卫生纸机工艺

卫生纸机造纸过程控制系统

在卫生纸从浆板原料到原纸的造纸过程中,有些关键的工艺参数必须要控制好,才能生产出质量合格的原纸。在造纸过程中,主要分流送部分与抄纸部分,其中流送部分有碎浆、磨浆、配浆、上浆等内容,抄纸部分有成形、压榨、干燥、压光、卷取等内容,其他与之配套有真空、白水、损纸等系统。如何控制好这些过程中各步骤的关键工艺参数,直接影响到所生产出来原纸质量的好坏。下面我将根据实际的工作经验详细讨论对几个造纸过程步骤的控制。

1 碎浆

碎浆过程要控制的主要工艺参数为碎浆的浓度、时间和抽浆浓度。碎浆的浓度、时间决定浆料的疏解程度,抽浆浓度是下一步骤磨浆的基本条件。如图1所示,当碎浆过程开始加水时,把流量计所测量的流量就开始累加计算,根据/加水量=(浆板重量x浆板绝干量)/浓度-浆板重量0的公式计算确定碎浆与抽浆的加水量。当浆板下到开动的碎浆槽里且累加流量等于碎浆的加水计算量时,关闭加水自动阀,开始计算碎浆时间,这用定时器或在DCS程序中都可轻易实现。达到所设定的时间后,打开自动阀加水,直到累加流量等于抽浆的加水计算量,同时进行抽浆,这样便可在浆池内得到稳定浓度的浆料。

2 磨浆

磨浆过程要控制的主要工艺参数有浆料通过量、磨浆功率与磨浆浓度。因为实时配浆使长短纤维的用量常常变化较大,同时影响到磨浆机的出口压力,这就需要改变回流量,控制浆料在磨浆机通过量,来稳定磨浆机的出口压力。如图2所示,通过流量计测量出配浆所需的浆流量与回流量,而两者之和便是浆料在磨浆机通过量。设定浆料通过量,控制回流阀,让回流量随配所需的浆流量的变化而反向变化,这样便可得到稳定的浆料通过量。对测量出的瞬间浓度与浓度设定值的比较,通过PID调节稀释自动阀来控制磨浆浓度。

对双盘磨而言,控制磨浆功率即控制它的进刀深度。如图3所示,以磨浆功率的设定值为中线设定一个在工艺允许范围内的偏离区,磨浆功率在偏离区内,不进刀也不退刀;若向上超出偏离区则退刀,反之向下超出偏离区则进刀。为了保护盘磨,控制进退刀的电机有快速与慢速两档,又以磨浆功率的设定值为中线设定一个大于偏离区的区域,磨浆功率在这个区域内慢速进退刀,反之磨浆功率在区域外则快速进退刀。这样在所设的浆料通过量与磨浆功率都稳定的情况下,可得到打浆度符合工艺要求的良浆。

3 配浆

现在高速卫生纸机的工艺流程都是实时配浆,一般分上层浆料与下层浆料,上层浆料由长纤、短纤配成,短纤居多,使上层纸面手感较滑;下层浆料由长纤、短纤、损纸配成,长纤与损纸居多,使生产出来的卫生纸有较好的拉力。配浆过程要控制的主要工艺参数是每条配浆线路的流量。如图4所示,每条配浆线路都配有流量计,配浆池有液位传感器,根据配浆池的液位测量值与设定值进行PID控制,把其输出值结合配浆时每条浆料线路所占百分比的设定值及实际浓度,通过公式/瞬间流量=配浆池的液位PID控制输出值@配浆百分比@系数/浓度0便可计算出每条线路所需的瞬间流量,即流量的设定值。根据流量的设定值与流量计的输入值,对每条线路流量计前的自动阀进行PID调节,则流量的实际值接近设定值,从而使上下层的浆料达到工艺要求的稳定状态。

4 上浆

上浆过程要控制的主要工艺参数有上浆浓度、上浆流量。其上浆浓度的控制是一个典型的PID控制,如图5所示,

通过对稀释自动阀的调节达到接近设定浓度的目的。而对上浆流量的控制相对就比较复杂了,在卷取部中配有扫描架测量纸页的定量与水份,为了达到定量稳定的目的,以扫描架测量的定量为输入值,每种纸工艺要求的定量为设定值,进行反应较慢的PID调节;而它的输出值参与一定的算式计算,得到上下层的上浆流量的设定值;再结合现场流量计测量的流量为输入值进行动作较快的PID控制,把输出值赋予上下层定量阀的步进电机,调节定量阀的开度。经过双层的PID控制,在卷取部得到的定量基本趋于设定值。

5 成形

在定量阀开度、上浆浓度、流浆箱唇板开度等参数确定后,成形部要控制的主要工艺参数只剩浆网速比了。因为网速基本等于纸机的速度,所以要控制浆网速比,就要调节喷浆速度。如图6所示,先从成形辊的传动电机的编码器处得到瞬时转速,结合成形辊的周长算出线速度,即网速;再通过公式/浆速=浆网速比@网速0计算出在工艺要求的浆网速比下的浆速,通过系数把它转换成所要求上下层冲浆泵的转速,这样计算出来的转速为设定值,从冲浆泵传动电机的编码器处得到瞬时转速为输入值,经过比较不断修正给冲浆泵的输出值,达到控制浆速的目的。

6 压榨

压榨过程要控制的主要工艺参数有压榨辊与烘缸的压力及烘缸电机、压榨辊电机、成形辊电机这三个传动点的负荷分配。压榨辊与烘缸的接触是靠压缩空气维持的,在压榨辊两边的气囊引出气路安装压力传感器,监测瞬间的气压,并为PID控制的输入值;以设定的总气压乘以两边设定的百分比,便得到两边气压的设定值;再把输出值送给各自的压力比例调节器,控制气囊的气压。这样便完成了一个PID控制过程。

烘缸电机、压榨辊电机、成形辊电机的三点传动负荷分配也会影响到纸页的质量,先以烘缸的速度为基准,根据负荷分配确定压榨辊与成形辊的基本速度;再以压榨辊为基准,经过二次负荷分配确定成形辊的速度。其中涉及复杂计算问题,在这里就不一一详细说明了。

7 干燥

干燥系统包括烘缸的蒸气系统和气罩的热风系统。蒸气系统主要是把烘缸均匀加热和排走烘缸内的冷凝水。所以它的主要工艺参数是进缸的蒸气压力及通过烘缸的蒸气流量。如图7所示,控制进缸的蒸气压力是以二次蒸发气的循环热泵为主,补充新蒸气的自动阀为辅。在烘缸的蒸气进口处附近安装压力传感器,所测量的压力作为输入值,结合其设定值进行PID控制,把输出值乘以2,再把所得的计算值与100比较,取较小的值赋给二次蒸发气的循环热泵的自动阀;同时把所得的计算值减去100,再把它与0比较,取较大的值赋给补充新蒸气的主辅功能。通过烘缸的蒸气流量即二次蒸发气的流量,由再用蒸气与排放蒸气两条气路组成。以烘缸的蒸气出口处附近安装的流量传感器所测量的瞬时流量作为输入值,结合其设定值进行PID控制,通过上述的同样方法对输出值进行处理后,再送给再用蒸气自动阀与排放蒸气自动阀,做到先调节再用蒸气自动阀,待它的开度达到100%后,再调节排放蒸气自动阀。这样稳定了通过烘缸的蒸气流量,有利于烘缸冷凝水的排出。