Башмачный пресс — это часть бумагоделательной машины, которая используется для удаления лишней влаги из бумажного полотна после формирования его на формующем устройстве. Первый оригинальный патент на устройство зарегистрировали в 1970 году в Восточной Германии. Башмачный пресс впервые установили на машине для производства лайнера в Спрингфилде, США. Внедрение башмачного пресса открыло новые возможности: сухость полотна увеличилась на 7%, что соответственно увеличило производительность приблизительно на 25%.

Башмачный пресс радикально увеличивает время нахождения в захвате в 5-10 раз дольше, чем стандартный вальный пресс. Обратной стороной изменений пресса бумагоделательных машин стало технологическое усложнение конструкции: такой пресс является сложносоставным блоком оборудования, включающим в себя тяжелые валы, многофункциональную гидравлическую систему, объемную автоматизированную систему управления.


Рисунок 1. Общий вид верхнего вала башмачного пресса Bellmer

На БДМ-2 Пермской Целлюлозно-Бумажной Компании установлен башмачный пресс Bellmer, который является одной из ведущих частей машины, поскольку от эффективности работы башмачного пресса зависит эффективность работы всей машины. Башмачный пресс оказывает значительное влияние на качество готовой продукции. Если в работе башмачного пресса происходит какой-то сбой, это сразу заметно на накате: появляется брак, ухудшается товарное качество готового полотна. 

Башмачный пресс как и любая сложная система содержит в себе множество элементов, требует систематического обслуживания и модернизации. При эксплуатации башмачного пресса большим вызовом стала недоступность инженерной поддержки со стороны производителя, потому что компания Bellmer разорвала отношения с компаниями России. Последний ремонт вала на территории Германии компания выполнила халатно, дефекты не устранила, в выполнении требований контракта по ремонту отказала. Некому было задать вопросы по сбоям в работе, получить консультации по эксплуатации и выполнить обслуживание, технология производства, конструкторская документация, технологические нюансы изготовления оказались скрыты производителем. 

Инженеры ПЦБК создали собственный план оптимизации работы башмачного пресса и стали его внедрять в жизнь. Реализация первых шагов уже принесла позитивные изменения. Рассказываем вам о том, какие этапы мы уже реализовали, и какие планируем реализовать в будущем.  

Переход на другой тип масла 

Поскольку основной принцип работы башмачного пресса основан на создании равномерного и при этом хорошо регулируемого прижима, то по своей сути это гидравлическое оборудование. Основными исполнительными механизмами являются гидравлические цилиндры, работающие за счет подачи индустриального масла. Показатели качества масла также сильно влияют на работу всего механизма как кровь в теле на общее здоровье нашего организма. Мы начали оптимизацию работы башмачного пресса именно с этого пункта.  

Производитель башмачного пресса Bellmer снабдил оборудование инструкцией с рекомендациями масел для правильной работы пресса. Данная инструкция не содержала конкретных марок, она напоминала скорее техническую спецификацию, которой мы руководствовались при выборе нового масла и, соответственно, нового поставщика.

Любое изменение на производстве должно быть обоснованным и целесообразным. Каждый продукт имеет свои плюсы и минусы, необходимо было выбрать оптимальный вариант с учетом обозначенных приоритетов.

При работе башмачного пресса мы видели, что как бы эффективно ни работала фильтрационная система, в застойных зонах, где циркуляции нет, всё равно образовывались отложения грязи. Мы сделали вывод, что ранее сделанный выбор марки масла не был оптимальным. 


Рисунок 2. Грязевые отложения из масла в застойных зонах

К тому же одним из важных критериев выбора нового масла была независимость от импорта, мы рассматривали различных поставщиков, но склонялись к российским производителям. В процессе отбора потенциальные поставщики приезжали на производство, брали пробы масла, изучали устройство гидравлической системы, общались с инженерами предприятия и в результате всей этой аналитической работы предлагали свои варианты масла. Процесс отбора длился примерно четыре месяца. 

Мы выбрали одного поставщика, чье предложение нас максимально устроило по качеству, свойствам и постоянной доступности. Новое масло мы залили в систему в сентябре 2024 года. Выводы о верности или ошибочности решения мы сделаем в сентябре 2025 года, когда вскроем систему и сольем масло. Уже сейчас мы ощущаем экономический эффект от смены масла: аналоги оказались взаимозаменяемыми, но российское масло вышло дешевле зарубежного. С точки зрения стоимости закупки и регулярности поставок у российского масла уже есть преимущества относительно зарубежного продукта.

	Спецификации	На чертеже	Использовалось ранее	Используется сейчас	Подбор	Подбор	Подбор	Подбор	Подбор
Марка масла		Mobil Excel DTE 150	Тотал Carter EP 150	Rolf Reductor M5 150	Газпромнефть PM 150	Лукоил Round 150	Лукоил ADVANTO 150	Rosneft Flowtec PM 150	Rosneft Gidrotec WR HLP 150
Требования производителя оборудования Bellmer	ISO VG 150	да	да	да	да	да	да	да	да
Требования производителя оборудования Bellmer	DIN 51524-2 (HLP)	да	нет	нет	нет	да	нет* (в разработке)	нет	да
Требования совпадающие с Mobil Excel DTE 150
Требования редукторных масел	DIN 51517 ч.3 (CLP) выше (CL)	да	да	да	да	нет	да	да	нет
Требования производителей бумагоделательного оборудования фирм
Voith	Voith VN 108	да	нет данных	нет данных	нет данных	нет данных	да	да	нет данных
Metso (Valmet)	Metso RAU4L00659/04 (wet end)	да	нет данных	нет данных	да	нет данных	да	да	нет данных
Metso (Valmet)	Metso RAU4L00659/04 (dry end)	да	нет данных	нет данных	да	нет данных	да	да	нет данных
Требования производителя подшипников
SKF	SKF Emcor (Roller test)	нет данных	нет данных	нет данных	нет данных	нет данных	да	нет данных	нет данных
Тип масла		БДМ	редукторное	редукторное	БДМ	Циркуляционное	БДМ	БДМ	гидравлика
Пакет присадок		без цинковое	цинко содержащие	цинко содержащие	цинко содержащие	цинко содержащие	без цинковое	цинко содержащие	цинко содержащие
Сопровождение продукта на жизненном цикле		нет данных	нет данных	нет данных	возможно, обсуждается	возможно, обсуждается	возможно, обсуждается	возможно, обсуждается	возможно, обсуждается

Таблица 1. Сравнительный анализ масел

Гидравлическая натяжка сукна

Мы изучили, как работают башмачные пресса разных производителей: Bellmer, Andritz, Voith, Valmet. Сравнив несколько конструкций, мы нашли техническое отличие, которое нам показалось ключевым. 

В башмачном прессе давление на полотно передаётся за счёт мягкого чулка, это полимерная лента, которая по-английски называется ремень (belt). Чтобы он не складывался и не сминался, чулок необходимо растягивать. В конструкции башмачного пресса Bellmer полотно натягивалось только пневматически. Внутрь вала подавался воздух, ремень разжимался, и только это воздушное устройство держало его в натянутом состоянии.

На других моделях башмачных прессов на разных сторонах торцов стоят диски, принудительно растягиваемые гидравлическими цилиндрами. Наш анализ показал, что в конструкции, где чулок работал длительное время без износа и разрывов было два типа натяжки. Одна натяжка осуществлялась воздухом, а вторая — системой гидравлических цилиндров и дисков. 

Мы решили усилить стабильность натяжения чулка гидравлической системой, добавив второй источник давления. В конструкции нашего пресса уже были цилиндры, но они не работали на натяжку во время работы башмачного пресса, а использовались только для установки чулка и его миграции. Мы доработали гидравлический контур, схему управления натяжкой с помощью компьютерной программы так, чтобы гидравлическая натяжка работала постоянно. Необходимые программные настройки, системы сигнализаций и блокировок нового контура внедрили специалисты АСУТП ПЦБК. 

Предварительно команда специалистов — механики, гидравлики, АСУТП-инженеры, технологи — подготовили для программистов техническое задание, в котором прописали цель, технические характеристики, показатели давления, порядок работы оборудования в различных ситуациях, в том числе аварийных, которые программисты учли в коде при изменении алгоритма работы оборудования. Корректировка натяжки чулка выполнялась параллельно с аналитической работой по смене масла. 

Заключение и выводы

Внедренные изменения принесли положительный результат: стабильность работы пресса увеличилась. Инженеры ПЦБК смогли разработать и реализовать улучшения базовой конструкции башмачного пресса. Сейчас в проработке еще несколько технических решений, внедрение которых кратно улучшит работу всего пресса.


Рисунок 3. Дорожная карта реализации решений по модернизации башмачного пресса
 
Продаваемые зарубежными поставщиками технические решения не всегда являются максимально эффективными, а в некоторых случаях, эффективность/оптимальность технических решений и комплектации продаваемого оборудования занижается умышленно. Поэтому нам необходимо улучшать свои знания и навыки работы с оборудованием, изучать опыт других предприятий и самостоятельно дорабатывать закупленные решения/оборудование.

Независимость в технологиях — ключевой фактор развития промышленного потенциала страны. Самостоятельная доработка и адаптация импортных решений не только повышает их эффективность, но и создаёт основу для разработки собственных технологических решений, способных конкурировать на мировом рынке.