10万吨/年高得率化机浆关键设备的研制
摘 要：介绍了高得率化机浆装备技术的现状及发展情况，重点介绍了年产10万
吨高得率化学机械浆制浆关键设备的研制情况，特别是关键核心设备-高浓盘磨机的结构特点、主要零部件的加工制造及装配。
关键词：高得率化机浆；关键设备；高浓盘磨机；结构；加工；装配. 一、 高得率化机浆装备技术的现状及发展情况
高得率化机浆是新型的制浆技术，虽然历史不长，但发展很快，中国是世界上高得率化机浆最大的生产国和消费国，从上世纪90年代后期国内首条高得率化机浆浆生产线建成投产后，中国高得率浆发展非常迅速，到目前已建成高得率浆生产线30多条，生产能力约300万吨。
高得率化机浆主要有Andritz公司的碱性过氧化氢机械浆（APMP或PRC-APMP）及Metso公司的化学热磨机械浆（CTMP或BCTMP），采用的工艺方法及工艺条件有所差异，但生产线主要装备基本相同，化机浆生产线的关键核心设备是高浓磨浆机。目前高得率制浆工艺技术及关键装备技术基本被跨国公司Andritz公司和Metso公司垄断，国内5万吨/年以上的高得率化机浆生产线主体设备均由这两家公司提供，进口设备价格昂贵。
Andritz公司的高浓磨浆机为单盘或双盘的高浓盘磨机，随着生产线能力的提高，由常压磨向压力磨发展，单盘磨向双盘磨发展，高浓盘磨机最大规格72英寸，单盘磨最大生产能力为15万吨/年，双盘最大生产能力25万吨/年；Metso公司的高浓磨浆机为锥型磨，最大规格82英寸，单条线最大生产能力25万吨/年。
国内高得率化机浆工艺及装备技术研究起步晚，设备产能小，能耗大，灵活性、适应性差，虽然能进行一些辅助设备的配套生产，但关键设备的研制能力、成套生产线的设计能力、、集成能力等与国外相比差距很大，关键设备长期依靠进口。为贯彻《国家中长期科学和技术发展规划纲要》精神，推动国家“林纸一体化”进程，科技部启动了“十一五”国家科技支撑计划“林纸一体化工程技术研究与示范”重点项目，其中课题之一为“10万吨/年高得率化学机械浆制浆关键设备的研制”，该课题由轻工业杭州机电设计研究院、华南理工大学等单位承担，通过课题承担单位的共同努力，解决了压榨撕裂机的高压缩比螺旋轴结构、材质及加工方法，轴承总成结构；高浓盘磨机的磨盘间隙调节、
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磨室密封、主轴总成结构、制造加工精度及自控系统；压榨脱水机的螺旋轴压缩比分配、筛鼓结构、各段筛板孔径及开孔分布；高浓漂白塔的卸料器旋翼结构等关键技术难题，研制完成了挤压撕裂机、高浓盘磨机、压榨脱水机及高浓漂塔等关键设备，实现了年产10万吨高得率化机浆成套设备国产化，填补了国内空白。下面重点介绍关键核心设备--高浓盘磨机的有关研制情况。
二、高浓盘磨机的技术特征及结构特点
1、技术特征
1）型式：压力单盘磨 2）公称规格：68英寸 2）转速：1500rpm 3）最大轴功率：18000kw 4）设计压力：0.9Mpa 5）动盘最大推力：5×10 5N 6）磨浆浓度：25-40%
7）料塞螺旋：规格 ?600mm，配用动力：132kw 8）喂料螺旋：规格?800mm，配用动力：37kw 研制的高盘磨样机 2、结构特点
高浓盘磨机主要由进料系统、磨本体、润滑系统、冷却水系统、液压系统及自控系统等组成。 2.1进料系统
进料系统由料塞螺旋和喂料螺旋组成。 2.1.1料塞螺旋
料塞螺旋为一带压缩比的锥形螺旋， 压缩比2:1，螺旋出口有一个料塞段， 壳体带防滑条，木片经挤压后形成料塞，
有效封住磨室内磨浆产生的蒸汽压力。 料塞螺旋
2.1.2喂料螺旋
喂料螺旋为三头带式螺旋，设有
2 蒸汽回流排放口，蒸汽可由螺旋中心 逸出，保证进料均匀顺畅。螺旋悬臂
结构，壳体与主轴采用单端面机械密封。
喂料螺旋
2.2磨本体
磨本体主要由磨室、轴承总成、主机架等部件组成。
磨本体
磨室
2.2.1磨室
磨室由机壳、机盖及静盘、动盘组成。机壳采用焊接结构，机盖为厚壁平板，机盖与机壳铰链联接。机壳配两个出料口，背面设有预热蒸汽进口；磨室与主轴采用双端面机械密封；静盘安装在机盖上，厚壁平板机盖具有足够的强度和刚度；动盘与主轴锥面胀接，锥度1：50，拆卸方便。
2.2.2轴承总成
轴承总成主要由主轴、止推环、两侧的径向轴承、中间的动压止推平面轴承和轴承座、联接环等组成。
径向轴承采用园柱滚子轴承，滚子和轴承内圈之间可滑动。
磨室侧为一个径向轴承，驱动端两个径向轴承，其中一个为预载荷轴承，通过对预载螺栓加载平衡悬臂安装的动盘产生的主轴的挠度。
动压止推平面轴承采用国外进口的LEG双作用平面推力轴承，规格：23英寸，止推侧8个瓦片，非受力侧4个瓦片，可承受5×105N的轴向推力。同时轴承座圈作为活塞，外联接环作为液压缸使用，液压缸及活塞使用国外进口密封件。
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轴承总成 主机架
2.2.3主机架
主机架为厚钢板焊接结构，轴承装置安放在机架的中心，通过止推板用螺栓固定到主机架上；磨室机壳也用螺栓联接到主机架上。 2.3润滑及液压系统
润滑系统与液压系统共用一个液压站。
磨本体的主轴承，包括三个径向轴承和一个推力轴承，采用稀油润滑并冷却，设有油量显示调节报警、油压及油温显示报警，保护轴承的正常使用。
磨盘间隙的调节、加载及磨片的保护由自控系统给出信号，通过电气液压-伺服系统实现，调整精度0.01mm。 2.4冷却水系统
机械密封配备冷却水系统，设有水量显示调节、断流报警、水压及水温显示报警，保护机械密封的正常使用。 2.5自控系统
磨机配置独立的PLC系统，使用西门子PLC软件，对盘磨间隙、震动、液压系统、润滑系统、冷却水系统等通过仪表在线检测、自动调节、报警及保护控制，保证盘磨机正常运行。
三、主要零部件的加工制造及装配
高浓盘磨机结构复杂，零部件的加工制造及装配精度要求很高。 1、主要零部件的加工制造
大型高浓盘磨机缺乏相关标准及技术规范，有关主要零部件的加工制造参考大型汽轮机的有关技术规范执行。
1）转盘：大型锻件，调质处理，平衡品质等级G2.5，严格控制安装磨片平面的端
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面跳动，跳动量公差控制在0.05mm以内。
2）主轴：锻造后调质处理，安装转盘、径向轴承、推力环、联轴器处的同轴度5级形位公差。
3）推力环：锻造后调质处理，平衡品质等级G2.5，严格控制安装磨片平面的端面的跳动，跳动量公差控制在0.02mm以内
4）推力轴承座联接环作为液压缸，内表面磨削，严格控制圆柱度公差在0.04mm以内。
2、装配
1）推力环安装到主轴上后检查推力环两端面的跳动，跳动量控制在0.025mm以内。 2）控制轴承内圈与滚子的间隙在0.08-0.015mm。 3）安装转盘
转盘与主轴锥面胀接，涂色装配，接触率不小于80%；胀接的液压泵压力控制在140Mpa-170Mpa。
推进转盘的液压螺栓拉伸器压力维持在20Mpa，安装到位后，液压螺栓拉伸器至少保持8小时的压力。
4）控制转盘表面与磨室壳体端面的平行度
调节转盘和磨室壳体端面的径向跳动，保证磨室壳体端面与转盘表面平行。将跳动仪固定在磨室壳体上，把接触棒靠近转盘表面上，慢慢旋转转盘，最大允许的跳动量为0.075mm。
将跳动仪固定在转盘上，把接触棒靠近磨室壳体端面，慢慢旋转转盘，测量磨室壳体联接到主机架处四个点的读数，最大允许的跳动量为0.075mm。保证动盘和静盘间的平行度在0.1mm内。
作者简介：谢德永，教授级高级工程师，轻工业杭州机电设计研究院制浆工程部部长，主要从事制浆装备的研究设计开发工作。 联系方式：
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