2009-01
美辰纸业技术有限公司每年都投入大量资金和人员努力提高产品的技术水准和水平，以满足造纸行业日益发展对先进高品质流浆箱的需要。公司产品覆盖了水力式流浆箱、气垫式匀浆辊流浆箱、敞开式匀浆辊流浆箱、宽范围湍流道式流浆箱、特低速流浆箱，以及流浆箱电脑控制系统、自动唇板横幅定量调节系统、自动稀释水横幅定量调节系统、温度自动补偿调节系统等等。所有的进步中，最大的亮点是成功地开发了中国版本、具有近代先进技术的高速造纸机用的水力式流浆箱以及稀释水横幅定量自动调节系统。 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：水力式流浆箱的红水从加入点到流浆箱唇口扩散宽度在90毫米左右，段平行，尺寸稳定。
气垫式匀浆辊流浆箱的红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，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。水力式流浆箱喷浆压力来源于上浆泵的动压头，这个压力是造纸机车速和浆网速比的函数。由于车速快、变化快、浆流从流浆箱喷出到网上定型时间只有几分之一秒，在这样短的时间内要求纸幅的定量沿网宽均匀一致分布必须要求喷出浆流的浆料沿网宽均匀悬浮分散稳定一致，所以水力式流浆箱必须配备保证沿造纸机的全宽有均匀稳定的压力和协调浆网速比的能力。喷浆压力自动调节系统由测量传感器及电脑控制系统组成。流浆箱内的压力由位于唇板流道的压力变送器测量，控制系统把压力变送器的信号与设定点的信号进行对比，然后相应地调节上浆泵的速度，当浆网速比设定改变时，控制系统会自动改变流浆箱的压力来适应新的浆网速比，整个调节均为自动控制。
5.流浆箱唇口部热补偿系统。
宽幅高速纸机的流浆箱要获得横向喷出浆流均匀一致必须稳定流浆箱喷浆唇口几何尺寸，使之不受热胀冷缩变形影响。水力式流浆箱浆流流速快，而流道窄磨擦力大、浆温高极容易使不锈钢材质的喷浆流道发生热变形而影响纸幅横幅定量均匀。因此必须在流浆箱的设置热补偿系统，使流浆箱不管在操作中还是在停机时唇口区温度都接近浆料温度，以保持流浆箱在运行中维持最大的稳定性，使得在开机后马上得到均一的横向纸幅性能。
热补偿系统由水箱、管子、循环水泵、加热器、自动温度控制系统组成。通过加热器的水泵作用，让水箱的水在流浆箱上唇板、下唇板和上下框架间的箱体横梁重复循环，用于调节流浆箱唇口区域的温度。
流浆箱热水系统中的传感器可以把温度测量信息传递给温度控制器，温度控制器会把水温调到相当或略高于浆料温度。
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