纸机压榨部的水分检测和控制技术T

纸机压榨部的水分检测和控制技术

唐志超

摘要：本文介绍了造纸机压榨水分检测和控制的作用和最新技术进展，提出了一种专门用于过程优化和诊断的可以伸缩的压榨水分扫描架。

Abstract: This paper covers the updated developments of measurement and

control on the press section of paper machine and draws attention to optimisation and diagnostic tool for press process. Described the related

factors which influence the dewatering efficiency of press section. Web Q-P

moisture scanner is extendable to fit various machine width for temporarily

machine tuning purpose.

关键词：压榨水分检测；诊断工具，横向水分控制

1.概述

目前就世界纸机自动化控制的分布而言，基本上侧重于纸机的一头一尾，即流送系统的绝干浆量，留着率，电荷，除气等的检测和控制，和卷取部成纸的各种质量指标的检测和控制。虽然众所周知造纸机压榨部对于纸张质量和运行效率都是至关重要的，但是实际上目前在压榨部所采取的自动化检测和控制手段是非常有限的，几乎没有什么可视化的手段来优化工况。

纸机压榨水分扫描检测的重要性在于：（1）能够准确全面的在线评价压榨部工况；（2）根据水分横向分布来迅速判断出问题是来自湿部还是干部；（3）能够作为横向水分控制的反馈信号，缩短控制周期。本文就华章电气最新研发的纸机压榨部专用水分检测系统及其诊断应用做一深入的介绍。

2.湿部脱水的检测和控制的现状

现在大多数脱水相关参数的调整都是通过直接的手动调节来实现的，只有约30%的影响脱水的参数进行了闭环自动化控制，国内多数造纸厂的自动控制水平可能还远远低于这个估计。这意味着在借助于自动化技术对现有湿部设备进行改造以提高生产效率方面仍有很大的空间。

机械调整或其他诸多脱水相关因素的人工调整一般是由有经验的造纸操作人员根据结合过去的最佳经验而决定的，这些调整要综合考虑多方面因素，诸如刮刀，成型网，毛布，和辊子胶层的磨损状况，各种过程参数如生产品种，车速，蒸汽压力，上网浓度等等。由于所涉及的这些因素是时刻在变化着的，所以必须持续不断的了解这些变化因素，这就对造纸自动化提出了新的要求。举例说，比如当更换毛布以后，毛布吸水箱往往降低真空度，而当毛布老化透气性下降时，则采用比较高的真空度，以平衡脱水能力，而这个变化过程在毛布的使用寿命期内是连续的但不是均匀的。

为了保持毛布的良好状态，消除或减少过程波动，不少造纸厂对压榨部化学品施加进行了半自动化控制，但目前尚没有实现自动化闭环控制，因此并没有恰当的方法得知化学品的添加量是否处于动态最佳值。化学清洗的效果也是不均一的，它会随着毛布寿命极限的到来而越来越小。

显然，从流送到压榨布的末端，有很多潜在的因素可以被优化，但是，问题是现在用于压榨部控制和优化的检测手段十分有限。

3.压榨部的水分检测的意义

传统上QCS是安装在施胶压榨或者卷取机之前的，检测信号用于控制各种纸机纵向和横向的参数变化。但是这些检测均无法用于对进入烘干部的纸页的质量进行检测和优化控制，也无法用于对压榨部工况优化和毛布管理。这种传统的方法仅仅局限于对压榨部，烘干部诸多因素作用的最终综合结果进行检测，有时能对施胶压榨工况进行检测。

考虑到现代化造纸机的压榨部设计十分紧凑，在预热烘缸附近进行压榨后水分检测是实际采用的比较多的位置，它是在湿纸页还没有开始蒸发的预热阶段检测出压榨部的纸页水分和温度，检测具有如下重要意义：

1）检测位置：这是造纸机能用于压榨后水分检测的最靠近的位置，选择这样的检测点决定了这种检测更注重的是脱水过程的条件的监控，而不是传统的干燥后的纸张质

量检测。

2）诊断功能：检测集中关注压榨部上游的过程参数变化而不是任何下游的动态。这个功能使得造纸操作人员能很有把握的而不是根据经验或猜测去进行如下的各项工

作：

●压榨辊线压力

●中高调整

●吸水箱真空度

●压榨毛布冲水

●高压冲水

●毛布导辊的动作

3）横向水分自动控制：对于压榨部的蒸汽箱和化学增干横向水分控制来说，由于压榨水分扫描架安装位置靠近压榨部，横向水分控制响应就更快，一般只有几

秒钟，而传统的烘干部回湿横向水分控制必须采用干部扫描结果来控制，其滞

后时间很长。

4）过程优化：能根据压榨后的水分检测横向曲线判断和调整诸多过去凭经验决定的参数是否合理，比如压辊中高，线压力，蒸汽箱的蒸汽用量和温度等等。

5）毛布管理：

a)借助于计算机的界面，结合压榨后水分检测结果，过程参数和相关的商业数据

库，可以将对毛布的工况进行动态的监控和优化，以达到在毛布寿命期限内取

得更好的脱水效果。

b)借助于出压榨水分检测结果，可以通过调节毛布相关设备的条件如真空度，张

紧度来缩短新毛布的初始适应期。

c)通过水分趋势记录对毛布选择和更换提供依据。

d)能及时发现毛布表面缺陷对纸页脱水造成的影响。

6）对质量和产量的影响：

a)通过压榨后水分检测和蒸汽箱横向水分控制，能降低出压榨的平均水分从而能

节约蒸汽或者提高车速。

b)由于进入烘干部的湿纸幅横向水分分布更均匀，烘干部回湿横向水分控制执行

器的总喷水量会减少，有利于减轻烘干负荷，为提高车速创造了条件。

c)由于出压榨的湿纸幅横向水分分布均匀，有利于减少断头和由于收缩不均一而

造成的各种纸病和操作问题。

这里介绍的检测，控制和诊断不应该被视同为传统的质量控制系统(QCS)，它为同类在线检测系统带来了一个新的定义：即专注于某个单体设备比如压榨部的工况和运行效果的检测和优化。压榨后检测结果比传统的QCS检测有更广的过程优化和诊断用途，比如毛布分析，压辊状况，判断高频率干扰，关于质量，毛布和辊子的趋势数据库。这个系统所配备的带有诊断显示的人机界面十分友好，能帮助操作人员快速的判断过程问题。

4.关于WEBQ P型造纸压榨水分检测系统的介绍

WebQ P是某公司为造纸机压榨部专门设计的水分在线扫描检测系统，它是一种实用的造纸机湿部工况诊断工具，能帮助造纸人员及时的分析压榨部的效率和可能存在的问题。针对诊断需求，某公司开发了扫描幅宽可以在1600~6000毫米内随意调节的扫描架，并申请了国家专利。

该系统装有双光路的红外线水分传感器的水分扫描系统，传感器内置在扫描架里，在周围恶劣的环境下能得到很好的保护。

WebQ P水分测量系统能可以集成在压榨部的DCS、QCS使用，WebQ P带有国际通用的现场总线协议方便的实现和第三方设备的无缝连接。这是一套完整的压榨部检测和横向控制系统，可以与现有的QCS结合使用，也可以单独运行。