摘
要：详细介绍了高速纸机流浆箱的主要设计参数、结构组成、各部件作用，根据实际生产经验，阐述了流浆箱的试运行过程和操作要点。关键词：高速纸机；流浆箱；结构；性能；试运行 Abstract: The design parameter, structure and the function of every part for the headbox of high speed paper machines were introduced in detail. The trial test program and operation key point were described according to the practical experience.
保安机器人
Key words: h ig h speed paper mach i ne; headbox; structure; trial test
中图分类号：TS734+.2；TS734+.4文献标志码：B 文章编号：1007-9211(2013)10-0006-05
河
南江河纸业股份有限公司P M6属于国家“十一五”科技支撑计划项目，于2012年8月建成投产，全部自主设计制造、安装调试，是国内第一台具有完全自主
知识产权的高速文化用纸纸机，工作车速1200～1500m/m i n，净纸幅宽5740m m，生产产品定量45～100g/m 2。与之配套的流浆箱，经过3年的科研攻关和科学实验，引入多个经验参数，优化了进浆方锥
总管和湍流发生器的数学模型，建立了关于流浆箱的一整套流体力学数学模型。利用现代计算机模拟技术，在多个方案中，选定适用参数范围较大、制作难度小、使用维修方便、投资少的最优设计方案，精心制作，设计20多套专用工装模具，最终克服现有机械加工设备精度不足等困难，成功开发出国内首台宽幅、高速纸机的流浆箱。在江河纸业P M6经过7个多月的联机调试和生产，运行状态稳定，纸品质量符合设计要求。
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流浆箱的设计参数和结构
1.1条码检测
流浆箱的主要参数
纸机设计车速：1200～1500m/min
上浆量：1423L/s，最大1800L/s，最小1000L/s 设计上浆浓度：0.75%～1.0%唇口宽度：
6180mm
冯育英，高级工程师；从事纸机
系统的研发，主要成果有适用于各种纸种和车速的流浆箱、帘式涂布机、膜转移施胶机、空气转向器、气浮干燥箱等。
5740/1500高速文化纸机流浆箱的结构、性能及其运行实践
⊙ 冯育英1
酸雨采样器
王国玉1
李治国1
马晓1
姜丰伟2
刘铸红
2
（1.河南大指造纸装备集成工程有限公司，河南武陟 454950；2.河南江河纸业股份有限公司，河南武陟 454950）
The structure, performance and operation of the headbox
for a 5740 high speed paper machine
⊙ FENG Yu-ying 1, WANG Guo-yu 1, LI Zhi-guo 1, MA Xiao 1, JIANG Feng-wei 2, LIU Zhu-hong 2 (1.Henan Dazhi Paper Machinery Integration Engineering Co., Ltd., Wuzhi 454950, Hennan, China;
2.Henan Jianghe Paper Co., Ltd., Wuzhi 454950, Hennan, China)
唇板开度调节范围：0～70mm
清洗时唇板开度范围：120mm
上唇板水平方向移动范围：0～25mm
上唇板微调器个数：61个
上唇板微调器距离：102mm
相邻两个微调器调整量允差：0.15mm
倾斜角度调节范围：-2°～5°
上浆总管设计回流量：10%
稀释白水控制阀间距：60mm
稀释水量占总进浆量的比例：7%～12%
稀释水回流量：10%
1.2流浆箱的结构
流浆箱的结构如图1、图2所示。
流浆箱主要由进浆方锥总管、多级管束、平衡室、湍流发生器、飘片、上下唇板、白水稀释系统以及各部分的调整机构
和机身组成。长6300m m、宽3200m m、高3500m m，设备重约46000kg。
1.2.1进浆方锥总管
上浆管道从上浆泵到进浆方锥总管远距离输送过程中，经过多个弯头转弯，上浆管道内的浆流处于浆料纤维分布不均、压力不稳定的状态，现在通常的设计是上浆管道沿纸机横向进入流浆箱。进浆方锥 总管是流浆箱与外部浆料工艺系统上浆管道直接连通的部件，它的主要功能是将上浆管道中的不稳定浆流在纸机横向等压分布，并通过稀释水孔板上的阶梯扩散孔沿纵向流动。阶梯扩散孔上下分为3排，数10个孔沿横向分布，所以进浆方锥总管中的浆流存在分岔压力损失，为了使每个阶梯扩散孔的浆流压力基本相等，方锥总管的截面积从进浆口到回流口是逐渐减小的锥管。同时，控制进浆方锥总管内浆流的平均流速在2.5～4.5m/s，以防止浆流中的纤维絮集和沉淀。为了生产加工的方便，将方锥管高度方向的尺寸固定为一个合适的数值，一侧为平面方便与其它部件连接，这样利用拜纳斯公式计算出的进浆方锥总管的另一个侧面的形状为抛物线型，大指装备公司设计制作了专用的工装设备。精确制作出了抛物线型侧面。进浆方锥总管使用的材质为进口双相耐酸不锈钢，内表面镜面抛光。外围有12道加强筋增加其刚度，使浆流的压力波动降至最小。
1.2.2稀释水装置
稀释水方锥管安装在进浆方锥总管的上方，来自纸机系统的白水由稀释水泵输送，通过管道与稀释水方锥管连通。浆流经过进浆方锥总管后进入孔板中的阶梯扩散孔继续向前
lrx图1 流浆箱的内部结构
1-上唇板 2-飘片 3-上唇板水平移动装置 4-湍流发生器 5-平衡室 6-上唇板微调装置 7-开度调节机构 8-稀释水方锥管 9-稀释水阀 10-稀释水孔板 11-稀释水通道 12-进浆方锥总管 13-管束 14-机座 15-基础板 16-下唇板
图2 流浆箱的外形结构
输送。在孔板内部竖直方向还有许多稀释水通道分别与每一个阶梯扩散孔连通，稀释水通过这些通道按需要的量经过稀释水阀自动控制加入到浆流的各个分区中。通过纸机自动控制系统自动控制各分区中稀释水的加入量，可以控制成纸对应横幅分区中的浆料浓度，调控成纸的横幅定量波动，使其在允许的范围内。稀释水方锥管也是按照沿纸机横向等压设计，其结构与进浆方锥总管相似。稀释水方锥管使用的材质为进口双相耐酸不锈钢，内表面镜面抛光。外围有12道加强筋。
稀释水阀采用高精度、大速比、无间隙特制的减速器，由步进电机驱动，步进电机一个步长为12000步，稀释水阀的控制精度非常高，动作平稳。
1.2.3多级管束
浆流经过进浆方锥总管后，进入孔板和管束两级阶梯扩散。一级阶梯扩散在孔板，其内部均布有30多个阶梯孔，上下分3排，加速比为1.22，在保持浆流湍流状态的同时，获得较好的
整流效果，并使稀释水与浆流初步混合。第二级扩散通过管束的扩散管完成，扩散管内的高强微湍流分散浆纤维，防止纤维絮聚。扩散管加速比设计为2.8，长径比为1∶5。内壁电镀抛光。
1.2.4平衡室
浆料在离开二级扩散管束以后，相邻扩散管浆流的浓度、流速和压力存在差别，均衡室的作用就是浆流上网之前有一定的时间进行局部区域性混合，消除相邻近扩散管中浆流特性明显不同，仍保持有一
定期望的可控的细微差别，以得到分区改变定量和水分含量。混合室的操作侧和传动侧各有一个250m m x370m m的清洗口，有铰链与流浆箱的墙板连接，清洗时可以打开，方便对均衡室彻底全面的清洗，便于观察均衡室内表面的状况；通过使用配备专用的内窥观察头，可以进一步观察到湍流发生器、管束中每根管内表面的详细状况；用特制的清洗，甚至能够做到清洗指定的管子。
1.2.5湍流发生器
浆流通过平衡室时，流速损失大，达到40%～60%，湍流减少，微湍流消失，浆流紊乱，横流、错流和涡流占主导，所以经过平衡室的浆流必须立即进入湍流发生器，整定浆流的方向，产生高强度的微湍流，消除横流、错流和涡流，提高浆流流速，增加浆流的微湍流，避免纤维絮集。
湍流发生器由数10根特制的高品质不锈钢管按一定的规则排列在一起，每根管子的截面由圆形逐渐圆滑过渡为长方形，长方形的长和宽的比值对不同的浆料品种有不同的值，其范围在0.618～1之间。管子的加工使用专用设备和模具，保证同一台流浆箱所用的每根管子形状误差严格控制在允许范围内。
1.2.6飘片
飘片的作用是将上唇板、下唇板、湍流发生器组成的三角形空间分成上下4个层次的流道，浆流通过湍流发生器后强制分流，进入这4个流道，虽然各浆流之间相对独立，但浆流间的压力和湍流还是互
相有影响并相互作用，相对压力大的浆流可以使飘片分开，增大流道面积，其浆流压力降低，同时影响到相邻浆流的流道面积，并改变其浆流压力大小，作用于飘片，反过来再影响到相邻的浆流，这样周而复始，循环不断，使浆流继续保持一定的扰动和湍流，使浆流厚度均匀，直到浆流通过唇口，喷射上网。
飘片的材质是聚氨酯，厚度为2m m，具有良好的柔性，表面非常光滑，与湍流发生器活动铰链接，有浆流的作用时可以上下飘动和局部产生塑性变形，均衡不同浆流的压力和流速。
如图2所示，打开唇板清洗口，可以观察飘片使用情况，可以更换有损伤的飘片。通过此清洗口还可以观察到上唇板、下唇板的使用情况和磨损程度，并对唇板进行清洗。1.2.7上唇板微调装置
手动旋转某个上唇板微调装置上的旋钮，通过微调装置带动上唇板的对应区段产生非常细微并且可控的局部变形，来改变唇板的局部开度大小，影响该区域上浆量的多少。微调装置采用无间隙差动螺纹结构。响应迅速，调节精确，精度可以达到0.001m m/度，通过旋钮上的刻度盘可以直观地看到调节的量。相邻两个微调调节量的差不允须超过0.2m m，调节量差值等于相邻旋钮的刻度盘上数值之差。相邻两个微调旋钮设计有机械互锁装置，以防止误操作对上唇板造成不可逆转的损伤。
1.2.8上唇板移动和开度调节
上唇板水平移动装置是一个专门设计的特殊铰链机构，具有沿水平面移动和沿水平轴转动两个自由度。上唇板水平移动装置沿水平方向向前或向后的位置变动带动上唇板实现水平方向的移动；调整上唇板相对于下唇板的水平位置，改变上网浆流的相关特性，如着网点的位置、浆流喷射角、浆流的厚度等。
转动开度调节机构上的大手轮，带动串联的6个减速机构，经过蜗轮蜗杆箱使蜗杆上、下移动，来带动整个上唇板通过水平移动装置绕水平轴转动，得到调节上唇板相对于下唇板之间的距离大小，也就是唇板开度调节。正常工作状态唇板开度调节范围0～70m m，清洗时唇板开度最大120m m，便于完成清洗作业。
1.2.9角度调整机构
整台流浆箱通过机座上的铰轴与角度调整机构和铰支座装配在一齐，安装在调校合格的基础板上。转动角度调整机构上的大手轮时，其减速机构输出端的蜗杆上、下运动，带动整个流浆箱绕支座水平铰轴转动，实现调整下唇板与水平面的夹角，满足设计的安装要求和工艺调整时实现流浆箱下唇板倾角微调。
2流浆箱的主要特点
丰胸乳液(1）把浆流沿纸机幅宽均匀分布开，保证了上网浆流的流速真正一致，较彻底地避免了横流、窜流、扰动等不规则流动，规范了成纸纤维的分布方向。
(2）既保证了上网浆流的稳定性，又使浆流中有一定的速差，产生流体剪力场，从而产生高强度、小规模的适当微湍动，保证了在较高浓度下的无絮聚均匀上网。
(3）为防止挂浆，便于清洗，流浆箱内部全部采用耐酸钢研磨和电解抛光，无死角，整个结构体现了科学、简单、精密的原则，同时配备有专门的清洗设备。
(4）创造性地设计稀释水调节机构，与整个纸机的Q C S 相联接，调节横幅定量。
(5）整个流浆箱为双电机运作，一个调节流浆箱的倾斜角
度，另一个调节堰板口开度，按照纸幅成形所需的流速和方向，把均匀分散的浆流以适当角度喷射到夹网成形器的适当位置。
(6）压头调节采用双电机上浆泵，以变频器调节转速，由MCS控制。
(7）高浓上网，完善的匀浆，整流装置可以保证流浆箱有较高的上网浓度，从而减少了脱水成本，提高了留着率和成形量。传统的新闻纸机上网浓度一般为0.6%～0.7%左右，夹网流浆箱的上网浓度一般为1%左右，甚至更高，可以减少近一半的用水量和脱水量。
(8)全自动化的控制系统，可以实现生产过程的数字化管理，更科学、更准确、更及时地与整台纸机的自动控制系统协作，完成一系列的前馈控制和反馈控制。
3流浆箱的安装
每一套角度调整机构和铰支座共用一块基础板，流浆箱共有6块基础板。安装时先安装操作侧和传动侧的两块基础板。将两块看作为一块整体的基础板调校，将这两块基础板按设计的相对位置尺寸粗校后灌水泥沙浆固定地脚螺栓。待地脚螺栓凝固得到强度后，再进一步精校，主要调整基础板的水平度在0.1m m以内，流浆箱安装基准槽与胸辊的水平距离和平行度误差在0.1mm以内，标高误差在0.15mm以内，并作好基础板安装调整的最终数据记录存档。二次灌浆凝固达到强度后，以这两块基础板为基准，校正其余的4块基础板，并灌浆固定。
安装流浆箱前，按照调整记录复核基础板的安装最终结果，保证基础板的正确无误；测量流浆箱下唇
板上平面与安装平面的距离1637m m，允差±10m m，以避免安装过程中下唇板碰到胸辊。在所有项目全部符合要求后，将流浆箱整体吊装，安放在基础板上，并用随机所带的螺栓将角度调整机构和铰支座与基础板连接在一起。由于流浆箱是为江河P M6量身定做的，上、下唇板的直线度在出厂时已经过精心调整，按上述要求安装好后，流浆箱与胸辊的相对位置就可以达到设计要求，只需要按设计数据调整好倾角2°，此数值按“1.2.9”转动角度调整机构上的大手轮并观察标尺，使角度指针指示到数值2，校核水平尺寸143m m，竖直距离306m m，这两个尺寸的误差应在±0.05mm内，证明流浆箱的安装已达到设计的安装要求。
垃圾锅炉流浆安装好后，要与浆、水系统工艺管道连接。流浆箱与工艺管道进行连接前，应对各工艺管道系统做全面彻底的检查，确保与流浆箱连通的管道内无异物；确保浆、水系统的各参数如压力、温度、流量等控制达到设计要求。4流浆箱的试运行与改进
江河纸业P M6于2012年8月建成投产，试生产75g/m2文化用纸。流浆箱的浆水平衡工艺参数如图3。
流浆箱的加载试验：流浆箱在正式使用前需要做加载试验。流浆箱的加载试验与浆水系统一齐用清水加载。将流浆箱的唇板开度调整到适应图3工艺参数的计算值10mm。4.1稀释水系统试验
稀释水泵启动前，将稀释水阀全部关闭并置于手动控制模式，将稀释水回流阀置于全开位置，启动稀释水泵，逐渐增大进入稀释水方锥管的清水流量至200L/s，维持30m i n，分步逐渐关小稀释水回流阀
的开度至其完全开度的40%，观察回流的量应随阀门的开度变化而改变。然后对每个稀释水阀进行开、逐渐增大开度、逐渐减小开度、关闭的过程试验，打开混合室清洗口直观观察水量的变化来试验每个稀释水阀动作是否正常，各条稀释水道是否通畅以及各水道密封是否完好，检查每个稀释水阀与稀释水方锥管和稀释水孔板的连接密封是否可靠。上面所有的加载试验全部合格后，合上混合室清洗口，将稀释水总流量控制在142L/s和回流量控制17L/s左右，接近图3中的实际工艺参数要求。保持参数要求稳定运行30m i n，同时通过打开唇板清洗口，观察每条飘片在清水中的飘动是否顺畅，全部符合要求后合上唇板清洗口，准备进行进浆方锥总管的加载试验。
4.2上浆系统试验
全开进浆方锥总管的回流阀，启动上浆泵，逐渐增大进入进浆方锥总管的清水流量至1800L/s，逐渐关小进浆方锥总管回流阀的开度至其完全开度的40%，观察回流的量应
图3 流浆箱的工艺参数
随阀门的开度减少而变小。将上浆泵的流量调整到1426L/s 左右，回流量调控到128L/s左右，维持参数不变，连续运行30m i n，观察唇板口喷出的浆流，检查上浆系统各连接部位是否有渗漏。
4.3试运行中发生的问题及其解决
流浆箱经过上水加载试验，发现存在有不足的地方。其中主要的一个问题是，从唇口喷出的浆流中存在微量气泡，系统压力有不可控的非周期性微小波动，经过检查排除了管道、阀门、浆泵和稀释水泵漏气的可能，通过长时间的上水试验仍没能完全解决这一问题。后经过仔细研究发现，由于流浆箱的结构特点，均衡室内腔最高点高于唇板口，当大量的压力水流从板口喷出时，便将其封住，均衡室内腔上方有可能存在少量的空气无法排出，正是由于这些少量空气被压缩而密闭在均衡室内，随着稀释水量或者上浆量的自动调节，流浆箱内流体细微的压力变化，被这部分压缩空气放大，影响到整个系统的压力稳定，并且有些空气会混入流体中，随水流排入。针对这些问题，在边流浆管处增设了排气装置，圆满解决了这一问题。其余发现的问题如唇板保温部件等，也全部解决。
5流浆箱的使用结果
实际联机试运行，运行车速分三个阶段：800m/m i n、1000m/m i n，到目前1250m/m i n运行。75g/m2横幅绝干定量标准偏差2σ≤0.3g/m2，
完全满足设计和实际生产要求。
[收稿日期:2013-04-17(修改稿)]
本刊讯 润滑油保护着设备的关键部件并改善其运行状态。润滑油如人体中的血液，通过血液检查能够了解人体的健康，同样，常规的油品分析能够帮助企业获得有价值的设备状态信息。
油品分析及其效益
油品分析基于一系列专为评估设备内部硬件及润滑油状态的测试，是一项通过分析油品成分监测设备状态的快速、非侵入性方法。润滑油的性能、污染物、磨损金属等因素由油品专家在实验室进行分析。通过定期测试，企业得以监控油品状况，确保机器及其它关键设备达到最佳使用寿命。
经过一段时间的油样分析结果追踪，企业能够确定设备的维护保养状态趋势，避免昂贵的维修费用和计划外停机。目前，根据日常维护保养程序进行油品分析，可以得到精准、重要的润滑油及设备状态相关数据。通过定期的油品分析和良好的维护保养程序，机器故障停机时间能够显著减少，从而降低设备维修的潜在风险，为工人提供更安全的操作环境。此外，油品分析还可以帮助延长润滑油使用寿命，能够有效地确定最佳换油周期，以及不同润滑系统过滤器的更换周期，帮助减少浪费并促
进保护环境。
将油品分析项目纳入维护体系
常规油品分析非常重要，但从何开
始却是一个难题。其实，通过以下七步简
易流程，就能轻松启动油品分析项目。
（1）确定关键设备：选定一旦故障
将危害生产的关键性设备，或者造价昂贵
对维护成本影响极大的设备作为油品分
析的对象，无需对工厂的每一个润滑系统
进行油品分析。
（2）进行设备注册：在实验室为设
备进行正确注册至关重要，因为正确注册
在实现常规趋势分析、及早发现润滑油及
设备的异常状况方面发挥着关键作用。实
验室会为不同的设备建立专门的测试模
板，因此企业不必关注某一特定设备应当
采用的测试方法。
（3）建立操作流程：建立统一的油
样提取操作流程，并为维护保养人员进
行操作流程培训。正确的取样流程对数
据分析的可靠性举足轻重，但其重要性却
往往没有得到足够的重视。
（4）采集油品样本：根据操作流程
取样并尽快送至实验室。搁置的样本可能
会因变质而导致结果失去代表性。
（5）分析油品样本：全面分析样本，
研究变化趋势，从而确定系统的运行状
况。常规的实验室可能了解检测对象却对
其具体配方知之甚少，因此无从判断数据
偏差是否显著。
（6）解读分析结果：采取必要的措
施以确保项目成功。一个样本的预警未必
意味着即时故障。因此，在采取大规模改
正措施前，应首先征求针对警报样本的咨
询意见，并重新取样以确认现有数据是否
无误。
（7）采取改正措施并存档：通常，文
档是了解维护保养记录、下一步维护保养
措施及需求的关键。将基于油品分析结果
所采取的改正措施存档，能够帮助确保生
产安全、环保措施及生产力的最大化。
经过验证的Signum油品分析
Signum油品分析系统已经帮助全球
数百家企业提高了工业设备性能。基于
Signum油样分析，美孚工程师提出了冲洗
方案，清洁润滑油系统。此外，工程师还
建议在检测润滑油和过滤器的状况不佳
时，重新设定分油机程序。
（钟华）
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