二手纸机项目的成功案例——兼谈二手设备项目设计中应.pdf

兼谈二手设备项 目设计中应该注意的问题O郑海明(山东省轻工业设计 院，济南25 0014)中图分类号：T s 78文献标志码：B文章编号：10079211(2009)14一5305河 南江河 纸业有限责任公司是一家以研发生产 高档 文化纸 和造纸成套装 备 为主 的高 新技术企业，成立于2002年7月，地处河 南省 武陟县。目前，公 司拥 有264 0mm和3270mm两条 纸机生产线，涂布、加工生产线20余条，年生产能力12万吨，被 评 为河南省5 0户高成长型 企 业。原料主 要以漂 白商品木浆为主，主导产品有无 碳复写纸、热敏 纸、传真原 纸、离型原 纸、彩纤原纸等特种纸，是 我国造纸行业中具有鲜明特色 的 企业。该公司的3270mm纸机生产线项目是2006年 初开始实施的，至2007年3月底调 试成功，纸 机 是一台二手设备，现年产无 碳复写纸7万吨，是我国目前依托国内技 术、车速 最高的机内涂布无碳复写纸生产线。下面对该 项目的工程设计方案做一介绍。l原有系统 情况为节省 投资，该项目采购了天津某造 纸厂20世纪90年 代引进 的国外某二手纸 机生产 线。该纸机生产线原在 欧洲，20世纪五六十年代投产，其后经历 了多次 改造。天津这家 纸厂引进该生产线时基本对原 有的系统和设备甚至设备布置都没有进行调整改造，只是更换了其中已 经完全 没有使用价 值的坏 损的设备。该生产线的纸机 幅宽3270mm，车速300350mmin，用于 生产胶版 印刷纸、静电复印纸等普通文化用纸，产品定量基本 在6090gm。之间，年产量约25万3万吨。纸机为Voith公司制造，配备了气垫式 流浆箱、水印辊，网Jul，2009 v013qN014 c 协如d尸加脚盯如d“s打y53圜 2 0 0 9 T E C H N O L o G Y 案长1 4 7 5 m，压榨部为一道真空压榨加一正一反共三 道压 榨，前干燥 部 配备了2 7 只直径 1 5 2 4 m m的烘 缸和 2 只毯缸，表面施 胶，后干 燥部 有 l 4 只烘缸，最后是 软 压 光机和 扫描 架、卷 纸机。改 造前的纸 机 配置详见图1。该 纸 机是 普 通 文化 纸 机 的常见 配 置，传 动系 统 为 直流调 速电机分 部传 动，QCS 为Me a s u r e x公司的水 分定量系统。该生产线还有1 台复卷机，白水回收系统 配备了多圆盘过滤机，设有打浆、流送、真空、辅料、损 纸、蒸汽冷凝水 等系统。虽然停产 已有1 0 年 多的时 间，但是该 生产 线绝 大多数设 备保 存基本完 好。2 项目改造目标 江河纸业的目标是纸机车速提高到8 0 0 1 0 0 0 m rai n，生产 3 8 8 0 g m 的无碳 复写纸，年产量 达 到7 万 吨 左右。无论 是 系统 的产量 还 是 品种 都 与原 生 产 线的 现状 差 距非 常大，原纸 机 的 车速仅 有3 0 0 m m i n，要 提高到8 0 0 l 0 0 0 m m i n；无碳复写纸的定量一般较 低，原 纸 定量 主要 集 中在 4 0 5 0 g m 甚 至 更低，且要 进 行一 面或 两 面涂布，而胶 版 纸 和静 电复印纸 的 定量 基本在7 0 g m 左右。产量和品种的这种 巨大差异使得 整 个系统 从备 浆、配料、流 送到纸 机 的流 浆箱、网部、压 榨部、干 燥 部 和卷 取，每 个部 分都 要 根 据 品种 和 车 速 目标 进行 大 规模 的 改 造和 调 整，项 目实施 的 难度 非 常大。3工程技术方案 根据 这一改造 目标，企业的技术人员和设计人员 对系统的现状和项目目标进行了认真的分析，首先确 定 了纸机 的 改造 方案。纸 机 经过 改 造 后配备 和流 程如 下：带稀 释水 控制 的气垫 式流 浆 箱，水印辊，三辊二压 区复合压榨加一道正压的压榨部，烘缸，原纸扫描架，膜转移涂布，气浮干燥+烘缸，预压光，一道涂布扫描 架，帘式涂布，气浮干燥+烘缸，软压光，成纸扫描架，卷 纸机。纸 机 改造 后的配 置详见图2。从 图1 和 图2 的 对 比可 以 看 出，纸 机 改造 前后 配 置 的差距是非常大的。同时，由于改造后的纸机车速要 达 到8 0 0 1 0 0 0 m m i n，其技 术 上的难 度 更大。在 此 之前，对 国内造纸机械企业来说，8 0 0 m mi n 的文化 纸 机 还是 一 个没有 越 过 的门槛，这 种车速 的纸 机要 么 进 口，要么除机架和烘缸等外重要部件基本进口，使得 其价 格很 高。江河纸 业 根据 对原来 2 6 4 0 m m纸机 改 造 的 经验，提 出 由企 业与 机械 厂合 作对 该 纸 机 进行技 术 改造，企业提供基本的方案和技术支持，由机械厂来 实施，另外 少量 的改 造 由企 业 自己完成。事 实证 明，这 项 合 作是 比较 成 功 的，企 业 以较 少 的资金 投入 获得 了 所需要的设备，而机械厂也在这种 合作中提高了自身 的技术 水平。纸机 的传 动 部 分也需 要 进行 改 造，传 动 系统 委 托 专业厂家改为当前广泛使用的交流变频分部传动。在流程方面，该生产线还有备浆系统、流送系统、白水系统、真空系统、蒸汽系统等等，根据项 目的要求 对这些部分进行了调整和重新设计。浆料碎解采用水 5 4彳华纸-第 3 0 卷 第1 4 期2 o D 9 年7 月 图1 改造前纸机总图 力碎浆 机 间歇碎 浆，配 浆采 用连 续 自动 配浆，白水先 回 用 然后 经多 圆盘 过 滤 机处 理 后用 于纸 机 的 低压 喷 淋，烘 缸 采用 三 段 通 汽，热 回收 采 用 二 级，成 纸 复 卷 机 车 速为l 5 0 0 m mi I 1。各系统基本都采用了当前比较先进 实 用的工艺 流程 与装 备。土 建 方 面，该 项 目的 厂房 采 用 钢 筋 混 凝 土框 架 结 构，长2 1 0 m，主 跨2 1 m，副 跨 7 5 m，二 层(局 部 三 层)，制 浆和 网部 的厂房 宽度 为3 7 5 m，厂房北侧 布置 了两 个 浆 塔和 一 个 白水 塔，容 积 均为6 0 0 m，为 系统提 供 了足 够的缓冲。厂房 的南侧为浆板库，北侧 为成品库 和后 加 工车 间。整个布 置合 理，物 流 顺畅。4项 目改 造 的成 功 经 验 改 造 后 至 今 这 条 生 产 线 已经 运 行 了两 年 多 的 时 间，纸 机车 速 已经提 高到 1 0 0 0 m m i 13，产 品质量 完全 合格，年 产 无碳 复写纸 7 万 吨，项 目改 造非 常 成 功。其 成功的原因可以归结为以下几条：4 1 企业决策者对于项目产品有充分的了解和把握 二手设备项目一般不像新设备，新设备为主的项 目 通常会有一个较长时间的酝酿，提 出目标到最后决策 的作 出，可 以有 较 长 的时 间对 产品、市场、生 产技 术、设备供应商等进行详尽的调查，也可以请相关的工程 咨询 公司和 设 备供 应 商对 企业 的 决策提 供咨询 和 技 术 上 的支 持。而 二手 设 备项 目往 往不 会有 这 么长 的 时 间 去酝酿和考察，二手设备 的信息一般 时效较 短，要求 企 业在获 得 相关 信息 后 较短 的时 间 内就 要 作 出决 策；20 09 TECHNoLoGY 圈 而 作为 工 程 咨询 公 司 的介入，一 般也 是 在 企 业 已经完 成 了二手 设备 的订货 之 后。因此，造 成 在项 目初期，项 目的酝 酿或 初步决 策阶 段，企业依 靠 自己来 作出决 策，包括 项 目的各 项 目标，如产 品 品种、产量、质量 目标、销售目标市场等等。所以企业在决策购买二手设备时，一般 就 应该 对二手 设备 的 采购 是 否能够 满 足企 业 的需 要，项 目是否符合企业的发展目标，企业能否做好该项 目有一 个 清 晰 的 判 断，这 就要 求 企 业 对 于项 目的产 品 有充 分 的了解 和把 握。该项 目能 够 取得成 功，首先 是 企 业 尤 其是 企 业决 策者对 于 项 目的产 品无 碳 复写纸 非 常 了解和熟悉，对 该产品有多年 的生产和销售、管理经 验，清楚地知道无碳复写纸的产品和市场情况以及未 来发展的趋势。江河纸业在无碳复写纸的生产领域耕 耘 多 年，拥 有广 泛 的市 场 资 源，同时 对 于 企 业将 来发 展 的 目标 也 有 非 常明 确 的规 划，根 据 自己的 资金 情况 确 定 采购 合 适 的二手设 备 来完 成 企业下一 步 的扩 张。企 业在 市 场上 广 泛 收集 有 关二 手设 备 的 信息，在 获 得 天 津 某纸 厂 出售 纸 机 的信 息 后，很 快 就做 出了决 策。事 实也证 明，这一决 策是非 常正 确的。4 2企业要有技改经验丰富、熟悉设备和工艺的技术 人员 二手 设 备不 像新 设 备，通 常 没有 设 备 供 应 商 或 系 统 供 应 商根 据 业 主 的要 求，提 供 项 目的 技 术 方案 和 相 关的设备方案、控制方案等，并对项 目提供技术支持或 技 术 担保。在 获 得二 手 设 备 信息 后，需 要 组 织 对 设 备 的考察，然后结合企业的 目标 尽快 进行判断。相关 技 图2 改造后 纸机 总图 J u l，2 0 0 9 V o l 3 0，N o 1 4 C h i n a P u lp&P a p e r I n d u s tr y 5 5 圈 2 00 9 T E C H N O L O G Y 术人 员要 确 定设 备 的 新 旧程 度，损 坏情 况，哪 些 设 备 需要 更换，哪些 需 要修 理，什么系统需 要进行 调整，还 需要 增 加什 么设 备和 系统，设备 改 造 和搬 迁 的 费用 和 周期，整个项 目初步估计的投资和时间等等的数据，提 供 给 企 业 的决 策 者，作为 决 策的 依 据，这些 都 需 要 企 业 拥有一 批 技改 经验 丰 富、熟 悉设 备和 工艺 的技 术 人 员。江河纸 业在发 展 的过程 中，多次对 原有的生 产系 统 进行 了成 功地 改 造，同时 注 意 对技 术 人员的 培养 和 锻炼，造就了一批技改经验丰富、熟悉设备和工艺的高 素质的技术人员，这为项 目的成功实施奠定了技术上 的基础。4 3 企业与设计院之间良好的合作与配合 二手设备的 项 目，其实 施的难 度远大 于其他项 目，对企 业和 设 计 院来说 其 工作 量也远 大干 通 常的项 目，这 就需 要 双方 良好 的合 作，密切 的 配合才 能 保证 项 目 顺利 实施。在 这个项 目中，不像其 他项 目有供应 商 的技 术资 料和 支持，而企 业 能够 提 供给 设 计 院的 资料 也是 非常不完整和不系统的，这就需要设计人员有丰富的 设 计 经 验和 高 度的 敬 业精 神，能够 凭借 自己的经 验弥 补 资料和企 业技 术 方面的不足。同时，由于设 备的原始 资 料 非 常多且 繁杂，从 最初 的设 备 图纸 到后 来 历次 改 造的资料、生产数据，这个项 目接收下来的有关资料堆 了整 整一屋子，且基 本都 是德文 的，这需 要设计人 员付 出大 量 的劳 动，对 这 些 资料 进行 筛选 和 消 化，其 工作 量是普 通项 目所 无法 比拟 的。4 4 企业在设备研发上积累的大量成果和专利技术 这一条是江河纸业独有的，其他引进二手机企业 所 不具 备 的一 个重要 的特 点和 优 点。江河 纸 业在长 期 的 技 改 过 程 中，在 设 备 研 发 上 立 足 自身，不 崇洋，打 破 了国外厂 家 的 技 术 封 锁，积 累 了大 量 的成 果，申报 了多项 专利 技 术，这些 成 果 和技 术成 为该 项 目成 功 的 技 术 基 础。江 河纸 业 原 来只有一 条 纸 机 生产 线，纸 机 是 俄 罗斯制 造 的2 6 4 0 m m长 网多缸 文化 纸 机，车 速 为 3 0 0 m m i n，生 产普 通 文化纸。通过 对 该 生 产线 进行 大规模的技术改造，成功地将其改造为车速8 0 0 m mi n、生产无碳复写原纸的纸机，年产量约4 万吨。在 对该 纸 机 的 改 造 过程 中，企 业研发 了多项 中高车 速 文 化纸 机 的关 键 技 术，如 稀 释 水控 制 流 浆箱、纸 幅 稳 定 器、气浮转 向器、气浮 干燥 箱等。后来，企业 又陆续 开发 和储备了高速在线膜转移涂布机、帘式涂布机、高压清 洗装置等技术，这些技术使得企业在我 国造纸机械的 5 6 华氓t第 3 o 卷第1 4 期2 0 0 9 年7 月 研发领 域 处 于领 先 地位，企 业也成 为 我 国极 少数 同时 具 有造 纸和 造 纸 装 备 研发制 造能 力的公司之一。企业 所拥 有 的这 些技 术，是该 项 目纸 机 改造 成功 的关 键。纸 机 车速 从 3 0 0 m m i n 提 高到 8 0 0 l 0 0 0 m mi n，生产品种从不涂布 的6 0 9 0 g m 普通文化纸到3 8 8 0 g m 涂布的无碳复写纸，产量从不足3 万吨 年提高 到7 万吨 年，改造前后的这种 巨大差异，没有企业多 年在 设备 研发上 积累的大 量 成果 和专 利技 术 的支持，这种改造是不可能成功的。该项目的成功实施创造了 我国造纸行业引进二手设备改造的奇迹。5 二手设备项目设计中应该注意的问题 该 项 目的 设 计 由山东 省 轻 工业 设 计 院 承担，笔 者 担任项 目负责 人。总结该 项 目的设 计工作，笔者 认为 在 二手设备项 目的设计中应该注意以下问题：首先，更要 注 重经济 的原则。企业 上项 目采用二手 设备，通 常是 由于 企 业 的 资金 比 较 紧张。如 果我 们 在 设计上不太 注意 贯彻经济 的原则，在流 程确 定、设 备选 择、土建设计等环节造成资金的浪费，就与企业的初 衷相悖离。在这个项目的设计中，非常注意在满足功能 性要求的前提下为企业节省资金，原系统中已有的设 备、企业目前闲置的设备，在基本符合项目需要的性能 参数的前提下，尽量使用到项目当中，需要补充的新设 备，要充分考虑与原有设备的匹配问题。选择同样设备 或相近设备，不仅投资较节省，且将来的维护费用也会 降低。管道设计中，也要统盘考虑原系统中拆回来的管 道、管件、支吊架等，尤其一些大直径的不锈钢管道、阀门等价格是很高的，更要尽量使用到项目当中。在土 建的设计上，基础处理、结构形式选择、结构计算也要 多比较一些方案，在其 中选择投入较少的来实施。由 于在项 目设计 中贯 彻 了这一原则，江河 纸业 这个项 目最 终 的 投资不 到其 他类似项 目的1 3，为企业 节省了大量 的资金。由于 投资低，项 目投产后收 到的效 益远 高于 同 类 项 目，投 资也可 以在很短 的 时 间内收 回，项 目风险也 远 低于 同类 项 目。其 次，在 二 手设 备项 目的设 计 中要更 加 注 意先 进 适用 的 问题。先 进 是 每 个企 业 上项 目时 设 定的 重要 目 标 之一，也是企业的管理和技术人员以及设计部门所 追求的。但是在二手设备项目的设计中，先进的目标应 该放在适用之后，选择技术和设备首先要满足适用和 实用，这也是降低项 目投资的一个基础。二手设备项目 由于受 到 原 有设 备 和 系统 的 限制，在 流 程 和设 备 的选 择 上存 在一 定 的局 限，不适 当地 选 用过 于 先 进 的 技 术 或装备，不但造成投资的增大，而且容易产生新旧系统 和 设备 的 不 匹配，导 致 系统 运 行 的不 正常。投 入少，适 合 于 这 个系统 的技 术 和 装 备 就 是 最 好 的。同 时，在 系 统 和 设 备 的选 择 上，也要 考虑 到 今 后系统 的运 行 和 维 护成本，不能一味的节省投资。把握好 先进性和适用 性 的平衡，是 二手设备项 目设计 和 实施 中的重要 问题。在 这个项 目中，纸 机 的 传 动 全 部 更 换 为 当前 普 遍 应 用 的 交流变 频分 部 传 动，DCS 和 Qcs 系统 也根 据 项 目的 需 要重 新 配 置，一 些 仪 表 由于 已经被 淘 汰将 来 会 存 在 维 护 的 问题 而进 行 更换，较 好 的处 理 了先 进 性 和 适 用 性 的平 衡 问题。第 三，二手 设备项 目的设 计更需 要设 计人员的水 平 与细 致。二手 设备项 目，不但要 求 设计人 员掌 握 当前先 进的技术和装备，同时由于许多二手设备往往使用的 技术信 息 2 0 0 9 TECHNoLoGY 是十几年甚至几十年以前的设备和技术，就需要设计 人 员对于 许多 旧的 设 备和技 术 也要 有 充分 的了解，对 于其优点、缺点、当前的发展、有没有替 代的技术或 装 备、怎样 改 造 等等 问题 有较 清晰 的 把握，才 能设 计 好 这类 项 目，因此 对 设 计人员的水平 和 设计 经验 要求 较高。另外，二手设备项目设计 中要消化大量的旧有 设备 和 系统 的资 料，同 时 由于对 系统 的了解有 个 过 程，因此，设 计 过 程 中方案 会 经常 调 整，这 就需 要设 计人 员工作要 非 常细致 且要 有耐 心，才 能做 好此 类 项 目的设 计工作。总 之，二手设备 的项 目有其独具 的特点和复杂 性，在 项 目的 决 策、设 计、实 施、运 行 的 各 个 阶 段 都 需要 企 业 的决 策者、技 术人 员和 设 计人 员付出更 多的 努力，更加 紧 密 地合 作，才 能 保证 这类 项 目顺利 的 实 施，达 到企 业 的既定 目标。圃 收稿 日期：2 0 0 9 0 j 5 1】用于高效纸卷卷取 张力控制和运行稳定性分析服务的i R o l l 技术 本刊讯(T a t u P i t k i n e n 报道)美 卓i R0 1 l 智能辊 技 术为纸 机 自动化 和运 行稳定性 优化带 来新的工具。i R 0 1 1 的创 意是 基于安 装在纸 机 辊子上 的膜形 力传 感器，测量诸如纸幅等产品上的作用力，并提供运行稳定性情况和产品质量的反 馈。i Ro l l 系统由上面带 有传感器专用凹 槽的高精度加工的辊体、螺旋形方式安 装 的力感应 膜传感器、辊 子包 覆层、测量 电子装置、无干扰数 字射频传输、无线功 率 传送 以及一 个与工厂 自动化 系统 连接 的接 收系统组成。使 用开放协议与 自 动 化 系统 进行 连接，如图1 所 示。用于卷取 的智能 辊子 一“i Ro l l 卷 取缸”，使得对压 区线压 分布和纸卷横 幅 都可以在线测量。用于纸幅特性的智能 辊子“i Ro l l 张力”，是在线测量纸 幅 张 力分布 的一 种 方法，不 需要 任 何单 独 的扫 描装 置。“i Ro l l 卷取缸”和“i RO l l 张 力”还方便 了纸 卷横 幅 和纸 幅 张力分 布的在线 控制。“便携式i Ro l l”使得纸卷 横 幅、压 区线 压 分布和 张 力分布 的分析 成为 一种 快速 且低成本的服务。“便携式 图1 i R o l l 及其部件 i R o l l”系统使用同样的技术平台，用于临 时的维护测量，他带来了一种能提高效率 且显著节约成本的途径，并且在不增加 投资的情况下帮助维护人员处理难题。i Ro l l 与工艺过程中的其他任何辊子 没有什么不同，这样可以察看纸幅张力或 纸卷横幅是如何真正影响生产线的。与 附加 的测量装置不同，i RO l l y 4 所测量的 特性不会造成误差。此外，它可以位于工 艺过 程的不同位置，即在 张力分布处于重 要 的位 置或需要 测量 纸卷 分布的位 置，如图2 所 示。图2 i R o l I 技术可在不同位置进行测量 J u l，2 0 0 9 V o l 3 0，N o 1 4 C h i n a P u lp&P a p e r I n d u s t r y 5 7