维的先决条件遥热磨机的连续均匀进料对热磨机的稳定运行也有重要意义袁可以防止因长期进料不均引起的受力波动导致热磨机主轴系统等关键部件的损坏遥

1.3.2磨室体出料口采用底部沿切线方向设计袁有利于纤维及时排出现有热磨机磨室体出料口设计在磨室体水平中心线的径向袁其主要有两个缺点院淤不利于提高纤维质量遥纤维离开研磨区后袁与高温的磨室内壁接触时间较长袁导致纤维的颜色变深袁这样的纤维不利于生产优质纤维板遥于纤维不能及时排出袁不利于提高热磨机的工作效率遥PALLMANN公司将ECOADVANCED

砸系列热磨机出料口设计在磨室体底部切线方向袁如图

2所示遥高速旋转的转动盘带动纤维旋转袁纤维沿磨室底部切向排出袁可以最大限度地缩短纤维在磨室的滞留时间袁有利于提高纤维质量及热磨机的工作效率袁促进热磨机节能降耗袁为企业降低生产成本遥1.3.3蒸煮罐底部锥形设计蒸煮罐底部采用锥形设计袁配合锥形端部的拨料齿不会造成木片堆积曰拨料器轴的端部采用锥形设计便于拆装与维护遥1.3.4蒸汽介质的机械密封热磨机磨室的机械密封前端采用蒸汽作为密封介质而不是水袁蒸汽完成密封功能后进入磨室体袁无任何浪费且不消耗密封水袁不增加干燥机的负荷遥如果用水作密封介质要多蒸发0.5耀1.5t/h渊相当于人民币60耀150元/h冤的热能袁而且在加减速时纤维含水率也难以控制遥1.3.5新型木塞螺旋METSO公司的新型木塞螺旋如图3所示袁其经过整体硬化处理后更加耐磨袁使用寿命更长遥该木塞螺旋采用全新的机械加工工艺解决了螺旋中心摇摆造成的螺纹严重磨损并导致产量波动的问题曰新增加了一个脱水区袁由改进前的一个区变为两个区袁已经运行的几台热磨系统显示脱水率可提高50%袁从而大大减轻了干燥系统的负荷袁可降低能耗袁减少胶的预固化袁使木塞螺旋结构更加完善遥