造纸机械制浆系统运行过程中如何控制转速与负载？

在造纸机械制浆系统运行中，转速与负载的控制是保障设备稳定运行、减少易损件损耗、提升制浆质量的核心环节。不同设备（如碎浆机、盘磨机、输送泵等）的转速与负载特性差异较大，需结合其工作原理和工艺要求制定针对性控制策略。以下是具体方法：

一、明确转速与负载的关联逻辑

制浆系统中，转速与负载通常呈正相关（转速升高时，设备与物料的作用强度增加，负载随之上升），但需在设计阈值内匹配：

转速过高：可能导致物料过度破碎（如纤维切断过短）、设备振动加剧（磨损轴承）、能耗飙升，甚至引发过载停机。

转速过低：会降低制浆效率（如碎浆不充分、磨浆度不足），同时可能因物料堆积导致局部负载骤增（如螺旋输送机卡料）。

核心原则：根据物料特性（浓度、硬度、杂质含量） 和工艺指标（碎浆度、纤维长度、产量），将转速与负载控制在 “效率 - 损耗 - 质量” 的平衡点。

二、分设备控制策略

1. 碎浆机（高浓 / 低浓）

碎浆机通过转子高速旋转产生剪切力和冲击力破碎原料，转速与负载的控制需围绕 “碎浆均匀性” 和 “防过载” 展开：

转速控制：

低浓碎浆机（浓度 5%-10%）：转速通常设计为 500-1500 r/min，需根据原料类型调整（如废纸碎浆转速略低，木材片碎浆需更高转速）。

高浓碎浆机（浓度 15%-30%）：转速较低（300-800 r/min），避免高浓度下高速旋转导致的负载激增，可通过变频调速器实时微调。

负载控制：

核心参数：电机电流（间接反映负载）、浆料液位。

控制逻辑：

当电流超过额定值 80% 时，自动降低转速或暂停进料（避免过载）；

液位过低时（如低于转子 1/3 高度），降低转速防止 “空转”（无物料时转子与空气摩擦，导致密封件过热损坏）；

原料中杂质较多时（如金属、石块），通过电流突变预警（瞬间飙升），触发紧急降速或停机。

2. 盘磨机（精磨 / 粗磨）

盘磨机通过动盘与定盘的相对旋转研磨纤维，转速与负载直接影响磨浆度（叩解度）和纤维形态，控制需更精密：

转速控制：

粗磨机（处理未漂白浆）：转速较高（1200-1800 r/min），通过强剪切力切断长纤维；

精磨机（提升纤维结合力）：转速较低（800-1200 r/min），侧重纤维分丝帚化，避免过度切断。

关键：通过变频电机实时调节转速，匹配不同浆料的磨浆需求（如针叶木浆需较低转速避免纤维过度损伤）。

负载控制：

核心参数：磨盘间隙、电机功率、浆料浓度。

控制逻辑：

磨盘间隙是负载的直接调节手段：间隙过小（负载骤增）→ 需降低转速或增大间隙；间隙过大（负载不足）→ 需提高转速或减小间隙（通过液压 / 气动装置自动调节）；

浆料浓度波动时（如浓度升高），负载会随之增加，需同步降低转速以维持功率稳定（避免超额定负载）。

3. 输送设备（螺旋输送机、浆料泵）

输送设备的核心是 “稳定输送”，避免因转速与负载不匹配导致堵塞或空转：

螺旋输送机：

转速控制：通常设计为 10-50 r/min（低速避免物料被过度挤压破碎），通过减速电机固定转速，或根据进料量（如前端碎浆机产量）微调（进料多则略提转速，进料少则降速）。

负载控制：通过扭矩传感器监测螺旋轴负载，当负载超过阈值（如因物料结块堵塞），自动停机并反转排堵（避免电机烧毁）。

浆料泵（离心泵、螺杆泵）：

转速控制：离心泵转速通常为 1450-2900 r/min（根据扬程需求），螺杆泵转速较低（300-900 r/min，避免高粘度浆料剪切过热），通过变频控制适应不同输送量。

负载控制：

监测出口压力（压力过高→ 管道堵塞或转速过高，需降速或停机疏通）；

避免 “空转”（无浆料时负载骤降，机械密封因干摩擦损坏），通过液位传感器联动控制：低于最低液位时自动停泵。

4. 筛选设备（压力筛、振动筛）

筛选设备的转速影响筛选效率和杂质分离效果：

压力筛：转子转速通常为 300-600 r/min，转速过高会导致筛板磨损加剧（转子与筛面摩擦），转速过低则无法有效清除筛面纤维（导致堵塞）。通过监测筛后浆料的洁净度（如尾渣率）微调转速：尾渣率高则适当提转速（增强扫流效果）。

负载控制：以进出口压力差为核心指标（压力差过大→ 筛面堵塞，负载增加），此时需降低进料量或提高转速（清理筛面），避免因负载过高导致筛框变形。

三、自动化控制技术的应用

现代制浆系统通过PLC 控制系统 + 传感器联动实现转速与负载的精准调控，减少人工干预误差：

传感器实时监测：

安装电流传感器（监测电机负载）、转速传感器（实时反馈设备转速）、压力 / 液位 / 浓度传感器（关联物料特性），数据实时传输至控制系统。

闭环控制逻辑：

设定目标参数（如盘磨机额定功率、浆料泵出口压力），控制系统根据实时数据自动调节电机转速（通过变频器）：

当负载（电流）超过额定值 10% 时，自动降低转速 10%-20%；

当浓度升高（如碎浆机浓度超过 12%），同步降低转速以维持负载稳定；

当转速偏离设定值（如因皮带打滑），发出预警并调整电机输出。

联动控制：

前后设备转速与负载匹配（如碎浆机转速提高→ 输送泵转速同步提高，避免浆料堆积）；

紧急情况响应：如某设备负载骤增（如进入硬物），控制系统触发连锁停机（如碎浆机→ 输送泵→ 盘磨机依次停机），减少设备损伤。

四、人工操作与维护配合

启动与停机规范：

启动：遵循 “低转速启动→ 逐步提转速→ 稳定负载” 流程（如盘磨机需先通入浆料，再启动并缓慢提升转速至工作值，避免干磨）；

停机：先降低转速至怠速→ 停止进料→ 排空物料→ 停机（避免物料残留导致下次启动负载过大）。

定期校准与维护：

检查传动系统（皮带、齿轮箱）：皮带松动会导致转速虚高（实际转速低于设定值，负载被低估），需定期张紧；齿轮箱润滑不足会增加机械损耗，导致负载异常升高。

校准传感器：确保电流、转速、压力等数据准确（如传感器漂移会导致控制逻辑失效）。

工艺参数优化：

根据原料变化（如废纸中杂质增多）提前降低关键设备转速（如碎浆机），避免突发负载冲击；

批量生产前进行小试：测试不同转速下的制浆质量（如纤维长度、叩解度），确定最优转速 - 负载组合（如某针叶木浆磨浆，在 1500 r/min、80% 额定负载时纤维结合力最佳）。

总结

制浆系统转速与负载的控制需遵循 “设备特性为基、工艺需求为纲、自动化调控为核心、人工规范为保障” 的原则。通过精准匹配转速与负载，既能避免设备过度损耗（如轴承磨损、部件断裂），又能保证制浆效率和质量稳定，最终实现降本增效。不同制浆线（如化学制浆、废纸制浆）的设备配置差异较大，需结合具体生产线制定个性化控制方案。