Приводы для целлюлозно-бумажной промышленности: редукторы, двигатели, тормоза и муфты
Целлюлозно-бумажное производство — это длинные технологические линии непрерывного действия (БДМ длиной 100–250 м работают 24/7 с плановыми остановами раз в 4–6 недель), сочетающие тяжёлый низкооборотный привод варочных и рафинирующих агрегатов с прецизионным секционным регулированием бумагоделательной машины. Главный привод секций БДМ требует точности удержания скорости лучше 0,01 % между секциями (иначе обрыв полотна), рафинеры с двигателями 1,5–7,5 МВт работают на пиковой нагрузке круглосуточно, а тормоза накатчиков и продольно-резательных станков должны мгновенно останавливать рулоны массой до 60 тонн без растягивания полотна.
Типовые задачи отрасли
- Главный привод секций бумагоделательной и картоноделательной машины (БДМ/КДМ): сеточная, прессовая, сушильная, каландровая части — 10–30 секций по 75–1 500 кВт каждая с синхронизацией 0,01 %
- Привод дисковых рафинеров и мельниц размола целлюлозы — мощности 1 500–7 500 кВт, длительный режим S1, тяжёлый пуск под нагрузкой
- Приводы варочных котлов непрерывного и периодического действия (Kamyr, Pandia) — низкие обороты, высокие моменты, агрессивная среда щёлочи
- Приводы гофрокартонных линий (corrugator) — гофровальные валы, клеевые секции, накатчики и продольно-резательные — 75–355 кВт на каждую секцию
- Накатные станции (reels) и продольно-резательные станки (winders, rewinders) — 30–250 кВт с прецизионным удержанием натяжения и быстрым торможением
- Цилиндрические сушильные группы и флэш-сушки — длительный режим, паровая среда +180 °C, высокая влажность
- Прессы отжима, барабанные сита, окорочные барабаны (debarkers), дробилки и конвейеры щепы — тяжёлый пуск, абразивная среда
- Multi-drive системы секционного регулирования БДМ — общая шина DC, 30+ преобразователей частоты на одну машину с координацией момента и натяжения
Редукторы
Редукторы целлюлозно-бумажного производства делятся на три класса. Первый — главные приводы секций БДМ и КДМ: специальные многоступенчатые цилиндрические редукторы с распределением мощности через торсионные валы, рассчитанные на 100 000+ часов работы без остановки и сервис-фактор не ниже 2,0. Второй — тяжёлые редукторы рафинеров и варочных котлов с большими передаточными отношениями. Третий — индустриальные мотор-редукторы для конвейеров щепы, сит, рулонных машин. Особенность отрасли — длительный режим S1 при влажности 70–95 % и температуре в зоне сушильной части до +60 °C, что требует усиленных уплотнений, синтетического масла и принудительного маслоохлаждения.
Главный привод сеточной и прессовой части БДМ
Многоступенчатые цилиндрические редукторы серий CGC ZSY/JSC с шевронной выходной парой передают момент на гранд-валы (couch roll, press roll). Шевронные шестерни компенсируют осевые усилия и работают тихо при окружных скоростях 15–25 м/с — критично из-за непрерывного режима. Применяются с электронной синхронизацией секций через ВВ-преобразователь и точными энкодерами 8192 имп/об.
- — Передаточное отношение 8–40
- — Выходной момент 30–250 кН·м
- — Сервис-фактор не менее 2,0 для S1 и непрерывной работы
- — Принудительная циркуляционная смазка с маслоохладителем
- — Точность углового позиционирования через инкрементальный энкодер
Редукторы сушильной и каландровой части
Сушильная часть БДМ содержит 30–80 паровых цилиндров диаметром 1,5–1,8 м, сгруппированных в 4–8 секций. Каждая секция имеет свой редуктор и двигатель с независимым регулированием скорости — это компенсирует усадку полотна по мере высыхания. Среда — пар +180 °C, конденсат, влажность до 95 %. Требуются термостойкие уплотнения Viton и синтетическое масло VG 320 с высоким индексом вязкости.
- — Термостойкие уплотнения (рабочая температура до +120 °C на корпусе)
- — Синтетическое полигликолевое или ПАО-масло VG 220–320
- — IP56 с защитой от конденсата
- — Возможность точной электронной синхронизации между секциями
Приводы дисковых рафинеров и мельниц
Двухступенчатые цилиндрические или коническо-цилиндрические редукторы передают момент от ВВ-двигателя 1,5–7,5 МВт на главный диск рафинера. Тяжёлый пуск при заполненной рабочей камере требует сервис-фактора не ниже 2,5 и часто пусковой гидромуфты Jiaohua YOX между двигателем и редуктором. Серия CGC HRC спроектирована специально для рафинеров и мельниц размола массы.
- — Передаточное отношение 4–12 (двигатель 1 000 об/мин → диск 250–500 об/мин)
- — Выходной момент до 800 кН·м
- — Сервис-фактор ≥ 2,5 для тяжёлого пуска под нагрузкой
- — Совместимость с пусковой гидромуфтой по фланцу
- — Маслонасосная станция с фильтром тонкой очистки
Приводы варочных котлов и пропарочных камер
Тихоходные планетарные или цилиндрические редукторы с большим передаточным отношением для привода вращающихся варочных котлов периодического действия и шнеков непрерывной варки Kamyr. Скорость вращения 0,5–4 об/мин, длительный режим, агрессивная среда варочного раствора (NaOH, Na₂S, белый щёлок). Требуются нержавеющие или эпоксидно-окрашенные корпуса и двойные уплотнения с защитой полости подшипников.
- — Передаточное отношение 200–800
- — Антикоррозийная защита корпуса и валов
- — Двойные уплотнения с дренажом протечек
- — Контроль вибрации и температуры подшипников
- — Возможность работы в парной схеме на одну ведомую шестерню
Конвейерные и вспомогательные мотор-редукторы
Серии K (коническо-цилиндрические) и F (параллельные) для конвейеров щепы, готовой бумаги, шнеков подачи. Тяжёлый пуск при заполненном бункере щепы требует SF не ниже 1,8. На наклонных конвейерах щепы обязательна обгонная муфта — серии Tianiu NJZ — для предотвращения обратного хода под весом груза при остановке.
- — K-серия (конические) для тяжёлых конвейеров щепы
- — F-серия (параллельные) для шнеков и сит
- — Сервис-фактор не менее 1,8
- — Опция установки backstop на наклонных конвейерах
- — Защита от попадания пыли и щепы (IP65)
Электродвигатели большой мощности
Целлюлозно-бумажная — одна из самых электроёмких отраслей: рафинеры комбината средней мощности потребляют 30–60 МВт, БДМ с её 10–30 секциями — ещё 10–25 МВт. Главные двигатели рафинеров — высоковольтные асинхронные 6/10 кВ, мощностью 1 500–7 500 кВт. Двигатели секций БДМ — преимущественно низковольтные 400–690 В с инвертором, мощностью 75–1 500 кВт каждый, объединённые в multi-drive систему с общей шиной DC. Требования: возможность работы с инвертором (изоляция класса H), высокий пусковой момент для рафинеров, точное удержание момента и скорости для секций БДМ.
ВВ-двигатели рафинеров и мельниц размола
Асинхронные двигатели Wolong YHTM/YKK мощностью 1 500–7 500 кВт на 6 или 10 кВ. Длительный режим S1, тяжёлый пуск под нагрузкой требует пускового момента не менее 1,8 номинального. Применяется принудительное водо-воздушное охлаждение IC81W из-за высокой мощности рассеивания и компактности компоновки. Часто используется в паре с гидромуфтой Jiaohua для мягкого пуска.
- — Мощность 1 500–7 500 кВт, напряжение 6/10 кВ
- — Пусковой момент ≥ 1,8 номинального
- — Принудительное охлаждение IC81W (вода-воздух)
- — Изолированный подшипник на стороне противоположной от муфты
- — Термосопротивления Pt100 на обмотке и подшипниках
Двигатели секций БДМ с инвертором
Низковольтные асинхронные двигатели Wolong YE3/YVF с независимой вентиляцией мощностью 75–1 500 кВт. Работают через инвертор в режиме регулирования момента/скорости с точностью ±0,01 % — это критично для синхронизации секций по мере усадки полотна. Класс изоляции H, исполнение для инверторного питания (NEMA MG1 Part 31) обязательно. Энкодер 8192 имп/об на свободном конце вала.
- — Изоляция класса H для инверторного питания
- — Независимая вентиляция (не зависит от скорости двигателя)
- — Энкодер не менее 8192 имп/об, оптический
- — Точность удержания скорости ±0,01 %
- — IP55 минимум, защита от водяного тумана сеточной части
Двигатели сушильной части и каландров
Среда сушильной части — пар +60 °C по корпусу машины, влажность 70–95 %. Двигатели секций сушки требуют усиленных уплотнений и подогрева обмотки в нерабочее время для предотвращения конденсации. Серия Wolong YBK3 (взрывозащищённая) применяется на участках с горючей пылью и парами растворителей в специальных производствах.
- — Подогрев обмотки в нерабочее время (антиконденсационный)
- — IP56 с дополнительной защитой клеммной коробки
- — Класс изоляции H с тепловым резервом по F
- — Виброустойчивое крепление (вибрация от каландровых валов)
Двигатели вспомогательных приводов и насосов
Насосы целлюлозной массы (медиум- и хайдензити), вакуумные насосы сеточной части, дымососы рекуперационных котлов, миксеры химикатов — здесь применяются стандартные асинхронные двигатели Wolong YE3/YE4 с КПД IE3/IE4. Длительный режим S1, мощности 30–800 кВт. На вакуумных насосах требуется усиленный подшипник под радиальную нагрузку от шкива.
- — КПД класса IE3 или IE4
- — Длительный режим S1 (24/7)
- — Усиленные подшипники под ремённую передачу (где применимо)
- — Класс защиты IP55 с защитой от химикатов и брызг
Промышленные тормоза
В целлюлозно-бумажном производстве тормозные системы решают четыре задачи. Первая — экстренная остановка БДМ при обрыве полотна (за 5–10 секунд останавливается машина общей массой 800–2 500 тонн). Вторая — точная остановка накатных станций (reels) и продольно-резательных станков (winders) для замены рулона без растягивания полотна. Третья — удержание наклонных конвейеров щепы и сушильных секций при остановке. Четвёртая — контрольное торможение размотчиков (unwinders) для поддержания натяжения. Помимо прочего, накатчики работают с рулонами массой до 60 тонн, и кинетическая энергия в момент торможения требует тормозных моментов до 50 кН·м.
Тормоза накатных станций и продольно-резательных
Дисковые электрогидравлические тормоза Huawu YPZ2/YWZ5 устанавливаются на барабане накатчика и работают в двух режимах: контрольное торможение (поддержание натяжения полотна при намотке) и аварийная остановка. При обрыве полотна тормоза замыкаются за 0,15–0,3 с, останавливая рулон без скольжения по поверхности. Для рулонов массой 40–60 тонн обязательна сертификация и расчётный запас по моменту.
- — Тормозной момент 5–50 кН·м с запасом 1,75 от расчётного
- — Время срабатывания ≤ 0,3 с
- — Возможность пропорционального управления для контрольного торможения
- — Класс защиты IP55, термостойкость до +80 °C
- — Контроль износа накладок (концевой выключатель)
Аварийные тормоза БДМ и каландров
При обрыве полотна или срабатывании защиты по перегрузке вся машина (или повреждённая секция) должна остановиться за 5–10 секунд для предотвращения наматывания мокрой массы на валы. Применяются дисковые тормоза Jingu HSF/Huawu HW с гидравлическим зажимом на ведущем валу секции. Срабатывание идёт от ПЛК машины через гидростанцию аварийного торможения.
- — Гидравлический зажим с пружинным замыканием
- — Время срабатывания 0,15–0,3 с
- — Электронный контроль положения и давления
- — Совместимость с системой ПЛК БДМ
- — Резервирование от UPS на случай отключения питания
Тормоза наклонных конвейеров щепы
Колодочные тормоза TKT/TKK с электрогидравлическим толкателем удерживают конвейер щепы при остановке и предотвращают самопроизвольный обратный ход под весом груза. На длинных наклонных конвейерах применяются совместно с обгонными муфтами (backstop) Tianiu NJZ для двойного резервирования.
- — Электрогидравлический толкатель Ed-50–Ed-301
- — Совместная работа с backstop (двойное резервирование)
- — Возможность ручного растормаживания для обслуживания
- — Защита от пыли щепы (IP65)
Контрольные тормоза размотчиков и unwinder
На размотчике рулона (unwinder в начале продольно-резательной линии) установлены пропорциональные тормоза, поддерживающие натяжение полотна 50–500 Н/м в широком диапазоне скоростей машины. Применяются дисковые тормоза с пропорциональным управлением через servo-клапан или электромагнитные порошковые муфты-тормоза. Серия Huawu YWZ с пропорциональным управлением подходит для контрольного режима.
- — Пропорциональное управление через 4–20 мА или servo-клапан
- — Линейность характеристики ±5 %
- — Тепловой запас под длительный режим контрольного торможения
- — Совместимость с системой управления натяжением полотна
Муфты
В приводах ЦБП применяются четыре типа муфт. Зубчатые барабанные на главных приводах БДМ и рафинеров — большие моменты с компенсацией смещений валов после теплового расширения корпусов (актуально из-за разницы температур двигатель/редуктор/рабочая машина). Упругие пальцевые на конвейерах щепы и насосах массы — демпфирование пульсаций. Гидродинамические на рафинерах и дробилках щепы — мягкий пуск под нагрузкой. Барабанные муфты с тормозным шкивом — для конвейеров и приводов с тормозом. Подбор муфты идёт под крутящий момент с запасом 1,5–2,0.
Зубчатые муфты главных приводов БДМ и рафинеров
Барабанные двухвенцовые зубчатые муфты Yongjing GIICL/Longxuan WGZ передают моменты до 800 кН·м с компенсацией радиальных, осевых и угловых смещений валов до 1,5°. Бочкообразная форма зуба обеспечивает работу при перекосах. Густая смазка через тавотницу с интервалом обслуживания 6 месяцев. Для главного привода БДМ требуется балансировка G6.3 при окружных скоростях > 15 м/с.
- — Момент 50–800 кН·м
- — Компенсация угла смещения до 1,5°
- — Бочкообразная форма зуба для работы при перекосе
- — Балансировка G6.3 при окружных скоростях > 15 м/с
- — Защита смазки от вымывания водой
Гидромуфты рафинеров и дробилок щепы
Гидродинамические муфты Jiaohua YOX/COX обеспечивают плавный пуск рафинеров с заполненной рабочей камерой и дробилок щепы с заполненным бункером. Скольжение в номинале 2–3 % предохраняет двигатель 1,5–7,5 МВт от перегрузки при заклинивании диска рафинера. Серии с предохранительной плавкой пробкой сбрасывают масло при перегреве и автоматически отключают привод.
- — Скольжение в номинале 2–4 %
- — Плавкая пробка с уставкой 145–160 °C
- — Заполнение маслом 70–85 % внутреннего объёма
- — Тепловой запас при пуске 4–6 раз в час
- — Совместимость с фланцем ВВ-двигателя
Упругие пальцевые муфты насосов массы и конвейеров
Серии Jiaohua YOXp/Yongjing LX (LMC) — пальцевые муфты с эластичными втулками для насосов целлюлозной массы, конвейеров щепы, миксеров химикатов. Демпфируют пульсации насосов хайдензити-массы и компенсируют небольшие смещения после термического расширения. Срок службы эластичных элементов в условиях ЦБП — не менее 30 000 часов при правильной центровке.
- — Момент 1–125 кН·м
- — Компенсация радиального смещения 0,2–1,0 мм
- — Демпфирование пульсаций насосов и шнеков
- — Срок службы эластичных элементов ≥ 30 000 ч
- — Стойкость к попаданию волокна и щепы (защитный кожух)
Барабанные муфты-шкивы конвейерных приводов
Серии Longxuan WGZ с тормозным шкивом совмещают функции зубчатой муфты и тормозного шкива в одном корпусе. Применяются на наклонных конвейерах щепы и готовой продукции — экономят место в стеснённой компоновке и упрощают сервис. Тормозной шкив рассчитан под колодочный тормоз TKT/TKK с электрогидравлическим толкателем.
- — Совмещение зубчатой муфты и тормозного шкива
- — Момент 5–125 кН·м
- — Диаметр шкива под стандартный TKT/TKK тормоз
- — Балансировка G6.3 для скоростей > 1 000 об/мин
Галерея применений
Наши решения для отрасли
Бренды портфеля SDS, которые покрывают типовые применения в этой отрасли.
- CGCтяжёлые редукторы главных приводов БДМ/КДМ (ZSY, JSC), редукторы рафинеров (HRC) и варочных котлов — крупная компетенция в целлюлозно-бумажной отрасли
- WOLONGВВ-двигатели рафинеров YHTM/YKK 1 500–7 500 кВт; низковольтные YE3/YVF для секций БДМ 75–1 500 кВт с инвертором; общепромышленные для вспомогательных приводов
- BONENGиндустриальные мотор-редукторы K, F, HB для конвейеров щепы, готовой продукции, шнеков подачи и вспомогательных приводов
- HUAWUтормозные системы для накатных станций, продольно-резательных и контрольного торможения размотчиков (YPZ2, YWZ5) — большая компетенция в рулонных машинах
- JINGUдисковые тормоза HSF и аварийные тормоза для критичных остановок БДМ и каландров
- YONGJINGзубчатые барабанные муфты GIICL для главных приводов БДМ и рафинеров — большие моменты с компенсацией смещений после термического расширения
- LONGXUANбарабанные муфты-шкивы WGZ с тормозным шкивом для конвейерных приводов, упругие пальцевые LX для насосов массы
- JIAOHUAгидродинамические муфты YOX/COX для рафинеров и дробилок щепы — мягкий пуск под нагрузкой
- TIANIUобгонные муфты (backstop) NJZ для наклонных конвейеров щепы и сушильных секций БДМ
- INVTmulti-drive системы с общей шиной DC для секционного регулирования БДМ — 30+ преобразователей частоты на одну машину с координацией момента
- INOVANCEПЧ и сервоприводы для секций БДМ, гофрокартонных линий и продольно-резательных — точность удержания скорости ±0,01 %
- DEOпластинчатые теплообменники DFL/DFLA для системы охлаждения масла редукторов БДМ — большие тепловые потери из-за длительного режима S1