美卓更稳定有效的生活用纸自动化概念

竺宁 美卓自动化（上海）有限公司

美卓更稳定有效的生活用纸自动化概念

竺宁 美卓自动化（上海）有限公司

Metso’s Tissue Automation Concept

编者按：本文是美卓自动化制浆造纸自动化系统中国区经理竺宁在2013年深圳年会技术交流会上的演讲稿，本刊根据现场录音整理，主要介绍了美卓的卫生纸生产自动化概念，及升级后的最新产品和相关应用，供读者参考。

卫生纸生产线的产品质量和运行管理是目前自动化领域中的重要进展。这包括开发没有放射源的定量传感器，同样也能测量纸张的含水量；首个卫生纸颜色测量和自动控制系统；一个更高热吸收效率的蒸汽横幅（两倍于传统概念），CD方向控制响应尤其优越；一个新的完整的具备高解析度的过程和质量视觉系统；以及最近研发的浆料分析仪，帮助我们预测那些影响成品纸张强度的纤维特性。新的分析仪也能准确地提供备浆和磨浆的管理，以便达到最好的纸张运行性能，更高的纸机效率和更低的备浆损耗。

这些就是我们从卫生纸生产自动化概念解决方案的发展过程中所获得的非常宝贵的应用经验。例如，超过60条卫生纸生产线在使用质量控制系统，其中超过40套系统中安装了没有放射源的单个传感器测量定量和水分。蒸汽横幅在卫生纸的生产中也变得非常普及，使用结果表明能耗节省更多，干燥能力增加，CD横幅更加平整。

本文中所指的这些革命性技术成就的使用结果和优点现在已经在卫生纸生产中得到应用。

美卓卫生纸综合性的自动化概念是遵循卫生纸生产线的过程控制和纸机的发展来设计的。同样，卫生纸的生产不得不面临很多的挑战，例如，在卫生纸生产过程中处理好复杂的化学品，从而达到更好的运行效率和更高的能耗效率。首先，我们采用了一些升级后最新的解决方案来提高我们处理这些挑战的能力。

美卓浆料分析仪（Metso MAP）和美卓纤维影像分析仪（Metso FS5）：美卓MAP目前已经升级，它包括一个在线的微刻度纤维打浆测量。还包括附加的在线游离度测量和其他纤维特性测量。这台分析仪对于最优化脱水和纸张质量属性起着非常重要的作用。精确的备浆处理和低浓度磨浆管理能够实现更好的纸幅运行性能和更高的纸机运行效率。美卓MAP和美卓离线影像分析仪（Metso FS5）使用相同的HD技术来进行影像分析。因此，这两款产品很好完善了美卓浆料制备测量产品线。适当的磨浆可以使浆料纤维的表面积增加。纤维表面积增加的程度也就是“打浆度”。在磨浆阶段的机械作用下，打浆度得到提升，这对纸张强度有着积极的影响。它也影响纸张的结构和视觉属性。因此直到今天，这仍是一个非常重要的纤维性能参数，需在实验室测定。美卓MAP是第一个实现在线测量的设备。这个测量对于优化卫生纸成品属性的配比也非常重要，不同的配比能够影响纸张的特定属性。例如，当使用化学针叶木浆时可以增加纸张的强度属性，但它使纸张表面的柔软度变差。我们可以通过在混合浆中加入或多或少的阔叶木浆来有效减少这种影响。当然，它们都增加了亮度（白度）。

图1 美卓的在线纤维影像和数据分析

美卓浆料分析仪和纤维影像分析仪使成纸的表面柔软度、强度、松厚度、白度、成本这几个主要因素达到最优化。

美卓DNA纸机监控系统：该系统集成在美卓DNA控制系统平台中，能够连续测量和分析纸机上生产设备和生产过程中的机械状况。为了确保纸张的质量和运行能力，机械振动、过程脉冲和起皱刮刀颤动需及时的监测和维护。这会使维护工作变得有前瞻性，效率得到提高。此外，油和润滑功能的好坏也是减少非计划停机的关键所在。美卓DNA纸机监控系统还能够提高操作的安全性。

图2 不同品种的生活用纸的性能需求

图3 不同纸浆的性能区别

图4 美卓DNA纸机监控系统的监控位置

美卓过程和质量视觉监控系统：新的高速、高精度的摄像机能够发现和找出纸页褶皱和破损的成因，从而允许纸机操作员防止它们的再次发生。在系统高精度的能力下，即使纸幅速度超过2,000m/min，非常小的褶皱和纸幅不稳定都能被发现。为了更方便地安装和操作，相机和LED灯源被集成在一起。高亮度的闪光LED灯能耗非常低。断纸监控系统（WMS）和纸幅检测系统（WIS）能够用在纸机、复卷机和相关的生产线上。

图5 美卓DNA纸机监控系统的高精度摄像机

美卓DNA自动化平台：最新开发出的解决方案被应用于美卓唯一的自动化平台——美卓DNA。它使整个卫生纸自动化概念相对其他纸种更加突显。如果工厂的自动化需要一个DCS或QCS功能，或一个简单的纸机控制系统（MCS）或传动控制系统，他们都可以被集成在一个统一的结构中，使用相同的硬件和软件环境。美卓DNA是一个模块的，可扩展的系统，能够用在一个小的或者大的系统上。对于所有的卫生纸机，这些全部的案例都可以使用同样的结构。这些特点使得美卓DNA平台成为一个非常物有所值的自动化环境。在统一的平台上可扩展和模块化使得用户节省成本，方便操作。

美卓卫生纸概念中其他独特的解决方案：纤维质量和水分的MD和CD控制是基于美卓IQ纤维质量测量，用单红外线传感器取代了传统的放射源（具有核辐射的）传感器。美卓是第一个把单传感器引入卫生纸生产的自动化供应商。在过去的一年中，共售出和交货了33套，很多在新的和以前的质量控制系统上安装。这个无核化简化的单传感器解决方案还有其他的优点，如高速测量和减少灰尘造成的偏差，减小在扫描架平台上所需的安装空间。美卓也采用一种更小型化的平台来减少在纸机方向所需的安装空间。

如上所述，美卓的QCS解决方案，作为美卓其他的自动化解决方案，源于美卓DNA自动化平台，采用相同的处理器和软件环境，操作和控制功能，开发系统和远程连接。同样，它也是可扩展的。如果需要，它可以是一个简单的扫描架，包括定量水分测量，MD控制和报表功能。（通过扫描架内部的一个小型ACN处理器来实现）或者扩展成一个大的QCS系统，包括多个扫描架和传感器，控制室功能和一个或多个CD横向控制。

美卓IQ系统还包括IQ Web Color Measurement卫生纸颜色深浅的在线测量，专门为卫生纸而开发。这是第一个能够测量卫生纸或擦手纸产品颜色或白度的仪器。

图6 美卓DNA自动化平台

美卓稀释水横幅控制和美卓蒸汽横幅控制提供唯一的CD横幅质量控制解决方案。并减少扬克气罩干燥对能耗需求。高热的蒸汽横幅的重要作用是可以提高产量。目前，30套蒸汽箱已经安装在卫生纸机上。蒸汽箱是提高纸机车速的有效手段，通过在压榨部使用蒸汽箱，可以提高1%～1.5%的出压榨干度，产量可提高约5%。

图7 美卓IQ质量控制系统

图8 美卓DCS系统中的能源消耗监控

并且，作为综合性的自动化解决方案的一部分，包括美卓的浓度计、驻留率和电荷分布分析仪、湿部稳定性控制。电荷分析仪、美卓湿部分析仪对于精确控制湿部添加剂、稳定驻留率和白水平衡是非常有价值的。

DCS中一些功能，例如：过程回放、纸机帮助和能源消耗监控是美卓卫生纸概念中独一无二的功能，它会给使用者带来巨大的收益。

（周杨 整理）