造紙機

造紙機是使紙漿形成紙幅的分部聯動的全套設備的總稱，其中包括流漿箱、網部、壓榨部、烘乾部、壓光機、捲紙機以及傳動部等主機和汽、水、真空、潤滑、熱回收等輔助系統。

基本介紹

• 中文名：造紙機
• 創始人：蔡倫
• 初始年代：東漢元興元年
• 類型：機械

主要特點

將符合造紙要求的紙漿水懸浮體經濾網脫水成形、機械擠壓脫水和乾燥等過程而抄製成紙的機器。造紙機包括完成以上工藝過程的成形、壓榨、烘乾 3個主要部分,並配有必要的整飾、卷取及傳動裝置,以及供漿、漿料及白水循環、真空、通風排氣、損紙處理和潤滑、自控等輔助系統。造紙機的規格常以其所抄造的成紙幅寬（簡稱抄寬）、銅網幅寬和優選的工作車速來表示。現代大型造紙機的抄寬可達11m，工作車速達1000m/min以上,日產紙量達數百噸,整台機械的重量達千噸以上，長達百餘米。在一般開發中國家以及一些特種紙的生產中使用較多的為小型造紙機,其抄寬1～3m，工作車速每分鐘幾十米至200米。

歷史沿革

1798年法國人N.L.羅伯爾首次提出造紙機的構思,並取得政府的專利權,但他並未製成機器。英國人S.&H.福德里尼爾兄弟購得這項專利權後,交由B.唐金改進設計並試製，1803年成功地製作出第一台能抄紙的長網造紙機，又稱福德里尼爾紙機。圓網成形器是英國人J.迪金森於1809年發明的。1820年T.B.克蘭普頓首先用火加熱鐵板圓筒烘紙，直到1872年傑克遜發明了用虹吸管排除冷凝水的蒸汽加熱烘缸。1828年寒丁發明了壓輥。1863年賀立歐克 (Holyoke)紙廠發明了五輥超級壓光機。前後用了近百年的時間逐步完善了圓網和長網紙機的機型。現代所有造紙機基本上屬於這兩個機型的範疇。

造紙機

基本分類

習慣上按所採用的紙頁成形器類型將紙機分成長網、圓網、夾網及長圓網混合等機型；也有依其主要產品品種而分成文化用紙紙機(包括新聞紙）、板紙機（包括包裝用紙）、衛生紙機、特殊紙紙機；或按產紙厚薄分為薄型紙機、紙板機和常規紙機。

基本結構

根據抄造工藝的需要,紙機結構形式多樣,一般均由流送、成形、壓榨、烘乾、整飾、卷取及傳動等部件和輔助系統等配套設備組成。

成形部

造紙機

由流漿箱、胸輥、成形網、吸水箱及伏輥等組成。流漿箱布漿器將流送系統送來的成漿均勻地噴送到成形網上，漿速與網速應相匹配。控制漿速與網速是選用流漿箱箱型的主要因素。全封閉水力式流漿箱是以調節沖漿泵的送漿壓力來調整漿速，適用於高速紙機；氣墊式流漿箱是以調節氣墊壓力來調速，而開敞式高位流漿箱則以調整箱內漿位高度來調速，適用於中速紙機；開敞式隔倉流漿箱則適用於低速紙機。成形網為無端環狀網，在胸輥與伏輥之間，形成一個水平的或略帶傾斜度的平直網面，作為紙漿脫水的工作段，習慣稱它為網案,因而稱為長網。若將無端成形網置於圓形網籠上,成為弧形的脫水成形的工作段，稱為圓網。若用鑽有孔眼的鋼製網鼓,從軸端抽吸真空,以加速成形網網面上的紙漿脫水則稱為真空圓網或真空成形網。若紙漿是在兩張長網相夾持下，兩網同時進行脫水成形則稱為夾網成形器(圖2 )。這些成形器採用了不同形式的脫水元件，使網上的紙漿加速脫水。元件分有靜止、轉動和兩者兼用等 3類。靜止元件如脫水板、弧面真空箱等，轉動元件如案輥、真空成形輥等。除用單一形式成形器組成長網紙機、圓網紙機、夾網紙機外，還有用多長網、多圓網、多夾網和多種形式長圓網混合式成形器組合的成形部。

壓榨部

對成形後的濕紙頁以加壓的方式進一步脫水。它由輥面硬和軟的兩個輥子，如石輥和膠輥相配組成一組壓榨。壓榨部由同形式或不同形式的壓榨組組成，其中在習慣上還包括真空吸移裝置。壓榨時，以適當規格的毛布承托紙頁，它可以勻布加壓壓力並帶走部分被壓榨擠壓出來的水分，並可增強加壓的壓力，提高壓榨脫水能力。低速紙機多採用20～60kN/m的線壓力，高速紙機採用高達210kN/m線壓力,當採用高衝量壓榨時，如濕抄機壓榨可高達350kN/m線壓力;將包膠輥製成真空壓輥、溝紋壓輥、襯網壓輥、盲孔壓輥等，以更有效地將壓榨水帶離壓區，這些都是50年代以來採用提高壓榨脫水效率的新技術。之後又採用複式壓榨結構形成封閉引紙。它由二組或三組壓榨合併組成，由真空吸移輥將濕紙從成形網上剝離，用毛布承托送入複合壓榨，以後紙頁在各壓輥間傳遞，從而消除了過去紙頁在壓榨之間受著自重等因素的牽引作用造成斷頭的現象。80年代以來，出現了寬壓區壓榨技術，強韌的橡膠帶或膠輥，在強力受壓時變形,從而有著高達750kN/m線壓力和較寬的接觸面，有著明顯延長的脫水時間而大大提高了壓榨脫水能力，在高速紙機上效果更為突出。出壓榨的紙頁乾度可以從過去的30～37%提高到43～45%，有的甚至達到50%。紙頁接觸光滑的硬輥面的次數或是粗糙膠面的次數以及各面的脫水量的多少，都會影響紙頁的表面質量。處理合理則可以明顯減少紙頁兩面平滑度的差異，反之也可以造成兩面平滑度差異增大。

乾燥部

由齒輪傳動或由毛布帶動若干個烘缸為一組，若干組烘缸構成乾燥部。各組烘缸的線速度可以分別調整，保持各組烘缸之間微量速差以補償紙頁在乾燥過程中的收縮。出乾燥部的紙頁乾度一般在92～94%左右。在乾燥部末端，一般配有冷缸，使水氣能在冷缸面上凝聚。冷凝水可以濕潤紙頁表面以利於在整飾中得到較佳的表面平滑度。烘缸直徑以1.5m的效果最好。單面光紙可以通過採用高硬度、高光潔度缸面的大直徑烘缸而得到較高的單面光澤度,大直徑烘缸直徑一般採用3～7.5m。

表面整飾部

用多工序處理以取得良好的表面質量。大多數紙在紙機後都經過機械壓光機壓光，使紙面平整一致。機械壓光機由若干個冷鑄鐵輥製成，以各輥子的自重或另加壓將紙面壓平。若需要更高表面平滑度則要用超級壓光機壓光。它一般由紙粕輥和冷鑄鐵輥相間排列組成。根據使用要求不同，一些品種要經表面施膠來改進表面質量；有的要經過表面塗布，以改進外觀質量或印刷質量。表面施膠、塗布可以用成紙在紙機外通過施膠機及塗布機進行加工，也可以將施膠機及塗布設備組合在紙機內進行機內加工。

傳動系統

將紙機各部位聯接同步運轉，使機械電氣構成一體。由機械減速裝置、調速穩速裝置、分部傳動裝置等構成，均採用電力為動力源。

白水系統

是對紙機成形部脫水的回收、處理和回用系統。包括白水的收集、輸送、過濾或沉澱、氣浮等設備，以分離回收纖維及填料復用，以及將清淨的白水在造紙工藝過程中循環利用的整個系統。

輔助系統

由與紙機配套的電氣系統、真空系統、潤滑系統、車間給排汽系統、損紙處理、壓縮空氣系統、供汽供水排水系統等所組成。

故障特性

設備或系統在使用過程中，因某種原因喪失了規定功能或降低了效能而造成停機時，稱為設備故障。造紙機的停機故障主要有兩類：生產性固有故障和設備性故障。
（一）生產性固有故障停機特性與規律
這類停機主要是以保證產品質量和滿足生產工藝要求進行的工作，尤其生產高檔文化紙更為突出，產生停機的主要原因：一是刷洗工作，濕部濾水和脫水元件（或材料）在使用一定時間後其功能下降，脫、濾水達不到初始效果，需要定期清洗。二是更換主要工藝裝備，比如銅網、毛布達到使用壽命後，需要定期更換；壓榨膠輥、石輥受紙和刮刀接觸磨損，輥面中高發生變化，會影響產品質量，也需定期修復。
（二）設備性故障停機特點與分析
由於造紙機生產過程的特殊性和複雜性，設備性故障有以下特點：

1、設備故障點多，經常發生設備故障停機；

2、某些零部件使用壽命短，更換備件的頻率較高；

3、故障周期和所占用的維修時間差距較大，難以管理。造紙機產生設備性故障的原因是多方面的。造成設備性故障的主要原因有：
1、磨損：原因一，長期與銅網、毛布或紙漿、成型紙接觸磨損的零部件和設備，如漿泵、碎漿機、除砂器、真空箱面板、壓榨輥、壓光輥等；原因二，零部件之間相對頻繁運動的部位，如刮刀、進汽頭、氣缸、真空伏輥、真空泵等。
2、潤滑：機械轉動離不開軸承，以轉動輥為主的造紙機，輥的種類和數量繁多，各種型號的軸承有數百個，所以潤滑管理工作相當重要，尤其受水、高溫、重載的影響，潤滑油（脂）容易流失、蒸發、老化，以致破壞潤滑效果，造成軸承損壞和軸頭磨損。因此，定期檢查加油是必不可少的。
3、疲勞：重載和連續運行的機械容易發生疲勞破壞。在造紙機上，由於某些部位受機械結構和運行原理的制約，零部件（如網案搖振彈簧板、電磁離合器吸盤、聯軸器防超載銷釘等）設計強度不能太大，以免發生損壞。解決的方法，可以採取維修技改等措施。

傳動齒輪箱滲漏：

紙機在安裝運行一段時間後，齒輪箱各個嚙合點出現不同程度的滲漏，在紙機基礎板處形成聚集油區，出現這種情況分析總結出以下幾點原因造成的：

（1）由於烘缸的質量重心非均勻分布（烘缸單缸重5頓左右），加上烘缸為蒸汽加熱，在設備運行中，高壓蒸汽在烘缸中形成冷凝水，在高速運轉時造成冷凝水排水不利，在烘缸內形成一個離心力，烘缸要釋放這個力中只能向烘缸兩端竄動，引起齒輪嚙合處產生的一定頻率的震動。通常現代多缸紙機由55-80個缸組成，在運行中一起產生如此震動，導致各嚙合位置滲漏，此原因為滲漏的主要產生原因；

（2）由於烘缸為飽和蒸汽加熱，蒸汽溫度為120℃-130℃。金屬機架在密閉汽罩內自吸熱可達150℃,熱脹冷縮讓個別部位配合位置間隙過大（如烘缸與齒輪箱結合點），形成滲漏；

（3）齒輪箱各個零件嚙合面間塗抹密封劑，長時間的高溫震動，導緻密封失效，而滲漏；

（4）齒輪箱是鑄件，生產過程中要經過時效處理。如果時效時間短，齒輪箱的內應力未全部消除，安裝好的齒輪箱在運行中會繼續變形，進而導致滲漏；

（5）在安裝或檢修過程中，軸承壓蓋、齒輪壓蓋、齒輪半軸的的材料不同，在運行中受熱膨脹的係數也就不同，因此在安裝時要求膨脹間隙大於一定標準。在齒輪箱的實際運行和安裝過程中，由於檢修安裝工藝不當，膨脹間隙小於標準值就會造成齒輪箱在運行中承受了齒輪箱內部件強大的膨脹力產生變形，而形成滲漏；

（6）為了保證齒輪箱結合面的密封作用，對每個螺栓的冷緊、熱緊螺栓伸長量也都有明確的規定。但是在實際檢修工作中，如果沒有按照要求緊固螺栓，都會造成結合面變形形成滲漏。

高分子複合材料現場修復優勢及可行性分析

現場修復是興起的一種檢修模式，其原理是在不拆卸損壞設備或部件的前提下，採用高分子複合材料修復技術在現場進行修復。修復用的複合材料高分子滲透形成的分子間的作用力使其與修復部件形成優異的附著力，滿足設備在運行中承受各種複合力的要求。此類修復材料以福世藍高分子複合材料性能最為可靠。

現場修復精度通過幾個環節保證：修復位置牢固可靠，金屬表面清潔、乾燥。