杨德清、刘静静、赵云生
Yang Deqing、Liu Jingjing、Zhao Yunsheng
（山东世纪阳光纸业集团有限公司，潍坊昌乐，Email:yangdeqing126@163.com）
（SHANDONG CENTURY SUNSHINE PAPER GROUP CO.,LTD, WEIFANG CHANGLE, Email:yangdeqing126@163.com）
摘要：纸机差的纸页横幅水分会影响其终端使用性能，引起纸页传送问题，多以起皱和断纸等形式影响运行稳定性。另外，不良的横幅水分差也会造成生产成本（例如相对高克重的纸边）和能耗相对增加。本文主要从采取什么样的方法和可用工具来解决纸页横幅水分差的问题。
Abstract: Poor cross-machine direction (CD) moisture profiles result in non-uniform paper end-use properties, converting problems, and poor runnability in the form of wrinkles and breaks. Fiber costs (such as heavy edges) and energy consumption can be higher than when moisture is more uniform. This paper discusses steps to take and tools available to troubleshoot CD profile problems.
关键词：含水量、横幅方向、曲线、压区、红外热成像仪
Key words：Moisture content, Cross direction, Profiles, Nip, Infrared detectors
成纸最终横幅水分问题是由成型、压榨、干燥、监测和控制系统等多因素之间复杂的相互作用造成。很多横幅水分差问题起源于压榨部，尽管也可能由横幅克重、成型、干燥等问题造成。
一、成纸横幅水分差原因分析
采取什么样的方法和可用工具来解决纸页横幅水分差的问题，首先要找出其问题根源。横幅水分问题的分析解决步骤如下：
1、 评估纸机仪表监测值和CD控制系统。
2、 确定横幅水分差的主要影响因素。
3、 找出原因，并找到有效的解决方案。
二、好的成纸横幅水分的决定因素
1、纸页横幅定量均一性好。
2、合理的辊子中高、包胶和包胶状态。
3、高效的织物清洗，良好的织物运行状态和张力。
4、烘缸冷凝水排放顺畅。
5、烘缸配置扰流棒。
6、有效的袋区通风。
三、纸页横幅水分优化解决方法
优化CD方向水分均一性的首先方案为水雾喷淋和蒸汽喷淋。红外干燥也作为优化方案，特别是应用在纸页接触有损伤的地方，但是红外干燥能耗高，其作为最后的优化方案。在某些情况下，横幅水分差问题可以通过关闭CD方向的水分控制系统或将其控制值设定在同一水平下，可比较容易的判断横幅水分差问题。一些使用但不推荐的调控方法包括：原纸横幅基重调整、烘缸局部扰流棒、袋区通风横幅调整、涂布刮刀或棒的横幅加载压力调整、织物横幅透气度调整、调整压区可控的压区加载力。
一）、纸机检测系统
纸机的检测系统可以提供有价值的信息，例如横幅问题的性质和严重性。解决问题的相关工作如下：
横幅曲线特征—判断横幅曲线样式是“皱眉”、“笑脸”，还是仅仅边部问题，在横幅方向以固定距离出现正弦波等等。描述曲线特征是识别问题根源的重要第一步。例如，如果曲线是12英寸间距的正弦波，那么压榨部就不是首先考虑的地方。
不要轻易接收所描述的问题—这些症状经常不是导致横幅水分差的问题。当碰到横幅水分差问题时首先检查横幅基重。如果横幅水分曲线与横幅基重曲线高度关联，则不需要红外检测。厚度、平滑度、起皱问题也可能是由差的横幅水分引起的。差的灰分和涂布横幅曲线也可引起差的横幅水分曲线。另外，不要忽视显而易见的问题。对纸机做一个快速检测可能会发现影响CD方向水分曲线的问题，例如：抽风机未运行或管道破损缺失等问题。
确定问题在MD方向还是CD方向—查看监控系统的趋势页面。查看系统运行是否正常？是否有周期性扰动？是否雾化回湿器调整的开度过大？纸机MD方向的趋势需要单点传感器来检测。一种方案是收集20个扫描检测点，对比分析前10个扫描点和后10个扫描点的平均组合曲线，如果这两个组合曲线高度相似，则波动是CD方向，否则是MD方向。
观察卷筒—通过卷筒可以判断是MD还是CD方向的问题。观察卷筒的边部，纸页边缘是否有曲张现象？纸卷的外观变化是统一的还是随机的？观察并感受纸卷表面的软硬区域。湿度大的地方相对干燥的地方更容易压光，并引起软或硬斑块。
利用监控系统—从控制画面，到趋势画面，然后再查看CD控制画面。执行器的控制曲线可以帮助找到纸机的问题点。查看整个纸幅是否都扫描？查看雾化回湿器的水泵是否打开。控制系统执行器的碰撞测试和挤压加载也是一种有用的诊断工具。将执行器调整到相同水平或关闭雾化喷淋水和横幅调节蒸汽可以帮助找到真正的横幅曲线问题。这种方法在某些情况下也也可利用，例如：将每个涂布头脱开，将一个吸水箱脱开，关闭施胶机加载，等等。
如果纸机的检测系统确定指示准确、反馈正常，则经常需要借助其他资源来诊断横幅问题的根源。
*>）、红外热成像法
红外热成像仪是一种高效的缩小横幅问题查找范围的工具。纸机烘干部纸页红外成像显示冷的区域一般是纸页湿度大的区域，因此红外温度曲线对应纸页水分曲线。但是，这种纸页温度和湿度的对应关系在纸机湿部是相反的。问题排除工作应先从卷筒开始，通过关联分析纸页温度曲线和扫描仪检测的横幅水分曲线。然后向湿部去判断问题的产生地点。红外热成像仪可以在纸页开卷时检测，也可使用在双排烘缸和单挂烘缸的下部，以及任何可以检测纸页整幅的地方。在纸页直接不好检测的地方，干网温度也可间接表示纸页温度。
红外热成像仪检测纸页出压榨部的位置是判断问题出在湿部还是烘干部的关键之处。红外成像也可作为横幅蒸汽喷淋和雾化回湿喷淋运行故障的检查。
红外热成像仪非常灵敏，确保“问题”的准确性非常重要。因此需要不同的灵敏度来评估纸机不同部位的温度差。温差小于0.5°F的灵敏度用在检测纸机成型部，2-3°F的灵敏度用在检测纸机压榨部，10°F以上的灵敏度用在检测卷筒。
三）、纸页横幅水分曲线
出压榨部的纸页横幅水分曲线是作为检查问题源头的另一种工具。便携式水分扫描仪可以安装在开放引纸处，例如纸页在织物上支撑处，或者是在第一个烘缸下。图1显示了一个出压榨的纸页横幅水分曲线和卷取横幅水分曲线的对比例子。水分扫描仪可以安装在一个固定位置，以确定MD方向是否有水分波动。水分扫描仪可用于提供即时反馈，例如调整压区加载负荷，可调中高辊的设置，毛毯的状态，蒸汽箱的调整，靴压倾斜调整等。另外，水分扫描仪可以安装在压榨前，以便检查：真空抽吸辊和真空箱的影响，脱水条加载负荷，喷淋水等。
图1、压榨部和卷取纸页横幅水分曲线对比
四）、烘缸表面温度曲线
烘缸表面温度曲线可以辨识出由于烘缸冷凝水层或纸页-烘缸接触不均一造成的传热不均一而引起的差的横幅水分曲线。当烘缸冷凝水排出有问题时，纸页水分曲线通常是与烘缸温度曲线相反的；当有纸页-烘缸接触不均问题时，纸页横幅水分曲线与烘缸温度曲线相同。图2对比了纸页水分曲线和翻转的烘缸温度曲线。典型的没有扰流棒的烘缸温度曲线是一个“笑脸”图，烘缸边部温度高于中间温度。可以由烘缸表面温度曲线判断的横幅曲线问题包括：
1） 缺失烘缸扰流棒
2） 非整幅宽的扰流棒
3） 扰流棒/虹吸管接口
4） 烘缸铸造不均一
5） 不合适的压差
6） 不合适的虹吸间隙
7） 烘缸外壳有沟槽
8） 烘缸不水平
9） 干网张力不均一
10） 烘缸上的结垢
图2、纸页横幅水分曲线和烘缸表面温度曲线对比
五）、袋区湿度曲线
烘干部袋区湿度曲线可以表明是否差的或不均一的袋区通风造成纸页横幅水分差。袋区的高湿度限制了纸页内水分向空气蒸发的传质，因此袋区湿度曲线往往反映了卷取水分曲线。图3显示了检测的袋区湿度曲线和纸页横幅水分曲线。不良的袋区通风纸机的典型湿度曲线是一个“皱眉脸”图，袋区的中央湿度大于两边。因为差的袋区通风，导致纸页边部相对干燥。如果袋区通风不良，打开和关闭气罩门会影响湿度曲线。好的横幅袋区湿度差应不大于0.05*/g干空气。可由湿度曲线识别的问题包括：
1） 袋区通风量不足。
2） 袋区的空气分布不均一。
3） 袋区内空气流动不平衡。
4） 气罩内空气流动不均一。
5） 干网堵塞。
图3、袋区空气湿度曲线和纸页横幅水分曲线对比
六）、压榨毛毯透水性
便携式毛毯透水检测仪有一个喷嘴将水注入压榨毛毯，并检测毛毯不同处的水流量。因此，它用于检测毛毯的开放性和透水能力。透水率不受毛毯含水量的影响。毛毯横幅透水率波动值大于10%对纸页横幅水分曲线是不利的。好的目标值是保持毛毯横幅透水率波动值小于5%。
毛毯透水检测仪也是一种作为评估毛毯清洗效果和毛毯有效寿命的良好工具。通过毛毯透水率检测来识别的横幅曲线问题包括：
1） 喷淋喷嘴堵塞。
2） 毛毯局部板结。
3） 真空抽吸辊密封条磨损不均匀。
4） 真空定边未与水针位置匹配。
5） 不合适的压辊中高
七）、压榨毛毯含水率
毛毯含水率扫描仪是另一种检测识别横幅水分曲线问题的工具。毛毯横幅水分曲线一般与出压榨的纸页横幅水分曲线相反，因为大部分水从纸页进入压榨毛毯。在可能的情况下，水分扫描仪应对真空抽吸箱前进行扫描检测，以便反映压区的真实情况。
压区压力与毛毯和纸页水分的关系取决于压区条件。在脱水压力受控压区，高的压区压力可脱出更多的水，同时真空吸水箱前的毛毯含水量更高，纸页干度更高。在脱水流量受控压区，毛毯横幅水分曲线可能与纸页横幅水分曲线不直接对应。通过毛布横幅水分曲线可以识别的纸页横幅水分曲线问题包括：
1） 不合适的压辊中高。
2） 清洁刮刀片磨损。
3） 毛毯板结。
4） 喷射水喷嘴堵塞。
5） 真空吸水箱问题。
八）、压区压痕检测
压区压痕检测对判断纸机压榨部和其他部位的压区情况提供一种检测工具。可用的压区压痕检测工具包括：无碳复写纸、压敏胶卷和电子传感器。电子传感器相对传统的检测方法可快速实现压区检测。电子传感器检测可调整压区加载压力同时可以即刻确定压区压力均一性的影响。另外电子传感器可以同时实时检测多个压区。对压区加载力变化的影响以及传动侧和操作侧加载机构的受力情况进行分析，可以确定压区均匀压力的参数。
典型的压榨部加载问题包括：倾斜（纸页横幅水分曲线呈倾斜），中高不足（纸页横幅水分曲线呈“皱眉脸”型），中高过度（纸页横幅水分曲线呈“笑脸”型）。
四、小结
解决纸页横幅水分曲线问题应先从分析纸机的监测系统和CD控制系统开始。红外热成像法可以用来判断纸页横幅水分曲线问题的根源之处。一旦调查范围缩小，更专业的检测工具用来监测识别横幅水分曲线问题根源所在。表1总结了有用的纸机横幅检测项和其对应的合理数值。
需注意，纸卷的最终水分是上面讨论的若干问题的综合结果。例如，为抵消烘干部纸页横幅水分曲线（“皱眉脸”型）问题，可以通过增加压榨辊中高或增加纸边克重来实现。只有很好的理解纸机各部位对横幅水分曲线的影响，才能调整出卷筒均一的横幅水分曲线和均一的纸页性能。
表1.解决纸页横幅水分曲线问题的检测方法
| 检测位置 |
检测项 |
合理数值范围 |
| 卷筒 |
纸页横幅水分差 |
峰谷差＜1% （高克重纸板＜1.5%） |
| 调节执行机构位置 |
都在20-80%控制范围内 |
|
| 干燥部 |
纸页横幅温度差 |
＜5.6℃ |
| 烘缸横幅表面温度差 |
＜2.8℃ |
|
| 横幅袋区湿度差 |
＜0.05*/g干空气 |
|
| 出压榨部 |
纸页横幅水分差 |
峰谷差＜1% |
| 压榨部 |
纸页横幅温度差 |
＜1.1℃ |
| 毛毯横幅透水率差 |
＜5% |
|
| 毛毯横幅含水量差 |
＜5%（10%以内可接受） |
|
| 成型部 |
纸页横幅温度差 |
＜0.3℃ |
| CD方向基重差 |
＜7% |
|
| MD方向基重差 |
＜2% |
参考文献
1、 Schuwerk, W., Twogether Paper Technology Journal, (4):34(1997).
2、马伯龙.造纸机-原理结构与设计[M].北京:中国轻工业出版社,1983。
