美卓更穩(wěn)定有效的生活用紙自動化概念

竺寧 美卓自動化（上海）有限公司

美卓更穩(wěn)定有效的生活用紙自動化概念

竺寧 美卓自動化（上海）有限公司

Metso’s Tissue Automation Concept

編者按：本文是美卓自動化制漿造紙自動化系統(tǒng)中國區(qū)經(jīng)理竺寧在2013年深圳年會技術(shù)交流會上的演講稿，本刊根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，主要介紹了美卓的衛(wèi)生紙生產(chǎn)自動化概念，及升級后的最新產(chǎn)品和相關(guān)應(yīng)用，供讀者參考。

衛(wèi)生紙生產(chǎn)線的產(chǎn)品質(zhì)量和運行管理是目前自動化領(lǐng)域中的重要進展。這包括開發(fā)沒有放射源的定量傳感器，同樣也能測量紙張的含水量；首個衛(wèi)生紙顏色測量和自動控制系統(tǒng)；一個更高熱吸收效率的蒸汽橫幅（兩倍于傳統(tǒng)概念），CD方向控制響應(yīng)尤其優(yōu)越；一個新的完整的具備高解析度的過程和質(zhì)量視覺系統(tǒng)；以及最近研發(fā)的漿料分析儀，幫助我們預(yù)測那些影響成品紙張強度的纖維特性。新的分析儀也能準確地提供備漿和磨漿的管理，以便達到最好的紙張運行性能，更高的紙機效率和更低的備漿損耗。

這些就是我們從衛(wèi)生紙生產(chǎn)自動化概念解決方案的發(fā)展過程中所獲得的非常寶貴的應(yīng)用經(jīng)驗。例如，超過60條衛(wèi)生紙生產(chǎn)線在使用質(zhì)量控制系統(tǒng)，其中超過40套系統(tǒng)中安裝了沒有放射源的單個傳感器測量定量和水分。蒸汽橫幅在衛(wèi)生紙的生產(chǎn)中也變得非常普及，使用結(jié)果表明能耗節(jié)省更多，干燥能力增加，CD橫幅更加平整。

本文中所指的這些革命性技術(shù)成就的使用結(jié)果和優(yōu)點現(xiàn)在已經(jīng)在衛(wèi)生紙生產(chǎn)中得到應(yīng)用。

美卓衛(wèi)生紙綜合性的自動化概念是遵循衛(wèi)生紙生產(chǎn)線的過程控制和紙機的發(fā)展來設(shè)計的。同樣，衛(wèi)生紙的生產(chǎn)不得不面臨很多的挑戰(zhàn)，例如，在衛(wèi)生紙生產(chǎn)過程中處理好復(fù)雜的化學(xué)品，從而達到更好的運行效率和更高的能耗效率。首先，我們采用了一些升級后最新的解決方案來提高我們處理這些挑戰(zhàn)的能力。

美卓漿料分析儀（Metso MAP）和美卓纖維影像分析儀（Metso FS5）：美卓MAP目前已經(jīng)升級，它包括一個在線的微刻度纖維打漿測量。還包括附加的在線游離度測量和其他纖維特性測量。這臺分析儀對于最優(yōu)化脫水和紙張質(zhì)量屬性起著非常重要的作用。精確的備漿處理和低濃度磨漿管理能夠?qū)崿F(xiàn)更好的紙幅運行性能和更高的紙機運行效率。美卓MAP和美卓離線影像分析儀（Metso FS5）使用相同的HD技術(shù)來進行影像分析。因此，這兩款產(chǎn)品很好完善了美卓漿料制備測量產(chǎn)品線。適當?shù)哪{可以使?jié){料纖維的表面積增加。纖維表面積增加的程度也就是“打漿度”。在磨漿階段的機械作用下，打漿度得到提升，這對紙張強度有著積極的影響。它也影響紙張的結(jié)構(gòu)和視覺屬性。因此直到今天，這仍是一個非常重要的纖維性能參數(shù)，需在實驗室測定。美卓MAP是第一個實現(xiàn)在線測量的設(shè)備。這個測量對于優(yōu)化衛(wèi)生紙成品屬性的配比也非常重要，不同的配比能夠影響紙張的特定屬性。例如，當使用化學(xué)針葉木漿時可以增加紙張的強度屬性，但它使紙張表面的柔軟度變差。我們可以通過在混合漿中加入或多或少的闊葉木漿來有效減少這種影響。當然，它們都增加了亮度（白度）。

圖1 美卓的在線纖維影像和數(shù)據(jù)分析

美卓漿料分析儀和纖維影像分析儀使成紙的表面柔軟度、強度、松厚度、白度、成本這幾個主要因素達到最優(yōu)化。

美卓DNA紙機監(jiān)控系統(tǒng)：該系統(tǒng)集成在美卓DNA控制系統(tǒng)平臺中，能夠連續(xù)測量和分析紙機上生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程中的機械狀況。為了確保紙張的質(zhì)量和運行能力，機械振動、過程脈沖和起皺刮刀顫動需及時的監(jiān)測和維護。這會使維護工作變得有前瞻性，效率得到提高。此外，油和潤滑功能的好壞也是減少非計劃停機的關(guān)鍵所在。美卓DNA紙機監(jiān)控系統(tǒng)還能夠提高操作的安全性。

圖2 不同品種的生活用紙的性能需求

圖3 不同紙漿的性能區(qū)別

圖4 美卓DNA紙機監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控位置

美卓過程和質(zhì)量視覺監(jiān)控系統(tǒng)：新的高速、高精度的攝像機能夠發(fā)現(xiàn)和找出紙頁褶皺和破損的成因，從而允許紙機操作員防止它們的再次發(fā)生。在系統(tǒng)高精度的能力下，即使紙幅速度超過2,000m/min，非常小的褶皺和紙幅不穩(wěn)定都能被發(fā)現(xiàn)。為了更方便地安裝和操作，相機和LED燈源被集成在一起。高亮度的閃光LED燈能耗非常低。斷紙監(jiān)控系統(tǒng)（WMS）和紙幅檢測系統(tǒng)（WIS）能夠用在紙機、復(fù)卷機和相關(guān)的生產(chǎn)線上。

圖5 美卓DNA紙機監(jiān)控系統(tǒng)的高精度攝像機

美卓DNA自動化平臺：最新開發(fā)出的解決方案被應(yīng)用于美卓唯一的自動化平臺——美卓DNA。它使整個衛(wèi)生紙自動化概念相對其他紙種更加突顯。如果工廠的自動化需要一個DCS或QCS功能，或一個簡單的紙機控制系統(tǒng)（MCS）或傳動控制系統(tǒng)，他們都可以被集成在一個統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)中，使用相同的硬件和軟件環(huán)境。美卓DNA是一個模塊的，可擴展的系統(tǒng)，能夠用在一個小的或者大的系統(tǒng)上。對于所有的衛(wèi)生紙機，這些全部的案例都可以使用同樣的結(jié)構(gòu)。這些特點使得美卓DNA平臺成為一個非常物有所值的自動化環(huán)境。在統(tǒng)一的平臺上可擴展和模塊化使得用戶節(jié)省成本，方便操作。

美卓衛(wèi)生紙概念中其他獨特的解決方案：纖維質(zhì)量和水分的MD和CD控制是基于美卓IQ纖維質(zhì)量測量，用單紅外線傳感器取代了傳統(tǒng)的放射源（具有核輻射的）傳感器。美卓是第一個把單傳感器引入衛(wèi)生紙生產(chǎn)的自動化供應(yīng)商。在過去的一年中，共售出和交貨了33套，很多在新的和以前的質(zhì)量控制系統(tǒng)上安裝。這個無核化簡化的單傳感器解決方案還有其他的優(yōu)點，如高速測量和減少灰塵造成的偏差，減小在掃描架平臺上所需的安裝空間。美卓也采用一種更小型化的平臺來減少在紙機方向所需的安裝空間。

如上所述，美卓的QCS解決方案，作為美卓其他的自動化解決方案，源于美卓DNA自動化平臺，采用相同的處理器和軟件環(huán)境，操作和控制功能，開發(fā)系統(tǒng)和遠程連接。同樣，它也是可擴展的。如果需要，它可以是一個簡單的掃描架，包括定量水分測量，MD控制和報表功能。（通過掃描架內(nèi)部的一個小型ACN處理器來實現(xiàn)）或者擴展成一個大的QCS系統(tǒng)，包括多個掃描架和傳感器，控制室功能和一個或多個CD橫向控制。

美卓IQ系統(tǒng)還包括IQ Web Color Measurement衛(wèi)生紙顏色深淺的在線測量，專門為衛(wèi)生紙而開發(fā)。這是第一個能夠測量衛(wèi)生紙或擦手紙產(chǎn)品顏色或白度的儀器。

圖6 美卓DNA自動化平臺

美卓稀釋水橫幅控制和美卓蒸汽橫幅控制提供唯一的CD橫幅質(zhì)量控制解決方案。并減少揚克氣罩干燥對能耗需求。高熱的蒸汽橫幅的重要作用是可以提高產(chǎn)量。目前，30套蒸汽箱已經(jīng)安裝在衛(wèi)生紙機上。蒸汽箱是提高紙機車速的有效手段，通過在壓榨部使用蒸汽箱，可以提高1%～1.5%的出壓榨干度，產(chǎn)量可提高約5%。

圖7 美卓IQ質(zhì)量控制系統(tǒng)

圖8 美卓DCS系統(tǒng)中的能源消耗監(jiān)控

并且，作為綜合性的自動化解決方案的一部分，包括美卓的濃度計、駐留率和電荷分布分析儀、濕部穩(wěn)定性控制。電荷分析儀、美卓濕部分析儀對于精確控制濕部添加劑、穩(wěn)定駐留率和白水平衡是非常有價值的。

DCS中一些功能，例如：過程回放、紙機幫助和能源消耗監(jiān)控是美卓衛(wèi)生紙概念中獨一無二的功能，它會給使用者帶來巨大的收益。

（周楊 整理）