АРМАТУРА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ

Процесс изготовления бумаги включает несколько автоматизированных систем, регулирующих концентрацию бумажной массы. Специальные датчики и преобразователи подают сигналы для управления регулирующей арматурой разбавления водой. Для этих систем регулирования используют шаровые краны, наиболее часто — сегментного типа.

В этом процессе конечная композиция образуется на бумагоделательной машине в результате смешения потоков бумажной массы, реагентов, связующих и наполнителей. Они поступают в систему смешения (дозирования) бумажной массы, где поток с каждой линии регулируется регуляторами соотношения. Эти регулирующие контуры требуют точности, поэтому здесь используются шаровые полнопроходные и сегментные краны.

Для «простых» регулирующих контуров (например, регулирования уровня в емкостях и т.п.) используются сегментные шаровые краны и дисковые затворы.

При работе под вакуумом дисковый затвор является наиболее экономичным для целей и регулирования и отсечки. Дисковый затвор применяют на линиях фильтрации и очистки, а также в случаях, где содержание бумажной массы ниже 5 %. В последнее время для отсечки основных линий подачи пара, на машине для сушки бумаги, используют дисковые затворы бесфланцевого типа. Они с успехом могут заменить полнопроходные и сегментные шаровые краны.

В виду повышенных требований к регулированию бумажной массы некоторые фирмы разработали систему, включающую регулирующую арматуру с приводом на основе шагового электродвигателя, рис.5.

Рис. 5. Регулирующая арматура с шаговым электродвигателем

С помощью сигналов, поступающих от компьютера, система способна управлять движением арматуры без гистерезиса. Отдельные элементы электроники и платы, смонтированные в блоке управления, входят в систему.

Необходим тщательный выбор арматуры для вспомогательных отделов целлюлозно-бумажного производства. Наполнители и крахмал, добавляемые во многие сорта печатных бумаг, а также каолиновая паста, входящая в состав покрытий, вызывают износ и эрозию. В связи с этим применяются шаровые краны с металлическими седлами. Седла, изготовленные из мягкого неметаллического материала, быстро изнашиваются, и требуется их частая замена независимо от конструкции.

Малошумные шаровые краны с установленными в них элементами шумоподавления применяют, когда высок перепад давления при дросселировании. Модификации регулирующих элементов с пластинами шумоподавления обеспечивают постепенное снижение давления. Это решает проблемы шума, кавитации и эрозии.

пневмоприводЫ для АРМАТУРЫ

Интенсификация технологических процессов в целлюлозно-бумажной промышленности и их высокая оснащенность системами автоматизации предъявляют повышенные требования к оборудованию и, в том числе, к регулирующим устройствам и их пневмоприводам. В ЦБП используется поворотная арматура (шаровые полнопроходные и сегментные краны, дисковые затворы, поворотно-плунжерные клапаны и т.п.), оснащенные в основном поршневыми пневмоприводами.

Основными требованиями к пневмоприводам являются:

— высокая надежность;

— функционирование в широким диапазоне параметров окружающей среды (температура, агрессивная атмосфера и др.);

— технические характеристики (зависимость крутящего момента от угла поворота и др.) должны учитывать особенности поворотной арматуры;

— возможность диагностики технического состояния в режиме «online».

В настоящем времени ЦБП России оснащена пневмоприводами более чем на 70%, из которых основным является поршневой привод, показанный на рис.6

Рис. 6. Пневмопривод поршневого типа, применяемый в ЦБП

Привод сконструирован для регулирующей и запорной арматуры и обеспечивает поворот на четверть оборота. Первые образцы данного привода появились на предприятиях ЦБП в 60-е годы прошлого века и за прошедшие годы доказали свою надежность и эффективность в эксплуатации. Конструкция привода состоит из пневмоцилиндра и рычажного механизма (редуктора), который преобразует линейное движение поршня во вращательное движение приводного вала на 90° (макс. 98 °).

На рис. 7 изображена характеристика крутящего момента «Мß» относительно угла поворота приводного вала «ß». Максимальный крутящий момент достигается при ß=0°, что обычно соответствует закрытому положению шаровых кранов и дисковых затворов, и где наблюдается максимальный крутящий момент диска или седла. Другой пик образуется при ß=60…80°, что соответствует максимальной величине динамического крутящего момента в дисковых затворах.

Рис. 7. Характеристика крутящего момента поршневого пневмопривода относительно угла поворота приводного вала

Простая кинематическая схема позволяет создать высоконадежную конструкцию привода. Уплотнение «поршень-цилиндр» мало изнашиваются, т.к. практически отсутствует поперечная сила, действующая на поршень.

Для адаптации на конкретном технологическом процессе ЦБП и для повышения надежности конструкторы фирм-производителей разрабатывают ряд специальных конструкций уплотнений и подшипников. Так, существуют градации для работы при повышенной температуре окружающей среды от -20 °С до +120 °С; для работы при низких температурах (до -40 °С); стандартное исполнение от +20 °С до +70 °С. Уплотнительные кольца в этой конструкции выполнены из фтористоуглеродной резины, а уплотнение поршня выполнено из тефлона с углеродом. Существуют конструкции на большое число переключений (циклов), более 1*10⁶ . В этих конструкциях используются подшипники из армированного материала и сложные уплотнения.

Современным решением является диагностика приводов. Диагностика приводов в режиме online реализуется с помощью интеллектуальных позиционеров и специальных программно-диагностических комплексов. Состояние уплотнений поршня контролируется посредством обработки сигнала разности давлений в полостях цилиндра, тренды изменения качества уплотнений сохраняются в памяти позиционера и доступны для анализа работоспособности, проводимого обслуживающим персоналом. Состояние подшипников привода также контролируется позиционером. Контроль проводится совместно с диагностикой технического состояниия арматуры по величине крутящего момента вала привода и величине гистерезиса. Технические и программные средства в настоящем времени позволяют в режиме online достаточно точно контролировать состояние пневмопривода и планировать техническое обслуживание и ремонтные работы.

Несмотря на эффективность применения поршневых пневмоприводов, в отрасли наметился поэтапный переход на более совершенные диафрагменные приводы, рис.8. Особенно это стало заметным при реализации проектов новых высокоскоростных бумагоделательных машин. Главным достоинством этого привода является практически полное устранение внутреннего трения. Это, в свою очередь, дает лучшее соответствие управляющему сигналу, особенно, на малых ходах и высоких требованиях к скорости отклика. Ряд эксплуатационных испытаний показали, что можно снизить колебательность процесса по сравнению с поршневыми приводами еще на 22%.

Рис. 8. Диафрагменный привод