- ▸Сушильные цилиндры бумагоделательных машин используют насыщенный пар с давлением 0,4-1,3 МПа (150-200℃); плохой отвод конденсата вызывает гидроудар, приводящий к усталостному выкрашиванию поверхности уплотнительного кольца
- ▸Уплотнительные кольца из углеродного графита должны быть изготовлены из графита с пропиткой эпоксидной смолой, устойчивого к эрозии паром и коррозии слабощелочным черным щелоком, с температурным пределом 200℃, соответствующим условиям эксплуатации
- ▸Конструкция разрезного типа позволяет заменять уплотнение без разборки сушильного цилиндра; более 50 цилиндров на одну бумагоделательную машину значительно сокращают время простоя
- ▸Система парового барьера (низконапорный воздух или обратная продувка паром) необходима для предотвращения попадания пара в подшипниковый узел и эмульгирования смазки
- ▸Huahao Sealing увеличила срок службы уплотнений сушильных цилиндров с 4000 до 12000 часов при модернизации линии производства специализированной бумаги с производительностью 50000 тонн в год
Сушильные цилиндры бумагоделательных машин нагревают внутреннюю поверхность цилиндра насыщенным паром для испарения влаги из бумаги. Каждая бумагоделательная машина оснащена 50-80 сушильными цилиндрами, каждый из которых требует торцевых уплотнений на обоих концах для предотвращения утечки пара. Основываясь на опыте применения Huahao Sealing на нескольких бумажных фабриках, в этой статье рассматривается выбор уплотнительных колец из углеродного графита для сушильных цилиндров.
1. Характеристики эксплуатации
Сушильные цилиндры работают с насыщенным паром давлением 0,4-1,3 МПа (150-200℃); пар конденсируется внутри, выделяя тепло, а конденсат отводится через сифонные трубки. Основные виды отказов: износ уплотнительных колец из графита эрозией паром (35%), термическое старение уплотнительных колец из резины (22%), коррозионное заедание пружин (18%), разрушение от гидроудара конденсата (15%). Гидроудар — самый коварный — при накоплении конденсата пар выталкивает его в столб воды с высокой скоростью, который ударяет по поверхности уплотнения, создавая мгновенное давление 5-8 МПа, что значительно превышает предел прочности графита на сжатие.
Черный щелок из целлюлозной массы (содержащий NaOH, Na₂S, лигнин, pH 9-11) проникает вдоль вала в камеру уплотнения, кристаллизуется на поверхности после высыхания, увеличивая износ.
2. Выбор материала
2.1 Графит с пропиткой эпоксидной смолой
Для работы в сушильных цилиндрах предпочтителен графит M106K с пропиткой эпоксидной смолой. После пропитки эпоксидной смолой пористость снижается ниже 1,5%, что обеспечивает устойчивость к длительной эрозии паром при 200℃ без разложения. Испытания продолжительностью 5000 часов в паре при 180℃ показали, что пористость графита с эпоксидной пропиткой увеличивается с 1,4% до 1,7%; при пропитке фенольной смолой пористость возрастает до 3,2%, что приводит к началу проникновения пара и утечкам.
2.2 Материал сопряженной поверхности
Рекомендуется использовать спеченный карбид кремния (SSiC) с твердостью HV 2500, значительно превышающей твердость графита HV 80-120, что обеспечивает изнашивание уплотнительного кольца из графита как более мягкого элемента (предполагаемое конструктивное решение для облегчения обслуживания).
3. Конструкция разрезного типа
3.1 Преимущества разрезного типа
Разрезные торцевые уплотнения делят уплотнительное кольцо осевым разрезом на две половины, что позволяет устанавливать уплотнение с торца вала без разборки сушильного цилиндра. Время замены одного комплекта сокращается с 4-6 часов до 1-1,5 часов.
3.2 Гофры вместо пружин
Эксплуатация сушильных цилиндров происходит во влажной среде; традиционные пружины подвержены коррозионному заеданию. Рекомендуются гофры из нержавеющей стали AM350 вместо пружин — отсутствуют скользящие элементы, гофры выполняют функции как упругого элемента, так и дополнительного уплотнения, исключая необходимость в уплотнительных кольцах из резины.
3.3 Контроль удельного давления на поверхность
При работе с паром давление среды невысокое (0,4-1,3 МПа); удельное давление на поверхность уплотнения устанавливается в диапазоне 0,4-0,5 МПа. Слишком низкое давление приводит к размыканию поверхности из-за колебаний давления пара; слишком высокое ускоряет износ.
4. Система парового барьера
Камера продувки вне уплотнения подается воздухом низкого давления 0,05-0,1 МПа или низкотемпературным паром, восстановленным из конденсата, создавая обратный воздушный поток, предотвращающий попадание пара в корпус подшипника. Если пар попадает в корпус подшипника, он эмульгирует смазку, делая её белой, снижая вязкость на 60% и сокращая срок службы подшипника с 50000 до 8000 часов. С системой продувки влажность в корпусе подшипника снижается с 95% относительной влажности до менее 60%.
5. Кейc Huahao Sealing
Производственная линия по выпуску специальной бумаги мощностью 50000 тонн в год (диаметр сушильного барабана 1,5 м, давление пара 1,0 МПа, температура 185℃, 56 барабанов) изначально использовала импортные разрезные уплотнения со средним сроком службы 4000 часов, с 6 остановками из-за протечек в год, каждая из которых стоила около 80000 юаней. После перехода на решение Huahao Sealing с материалами M106H + SSiC + AM350 гофры + система продувки в 2021 году средний срок службы достиг 12000 часов, годовое количество остановок сократилось до 2, что позволило сэкономить около 320000 юаней на потерях времени простоя и 180000 юаней на запасных частях ежегодно.
Основные критерии выбора: температура пара определяет тип пропитки (при температуре до 200℃ выбирается эпоксидная пропитка), влажная среда определяет упругий элемент (гофры заменяют пружины), требования к обслуживанию определяют конструктивную форму (для нескольких барабанов выбирается разрезной тип).