Содержание статьи
Введение
Обрыв бумажного полотна на бумагоделательных машинах представляет собой одну из наиболее серьезных проблем в целлюлозно-бумажной промышленности. Это событие приводит к значительным производственным потерям, простоям оборудования и образованию брака. Понимание причин обрывов, методов их предотвращения и оптимизации процессов восстановления является критически важным для эффективной работы производства.
Современные бумагоделательные машины работают на высоких скоростях: столовые машины достигают 1000-1500 метров в минуту, а двухсеточные машины для производства газетной бумаги могут работать до 2000-2100 метров в минуту. При таких параметрах даже кратковременный обрыв полотна может привести к значительным потерям и требует быстрого и профессионального восстановления.
Понятие обрыва полотна на БДМ
Обрыв полотна на бумагоделательной машине представляет собой разрушение непрерывности бумажного полотна в процессе его формования, прессования, сушки или отделки. Это может происходить на любом участке машины: от сеточной части до наката.
Типы обрывов по локализации
| Тип обрыва | Место возникновения | Характерные особенности | Сложность устранения |
|---|---|---|---|
| Обрыв в сеточной части | От напорного ящика до гауч-вала | Высокая влажность полотна (80-85%) | Средняя |
| Обрыв в прессовой части | Между прессовыми валами | Влажность 40-50%, риск повреждения сукон | Высокая |
| Обрыв в сушильной части | На сушильных цилиндрах | Высокая температура, риск возгорания | Очень высокая |
| Обрыв в отделочной части | На каландрах и накате | Готовое полотно, минимальные потери | Низкая |
Основные причины обрывов полотна
Причины обрывов полотна на БДМ многообразны и могут быть связаны как с технологическими параметрами, так и с техническим состоянием оборудования.
Технологические причины
| Категория | Конкретная причина | Влияние на обрыв | Частота возникновения |
|---|---|---|---|
| Качество массы | Неравномерность концентрации | Неоднородность формования | Высокая |
| Посторонние включения | Локальные слабые места | Средняя | |
| Неоптимальная степень помола | Снижение прочности | Высокая | |
| Параметры машины | Превышение рабочей скорости | Увеличение напряжений | Средняя |
| Неправильное натяжение | Критические нагрузки | Высокая |
Технические причины
Пример расчета критического натяжения:
Для полотна массой 80 г/м² при ширине 3000 мм и скорости 1200 м/мин критическое натяжение составляет:
T = k × m × V² × W
где k = 0,8 (коэффициент безопасности), m = 80 г/м², V = 1200 м/мин, W = 3000 мм
T = 0,8 × 0,08 × (1200)² × 3 = 276 480 Н/м
Для полотна массой 80 г/м² при ширине 3000 мм и скорости 1200 м/мин критическое натяжение составляет:
T = k × m × V² × W
где k = 0,8 (коэффициент безопасности), m = 80 г/м², V = 1200 м/мин, W = 3000 мм
T = 0,8 × 0,08 × (1200)² × 3 = 276 480 Н/м
Время восстановления после обрыва
Время восстановления работы БДМ после обрыва полотна является критическим фактором, влияющим на общую эффективность производства. Продолжительность простоя зависит от множества факторов.
| Тип обрыва | Минимальное время (мин) | Среднее время (мин) | Максимальное время (мин) | Основные операции |
|---|---|---|---|---|
| Простой обрыв в сеточной части | 15 | 25 | 35 | Очистка сетки, заправка полотна |
| Обрыв с повреждением сукон | 30 | 45 | 60 | Замена сукон, настройка прессов |
| Обрыв в сушильной части | 20 | 35 | 50 | Охлаждение, очистка, заправка |
| Критический обрыв | 60 | 90 | 120 | Ремонт оборудования, полная перезаправка |
Расчет потерь производительности:
При средней производительности БДМ 100 тонн в сутки:
- Потери при простом обрыве (25 мин): 100 × (25/1440) = 1,74 тонны
- Потери при критическом обрыве (90 мин): 100 × (90/1440) = 6,25 тонн
- При 5 обрывах в месяц: потери составляют 8,7-31,25 тонн готовой продукции
При средней производительности БДМ 100 тонн в сутки:
- Потери при простом обрыве (25 мин): 100 × (25/1440) = 1,74 тонны
- Потери при критическом обрыве (90 мин): 100 × (90/1440) = 6,25 тонн
- При 5 обрывах в месяц: потери составляют 8,7-31,25 тонн готовой продукции
Виды и объемы брака при обрывах
Обрыв полотна неизбежно приводит к образованию различных видов брака, который необходимо утилизировать или направлять на переработку.
Классификация брака по типам
| Тип брака | Описание | Место образования | Объем на 1 обрыв (кг) | Возможность переработки |
|---|---|---|---|---|
| Мокрый брак | Масса с сеточного стола | Сеточная часть | 200-500 | 100% в оборот |
| Полусухой брак | Полотно из прессовой части | Прессы | 150-300 | 80% в оборот |
| Сухой брак | Готовое полотно | Сушильная часть | 100-250 | 60% в оборот |
| Обрезки кромок | Отсеченные края полотна | Все части машины | 50-100 | 90% в оборот |
| Накрутки | Полотно на валах | Сушильная часть | 20-80 | 40% в оборот |
Важно: Эффективность переработки брака зависит от скорости его сбора и правильной сортировки. Мокрый брак должен быть направлен в оборот в течение 2-4 часов для предотвращения микробиологического разложения.
Системы заправки полотна
Современные БДМ оснащаются различными системами заправки полотна, которые значительно сокращают время восстановления после обрыва.
Сравнение систем заправки
| Тип системы | Принцип работы | Время заправки (мин) | Надежность (%) | Применение |
|---|---|---|---|---|
| Ручная заправка | Ручное проведение полоски | 30-45 | 60-70 | Старые машины |
| Канатиковая заправка | Использование направляющего троса | 15-25 | 80-85 | Средние скорости |
| Воздушная заправка | Воздушные потоки и инжекция | 8-15 | 90-95 | Высокие скорости |
| Автоматическая заправка | Полностью автоматизированный процесс | 5-10 | 95-98 | Современные БДМ |
Принцип работы воздушной заправки:
1. Автоматический слайдер отрезает полоску бумаги заданной ширины
2. Воздушный шабер отрывает полоску от поверхности цилиндра
3. Воздушные фойлы направляют полоску по заданной траектории
4. Отбойные спрыски корректируют движение полоски
5. Полоска автоматически попадает в захват следующих валов
1. Автоматический слайдер отрезает полоску бумаги заданной ширины
2. Воздушный шабер отрывает полоску от поверхности цилиндра
3. Воздушные фойлы направляют полоску по заданной траектории
4. Отбойные спрыски корректируют движение полоски
5. Полоска автоматически попадает в захват следующих валов
Факторы, влияющие на частоту обрывов
Частота обрывов полотна зависит от множества взаимосвязанных факторов, контроль которых позволяет значительно снизить количество аварийных ситуаций.
Технологические факторы
| Фактор | Оптимальный диапазон | Влияние на обрывы | Метод контроля |
|---|---|---|---|
| Концентрация массы | 0,8-1,2% | Высокое при отклонениях | Автоматические разбавители |
| Температура массы | 45-55°C | Среднее | Теплообменники |
| pH массы | 4,5-5,5 | Среднее | Автоматическое дозирование |
| Скорость машины | До 80% от максимальной (1000-1500 м/мин для столовых, 1800-2000 м/мин для двухсеточных) | Очень высокое | Система управления приводом |
| Влажность полотна | 6-8% | Высокое | Сканирующие измерители |
Влияние скорости на частоту обрывов
Экспоненциальная зависимость:
Частота обрывов = k × V^n
где k - коэффициент (зависит от типа бумаги), V - скорость машины, n = 1,8-2,2
Пример: При увеличении скорости с 1000 до 1500 м/мин частота обрывов возрастает в (1500/1000)^2 = 2,25 раза
Частота обрывов = k × V^n
где k - коэффициент (зависит от типа бумаги), V - скорость машины, n = 1,8-2,2
Пример: При увеличении скорости с 1000 до 1500 м/мин частота обрывов возрастает в (1500/1000)^2 = 2,25 раза
Меры предотвращения обрывов
Системный подход к предотвращению обрывов включает профилактические мероприятия, модернизацию оборудования и оптимизацию технологических процессов.
Профилактические мероприятия
| Направление | Конкретные действия | Периодичность | Эффективность снижения обрывов |
|---|---|---|---|
| Техническое обслуживание | Проверка состояния валов, сеток, сукон | Ежедневно | 25-30% |
| Калибровка оборудования | Настройка измерительных приборов | Еженедельно | 15-20% |
| Контроль качества сырья | Анализ волокнистой массы | Каждая партия | 20-25% |
| Обучение персонала | Повышение квалификации операторов | Ежемесячно | 10-15% |
| Мониторинг параметров | Непрерывный контроль технологии | Постоянно | 30-35% |
Комплексный эффект: Применение всех перечисленных мер позволяет снизить частоту обрывов на 60-70% по сравнению с базовым уровнем.
Требования безопасности при обрывах
Обрыв полотна, особенно в сушильной части машины, создает повышенную опасность для персонала и оборудования. Требования безопасности при работе с БДМ регулируются действующими нормативными документами по состоянию на 2025 год.
Действующие нормативные документы
Основные регулирующие документы на 2025 год:
• ГОСТ Р ЕН 1034-1-2012 "Оборудование для изготовления и отделки бумаги. Требования безопасности для конструирования и изготовления"
• Трудовой кодекс РФ (с изменениями, вступившими в силу в 2025 году)
• Постановление Правительства РФ от 24.12.2021 № 2464 "О порядке обучения по охране труда"
• Федеральный закон от 2 июля 2021 г. № 311-ФЗ "О внесении изменений в Трудовой кодекс РФ"
• ГОСТ Р ЕН 1034-1-2012 "Оборудование для изготовления и отделки бумаги. Требования безопасности для конструирования и изготовления"
• Трудовой кодекс РФ (с изменениями, вступившими в силу в 2025 году)
• Постановление Правительства РФ от 24.12.2021 № 2464 "О порядке обучения по охране труда"
• Федеральный закон от 2 июля 2021 г. № 311-ФЗ "О внесении изменений в Трудовой кодекс РФ"
Автоматические системы безопасности
При обрыве бумажного полотна в сушильной части машины должны автоматически срабатывать следующие системы:
| Система | Время срабатывания | Действие | Назначение |
|---|---|---|---|
| Отключение подачи пара | Мгновенно | Закрытие паровых клапанов | Предотвращение перегрева |
| Остановка подачи горячего воздуха | 1-2 секунды | Отключение вентиляторов | Снижение пожарной опасности |
| Аварийная сигнализация | Мгновенно | Звуковые и световые сигналы | Предупреждение персонала |
| Система пожаротушения | 5-10 секунд | Подача воды/пены | Предотвращение возгорания |
Критическое правило: При обрыве в сушильной части машину останавливать не следует, так как мокрое полотно понижает температуру и предотвращает загорание сушильных сукон.
Часто задаваемые вопросы
Сколько времени требуется для восстановления работы БДМ после обрыва полотна?
Время восстановления зависит от места и характера обрыва. Простой обрыв в сеточной части устраняется за 15-35 минут, обрыв с повреждением сукон - за 30-60 минут, критический обрыв может потребовать до 120 минут. Современные системы автоматической заправки сокращают это время до 5-15 минут.
Какие основные причины обрывов полотна на бумагоделательных машинах?
Основные причины включают: неравномерность концентрации массы, посторонние включения в сырье, превышение рабочей скорости машины, неправильное натяжение полотна, износ оборудования, нарушение технологических параметров (температура, pH, влажность).
Сколько брака образуется при одном обрыве полотна?
Объем брака зависит от места обрыва: мокрый брак в сеточной части - 200-500 кг, полусухой брак в прессовой части - 150-300 кг, сухой брак в сушильной части - 100-250 кг. Дополнительно образуются обрезки кромок (50-100 кг) и накрутки на валах (20-80 кг).
Как влияет скорость машины на частоту обрывов полотна?
Зависимость экспоненциальная: при увеличении скорости машины частота обрывов возрастает в степени 1,8-2,2. Например, увеличение скорости с 1000 до 1500 м/мин приводит к росту частоты обрывов в 2,25 раза. Оптимальный режим - работа на 80% от максимальной скорости.
Можно ли перерабатывать брак, образующийся при обрывах?
Да, но эффективность переработки различна: мокрый брак - 100% возврат в оборот, полусухой - 80%, сухой брак - 60%, обрезки кромок - 90%, накрутки - 40%. Мокрый брак должен быть переработан в течение 2-4 часов для предотвращения микробиологического разложения.
Какие системы заправки полотна наиболее эффективны?
Наиболее эффективны автоматические системы заправки с надежностью 95-98% и временем заправки 5-10 минут. Воздушные системы показывают хорошие результаты (90-95% надежность, 8-15 минут), канатиковые системы менее эффективны (80-85%, 15-25 минут).
Что происходит при обрыве полотна в сушильной части?
При обрыве в сушильной части автоматически отключается подача пара и горячего воздуха, срабатывает аварийная сигнализация. Машину не останавливают, так как мокрое полотно понижает температуру и предотвращает возгорание сушильных сукон. Активируется система пожаротушения.
Как снизить частоту обрывов полотна на БДМ?
Комплекс мер включает: ежедневное техническое обслуживание (снижение на 25-30%), контроль качества сырья (20-25%), непрерывный мониторинг параметров (30-35%), калибровку оборудования (15-20%), обучение персонала (10-15%). Общий эффект - снижение на 60-70%.
Какие параметры технологии наиболее критичны для предотвращения обрывов?
Критические параметры: концентрация массы (0,8-1,2%), температура массы (45-55°C), pH массы (4,5-5,5), скорость машины (до 80% от максимальной), влажность готового полотна (6-8%). Отклонения от этих диапазонов значительно увеличивают риск обрывов.
Какие потери производительности несет предприятие от обрывов полотна?
При средней производительности 100 тонн в сутки: простой обрыв (25 мин) - потери 1,74 тонны, критический обрыв (90 мин) - 6,25 тонн. При 5 обрывах в месяц общие потери составляют 8,7-31,25 тонн готовой продукции, не считая затрат на переработку брака и простои оборудования.
