纸机的传动功率
出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制浆造纸手册第九分册纸张抄造》第889页（11690字）
确定造纸机传动功率，目前应用的方法有单位指标法、分部计算法和类比法三种。
1．单位指标法
这种方法是对一系列造纸机测定其实际需要功率，然后就每米纸机幅宽和每米／分车速为单位，计算单位所需功率。由于统计方法的不同，计算功率的方法也不同，如表11－8－7。
表11－8－7 单位指标法计算功率
(1)密勒法
单位功率指标法，比较简单，但只有所设计的纸机，在品种、车速、幅宽、配制等与测定指标的纸机相近似，所得结果才比较正确，大多数已发表的指标数据，属于中低速和中等幅门的纸机，所以这两种方法以及功率曲线法，一般作为估算中低速造纸机功率和选择其电气设备的初始参考数据用。本节从略。
(2)功率系数法
功率系数法是根据TAPPI资料确立的计算方法，是目前主要应用的计算方法。功率系数以每米／分车速，每米机宽(幅宽)所需用的瓦数来表示。业已规定了2种功率系数：正常运转负荷系数(NRL)和推荐传动容量系数(RDC)。
正常运转负荷系数(NRL)，是在正常的真空度、毛毯、刮刀、烘缸排水、纸页张力、加速与减速等规定条件工作时，设备可望达到的运转负荷。适用于维修良好，校正妥贴，平衡得当的现代纸机。
推荐传动容量系数RDC，是设备在可以预料的最大负载下工作时，建议采用的最小传动容量。RDC和NRL之差，反映了安全储备，作为安全储备的RDC／NRL，一般在1．15～1．25之间，有些纸机分部如烘缸，需考虑增加附加的惯性加速功率。
已公布的2种功率系数，还分为分部功率系数和零件功率系数2类，计算方法也分为分部指标法和零件指标法2种。
分部指标法，采用分部功率系数，一台纸机的NRL值为各分部NRL之和，适用于选择。
(a)传动总轴的汽轮机或电动机，加15%的总轴传动损失。
(b)单动力源分部传动动力源。
(c)分部传动的发电机组的原动机或供电变压器。
(d)分部中多点传动时，用各点的NRL值总和的120%，选择分部动力源的最小额定值。
分部指标法，计算比较简单，适用于中低速纸机或初步估算。
零件指标法，以分部中各部件的功率系数之和，来确定分部传动点的总需用功率，可用来表明分部中各传动点间的功率分配，可计算纸机一些新颖独特的分部需用功率，适用于中高速现代纸机。
表11－8－10，列出两种NRL和RDC系数，单位是英制，计算时，乘换算系数0．96，换算成公制。
表11－8－8 每m／min车速不同幅宽需用单位动力
表11－8－9 纸机各部的单位功率指标 单位：kW／(m·min)
注：①No．1供单电动机传动计算功率需要之用(应再附加15%的主轴传动损失)
②No．2供多电动机传动计算各部功率需要之用。
表11－8－10 造纸机功率系数
注：1．真空伏辊NRL=0．0012+0．0000V，V为真空箱各室真空度，单位英制，计算时要将MPa乘以295．3，换算后代入。
2．吸水箱阻力损失公式中的W和V为英制，计算时要将吸水箱总宽度(m)除39．37，真空度MPa×295．3，代入公式
3．车速较高时，在一些脱水缓慢的浆料上的水力负荷，会增加传动要求，可按下列系数适当增加其NRL值
(二)零件功率系数(压榨部)
注：上述数据，用公制单位时，代入公式，不乘0．96换算系数。可控中高辊公式，本文作近似计算，供参考。
(二)零件功率系数(干燥部)
功率系数计算法示例如下：
①分部指标法公式：
式中 NNRL——正常运转分部需用功率，kW
NRDC——推荐传动容量分部需用功率，kW
NRL——分部正常运转功率系数
RDC——分部推荐传动容量功率系数
0．96——换算系数
Km——传动系数
②零件指标法公式：
一般RDC=1．15NRL
式中 NRL——零件正常运转功率系数
RDC——零件推荐传动容量功率系数
Σ——表示功率系数之和
功率系数可查表11－8－10。
③传动系数Km的计算：功率系数实际上就是单元幅宽，单元车速下所需功率。为便于计算各分部的功率，将纸机的幅宽(b)和车速(v)的乘积作为常数乘以适当的功率系数，就是所需功率，这个常数(b·v)简称纸机的传动系数(Km)即：
式中 b——幅宽，m
v——最高车速，m／min
④计算方法与步骤：
a．长网部
例1：某纸机幅宽7．65m，最高设计车速760m／min，抄造定量为90～100g／m2牛皮纸，该机长网部有胸辊1只，平案辊9只，沟纹辊10只，伏辊1只，真空度0．068MPa，驱网辊一只，回网辊5只，305mm，5只脱水箱，真空度0．014MPa，305mm，3只脱水箱，真空度0．024MPa。
计算该机长网部所需功率
(a)分部指标法
ii 分部功率系数：从表11－8－10中相适应的参数范围查
得：NRL=0．12；RDC=0．138
iv 从上述计算中求出长网部总功率至少要770kW，但上述这些数据的依据，都是老的脱水箱面板、铜网等，对配有普通脱水板、金属氧化物脱水箱面板、采用塑料网等的现代纸机尚不能适用。
(b)零件指标法
ii 零件功率系数(查表11－8－10得零件NRL)，NRL×1．15=RDC。
转动负荷零件(NRL)
胸辊(1只) 0．00100
平案辊(9只) 0．0033×9 0．00297
沟纹案辊(10只) 0．00031×10 0．00310
伏辊1只，真空度0．068MPa 0．00220
伏辊计算法：NRL=0．00120+(0．00005v)=0．0012+0．00005×20=0．0022
驱网辊1只 0．00100
回网辊5只 0．0005×5 0．00250
合计 0．01277
(b)固定负荷零件(NRL)
305mm脱水箱有效摩擦因数u=0．135(铜网，硬木或胶水箱面)
5只0．0014MPa脱水箱 0．0486
3只0．024MPa脱水箱 0．05103
脱水箱计算方法：NRL=0．0015uvω=0．0015×0．135×12×5×4=0．0486
合计：0．09963
总合计：ΣNRL=0．1124
iii NNRL=5814×0．1124×0．96=627．35(kW)
根据一般指标：RDC=1．15×NRL=0．1124×1．15=0．129
则NRDC=5814×0．129×0．96=720kW
iv 由此可见，用零件指标法计算结果，和分部指标法计算结果很相近。零件指标法可以计算各部件的需用功率。
例2：如果该纸机进行改造，铜网改用塑料成形网，平案辊改为5只，沟纹案辊改为9只，真空伏辊真空度改为0．064MPa，加4组5块硬质前缘普通脱水板，5组7块硬质前缘真空脱水板，4只305mm，0．014MPa真空度和2只305mm0．024MPa脱水箱(高密度聚合物沟纹表面面板)，计算长网部所需功率。
由于结构变化，零件功率系数也变化，查表得。
转动零件功率系数：NRL
胸辊 0．00100
平案辊5只 0．00035×5=0．00175
沟纹辊9只 0．00033×9=0．00297
伏辊 0．00215
驱网辊 0．00100
回网辊 0．0005×5=0．0025
转动负荷零件合计∑NRL=0．01137
(b)固定零件功率系数
4组5块硬质前缘普通脱水板
0．00042×4×5=0．0084
7块硬质前缘真空脱水板
0．00048×5×7=0．0168
305mm脱水箱u=0．125
4只0．0169MPa脱水箱 0．04500
2只0．0024MPa脱水箱 0．0315
固定零件合计 ∑NRL=0．10170
ΣNRL(总合计) 0．11307
通过上述计算，可见长网部负荷中，脱水箱阻力所占比重较大，在较为新式的纸机上可达65%～75%，在较为陈旧的纸机上可达90%。
b．压榨部
用分部指标法，很难计算复合压榨、多毛毯压榨等的需用功率，今应用零件指标法，来适应新式压榨的应用。该种计算方法，要考虑到：压区实际负荷，各辊的负荷摩擦损失，各毛毯有关的负荷，毛毯清洗箱有关的负荷及干端的压榨因纸页张力需额外的功率等。在表11－8－10中，列出压榨部零件功率系数NRL，对RDC可用RDC／NRL计算。
线压少于90kN／m，RDC／NRL=1．3
线压 90～120kN／m，RDC／NRL=1．2
线压大小210kN／m，RDC／NRL=1．25
例3：设上述纸机的正压榨线压为87．5kN／m，下毛毯为合成毛毯，有8只毯辊，2只毛毯洗涤箱，下辊为真空辊，上辊覆有胶层，并配有1把刮刀，计算共所需功率。
由表11－8－10查压榨部零件功率系数NRL(用公制单位不乘换算系数0．96)。
基本压区负荷0．00033×87．5+0．00014=0．02898
上辊负荷(平辊包胶) 0．00135
下辊负荷(真空辊) 0．00193
刮刀负荷 0．00096
毛毯负荷(合成毛毯) 0．000017×87．5+0．0007×8=0．007087
毛毯洗涤箱 0．005×2=0．01
∑NRL：0．050309
∑RDC：NRL×1．3=0．0654
需用功率NNRL=5814×0．050309=292．49kW
NRNC=5814×0．0654=380kW
例4：该机有一三辊二压区复合压榨，三辊均为主动辊，第一压区有一只沟纹辊，配有毛毯，设计线压70kN／m，该沟纹辊配有6只毯辊，1只毛毯洗涤箱，中辊为硬质平辊，配有下毛毯，8只毯辊，2只毛毯清洗箱，第二压辊系Beloit可控中高辊，设计线压140kN／m，计算共需用功率：
功率系数NRL(查表11－8－10)
第一辊传动
压区负荷为
第一压区上辊(沟纹辊)负荷0．00096
第一压区毛毯负荷0．000017×70+0．0007×6=0．00539
第一压区毛毯洗涤箱负荷 0．005
∑NRL 0．02297
ΣRDC=1．3NRL=0．02986
第一压区沟纹压辊所需功率：
NNRL=0．02297×5814=133．54kW
NRDC=0．02986×5814=173．6kW
(b)中辊传动
第一压区负荷 0．01162
第二压区负荷 
中辊负荷(硬质) 0．00116
第二压区毛毯负荷 0．000017×140+0．0007×8=0．00798
第二压区洗涤箱负荷2×0．005=0．010
中辊传动总计ΣNRL=0．05393
中辊所需功率：
NNRL=5814×0．05393=313．5kW
NRDC=5814×0．0647=376kW
第二辊传动
第二压区负荷 0．02317
可控中高辊负荷
本文计算公式为：
。供参考。
总计NRC=0．03622
c．干燥部
确定烘缸传动功率的不是正常运转负荷，而是干燥部加速时所需的功率。用干燥部零件功率系数RDC来考虑，加速要求使得RDC值为该分都的NRL值的4～5倍。表11－8－8为单位连速不同幅宽用单位动力，表11－8－9为纸机各部单位功率指标。表11－8－10中列举的零件功率系数，假设加速时刮刀提起，若不提起，则各刮刀的NRL、RDC值均需额外增加0．00144(kN／m。m／min)。
例5：上述纸机的第一组烘缸，没有毛毯；共12只直径1828mm烘缸，二把金属刮刀；第二组烘缸和第一组相同，但配有2条毛毯，没有刮刀，计算需用功率：
i NRL功率系数(查表11－8－10)
第一组烘缸 12×0．0008=0．0096
刮刀 2×0．001=0．002
∑NRL=0．0116
NNRL=(0．0096+0．002)×0．96×5814=64．7kW
第二组烘缸 12×0．0019=0．0228
NNRL=5814×0．0228×0．96=127kW
ii RDC系数，查表11－8－10可取600～900m／min中间值
一组烘缸RDC=12×0．0031=0．0372
刮刀 RDC=2×0．001=0．002(设加速时提起)
∑RDC=0．0392
NRDc=5814×0．0392×0．96=298．7kW
二组烘缸 RDC=(12)(0．0049)=0．0588
NRDC=5814×0．0588×0．96=331kW
表11－8－10中，烘缸的RDC值，采用典型加速度值2．62m／s，如果要求加速时间减少，则需用功率增大，反之则功率减小。同时还必须注意缸内积水。对于超过600m／s的纸机，即便积水1%，也会使其过载，积水为4%时，要超过正常运转负荷的5倍以上，在瀑布工作条件下，冲击负荷会使传动严重不稳定。
零件指标法的详细推导，最初发表在1977～1979TAPPI工程会议预印文集中CA4420，CA4437，CA4448。
图11－8－6 速度相对值系数图(Re)
Ⅰ－抄纸机总的相对值 Ⅱ－压榨伏辊的相对值
图11－8－7 伏辊、压榨辊、光压辊功率曲线
图11－8－8 压光机功率曲线
图11－8－9 卷纸机功率曲线图
2．功率的分部计算法
分部计算法亦称牵引力法，反映了纸机的具体结构和工作特点，可以较精确计算各分部的需用功率，计算公式如表11－8－11。其他计算分别见表11－8－12～表11－8－23。
表11－8－11 功率的分部计算
注：(1)选择分部电动机，用最大功率计算。
(2)牵引力单位用“kgf”时，除换算系数“102”。
表11－8－12 分部牵引力的计算
表11－8－13 轴承摩擦因数(f)
表11－8－14 两辊间滚动摩擦因数(k)
表11－8－15 刮刀对辊的摩擦因数(fd)
表11－8－16 铜网或毛布对吸水箱摩擦因数(fe)
表11－8－17 刮刀对辊线压力(qd) 单位：kN／m
表11－8－18 平均真空度(P) 单位：MPa
表11－8－19 极限系数(最大值系数)(Km)
表11－8－20 滑动轴承增加系数(Ks)
表11－8－21 速度系数(Kv)
表11－8－22 启动系数(Kn)
表11－8－23 牵引力平均值 单位：kN
注：上表适用于车速200m／min左右时生产印刷纸的造纸机。
3．类比法确定功率
随着造纸技术的发展，纸机结构变化很大，在没有可靠实用的计算法与统计数据之前，可采用类比法，即根据国内外纸机相同机型和参数，进行分析、对比，选取最佳数据，进行确定和选用传动所需功率。
功率是拉力和速度的乘积(N=Pv)。车速、幅宽、生产纸的定量相接近的造纸机，其所需功率也基本相近，因车速即是速度，车速相近的纸机，基本布置相似，机械效率相近。幅宽和拉力成正比，幅宽大拉力大；所产纸的定量不同，特别在压榨部的线压力不同，拉力也不同，但定量相近的拉力亦相近，所以车速、幅宽、定量三项参数为类比的主要依据。
设某纸机的最高车速为v1，幅宽b1，定量q1，确定某分部的功率Nx。
用类比法查得参数相近可以类比的纸机车速v0，幅宽b0，定量q0，相近似分部功率N0。
q1和q0要求基本接近，可不作修正。
本节第八部分，列举了一些典型纸机的传动功率，可作类比参考。
4．纸机传动的效率
纸机实际使用功率计算公式
式中 N——计算功率
η1——电机效率(0．85～0．9)
η2——电机负荷系数(0．9)