Cấu hình khuyến nghị cho máy xeo có tốc độ dưới 1000 mét/phút

Mặc dù mức tốc độ dưới 1000 m/phút được coi là chậm so với các tiêu chuẩn thiết kế tiên tiến hiện đại, đây lại là phân khúc hoạt động rất phổ biến ở các nước đang phát triển (chạy tốt ở tất cả các dải định lượng), đặc biệt thích hợp áp dụng cho các nhà máy chuyên sản xuất giấy tissue có định lượng lớn (heavy basis weights), các loại khăn giấy lau công nghiệp, hoặc máy xeo tận dụng xơ sợi tái chế chất lượng thấp.

Thông số vỏ lô (Shell): Do tác động của xung lực rung và áp lực ly tâm ở tốc độ chậm là không quá khắc nghiệt, việc chế tạo vỏ lô bằng Thép không gỉ Austenitic tiêu chuẩn (ví dụ: 304, 316) hoặc các mác thép Duplex cấp thấp (Lean Duplex) là hoàn toàn đủ để đảm bảo sức bền chịu uốn và tuổi thọ mỏi. Đường kính thiết kế khuyến nghị thường dao động trong khoảng từ 400 mm đến 770 mm tùy thuộc vào khổ rộng băng giấy.

Vật liệu bọc (Cover Material): Việc trang bị bọc Polyurethane đắt tiền có thể không cần thiết ở dải tốc độ thấp dưới 700m/phút. Lớp bọc bằng vật liệu cao su tổng hợp cao cấp (như NBR, Hypalon hoặc Butyl) có độ cứng duy trì ở mức 95 Shore A là một giải pháp mang lại tính kinh tế cao, đạt được sự cân bằng giữa hiệu quả hoạt động và giá thành. Lợi thế của cao su là khả năng chống chịu xuất sắc với các hóa chất môi trường kiềm loãng, dầu mỡ và axit không oxy hóa thường xuyên xuất hiện trong phần ướt (wet-end) của nhà máy giấy.

Quản lý Chân không & Làm sạch: Thách thức kỹ thuật lớn nhất ở máy chạy chậm là lực ly tâm cực yếu, nước có xu hướng bị hút ngược (rewetting) vào băng giấy do sức căng bề mặt giữ nước nằm chặt trong các lỗ khoan của lô. Để giải quyết tình trạng này, nhà vận hành nên cài đặt áp suất chân không dao động từ -40 kPa đến -50 kPa để kéo nước, và nên nâng cấp hệ thống gạt nước lên cấu hình Dao gạt kép. Như đã trình bày, hiệu ứng hút chân không phụ (foil effect) của dao gạt kép là cứu cánh để làm sạch triệt để các lỗ khoan bám nước khi thiếu đi sự hỗ trợ của lực văng ly tâm. Việc bắt buộc phải làm là lắp đặt các bình phân tách nước-khí (Water pre-separators hoặc drop legs) có dung tích lớn ngay trước cửa hút của máy bơm chân không. Nếu không có bộ phân tách này, lượng nước khổng lồ sẽ tràn vào máy bơm vòng nước (liquid ring pumps), gây hiện tượng ngập lụt, quá tải động cơ, đứt dây đai truyền động (V-belt slipping) hoặc thậm chí gây sốc thủy lực phá vỡ vỏ bơm.

Cấu hình khuyến nghị cho máy xeo có tốc độ trung bình - cao (1000 ÷ 1500 mét/phút)

VIỆT HƯNG khuyến khích sử dụng dải tốc độ này thay vì dải tốc độ cao hơn do tại Việt Nam còn hạn chế: công nghiệp hỗ trợ (các phụ tùng thay thế đều phải nhập khẩu), tiềm lực tài chính để tồn kho dự trữ phụ tùng thay thế, thiết kế tối ưu cho tất cả các dải định lượng.

Đây là dải tốc độ tối ưu và phổ biến nhất của các dòng máy Crescent Former hiện nay, xử lý tốt dải định lượng rộng từ 13 g/m² đến 40 g/m². Tại vùng tốc độ này, sự tranh chấp giữa lực chân không hút vào và lực ly tâm hất ra đạt đến trạng thái cân bằng động học. Một phần nước lọt vào hộp hút, nhưng một phần đáng kể sẽ bị văng ra khỏi bề mặt lô ngay sau khi rời khỏi khe ép. Các thông số về lực ly tâm, dao động uốn và cường độ rung lắc cơ học bắt đầu gia tăng theo cấp số nhân, đòi hỏi các cấu kiện luyện kim và hóa chất polymer phải đạt tiêu chuẩn khắt khe hơn.

Thông số vỏ lô (Shell): Việc sử dụng thép Austenitic không còn an toàn. Bắt buộc phải chuyển đổi vật liệu chế tạo sang Thép không gỉ Duplex hoàn chỉnh (ví dụ: Alloy 2205 hoặc 3RE60). Cần đặc biệt chú ý đến chất lượng gia công cơ khí: các lỗ hút trên bề mặt lô phải được khoan bằng công nghệ khoan súng (gun-drilling) tiên tiến kết hợp với quá trình xử lý nhiệt ủ dung dịch (solution annealing) chính xác ở 1020 đến 1100 °C để khôi phục cấu trúc austenite-ferrite, ngăn ngừa hiện tượng tạo pha sigma và đảm bảo độ nhám bề mặt lỗ khoan cực mịn, loại bỏ các vết trầy xước vi mô nơi ứng suất mỏi có thể bắt đầu. Đường kính lô đề xuất nên nằm trong khoảng 770 mm đến 1045 mm để tăng mô-men quán tính, giảm độ võng.

Vật liệu bọc (Cover Material): Đây là phân khúc tốc độ bắt buộc phải tiến hành chuyển dịch từ bề mặt Cao su sang Polyurethane (PU). Một cấu trúc bọc PU cao cấp với độ cứng thiết kế khoảng 15 & 20 P&J (như dòng ArcticSoft hoặc VacuFox TIS) sẽ cung cấp khả năng giữ ổn định hình học khe ép ưu việt, và chống mài mòn cực tốt, kéo dài chu kỳ mài lại (regrind interval) lên gấp đôi so với các dòng cao su ưu việt nhất. Thiết kế họa tiết bề mặt nên sử dụng cấu trúc SBD (Lỗ hút Suction holes kết hợp Lỗ khoan mù Blind drilled) hoặc SBDG (lỗ hút + lỗ mù + xẻ rãnh) để tăng không gian chứa nước thủy lực.

Tải trọng ép và Kiểm soát Cơ học: Lô hút cần được cấu trúc để vận hành an toàn ở tải trọng tuyến tính khắt khe hơn, dao động khoảng 90 đến 95 kN/m. Cần trang bị các dải đệm chân không thế hệ mới (như ValSeal, FlexSeal hoặc HydroSeal với tích hợp bôi trơn nước nội bộ) để giảm thiểu ma sát. Vòng bi (Bearings) bắt đầu chịu tải nhiệt độ và ma sát cao, có thể yêu cầu thiết kế vòng bi hạt dẹt (ví dụ: SKF CARB) và nên có kết nối cảm biến đo nhiệt độ liên tục ở vòng bi trong. Trước khi lắp ráp, toàn bộ cụm lô phải được đưa lên máy kiểm tra độ cân bằng động (Dynamic Balancing) chuyên dụng, đạt được dung sai cấp độ G1.6 hoặc G2.5 để ngăn ngừa sự cộng hưởng rung lắc tàn phá khung máy ở tốc độ hàng nghìn vòng quay.

Việc tính toán lưu lượng dòng khí hút (Airflow CFM) cho lô ép hút phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn công nghiệp như TAPPI TIP 0502-01. Hệ số chân không (Vacuum Selection Factor) thường được khuyến nghị nằm ở mức 12 đến 16 cfm/inch² diện tích khe hở, và sẽ phải điều chỉnh tăng thêm 0,5 cfm/inch² cho mỗi 1000 ft/phút (300 m/phút) vận tốc tăng thêm để bù trừ sự sụt giảm thời gian cư trú.

Cấu hình khuyến nghị cho máy xeo có tốc độ siêu cao (trên 1500 mét/phút)

Các thế hệ máy xeo siêu tốc hiện đại ngày nay thường được thiết kế để vận hành trơn tru ở dải vận tốc vượt trên 1500 m/phút, thậm chí vươn tới giới hạn vật lý 2000 - 2200 m/phút. Đây là thế giới của các cỗ máy sản xuất tissue lụa siêu mỏng, nhẹ (13-20 g/m²) với năng suất cực đại. Tại vận tốc khủng khiếp này, thời gian tờ giấy và chăn đi xuyên qua bề mặt khe ép nén chỉ được tính bằng vài phần nghìn giây (miligiây), trong khi tải trọng thủy lực đâm vào lỗ và tác động rung đập cơ học là cực lớn.

Thông số vỏ lô (Shell): Phương pháp truyền thống là làm dày vỏ lô thép để tăng độ cứng uốn sẽ khiến lô trở nên nặng nề, làm hỏng quán tính quay và tiêu hao năng lượng. Giải pháp độc tôn hiện nay, được các nhà cung cấp như A.Celli, Valmet, Voith hay Andritz khuyến nghị, là chế tạo vỏ lô bằng vật liệu Super Duplex luyện kim bột ép nóng (P/M HIPed). Vật liệu không có rỗ xốp này cung cấp giới hạn chống mỏi do ăn mòn cao nhất từng được biết đến, giữ cho vỏ lô mỏng hơn nhưng vẫn chịu được các tải trọng cực độ. Đường kính thiết kế tối thiểu phải từ 1200 mm và có thể lên tới trên 1425 mm (đối với khổ giấy siêu rộng tới 5,6 mét) nhằm tạo ra biên độ hình cung rộng, kéo dài bề mặt tiếp xúc (nip width).

Vật liệu bọc (Cover Material) và Tải trọng: Đỉnh cao của vật liệu Polymer là hệ thống bọc PU cao cấp mang cấu trúc rãnh đa chiều SBDG (Lỗ hút chân không + Lỗ mù + Rãnh hở). Lớp PU cứng cáp nhưng dẻo dai này ngăn chặn sự nứt vỡ dưới tần số nén đập hàng chục chu kỳ mỗi giây. Áp suất ép cực đại của các lô hút hạng nặng có thể nâng tới 120 kN/m. Trong nhiều trường hợp, để giữ được độ xốp tinh tế của giấy siêu cao cấp, cấu trúc thiết kế cơ học có thể được chia tách thành một mô-đun Ép Guốc (Shoe Press) sử dụng đai đàn hồi ép trực tiếp vào lô Yankee với lực ép cực lớn từ 1000 kN/m trải dài trên khu vực ép 200-250mm, được kết hợp với một cụm lô ép hút (Suction press roll) đóng vai trò vệ tinh nằm ở vị trí trước đó, phụ trách chuyên môn hóa việc rút bớt lượng lớn nước từ chăn ép.

Động lực học thoát nước biến đổi hoàn toàn: Lực ly tâm gia tốc cực lớn sinh ra bởi trục quay áp đảo hoàn toàn mọi lực hút chân không. Khối lượng nước bên trong màng giấy và mền bị ép tống vào vỏ bọc, và ngay tắp lự bị ném văng ra ngoài theo quỹ đạo tiếp tuyến. Hiện tượng này được gọi là "thể tích lãng phí" (Wasted Volume of the Couch). Lực hút chân không lúc này gần như không đóng vai trò hút nước lọt vào trong trục nữa (vì nước chưa kịp lọt vào hộp hút đã bị văng ra), mà nó chỉ có nhiệm vụ tạo ra một vùng áp suất âm đủ để khắc phục hiệu ứng tách lớp không khí (air wedge), giữ cho băng giấy không bị bay khỏi mền. Quá trình tách nước giờ đây phụ thuộc 100% vào động lực học khe nén (Nip dewatering). Với thực tế vật lý này, việc duy trì áp suất chân không âm sâu (-65 kPa) bằng hệ thống bơm vòng nước (liquid ring pumps) tiêu chuẩn trở nên cực kỳ lãng phí, đốt cháy hàng tỷ VNĐ tiền điện năng mỗi năm. Lựa chọn thiết kế tối ưu và bắt buộc cho các cỗ máy siêu tốc là Hệ thống Quạt thổi Turbo biến tần (High-Speed Turbo Blowers - ví dụ như công nghệ RunEco EP). Công nghệ Turbo cho phép điều khiển linh hoạt tốc độ động cơ theo thời gian thực. Khi máy chạy chậm để dẫn giấy, turbo tăng tốc tạo lực hút mạnh. Khi máy đạt tốc độ tối đa và lực ly tâm xử lý việc thoát nước, turbo tự động giảm công suất, duy trì mức chân không chỉ còn -30 kPa đến -40 kPa, tiết kiệm từ 30% đến 60% điện năng so với máy bơm truyền thống.

Hỗ trợ thoát nước gia nhiệt và Hệ thống phụ trợ: Tại tốc độ trên 1500 m/phút, lực ly tâm đóng vai trò xé văng phần lớn nước. Tuy nhiên, sự di chuyển của nước xuyên qua lớp giấy ướt bị cản trở bởi độ nhớt tự nhiên của nước ở nhiệt độ phòng. Việc lắp đặt thêm các hệ thống Hộp Thổi Hơi Nóng (Steam Box) phun trực tiếp hơi nước lên băng giấy nằm trên vùng chân không của lô ép hút sẽ gia nhiệt màng nước, làm giảm mạnh độ nhớt của nước (viscosity), khiến nước trượt ra khỏi các mao quản xơ sợi dễ dàng hơn rất nhiều, đẩy tốc độ vắt nước lên mức giới hạn. Đồng thời, Dao gạt kép (Double Doctoring) có gắn trợ khí nén như hệ thống AirBlade là bắt buộc để thổi tung hoàn toàn nước kẹt trong các lỗ khoan trước khi lô quay vào lại khe ép.

Vận hành Bảo trì: Cấu hình phải được bảo vệ bởi hệ thống bôi trơn vòng bi bằng dầu tuần hoàn liên tục (circulating oil lubrication) để làm mát và rửa trôi mạt kim loại sinh ra dưới tải nhiệt cao, thay vì sử dụng mỡ thông thường. Việc lắp đặt hàng loạt Cảm biến chẩn đoán rung lắc đa chiều (Vibration Diagnostics Sensors) gửi dữ liệu tần số về phòng điều khiển trung tâm để theo dõi sự phát triển của các vết nứt hoặc độ lệch tâm theo thời gian thực là yêu cầu bắt buộc. Các nhà máy cũng được khuyến nghị ứng dụng các hệ thống Thực tế tăng cường (AR) như TrackLight AR và công nghệ đo độ mòn SealView để theo dõi quá trình mòn của hệ thống làm kín bên trong hộp hút nhằm lên kế hoạch thay thế vật tư kịp thời.

Trên đây là phân tích của VIET HUNG TECHNOLOGY dựa trên các tài liệu tổng hợp được. Nếu quý vị có ý kiến nhận định khác xin vui lòng góp ý ở phần bình luận .

Trong phần tiếp theo chúng ta sẽ phân tích về vận hành và khắc phục sự cố.

Xin chân thành cảm ơn!

#suctionpressroll #ephutchankhong #mayxeogiay #giaytissue #viethungtech