高速水力式流浆箱
管中窥豹——从流浆箱发展的几个阶段看中国改革开放四十年造纸装备的发展
管中窥豹——从流浆箱发展的几个阶段看中国改革开放四十年造纸装备的发展◎ 林美婵 华章科技杭州美辰纸业技术有限公司造纸是中国的四大发明之一，而现代的造纸机技术是从西方发展起来的。
1882年上海机器造纸局从西方引进了造纸机，使中国也踏入了现代机制纸的行列。
新中国长网造纸机的发展源于广州造纸厂，1956年广州造纸厂引进了一台芬兰的3150/300新闻纸机，轻工业部为了发展我国的长网造纸技术，组织设计院对广州造纸厂的这台造纸机进行测绘、仿制；并以此为基础开发、设计、制造了一系列的国产造纸机。
这个造纸机配套的是一个敞开式匀浆辊流浆箱，为一个高3 m 、宽4 m 的巨无霸，由于不会设计与制造，这个流浆箱并没有得到测绘与仿制，也没有在后期进行推广。
而那个时代我国基本都是浆闸板敞开式流浆箱，很多都是木制或者塑料制造的箱体。
在当年纸机幅宽不大、车速不高的情况下仅仅勉强可以使用。
而随着中国的发展与进步，这些简陋的流浆箱已经越来越不能适应用户的要求，为了发展中国造纸机技术，当时的轻工业部牵头设计院、造纸机械厂、纸厂的技术骨干，组成了造纸机联合设计团队，简称三化（系列化、标准化、通用化）小组，用新的技术为造纸厂设计制造了3150 mm 、2362 mm 、1880 mm 、1760 mm 、1575 mm 等幅宽的系列造纸机。
当时由于对外交流的局限性，因此设计理论缺乏，能参考的实机也不多，即使是国外的印刷资料也极为匮乏；因此我们很多流浆箱的设计与制造都基本出自于仿制，例如幅宽3150 mm 的纸机配套的流浆箱就是从国外的样本资料上面的图片仿制的，而幅宽1880 mm 的造纸机的敞开式流浆箱就是由民丰造纸厂从日本引进的1880/100卷烟纸机的流浆箱测绘仿制而来的。
为了提升我们国家的造纸机流浆箱技术，我们对于模仿设计非常认真，期望值也很高，但我们模仿设计和制造的流浆箱结果却不尽如人意：例如我们的3150/300气垫式匀浆辊流浆箱，是由设计院设计、上海造纸机械厂制造，并应用于宜宾造纸厂；流浆箱的设计运行车速为280～320 m/min ，抄造定量为52 g/m 2的新闻纸，就出现了横幅定量差严重超标（52 g/m 2成纸时，达7～8 g/m 2），其次就是上唇板内侧严重附浆，开车运行20 min 就开始附浆，附浆厚度可达到10 mm 以上，附浆到一定程长网纸机水力式流浆箱纪念改革开放40周年专题·企业篇14NO.4 2019CHINA PAPER NEWSLETTERSExclusive Report特别报道Copyright©博看网 . All Rights Reserved.度后就会掉落浆块，引起断纸，给正常生产带来了很多麻烦。
流浆箱
堰 板
作用
• 使纸料以一定的速度和角度上网； • 唇口开度可调； • 控制纸料稳定性及其湍动强度和规模。
形式和特点
收敛式：
• 用于400m/min以下的中低速造纸机。 • 操作方便，调节灵活
垂直式：
• 结构较简单，调节方便，横幅定量误差小(1～2g)容易挂 浆，喷射角大，脱水量大，影响匀度。 • 可用于气垫式流浆箱，可用于高、中、低速造纸机。
影响浆流匀整的因素
阶梯的段数
• 一般取3段 • 第一段按孔板参数选取
各段孔的长度
• 长径比分别为3－4、4－4.5、4.5－5
加速比
• 加速比太大，流速过高，分布不均； • 加速比太低，则易挂浆堵孔； • i=2-3时，支管喷浆与总管垂直，取为2.1
管束
工作原理：纸料在小管子流动，摩擦作用 在管壁形成湍动。管子的端部是缓慢扩大 的，能产生更微细的强度大的湍动。
半水力式流浆箱
用于车速450－900 m/min纸机
水力式流浆箱
用于车速大于900m/min纸机
流浆箱的主要部件
堰池和整流装置
作用：根据车速要求，提供与网速相适应 的静压头，并借助匀整元件对纸浆进行匀 整并产生适当的湍动，以分散纸浆中的纤 维絮聚物，稳定浆流，保证上网纸浆均匀 分布。 整流元件：孔板、匀浆辊、阶梯扩散器、 湍流器、飘片
流浆箱的任务
向纸机网部均匀地分布纸料，稳定的，没有 扰动、横流和大的涡流。 能良好的分散纤维 ，防止纤维絮聚。 提供适当的上网浆速，合适的浆网速比。
流浆箱的结构
布浆器：总管、布浆元件、稀释水浓度控制系统
稀释水水力式流浆箱本体控制系统的研究与实现
稀释水水力式流浆箱本体控制系统的研究与实现稀释水水力式流浆箱本体控制系统的研究与实现1. 引言稀释水水力式流浆箱在现代工业生产中具有广泛的应用，其自身的流体动力特性对于液体的稀释和混合起到重要作用。
本文通过研究和实现稀释水水力式流浆箱的控制系统，旨在提高液体稀释和混合的效率和质量。
2. 稀释水水力式流浆箱的工作原理稀释水水力式流浆箱是一种基于水力原理的液体混合设备，通过水流的动力来完成液体的混合和稀释。
流进流浆箱的液体经过多级节流装置驱动形成高速水流，水流的动力会将原液流向箱内的强制混合区域，并与稀释水混合，进一步实现液体的稀释和混合。
3. 系统的组成与工作原理稀释水水力式流浆箱本体控制系统主要由节流阀、流量传感器、压力传感器、控制器和执行机构等组成。
其工作原理如下：控制器通过接收流量传感器和压力传感器的反馈信号，计算出液体的流量和压力以及相应的稀释比例。
然后，控制器通过输出信号控制执行机构，调节节流阀的开度，从而实现稀释水水力式流浆箱内部水流的流量和压力控制。
4. 控制算法设计稀释水水力式流浆箱本体控制系统的算法设计是保证系统稳定运行的关键。
本文采用PID算法进行控制，通过不断调整节流阀开度，实现流量和压力的控制。
具体算法如下：通过传感器获取的液体流量信号和目标流量信号之间的误差，经过比例、积分和微分计算，得到控制器的输出信号。
该输出信号通过执行机构稳定的调节节流阀的开度，以逐步消除误差，实现流量和压力的闭环控制。
5. 系统实现与测试为了验证稀释水水力式流浆箱本体控制系统的性能，我们进行了一系列的实验。
首先，我们选择一种特定的液体，设置目标流量和压力，并通过控制器对节流阀进行调节，使得实际流量和压力逐渐趋于目标值。
在实验过程中，我们对系统的精度、稳定性和响应速度进行了测试，结果显示系统控制性能优良，能够准确地控制流量和压力。
6. 系统的应用前景稀释水水力式流浆箱本体控制系统具有广阔的应用前景。
业精于专而兴于勤——中国版本高速水力式流浆箱研发心得
一
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浆箱研 制成 功的基础 上步入 水力式 流浆 箱的研发 。 通过
建 立模 拟试 验 系统 进行模 拟试 验 ， 中间试用机 台的制造
的责任 。 训１ 美辰纸 业 技术 有限 公司成 立于２ ０ 年 ， 专业 ０１ 是 纸 机 的浆 料 分布 装置 （ 浆 箱） 民营股 份制 企 流 的 ！ 八年 的 努力， 近 现今 已从一 个简 陋的 小厂发 展成 亍 独立 的设 计 研发部 门以及两 个拥 有２ 万平方米 的 ： 厂房制 造 基地的 流浆 箱专业 企 业 ， 可为 中外 造纸
和 运 行 经验 摸 索至 正 式 产 品生 产， 历经了５ 的 不懈 努 年 力， 终于在 ２ ０ 年中国奥运 会之年结 出硕果 、 ０８ 成就 梦想 ，
成 功地 开发 出具 有近代技 术的高速 水力式 流浆 箱。 中 按
国版本、 自主设计、 自主制造 的高速 水力式流 浆箱已有６ 台 （ 中有 二台配有稀 释水 横 幅定量 调节系统 ） 装在东 其 安
一
特定参 数进行个性化设计， 也缺乏试验研 究手段， 因此 只
能 盲 目 “ 计 ” 抄 。
使用水力气垫结合式流浆箱的注意事项
使用水力气垫结合式流浆箱的注意事项流浆箱是现代纸机关键部件，是连接“流送系统”与“成形部”的关键枢纽所在，决定了造纸机的速度范围，对纸页的成形和纸张的质量具有决定性作用。
流浆箱的发展，从早期的敞开式流浆箱，变化到现在的水力式、水力气垫结合式流浆箱；对于水力气垫结合式流浆箱，从以进引为主，发展到目前的自主研发、自主创新产品。
潍坊同步造纸技术有限公司是国内研发与生产水力气垫结合式流浆箱的重点企业，其总结的经验值得我们借鉴与学习。
■安装水力气垫结合式流浆箱安装到位后，要做到流浆箱（下唇板平面）前后、左右处于水平状态；下唇板喷口端面下沿距胸辊最高点高度在5～8mm之间；上唇板的小唇板出口端面（锋刃）退后下唇板出口端面10mm左右。
■调试（1）上唇板微调机构间距为120mm，相邻两个微调机构调节范围不允许超过0.3mm。
（2）上唇板水平调节机构，是通过调节上唇板的小唇板（锋刃）到下唇板出口端距离，来实现浆料着网点位置变化。
潍坊同步生产的水力气垫结合式流浆箱，水平调节范围为0～25mm。
（3）上唇板升降机构除日常生产调节唇口开度，在停机检查、刷洗时，最大可提升100mm。
（4）进入气垫室空气压力，一般比水力气垫结合式流浆箱现实的总压头略高，一般高出0.005MPa左右，其作用保证一定液位、一定量的溢流。
（5）水力气垫结合式流浆箱浆速已与纸机网部车速联动，网部车速、浆网速比系数等均在流浆箱控制系统操作界面中。
再次强调一下，水力气垫结合式流浆箱气垫压力仅仅为保持一定量的溢流液位而与流浆箱总压头保持相对动态平衡，而总压头是网部车速及浆网速比系数决定的，由二次冲浆泵或高位箱压差提供。
这不同于气垫双匀浆辊流浆箱，气垫压力加堰池液位，两者之和为流浆箱总压头，控制过程采取两者耦合方式达到相对平衡。
■生产过程检查及调节（1）进浆总管压力平衡进浆总管压力平衡是经常检查项目。
理想状态下，进浆总管指示压力平衡的平衡管液体是静止的。
稀释水水力式流浆箱控制系统研究
稀释水水力式流浆箱控制系统研究稀释水水力式流浆箱控制系统研究一、引言稀释水水力式流浆箱是工业生产中常用的设备之一，主要用于将高浓度的浆料稀释为所需浓度。
该设备通过控制水和浆料的流量、压力等参数，实现对浆料浓度的调节。
稀释水水力式流浆箱的控制系统对于稳定生产过程非常关键，因此本文将对该系统进行研究，并提出相应的控制策略和优化方案。
二、稀释水水力式流浆箱的工作原理稀释水水力式流浆箱主要由进料管道、混合室、排料管道、水泵、流量计、压力传感器等组成。
其工作原理是将浆料和稀释水通过进料管道分别送入混合室，经过混合室充分搅拌均匀后，从排料管道排出。
水泵提供稀释水的流量和压力，流量计和压力传感器用于测量流体的流量和压力。
三、控制系统的组成和工作流程稀释水水力式流浆箱的控制系统主要由PLC（可编程逻辑控制器）、人机界面、传感器和执行器等组成。
其工作流程如下： 1. 开机自检和初始化：系统启动时，PLC进行自检并初始化各个设备。
2. 参数设定：操作人员通过人机界面设置所需的浆料浓度、稀释水流量和压力等参数。
3. 采集测量数据：传感器实时采集浆料流量、稀释水流量和压力等数据，传输给PLC。
4. 控制策略实施：根据设定的参数和测量数据，PLC通过控制水泵的工作状态来调节稀释水的流量和压力，从而实现对浆料浓度的调节。
5. 反馈控制：PLC不断接收传感器的反馈信号，根据实际浆料浓度和设定浓度的差值，调整水泵的工作状态，使其逐渐接近设定值，并保持在一定的误差范围内。
6. 故障监测和报警：系统实时监测各个设备的工作状态，如出现故障或异常情况，及时报警提醒操作人员。
四、控制策略和优化方案为了提高稀释水水力式流浆箱的控制精度和稳定性，可以采用以下策略和方案：1. PID控制算法：在控制系统中采用PID控制算法，根据浆料浓度的误差信号，调整水泵的工作状态，使其更加精确地控制稀释水的流量和压力。
2. 自适应控制：通过不断的学习和调整，系统能够根据不同的浆料性质和工况变化自动调整控制参数，以适应各种情况下的稀释需求。
潍坊凯信机械新月型高速卫生纸机
造纸装备、材料产品及专利介绍31
造纸装备、材料产品及专利介绍
潍坊凯信机械新月型高速卫生纸机
产品概述：
标准的新月型高速卫生纸机主要包括:水力式流浆箱、成形器、真空压？、扬克烘缸、高速热风气罩和卷纸机等。
技术优势：
采用水力式流浆箱,能获得更好的纤维方向和纤维成形，从而提高卫生纸质量；
新月型成形器不需要使用真空,降低了功率消耗。
并且它允许流浆箱内浆的浓度更低，能得到更好的卫生纸匀度;
成形器配置特殊设计的集水盘，可最大程度减少空气进入白水；
从新月型成形器到压榨部的纸幅转移通过单毛毯来实现，因此避免了真空吸移方式转移纸幅产生的问题；
网子清洁带有水雾收集系统；
胸？采用电动控制，可以在设备运行期间随时调整最佳着网点;?
采用大？径压榨？，可以达到最好的松厚度;
从起皱刮刀到卷纸机设计有完美的引纸系统,同时也可以保持纸幅的稳定运行；
卷纸机带有纸轴储存库,可自动换纸轴o同时可以按照要求的纸？紧度进行卷曲；
走台和爬梯设计合理,方便操作人员进行设备所有部件的维护。
主要参数：
净纸宽度2660-4600mm定量13~42g/m2工作车速1200~1800m/min
潍坊凯信机械HC系列高速卫生纸机。
流浆箱工作原理分析
飘片
飘片由伸展到流浆箱全幅宽的逐渐变薄的有机薄片组 成，这些薄片由活动铰链连接到孔板的出口端，将孔 板的下游主流道分隔为若干个子流道，由于飘片的特 殊设计，使其在子流道内上下漂浮。
堰板
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稀释水调节系统
它的横截面积以阶梯的形式增加，横截面积突然扩大导致 的压头损失通过流动过程中产生的剪切应力将能量供给纸 料悬浮液，这就产生湍流并把流动流化。
匀浆辊
匀浆辊是一个薄壁的，壁上钻有大量小孔的中空管辊，一般 用不锈钢制作，厚3—5mm。纸料通过匀浆辊时，首先向 辊中心收敛，然后再由中心向半径方向扩散流出。匀浆辊可 以消除流浆箱内的涡流、偏流和混流，对纸浆进行匀整。
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总压头和浆位的控制（3）
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浆速网速比控制
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水力式流浆箱横向定量控制
注水阀用于调 白水池通 由浓度变 冲水阀用于 节进入各堰板 常配有液 送器来控 打开冲洗稀 的稀释水的流 位和压力 , 制稀释白 释筛的清水 量大小;稀释 水 ,经可变 变送器 , 正常工作时 头是稀释白水 以保持其 速稀释泵 关闭 ,冲洗时 进入流浆箱各 在稀释时 后泵入稀 打开 ;截止阀 堰板的分配装 释筛 ;稀释 液位和压 用于打开或 置.图中的压 力的稳定; 开关阀的 关闭从稀释 力变送器、液 压力控制 作用是切 筛返回到白 位变送器、浓 阀与白水 断或者打 水池的稀释 度变送器、差 池内的压 开稀释白 白水 ,对白水 压变送器 ,主 力变送器 水进入稀 进行补充 ,以 要是通过各工 释筛 ,正常 构成单回 保证白水池 艺环节流程 路控制, ; 工作时打 内液位稳定 的控制,由检 开 ,冲洗稀 当池内压 稀释筛用于 测、采样,经 力高时压 释筛时关 过滤稀释白 系统调节控制, 闭 ; 力控制阀 水中的纤维 满足生产工艺 关闭,低 和其它杂物 的要求 . 时打开.
3 供浆、白水、流送
（三）造纸白水使用的原则 在保证纸机正常操作和各部位用水的质和量的前提下， 合理优先分配使用白水。 （四）提高造纸白水封闭循环使用的途径 1、降低白水中溶解和胶体物质的含量； 2、采用高效的湿部化学品； 3、使用化学药剂消除沉积物； 4、造纸用水封闭循环系统腐浆控制。 （五）造纸用水封闭循环对造纸生产的影响
回 流
2、由泵向流浆箱供浆的流程（高速纸机，封闭状态）
P139
二、纸料的调量和稀释 （一）纸料调量和稀释的目的和作用 纸料调量：提供连续不断的稳定的供浆。 纸料稀释：满足上网要求。 （二）纸料调量和稀释方法 1、使用定量控制阀的冲浆泵 内冲浆法
P140
2、使用可控制速度的成浆泵 冲浆泵内冲浆法 （使用可控制速度的成浆泵 取代稳压高位箱和定量控 制阀）
（三）功能性添加剂 —— 改变纸页性能 （四）控制性添加剂 —— 改变湿部纸料性能、提高操作性能
第二节 纸料悬浮液的流体力学特性
一、纸料悬浮液的流体力学特性 （一）纸料悬浮液的流动状态 塞流 三种流动状态： 混流 湍流 “上下临界流速”概 念 （主要取决于浓度） （二）纸料悬浮液的流动 特性曲线
P134
P137
2、湍动与纤维絮聚的关系 絮聚 ←→ 分散 主要控制湍动，以分散纤维 √一是控制湍动的规模 湍动的尺度≤纤维尺度，使湍动作用于每根纤维 √ 二是控制湍动的强度
湍动的强度能克服纤维缠结强度
第三节 供浆系统
一、概述 （一）供浆系统的作用和组成 在纸料制备系统后至抄 纸前，对纸料进行的一系列 处理过程被称为供浆系统。
mF —— 每吨风干产品的绝干固体量，t； mW —— 每吨风干产品的水量，t；
8.55
P173 典型网下白水池
三、造纸用水封闭循环
新型水力式流浆箱内浆料流动机理及数值模拟研究.pdf
第三章水力式流浆箱中纤维分散和浆料均布机理３．１浆料的流体动力学特性浆料悬浮液主要是由固态的纤维、填料、胶料、液态的水（包括溶于水中的化学添加物）和气态的空气所组成的，是一种三相共存的复杂的分散体系，其流动特性区别于水，而且随着浆料本身的性质和浓度、流速等因素的不同，流动特性也不断变化【３“。
在较高的浓度和较低的流动速度下，浆料悬浮液由于纤维交织而表现出纤维网状物的性质。
在ｌ临界浓度（约为Ｏ．０５％左右，随浆料种类的不同而不同）以Ｆ时，由于纤维与纤维之间的相互作用很小，而能够自由运动，因而其流动状态与水大体相同。
在临界浓度以上时，随着纤维浓度的提高，纤维与纤维的机械交缠作用使纤维互相碰撞并形成絮聚物，这些絮聚物在浆料浓度较低和流动速度较大时，活动是比较容易的。
但在较高的浓度（通常在Ｏ．２５％以上）和较低的流动速度时，絮聚物可以互相联结形成纤维网状物，使浆料悬浮液具有纤维网状物的性质，从而使浆料悬浮液的流动特性与水的流动特性有较明显的区别，浓度越高，区别也越大［”ｌ。
临界浓度以上的浆料悬浮液，随着浆料流速的不同，可以分为塞流、混合流和湍流等三种基本的流动状态【３…，如图３—１所示。
图３一Ｉ各种流态示意图由塞流变为混合流和由混合流变为湍流的转折点，所需的浆料流动速度与浆料的浓度和性质有关，浆料的浓度越高，出现转折点时所需的速度也越高，当浆料的浓度很高时，即使流动的速度比较大，但由于纤维网状物内部的阻力，因而流速尚不足以造成局部的湍流，这时就会出现塞流向着中心线逐步发生龟裂，而用ｔ，／．计算的阻力系数｝ｌ：ｌＣｈｈａｂｒａ等的实验结果的比较如图４，３，可见两者大致吻合，只是大Ｒｅ数情形的差别相对大一些。
于是应用上述公式计算得到粒子阻力的理论值如表４．４所示。
为了得到更严格和准确的结果，下面采用有限体积法，对不同雷诺数“０１“１１盟１００１０００１””图４—３计算与实验比较结果下的圆柱状粒子进行数值求解，得到作用在圆柱粒子上的阻力。
高速水力式流浆箱
高速水力式流浆箱JCS-1760-4800型号水力式流浆箱水力式流浆箱（水力满流气垫结合式流浆箱）适应于车速300-750m/min，1760-5500以下纸机，浆料从锥形布浆总管流经一组直径很小且阶梯变化的管束，进入稳浆室，在稳浆室的上方有一个衰减室。
其带有气垫和喷雾装置，以消除气泡和减小压力脉冲，并留有溢流出口。
经过等压的浆料从稳浆室流经湍流发生器。
到达收敛通道上堰板。
锥形布浆总管是使浆流整幅、均匀的进入整个流浆箱。
浆流从传动侧进入圆锥总管、通过阶梯扩散管束进入堰池内。
在圆锥管的小端设有回流管及回流量调节阀，用于平衡圆锥内的压力，实现圆锥总管内等压。
圆锥总管没有检测窗口和视镜。
回流阀的开口大小应根据视管内浆流的方向调整。
如果视管内无浆流通过，说明圆锥管内两端浆流的压力相等，只有两端压力相等，才能保证从孔板流出的浆流全幅是等速的。
回流量设计值10%。
回流的浆料至冲浆泵前。
回流量控制靠手动阀粗调。
进浆阶梯管束：进浆管束有两级阶梯扩散组成。
管束的作用是沿纸机横向整幅喷射。
稳浆室和衰减室：等压腔和衰减室设在阶梯扩散管束和湍流发生器之间，对经阶梯扩散管束进入的浆料进行等压、衰减、使浆料中速差和压力差及不均匀性得以平衡。
在等压腔的两端设有可开启的清洁门，用于等压腔内壁的清洁，在等压腔的上面，是衰减室。
衰减室两端侧封板的左下部设有溢流孔，用于稳定浆流并溢流泡沫。
衰减室上部两端有可开启的侧门并配有视窗，在传动侧视窗处装有照明灯，可观察腔体内浆流的情况。
打开上面的侧门可以清洗衰减室内壁。
在衰减室顶部配有固定喷水管有以消除内泡沫和保持内壁的清洁。
湍流发生器：湍流发生器是由多孔板和一组变径管束构成。
装在等压腔和唇板之间，湍流发生器的作用是在浆流中产生合理的微湍流，以使纤维充分分解，避免絮聚，提高成纸的各项功能。
上盖及底座：上盖是一个半固定的箱式梁，一部分用于固定垂直和水平方向调节机构，其另一部分是衰减室腔体。
底座是固定的箱式梁，其前侧面等同于胸辊。
流浆箱
流浆箱流浆箱（headbox）——是现代纸机的关键部位。
其结构和性能对纸页的形成和纸张的质量具有决定性作用。
其主要任务：1、能有效的分散纤维。
高湍动流浆箱能产生高强度微湍动，可有效的分散纤维，防止纤维沉淀和在絮聚，可有效的提高纸页的强度。
2、沿纸机横向均匀的分布纸料。
（决定纸幅的横向定量分布）3、喷浆稳定，确保浆速与网速相协调。
（决定纸幅的纵向定量分布）分类1、敞开式流浆箱2、气垫式流浆箱3、水力式流浆箱气垫式流浆箱控制原理总压头控制在气垫式流浆箱中，P＝P’+H，其中，P为总压头，P’为气垫压力，H为浆位。
通过改变P’来稳定H，总压头控制着流浆箱的喷浆速度，它由上浆泵的转速来调节，总压头的稳定与否对纸张纵向定量有较大的影响，必须保证总压控制回路工作在最佳状态。
1) 总压头检测:利用智能压力变送器PIC—101~103检测总压头，PIC—101~103安装在流浆箱操作侧两匀浆辊中间的侧墙上。
压．力变送器的测量范围为0～40KPa(可根据实际情况进行调整)，输出电信号为4～20mA DC。
2) 总压头设定:总压头设定值Ps有两种设定方法，一是在总压头调节器上直接设定(给定值)；二是在工控机上输入网速w和浆网速比αs，计算机根据公式 Ps＝K×（αs×W）2计算确定，通过通信接口送给总压头调节器。
3) 总压头控制:计算机根据总压头的设定值、实测值及总压头与浆位之间的耦合关系，经过相应的控制处理后，给出控制信号(4～20mA DC)，通过上浆泵变频器控制上浆泵的转速，若总压头的实际值低于给定值，则增大上浆泵的转速，反之，则减小上浆泵的转速，直至总压头达到设定值。
上浆泵也可手动控制，即在人机界面上将对变频器的输出置于“手动”位置，直接控制上浆泵的转速。
4) 浆速／网速比控制：纸页在纵横方向的组成是否一致，与纸浆在流浆箱唇口的喷浆速度和网速的关系十分密切，而流浆箱总压又决定了纸浆的喷浆速度，其关系为α＝J／W＝60√2gP/V其中P为总压头，W为网速，α为浆速网速比，在实际使用时，由于唇板开流浆箱形状等各不相同，α的设定值αs值亦不相同，因此需要根据实际情况来如以确定，在没有浆网速比控制的设备上，一般都通过人工计算列出对照表，操作工根据不同车速手动调节总压头设定值。
流浆箱LXT-OK版
流浆箱及其技术的发展综述梁祥涛（陕西科技大学造纸工程学院，轻化072班，陕西西安 710021）摘要：作为纸料的上网装置，流浆箱是造纸机的关键部件，也是纸料流送系统中最重要的组成部分。
为了适应造纸机车速的提高和幅宽的增加，以及纸张质量的要求，流浆箱的型式日新月异，技术装备水平突飞猛进，研制和开发了多种适应于各种不同的车速范围和产品品种及质量要求的各种高水品的新型流浆箱。
作者在文中概述了流浆箱的作用和性能要求,对敞开式流浆箱、气垫式流浆箱、水力式和高浓流浆箱的性能进行了详尽的分析和比较,接着列举了当今比较先进的且广泛使用的几种流浆箱，最后阐明了流浆箱的发展趋势。
关键词：流浆箱；造纸机；敞开式流浆箱；气垫式流浆箱；水力式流浆箱；高浓流浆箱1.引言流浆箱是造纸机的关键部件，是连接“备浆流送”和“纸页成形”两部分的关键枢纽，决定着纸幅横幅定量的分布，影响纸幅成形的质量，被称为造纸机的“心脏”[1]。
长期以来，国内外纸业界非常重视流浆箱的设计、制造和控制，因此，流浆箱是造纸机上发展最快的部件之一。
纸机车速的提高和纸幅抄宽的增加是其发展的最大动力[2] 。
市场对成纸质量要求的提高、工艺的改进、纸种的变化等也是流浆箱在工艺、结构和控制上发展变化的重要因素。
2.流浆箱的任务和性能要求在纸张的生产中，流浆箱是造成纸张纤维组织结构优劣的最重要设备之一，其主要任务主要体现在以下三个方面:（1）沿着造纸机的横幅全宽，均匀、稳定地分布纸料，保证压力均布、速度均布、流量均布、浓度均布和纤维定向的可控性和均匀性[3]，并将上网喷射纸料以最适当的角度送到成形部最合适的位置。
（2）有效地分散纤维，防止絮聚。
（3）按照工艺要求，提供和保持稳定的上网纸料流压头和和浆网速关系。
由此看来，流浆箱结构设计得是否合理以及其运行质量的好坏，直接影响纸张的纵横性能比(cross machine direction profile)、抗张或裂断长、孔隙(porosity)、成形和留着。
流浆箱简介
流浆箱是造纸机上纸浆上网的装置。
它与纸机前的纸浆流送系统相衔接，并通过其中的布浆装置、整流原件（如匀浆辊）、堰板喷嘴、堰池等部件的作用，均匀一致，稳定的延造纸机横幅全款流送上网，为在造纸机网部纸页的成形创造良好的前期条件。
（PPt换页）因此，纸浆上网对流浆箱提出如下要求：1）沿着纸机的横幅全款均匀的分布纸浆2）有效的分散纤维，防止絮聚。
3）按照工艺压要求，保证浆速与网速相适应的协调关系，并且要便于控制和调节4）歌流道要平滑，避免在流送过程中，纸浆可能发生的挂浆现象，并且便于清洗5）在结构上，应有足够的刚度，并在充分满足工艺要求的情况下，尽量做到结构简单、制作容易、操作维修方便（PPt换页）流浆箱由布浆器（纸浆的分布装置）、堰池（纸浆的整流装置）和堰板（上网装置）等三个主要部分组成。
布浆器把从一根浆管送来的纸浆均匀稳定的步到流浆箱全横幅方向上，匀整元件把浆流中可能有的流态缺陷和分散不匀的纤维进行匀整，使之成为适当湍东状态的均匀浆流。
箱体是各元件的支承与组合体，也发挥溢流、除沫作用。
上网装置最后加速浆流使其达到上网要求的速度，并控制上网浆速的截面面积及控制浆束在网上的落浆点。
（PPt换页）1、布浆器布浆器一般由总管和分布元件所组成布浆器的布浆有两层含义，其一是展开浆流；其二是匀布浆流。
据此可以理解布浆器的作用是将上网纸浆沿网全宽均匀的分布至流浆箱的堰池中。
布浆器有扩展流道布浆器、多重对分布浆器、多支管布浆器、错流布浆器和锥管布浆器，但前四种已经基本淘汰，现在通用的就是锥管布浆器。
（PPt换页）2、堰池和匀整装置流浆箱的堰池是指流浆箱箱体及其在其中形成的由布浆器到上浆装置之间的浆流通道。
这是上浆后，上浆前浆流被匀整、混合、稳定流态的流道。
堰池的作用是根据造纸机车速的要求，提供与网速相适应的静压头，并借助安置在其中的匀整元件（如隔板、匀浆辊、孔板、阶梯扩散器、管束、导流片等）对纸浆进行匀整并产生适当的湍动，以分散纸浆中的纤维絮聚物，稳定浆流，保证上网纸浆均匀分布。
基于CFD方法优化水力式流浆箱湍流发生器的结构
理软件 ＧＡ Ｍ Ｔ进行 网格 的 划分， ＢＩ 由于渐扩 型湍流 发
生器有 三部分 组 成 ， 因此 采 用 混 合 型 网 格 划 分 ， 于 多 对 边 形 段 采 用 六 面 体 结 构 网 格 ， 于 过 渡 段 和 进 口段 采 对
凶素进行数值模 拟 ， 可以从以下几个方面 对此 类湍流 发 生器进行设计 优化 ：（） １ 对于 一 个尺寸 固定 的湍流 发生 器， 其性 能评 定参 数会在不 速度情 况下表现 不 同， 故
在 设 计 湍 流 发 生 器 时 必 须 先 确 定 流 经 湍 流 发 生 器 悬 浮
矩 形的湍 流发 生器 ： 由圆 截 面 过 渡 到 矩 形 截 面 的 立 体 结 构 ： 口段 直 径 Ｄ＝１ ｍ ｍ 、 度 Ｌ＝ｌ ０ ｍ ； 渡 段 长 入 ０ 长 ｍ ５ 过
本 文 采用 浓度 为 ０９ ．％的浆 料。 同时选 取标 准的 — Ｅ 准湍流 模 进行 标 数值模拟 ， 其模 型常数 的取值 为Ｃ． ．４ Ｃ ＝１４ ， ＝１９ ， ．２
大小 要求既不 能ｍ现 纤维 在湍涡ｒ 流动旋 转 ， 不能 出 １ 】 也 现 过 小的 湍流 尺 度 作用在 纤维 上 。过大 的 湍流 尺 度使
更 多 的 纤 维 在 一 个 湍 涡 中旋 转 易 于 纤 维 的 絮 聚 ， 小 的 过
纸 浆 为 两 相 流 体 — — 固 态
纤 维 与 白 水 组
定 程 度 ｝会 ：
器模 型
以结 构为 圆柱段 、 渡段 （ 过 渐扩 段） 多边形段组 成 度 、 流 强 通 湍
影 响 到 水 和 固 体 材 料 的 比例 ，
水力式流浆箱的控制研究
箱．
在影响喷浆系数 肚的因素中， 浆料温度变化对其最为敏感且 占主导地位 ， 需要建立起温度控制系统 ， 使肚 基本保持稳定． 其次 由于水力式流浆箱是满流式 的， 箱体 内难 以消除从供浆 系统带来 的浆流纵 向脉
可显著提 高产品 的成 品率 和 生产效 率． 关 键词 ： 力式 流浆 箱 ；脉 冲衰 减 ；温度 补偿 ；压力控 制 ； 向 定量 水 横 中图分 类 号 ： ７ ６ ＴＳ ３ 文献 标识 码 ： Ａ
０ 引言
随着市 场对 成纸 质量 要求 的提高 、 工艺 的改 进 和纸种 的变 化 ， 制浆 造纸 技术 上 出现 了多种 结构 形式 在
维普资讯
№ ．２
陕西科技大学学报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ Ｓ ＯＦ ＨＡＡＮＸＩＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ ＣＩ Ｉ ＯＦ Ｓ ＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
Ａｐ ． ０ ８ ｒ２０
・
ห้องสมุดไป่ตู้
Ｖｏ． ６ １２
７ ・ ５
文 章 编 号 ：０ ０５１ ｛ｏ ８ ｏ —０ ５０ １０ —８ １ ２ ｏ ｝２０ ７ —５
ｍｉ ｎ的纸 机上 得 到了 广泛应 用 ．
１ 水 力式 流 浆箱 的作用 机理
一
般水 力式 流浆 箱 配有单 侧 进浆 总管 ， 在总 管上方 有 一 出 口通 过 孔 板 ， 料 通 过 孔板 后 进 入 稳 流室 ， 浆
稳 流 室后是 孔 板和方 形 蜂窝孔 ， 每一个方 孔 错开 一半 排列 ， 整 区是 满 流式 的 ， 下来是 一 个长 的 喷嘴． 匀 接 由于夹 网成 型器 的成 形 区很 短 ， 就是 说纸 幅成 形 时间很 短 ， 以成 形 质量 以及其 它方 面 的特性 取决 也 所 于从流 浆箱 喷 出 的浆 流 的纤 维分 布情况 ， 它是 由湍动 强度 、 动 尺 寸 以及 流浆 箱 内浆 流浓 度 来 控 制 的． 湍 浆
一种带有边缘流道的水力式流浆箱[实用新型专利]
![一种带有边缘流道的水力式流浆箱[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/12afb5fb6edb6f1afe001f83.png)
专利名称：一种带有边缘流道的水力式流浆箱专利类型：实用新型专利
发明人：杭加信,范刚鹏
申请号：CN201520024371.3
申请日：20150114
公开号：CN204435087U
公开日：
20150701
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种带有边缘流道的水力式流浆箱，在流浆箱整机两侧的湍流发生器和进浆总管之间设置边缘流道；所述边缘流道包括边缘进浆管、法兰和边缘注浆管；边缘注浆管设于湍流发生器内、注浆锥管列阵两侧边缘的空隙处；边缘注浆管横截面的一侧边为凹凸的阶梯形，该凹凸的阶梯形与注浆锥管列阵两侧的边缘凹凸空隙相对合，以补平注浆锥管列阵两侧的凹凸的边缘空隙。
其优点是，通过补充边缘流道，以填补注浆锥管排阵边缘的凹凸空隙，以提高整个纸幅的均匀度，使注浆的实际宽幅构成一个完整的方形宽幅，减少纸品毛边，减少浪费，提高纸品质量和产量。
申请人：江苏信诺轨道科技有限公司
地址：224042 江苏省盐城市盐都区冈中工业园区经三路1号
国籍：CN
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JCS-1760-4800型号水力式流浆箱水力式流浆箱（水力满流气垫结合式流浆箱）适应于车速300-750m/min，1760-5500以下纸机，浆料从锥形布浆总管流经一组直径很小且阶梯变化的管束，进入稳浆室，在稳浆室的上方有一个衰减室。
其带有气垫和喷雾装置，以消除气泡和减小压力脉冲，并留有溢流出口。
经过等压的浆料从稳浆室流经湍流发生器。
到达收敛通道上堰板。
锥形布浆总管是使浆流整幅、均匀的进入整个流浆箱。
浆流从传动侧进入圆锥总管、通过阶梯扩散管束进入堰池内。
在圆锥管的小端设有回流管及回流量调节阀，用于平衡圆锥内的压力，实现圆锥总管内等压。
圆锥总管没有检测窗口和视镜。
回流阀的开口大小应根据视管内浆流的方向调整。
如果视管内无浆流通过，说明圆锥管内两端浆流的压力相等，只有两端压力相等，才能保证从孔板流出的浆流全幅是等速的。
回流量设计值10%。
回流的浆料至冲浆泵前。
回流量控制靠手动阀粗调。
进浆阶梯管束：进浆管束有两级阶梯扩散组成。
管束的作用是沿纸机横向整幅喷射。
稳浆室和衰减室：等压腔和衰减室设在阶梯扩散管束和湍流发生器之间，对经阶梯扩散管束进入的浆料进行等压、衰减、使浆料中速差和压力差及不均匀性得以平衡。
在等压腔的两端设有可开启的清洁门，用于等压腔内壁的清洁，在等压腔的上面，是衰减室。
衰减室两端侧封板的左下部设有溢流孔，用于稳定浆流并溢流泡沫。
衰减室上部两端有可开启的侧门并配有视窗，在传动侧视窗处装有照明灯，可观察腔体内浆流的情况。
打开上面的侧门可以清洗衰减室内壁。
在衰减室顶部配有固定喷水管有以消除内泡沫和保持内壁的清洁。
湍流发生器：湍流发生器是由多孔板和一组变径管束构成。
装在等压腔和唇板之间，湍流发生器的作用是在浆流中产生合理的微湍流，以使纤维充分分解，避免絮聚，提高成纸的各项功能。
上盖及底座：上盖是一个半固定的箱式梁，一部分用于固定垂直和水平方向调节机构，其另一部分是衰减室腔体。
底座是固定的箱式梁，其前侧面等同于胸辊。
上唇板及其调节机构：上唇板的唇口开度和水平方向位置均可调节。
唇口开度和水平方向调节由电机带动减速进行，控制可在本地或控制室工作台上进行。
唇板移动的位置可在显示机构的标牌上读出。
上唇板微调器：上唇板装有可移动的整幅唇片，每间隔110-125 mm,装有百分表及蜗轮微调机构，唇片的偏离量可由该机构实现。
上唇板喷射点调整：通过对上唇板水平方向调整改变落浆点。
下唇板：下唇板固定在底座上。
侧流管：流浆箱有边缘辅助进料，由圆锥进浆总管到湍流发生器再到堰板喷浆，配有阀门来调节浆量。
流浆箱控制系统：在本系统中，对流浆箱的总压、浆位进行有效的控制，以提高抄纸质量。
业精于专而兴于勤高速水力式流浆箱研发心得造纸机流浆箱按适应造纸机车速要求分为三大类，即：1、低速纸机用的敞开式流浆箱；2、中速纸机用的气垫式流浆箱；3、高速纸机用的水力式流浆箱。
下面就几个关键的技术难题谈之我们攻克的体会：1.等压锥管布浆器的优化设计。
任何型式的流浆箱都由三大部份组成：即布浆装置、匀浆装置、喷浆装置。
布浆装置的作用是把从圆管送来的浆流均匀等压的分配到造纸机的横幅宽度上，它是纸幅横幅定量分布均匀的基础。
现代高速造纸机绝大多数采用横向截面收敛的方锥管或圆形锥管等压布浆。
如何设计横幅布浆压力一致的锥形布浆总管，计算是最大的关键。
布浆总管横向截面收敛尺寸由等压原理公式计算。
按计算公式算出的布浆锥管其截面变化是一条抛物线，为了制造方便可行一般采用直线，所以实际的截面收敛和计算值是有误差的，造纸机门幅越宽、车速越高、流量越大其误差也越大。
减少误差的办法是用调节布浆锥管小端的回流量来补偿。
我们在幅宽3米左右、车速400米/分的气垫流浆箱一般用直线形的方锥总管布浆，效果不错，说明计算的误差不大，但对于幅门超过4米，车速超过400米/分的水力式流浆箱其计算值和实际值误差能否达到允许值，我们心中没数。
为了探讨这个问题，我们专门制作了相似的模型作等压喷水试验取得了数据，修改了计算公式，并决定采用圆形修正曲线锥管和采用插件式布浆孔板扩大流量的适应范围。
2.湍流发生器的制造。
湍流发生器是水力式流浆箱的匀浆装置，作用是把从布浆器来的浆流得到高频率的微湍动以保持浆料悬浮分散并均匀一致的送至流浆箱的喷浆唇口以把浆流均匀一致的喷到网上。
湍流发生器由一系列异形截面的不锈钢管组成，孔板的入口侧为圆形孔，出口侧为方形孔。
运用水力学原理使高速浆流通过变截管时能量转换而产生高强度的微湍动，使浆流中的纤维悬浮分散良好，孔板的孔径及束管的数量根据设计流量确定。
湍流发生器最大的难点在制造，因为设计要求工件的几何尺寸非常准确，凡与浆料接触的壁面光亮平滑不挂纤维。
这个要求对于不锈钢工件是很苛刻的，因为不锈钢很容易受热变形。
为了达到设计要求我们与科研单位合作，历时一年，研发了超塑成形技术，解决了异形管的内壁抛光难题，可以生产出一致性良好的异形钢管以满足流浆箱产品的需求。
3.稀释水力横幅定量调节系统及智能稀释水阀门的研发。
1、稀释水横幅定量调节的技术关键。
稀释水型水力式流浆箱是现在国际上公认的先进流浆箱。
稀释水力横幅定量调节目的是最大限度减少纸幅的横幅定量差。
随着造纸机门幅加大，车速提高以及各式夹网成型器的诞生，传统的用喷浆唇口几何尺寸变形调节横幅定量的方式已不能满足精度要求，尤其是高速夹网纸机结构紧凑操作空间窄小难以安装机械调节机构。
另外喷浆唇口几何尺寸变形虽然可以调节喷出浆速快慢，但同时也会使喷出浆流方向改变产生横流而影响纸幅的纤维排列方向，而不同的纤维排列方向会使纸幅产生不同的收缩率，这对于有些特种纸如无碳复写纸等，要求成纸收缩率必须稳定一致，变形量一致，纤维方向稳定，用传统的微调装置是很难实现的。
上世纪80-90年代，国外研究流浆箱的专家在试验研究微调纸幅横向定量中发现用局部改变喷出浆流的浓度可改变局部的定量却不影响成纸纤维排列方向。
用分区浓度调节的方法可以使承平纸张的横幅定量差比传统的方式减少50-80%。
同时因为稀释水调节阀几何尺寸比较少，可以使横向调节间距减少至60毫米（传统调节机构调节间距最少110毫米），调节的精度进一步提高。
我国在上世纪90年代开始引进此类设备，但由于核心技术始终掌握在外国公司手中，我国技术开发一直很缓慢，仅仅处于表面模仿阶段，未能攻克其核心关键，所以性能指标、使用可靠性等远远落后于国外水平。
稀释水横幅定量调节系统的关键技术是解决用什么稀释水？怎么办？加多少？这些问题包含了复杂的测量和控制技术难题。
有些人把稀释水调节简单看成在流浆箱进浆支管上装个小阀门加点清水，这是缺乏量的概念和远距离控制的手段。
稀释水横幅定量调节关键的技术具体的说就是两个：（1）稀释水供应系统。
（2）稀释水智能调节阀。
横幅定量调节所用的稀释水必须是造纸机网下的白水。
如果用清水则会破坏供浆系统的浆水平衡，使供浆系统的浆料浓度越来越低，最终导致成形纸幅纵向定量波动。
另外，用清水会影响稀释水与调节点浆流的亲和力，使纸幅产生条纹斑影响纸页的匀度。
稀释水供应系统作用是把经过白水筛的白水通过混合器与锥形布浆总管的浓浆尽可能均匀的混合后进入局部浓度调节。
如果不用混合器，直接把稀释水加入布浆总管之后的支管则会造成浆水分离而使成纸产生条印。
稀释水供应系统由白水筛、稀释水分布总管、布浆支管和稀释水混合器组成。
稀释水的加入点要选择在能保证稀释水与浓浆良好混合的时间和足够的混合空间。
一般选择在流浆箱布浆器之后的布浆支管上。
智能稀释水调节阀作用是根据纸幅横向定量测量数值提供适量的稀释水以调节测量点的喷出浆流浓度而调节定量。
稀释水智能调节阀必须满足下列要求：（1）、稀释水是用造纸机网下的白水，虽经白水筛净化，但仍有固形物。
因此稀释水阀必须具有抗阻塞、防结垢、不掛纤维和填料的功能。
（2）、由于调节浓度的稀释水通过流量很少，所以要求调节阀精度很高，并且阀芯开度和流量变化值要呈线性关系。
（3）、必须能采用电脑自动控制并可以与QCS相连接进行横幅定量自动调节。
（4）、体积小、重量轻、灵活轻便。
为了提高调节精度拉近调节距离，所以要求调节阀的体积小，易维修、易操作。
这种阀国内尚无产品，国内目前采用的稀释水阀是普通流体使用的球阀、闸阀、针阀等等，采用手动或成品电动执行机构，由于稀释水横幅定量调节系统调节间距小，调节精度高，又与成纸的很多工艺参数的变化有关，手动调节机构远远不能满足要求，而采用成品的电动阀门执行机构，不但体积大、线路复杂、操作麻烦，而且调节精度低，再加上阀门间隙、机械结构的间隙等等，通常连1/100精度的都达到，而且，很多国内的企业采用的还是简单的开关执行机构，靠动作时间的长短来实现调节功能，这样，效果就更难达到要求。
要实现稀释水横幅定量调节必须开发智能型线性调节阀。
我们通过与高校合作，经过几年的试验研究，通过中试机台使用经验摸索，终于在国内首创了旋转式线性调节阀和智能型精密阀门电动驱动器。
该阀采用矩形截面流道具有良好的线性调节功能和抗阻塞功能，因无密封件，没逆向角度，所以不挂纤维填料，阀芯采用电脑控制下的精密驱动系统，而且阀芯与执行机构采用刚性联接，没有间隙，可以提供0.1%精度的调节能力和高达1/4000的分辨率，达到了使用上的要求。
该阀在调节上因采用电脑智能驱动器，调节简单准确，所有阀门与上位机连接只需4根电线，而如果采用商品电动球阀，调节线路上百根，安装调节很繁琐。
该阀体积小可以使横向调节区间在60毫米左右（机械微调机构调节区间宽在120毫米左右），因而大大提高了横幅定量的调节精度。
2、稀释水横幅定量调节适用范围。
稀释水横幅定量调节技术始创用于水力式流浆箱，水力式流浆箱特点之一是箱体内没有转动的匀整元件。
具有转动匀整装置的匀浆辊流浆箱能否采用此套技术呢，国内外对于这个问题有着不同的声音？因我国造纸机匀浆辊流浆箱占主流位置，所以这也成为我们的研究课题。
我们用有机玻璃材质分别制作了二个模拟试验模型：一台是水力式流浆箱，配有二排固定式变截面束管匀浆元件；另一台是气垫式流浆箱，配有二根转动式匀浆辊匀整元件。
稀释水用红色的墨水，加入点位于进浆锥管之后的支管。
我们观察红墨水从加入点至流浆箱唇口的扩散情况，研究表明：水力式流浆箱的红色水从加入点到流浆箱唇口扩散宽度在90毫米左右，色段平行，尺寸稳定。
气垫式匀浆辊流浆箱的红色水从加入点到流浆箱唇口，在转动匀浆辊的作用下已扩散至250-300毫米，色段呈放射线状，而且很不稳定，这说明匀浆辊流浆箱采用稀释水调节横幅定量的作用不大。
我们考察了国内几台装有稀释水横幅定量装置的匀浆辊流浆箱其使用效果都不佳的原因就在这。
4.流浆箱喷浆速度自动控制。
流浆箱浆料的喷射速度（浆速）必须和造纸机成形网的速度（网速）协调一致才能生产合格的成纸。