Производство бумаги и картона

Характерной особенностью объемных вакуумных насосов - во­ докольцевого и типа Руте - в отличие от вакуумной турбо­ воздуходувки является практически постоянный расход при из­ менении разрежения на всасывании. Поэтому в противоположность вакуумной турбовоздуходувке изменившаяся воздухопроницаемость полотна или сукна у объемных вакуумных насосов вызывает резкое изменение вакуума при почти постоянном расходе. У вакуумных во­ докольцевых насосов и вакуумных насосов типа Руте подключение различных зон отсоса к одному источнику вакуума возможно только тогда, когда это позволяет их взаимное влияние. У вакуумной турбо­ воздуходувки влияние друг на друга различных зон отсоса, подключенных к одному коллектору, незначительно. И это позволяет при проектировании вакуумной системы объединять на одной ступени турбовоздуходувки различные зоны отсоса бумагоделательной маши­ ны. Характерная особенность вакуумных турбовоздуходувок - за­ висимость потребляемой мощности от подачи. При уменьшении подачи мощность уменьшается.

Вакуумные водокольцевые насосы потребляют практически одинаковую мощность, независимо от создаваемого разрежения. Мощность вакуумных насосов Руте пропорциональна со­ здаваемому разрежению. Сравнение энергетических характеристик турбовоздуходувок и водокольцевых насосов показывает, что при использовании турбовоздуходувок осуществляется значительная экономия расхода электроэнергии. Особенно существенный эффект (30...40 %) достигается при вакууме до 50 кПа. Если сравнить на­ сосы Руте и турбовоздуходувки, то они имеют близкие удельные расходы мощности, но существенную экономию дает горячий воз­ дух, получаемый в вакуумной системе с турбовоздуходувками.

Вакуумные системы на базе турбовоздуходувок и насосов Руте по сравнению с вакуумными системами с водокольцевыми вакуум­ ными насосами обеспечивают значительно меньшее потребление свежей воды. Для создания разрежения в зонах отсоса широкофор­ матных быстроходных машин, вырабатывающих определенный вид продукции, наиболее экономичны турбовоздуходувки и насосы Руте. Применение в качестве генератора вакуума водокольцевого насоса целесообразно, если объемы отсасываемого воздуха малы и отсутствует место для установки водоотделителей.

Вакуумная система на базе водокольцевых вакуум-насосов максимально проста, лишена автоматики и при этом (так как зоны отсоса оборудованы отдельными вакуумными насосами) отличает­ ся гибкостью и надежностью в работе.

Исключительно важным вопросом при проектировании ва­ куумной системы является определение расходных характеристик различных зон отсоса. При определении количества воздуха, про­ сасываемого в данной зоне отсоса при заданном уровне разрежения, необходимо принимать в расчет большее количество факторов: вид бумаги, массу 1 м2 полотна, степень помола, содер­ жание наполнителей, геометрические характеристики зоны отсоса, вид сетки и сукна, скорость машины, температуру отлива и др. Для ориентировочного расчета и сравнительного анализа можно реко­ мендовать нормы, разработанные в ЦНИИбуммаше.

При проектировании вакуумных трубопроводов следует из­ бегать вертикальных подъемов после горизонтальных участков, карманов, так как это может привести к образованию водяных про­ бок и пульсации разрежения. Трубопроводы должны быть рассчитаны на максимальный рабочий вакуум. Потери давления в отсасывающих валах и трубопроводах должны быть ми­ нимальными. В отсасывающих валах скорость потока не должна превышать 60 м/с, а в трубопроводах - 30 м/с.

Вакуумная система с турбовоздуходувками состоит из сле­ дующих элементов: вакуумного турбовоздуходувного агрегата, включающего вакуумную турбовоздуходувку, редуктор, систему централизованной смазки и привода; установки для водоотделения, включающей водоотделители специальной конструкции и насосы для откачки отделяющейся воды; системы регулирования, состоя­ щей из схемы защиты от перегрузки и помпажа, а также из регуляторов и устройств электрической блокировки.

При работе турбовоздуходувки недопустимо попадание в про­ точную часть воды даже в капельном виде. Это связано с эрозионным действием воды на ротор, а также с возникающими при этом недопустимыми динамическими нагрузками.

Для отделения воды из водовоздушной смеси, идущей из зоны отсоса, в отсасывающие трубопроводы встроены водоотделители. Применяются две системы водоотделения - гравитационная и экс­ тракционная. При гравитационной системе вода из водоотделителя отводится самотеком при помощи барометрической трубы в глубин­ ный (9... 12 м) колодец с гидрозатвором. Вода из колодца откачивается

насосом. При экстракционной системе вода из водоотделителя отво­ дится экстракционными насосами. Эта система применяется в тех случаях, когда строительство гидрозатвора связано с большими труд­ ностями (скала, грунтовые воды и т. п.). Поплавки-выключатели водоотделителей служат в качестве предохранительного устройства при недопустимом повышении уровня жидкости, например, из-за от­ каза экстракционного насоса. При этой системе работоспособность всего узла зависит от надежности работы насоса.

При сжатии воздуха в турбовоздуходувке его температура на выходе достигает 110... 160 °С.

Расчёт производительности вакуум-насосов

На современных машинах устанавливают ротационные водо­ кольцевые вакуумные насосы и турбовоздуходувки. Турбовоздухо­ дувки применяются на машинах большой производительности, коэф­ фициент полезного действия их достигает 70...75 %. Воздух после турбовоздуходувок имеет температуру 120-170 °С и используется для вентиляции сушильной часта в смеси со свежим воздухом.

Вакуумные устройства применяются для создания разряжения в отсасывающих ящиках, в камерах отсасывающего гауч-вала, пе­ ресасывающего устройства, передаточного вала, в камерах прес­ совых валов, сукномойках.

Производительность вакуумных насосов в настоящее время определяют по методу удельной производительности, т.е. по про­ изводительности насоса, приходящейся на 1 м ширины при ско­ рости машины 1 м/мин.

Производительность вакуум-насоса

КВ у

&= 1000 , м3/мин,

где К - удельная производительность, л/мин; В - ширина машины, м; v - скорость машины, м/мин.

Производительность вакуумного насоса подвижных сукномоек

QH=Kr n H 9

где К\ - расход воздуха на 1 подвижную головку сукномойки, ко­ торый составляет 3 м3/мин; Н - количество сукномоек; п - количество подвижных головок в сукномойке.

Пример расчета вакуум-насосов приведен в разд. 13 настояще­ го пособия.

В табл. 82 приведены удельная производительность и величи­ на необходимого вакуума в обезвоживающих элементах.

Для высокоскоростных и производительных бумагоделатель­ ных машин фирма «AHLSTROM» рекомендует надежные, с высо­ ким КПД насосы НЭШ 904 (табл. 84).

О к о н ч а н и е т а б л . 84

В табл. 85 приведены технические характеристики воздуходу­ вок типа «Руте» (турбовоздуходувок).

Т а б л и ц а 85

Воздуходувки типа «Руте»

Вакуумные водокольцевые насосы для создания вакуума уста­ навливаются кроме прессовой части и в конце пароконденсатной системы (по ходу пара) с целью удаления неконденсирующихся га­ зов и создания пониженного давления в последнем водоотделителе, что способствует увеличению перепадов давлений между паровы­ ми группами цилиндров.

В табл. 86 приведены характеристики вакуумных водокольце­ вых насосов типа ВВН.

Техническая характеристика вакуумных водокольцевых насосов

9.ПЕРЕРАБОТКА ОБОРОТНОГО БРАКА

9.1.Система приема, переработки и удаления брака

При нормальной безобрывной работе машины брак пред­ ставляет собой кромки полотна, отсекаемые на гауч-вале. Для переработки и удаления брака применяются системы, произво­ дительность которых соответствует 80 % производительности машины, что позволяет избежать простоя машины при длительных неполадках и обрывах бумажного полотна. Система приема, пере­ работки и удаления брака состоит минимум из двух автономно работающих установок. Одна установка (гауч-мешалка), располо­ женная под сеточной и прессовой частями машины (на современных машинах используются две гауч-мешалки, одна под гауч-валом, другая под прессами), перерабатывает мокрый брак, другая (гидроразбиватель), расположенная в конце сушильной час­ ти машины, под каландром и накатом,- сухой брак. В зависимости от конструкции бумагоделательной машины дополнительно при­ меняются установки для сбора, переработки и удаления брака, об­ разующегося в районе клеильного пресса или полусухого каландра.

Система приема, переработки и удаления брака включает сле­ дующее оборудование: механические устройства, встроенные в ванны и обеспечивающие переработку брака; массные центробежные насо­ сы; конвейеры ленточные или винтовые (необходимость установки определяется конструкцией бумагоделательной машины); направ­ ляющие лотки и гидролотки; спрыски; массопроводы и трубопроводы оборотной воды; запорно-регулирующую арматуру ручного, автома­ тического или дистанционного управления; приборы КИП и А.

Гауч-мешалки устанавливаются на 1-м этаже машинного зала под гауч-валом машины. В ванне гауч-мешалки размещают один, два или четыре горизонтальных вала с рабочими органами в виде пропеллеров или лопастей. Вал опирается на два подшипника, ко­ торые располагаются за пределами ванны. В местах прохода валов через стенки ванны имеются сальниковые устройства. Привод ме­ тальных устройств осуществляется от электродвигателя через редуктор либо через клиноременную передачу.

В качестве рабочего органа гауч-мешалок все большее при­ менение находят циркуляционные пропеллерные устройства. Иногда, особенно на широких сушильных машинах, в гауч-мешал- ках применяют рабочие органы однотипные с гидроразбивателями, устанавливаемыми на машине для переработки сухого брака. По­ скольку расход энергии на роспуск мокрого брака значительно меньше, чем на роспуск сухого брака, рабочие органы гаучмешалки имеют меньшую частоту вращения и для привода их не­ обходим электродвигатель меньшей мощности.

Работа гауч-мешалок автоматизирована с целью обеспечения наиболее оптимального режима работы метальных устройств, сохра­ нения заданной концентрации массы, исключения переливов массы, обеспечения оптимального режима работы массных насосов, откачи­ вающих массу, а также облегчения труда обслуживающего персонала.

Гауч-мешалки рассчитаны на работу в двух режимах. При безобрывной работе машины они используются для переработки кромок; при обрыве в сеточной или прессовой части - для перера­ ботки полотна. Для машин небольшой производительности объемы массы, поступающей в гауч-мешалку при обоих режимах, отлича­ ются незначительно, в этих случаях для удаления переработанного брака устанавливается один насос. При этом насос и метальное устройство работают непрерывно. С помощью регулятора уровня в ванне поддерживается постоянный уровень при всех режимах. Гауч-мешалка снабжена сигнализацией максимального уровня.

В режиме переработки кромок в ванну гауч-мешалки посту­ пают отсекаемые кромки полотна, вода от смыва кромок, первого спрыска сетки, отжатая на гауч-вале. В этом случае концентрация массы в ванне низкая (не превышает 0,5...0,7 %), и поэтому перед введением этой массы в систему подготовки массы подготовитель­ ного отдела она насосом подается на сгуститель. В режиме переработки полотна в ванну гауч-мешалки поступает с гауч-вала все полотно сухостью до 22 % либо полотно после первого пресса сухостью до 28 %, поэтому необходима подача оборотной воды для смыва полотна с сетки (отбойный спрыск) и для разбавления его до концентрации массы 3 %. Обрыв полотна в мокрой части машины фиксируется фотоэлектрическим датчиком. По импульсу от датчи­ ка обрыва автоматически открывается задвижка, установленная на трубопроводе подачи оборотной воды в отбойный спрыск, и за­

движка, установленная на трубопроводе подачи оборотной воды для разбавления массы в гауч-мешалке. Количество оборотной во­ ды, подаваемой для разбавления массы, регулируется дистанциионно с помощью клапана. Масса, минуя сгуститель, перекачивается насосом в бассейн брака.

Метальное устройство работает эффективно, если уровень массы поддерживается постоянным и находится на расстоянии 0,5.. .0,6 м от лопастей метальных устройств.

Гидроразбиватели, применяемые в целлюлозно-бумажной промышленности, могут быть разделены на три основных типа: вертикальные, горизонтальные и комбинированные. Тип ротора выбирается в зависимости от влагопрочности распускаемого мате­ риала. Для легкораспускаемых материалов, когда необходимо преобладание гидравлического воздействия на распускаемый мате­ риал по сравнению с механическим, используется ротор без применения сил трения. Для влагопрочных материалов и картона, а также в том случае, если гидроразбиватель предназначен для пол­ ного роспуска волокнистых материалов, используется ротор с применением сил трения.

Система переработки сухого брака имеет два массных насоса. Гидроразбиватель может работать в режиме переработки кромок с продольно-резательного станка и переработки брака в количестве, соответствующем машинной выработке продукции при максималь­ ной скорости машины. Перед пуском машины ванна гидроразбивателя должна быть заполнена водой на 2/3 ее объема.

При переработке кромок работает один насос в режиме ре­ циркуляции массы, все клапаны закрыты. При достижении задан­ ной концентрации массы по импульсу от регулятора концентрации автоматически открываются клапаны, установленные на линии по­ дачи оборотной воды для регулирования концентрации массы в гидроразбивателе. Как только уровень массы в ванне достигнет максимального, включается насос, который будет перекачивать массу в бассейн брака до тех пор, пока в ванне не установится ра­ бочий уровень.

При обрыве полотна автоматически открывается клапан, обес­ печивающий дополнительную подачу воды, необходимой для разбавления брака до концентрации несколько выше заданной для того, чтобы окончательное регулирование ее проводилось регуля­

тором концентрации. После роспуска брака, связанного с обрывом, система автоматически перестраивается на операцию роспуска кромок.

Окружная скорость ротора обычно составляет 5...9 м/с для га- уч-мешалок и 12...20 м/с - для гидроразбивателей.

Геометрические размеры ванны и диаметр ротора связаны сле­ дующими зависимостями:

Ш>р = 2-2,5; LIDV= 4-8,

где Dp - диаметр ротора, м;Ь - ширина ванны, м; L - длина ванны, м. В случае установки в ванне двух и более роторов расстояние ме­

жду двумя соседними роторами должно находиться в пределах 2.. .2,5 диаметров ротора. Производительность гидроразбивателей должна быть равна или несколько больше производительности машины.

Распускается брак в водно-волокнистую суспензию, во-пер­ вых, вследствие разрыва механических связей между волокнами материала в результате непосредственного воздействия ротора, ударов о неподвижные планки и подвижные лопасти, ножи и, вовторых, за счет сдвигающих сил, возникающих вследствие разно­ сти скоростей потока суспензии.

Мощность (N, кВт), затрачиваемую на роспуск брака, можно приблизительно определить по формуле

tf=o,oi#e,

где К - удельный расход энергии на роспуск, кДж/100 кг; 0 - про­ изводительность установки, кг/сут.

Мощность (N, кВт) приводного электродвигателя ротора опре­ деляется по формуле