专利名称：使用化学干燥剂在造纸机和纸浆干燥机上控制压榨部脱水的系统和方法
技术领域：
本发明涉及造纸系统和纸浆干燥制造系统，用于通过化学干燥剂的计量应用控制 压榨部干燥，以及由此具有的通过压榨部的固结步骤赋予的不同纸张特征的积极作用。
背景技术：
通常造纸机中的造纸步骤过程中，纤维配料和水被供应到运动的合成纤维上。之 后大多数水通过纤维排出，以在织物上形成纤维纸幅或纤维席子，其包括来自原料的纸纤 维。在大多数造纸机上，纸幅(paper web)离开含有75到80%湿度的伏辊(couch)。湿的纸幅从所述伏辊运动到压榨部，此处的含水量可以被机械地减少到45-60%。 造纸机的压榨部利用液压通过一系列压榨压区(press nips)以使纸幅受到压缩力以在纸 继续到达干燥部之前从纸幅脱去尽可能更多的水。压榨部还固结所述纸以改善纸强度、减 小体积，增加纸的光滑性，并确保均一的横向(CD)方向的湿度分布。之后纸幅移动到干燥部，在其中它通过干燥滚筒，所述滚筒通过蒸发将纸幅含水 量减少到最终的期望水平，产生可以被切割或以其他方式被加工和包装的纸制品。通常，干 燥部产生含有5-10%湿度的纸张。在干燥器之前压榨部从纸幅脱水的程度对实现有效和经济的造纸机操作是至关 重要的，因为干燥部消耗了大量的能量。干燥部使用蒸汽加热以从纸张蒸发游离和结合的 水分，并且在资本和操作费用方面是造纸机最昂贵的部分。即使在配料中仅有的水在干 燥部被去除，去除每单位水的费用比通过压榨部的费用大20倍。随着输入纸张的含水量增加，干燥部的蒸汽消耗急剧增加。例如，用于进入干燥部 的纸张湿度7%的增加，蒸汽利用增加34%以得到干燥纸张中的相同湿度水平。此外，随着 它的压力的增加蒸汽的潜热减少，即使蒸汽温度更高，但使干燥器操作更加昂贵。因此，理 想的是在进入这个部分之前使从纸幅的脱水最大化。当湿纸幅通过压榨部时，它与一个或更多压榨织物或带接触，此处后者还可以被 定义为一类用于本文目的的压榨织物。纸幅的压榨是在压榨压区中的两个辊轴之间完成 的。随着纸幅进入压区，纸幅和压榨织物的压缩开始于夹带的空气流出纸幅和织物。随着 液压增加，水从纸幅脱去进入织物。当织物成为饱和的，剩余的水流出织物。这时，纸幅在 辊轴之间最接近分离的点，且液压是最大值。当纸幅从此点移走时，压力恢复到零，以及纸 张处于它的最大程度的干燥。最后，纸和织物离开压榨压区并彼此分离，引起了纸中的轻微 的真空，其可以导致纸张某种程度的再湿润。这种水分的再吸收是不期望的，压榨部供应商和造纸机织物制造商已努力想使这 种效果最小化。在机器方面，使纸和织物的快速分离来减少再湿润的时间。此外，各种类型的水接受设备被提供以帮助从织物脱水。造纸机织物制造商还在特定的压榨位置使用不渗 透性的带子或低渗透性织物以减少再湿润的影响。决定从压榨部中纸幅脱除的水量的操作因素可以被分为三类，包括机械设计、原 料和纸的性质、和操作元件。机械设计因素由设备制造商决定，并不为压榨设备操作人员所 控制。这些因素包括辊轴强度和直径、压榨设备构造和压榨压区设计。进入压榨部的纸幅的特征变化影响离开压榨部的纸张含水量。这些特征包括配料 类型、打浆度、纤维细粉量、填充物量、固有的保水性、压缩性、基本重量、纸幅温度、和湿度 水平。造纸过程期间，这些特征以非特征化的方式波动到不同程度，并引起离开压榨部的纸 的最终含水量的变化。人们试图减小这些变化，不过是造纸过程中的成功有限。压榨部中，诸如机械速度、压榨负载、压榨织物设计和维护等操作因素可以用来优 化压榨部的效率。实际上，这些因素是难于控制的，因为每个因素对纸的湿度在时间的任何 一点上的影响程度通常是未知的。压榨织物的清洁和服务寿命对于整个压榨部操作具有本 质影响，并且操作人员要给予的关注也对工厂造成巨大费用。
上述的因素作用为影响终产物的工艺变量。目前，这些因素中的几乎没有几个，如 果有的话，在造纸操作过程中被测量确定出。造纸中，理想的是在纸张形成时保持纸张整体均勻的湿度分布，以便生产具有均 勻基本重量分布的高质量纸。不好的湿度分布导致局部的过度或不足的干燥、劣等的纸质、 增加的机械操作费用、和降低的效率。因此，运转期间，压榨部之前，尤其在横向方向的纸幅 湿度应为用于测量和控制的潜在地最重要的参数。但是，过去由于费用和实施困难的原因， 这并没有被实现。如果湿度可被测量出，用于控制不同操作参数的前馈控制方法可以被发展以更精 确的控制生产各级和各基本重量的纸。为了完成这项工作，湿度传感器有可能被用于测定 纸幅在进入压榨部之前的湿度。控制器应可以使用湿度值以预见离开压榨部的产品的期望 湿度，并且如果必要的话，决定控制操作来调整控制元件。例如，应可以调整压榨部的压榨 负载、压榨真空或喷淋器水温，以便使纸脱离压榨机时的预期湿度达到更加期望的数值。前馈法可能是难于发展的，因为它需要压榨部的操作参数如何影响不同进入湿度 的纸幅脱水的全面的和定量的知识，以及需要其他任何未测量的干扰因素中的变量如何因 这样的调整受影响的定量知识，例如纸幅特性和待制造的纸类型如何因这样的调整而被影 响。此外，因为前馈控制应仅可应用到对受控的实际压榨设备，这种信息是对各个压榨组件 可能是唯一的。另一个工艺控制的潜在方法可能是使用反馈回路，其监测所测得的诸如纸张离开 压榨部的湿度等输出变量。然后反馈控制器应可以操作工艺变量，诸如需要时操作蒸汽供 应，以使产品具有更期望的特征。虽然不知道对工艺有作用的特定干扰因素，只要操作数值 的功能是有效的，反馈控制算法应该能够保持输出期望的数值，且不引起工艺在控制算法 定义的区域之外运行。这种反馈法和它的几种变换形式(比例法、比例+积分法、或比例+积分+导数 法)已经被用于其他工业应用中，诸如液体水平控制和温度控制。反馈控制已经有一些工厂实施，其中使用诸如伽马测量计或红外监测器等湿度监 测器测定最后的纸湿度。这些测量设备可以是固定的，其中在一个位置在纸的横向方向测取湿分含量，或者是移动的，用于沿着纸的宽度得到湿度分布。湿度数值被实时输入到控制器中并与最终的纸的优选湿度水平比较。根据差值，纠正控制操作被实施到造纸工艺的较 早阶段中的合适的控制元件，诸如精炼程度或压头箱蒸汽的稀释，以得到更加期望的最终 的纸的特性。但是，实施用于控制压榨部脱水的工艺之前，需要详细的研究定义控制操作和他 们对压榨部脱水的影响之间的关系。例如，对于温度范围103到112° F(39到45°C )的轻 板配料，应有必要确定增加第一压区压力46psi/百分比湿度，脱水从59. 2增加到62. 8%， 当纸幅具有77. 1到79. 2%的初始湿度水平时，基本重量在61到82g/m2的范围内，纸速是 805到1023ft/min(240到310m/min)。适合的控制算法将会是复杂的，并且研发耗费时间， 这是可以理解的。对于前馈和反馈策略，控制操作可以定为一组窄的操作条件和输出数值。但是，任 何非特征化的干扰因素可能影响控制算法的精确性。经常会需要算法修改，应对纸级别的 常规变化或最终的纸规格。在发展适当的算法之前，针对纸的新级别的压榨部操作也会不 得不特征化。此外，比较前馈控制和反馈控制，反馈控制会比较慢，因为它依靠于工艺延时。 但是在工艺没有被完全特征化的情形下，反馈控制潜在地可利用程度会更大。需要新控制系统和方法，在这些控制系统和方法中仅需要造纸工艺的基本理解， 不需要输入和输出之间定量关系的具体知识。这样的方法可以理想地优化任何压榨部上的 脱水，导致增加纸或纸板产量，及改善的纸特性的直接发展，不管纸幅干扰因素或机械类型 中的未知变化。此外，改善的纸张离开压榨机时湿度的控制结果，会影响其他压榨操作选 择，诸如压榨织物设计、压榨负载和辊轴外壳特征，以使这些选择能够使改善的最终纸特征 一致地完成。这样的方法还可以被用于降低蒸汽压力，允许在干燥部中使用较冷的辊轴温 度。使用较冷辊轴温度的其他优点包括较少的辐射损失、较低的蒸汽泄漏风险，以及在许多 情况下较高质量的纸可以由较低的接触表面温度来获得。发明_既述本发明提供了一种用于造纸机或纸浆干燥机的控制系统，所述造纸机或纸浆干燥 机具有压榨部，所述控制系统包括(a)反馈控制器，其用于控制被施加到纸幅或造纸机湿 部的化学脱水剂的量，及(b)监测设备，其用于确定所述纸幅的湿度并将测量结果供给将 信号发射到所述反馈控制器的微处理器，所述反馈控制器反应于所述信号来调整被施加到 纸幅的所述化学脱水剂的量。本发明提供了用于造纸机的自动控制系统和方法，其提供了通过化学脱水剂的计 量应用对压榨部脱水量的自动控制，所述化学脱水剂在造纸过程中被施加到纸幅或造纸机 的湿部。所述控制系统包括用于控制施用化学脱水剂的量的反馈控制器和用于得到纸幅适 当位置的湿分含量的直接或间接的测量结果的监测设备。控制系统可以用许多方式来操作。例如，所述系统可以通过提取纸幅湿度的第一 测量结果来操作。之后它可以调整施用到纸幅或造纸机湿部的化学脱水剂的量并得到第二 湿度测量结果。可以比较湿度测量结果以确定响应。如果响应是期望的，以类似方式重复 化学脱水剂的量的调整。如果响应是不期望的，则做反向调整。控制系统可以如此操作，当第二湿度测量结果比第一测量结果更加接近所期望的 预设数值时比较结果是有利的。可替换的，控制系统可以如此操作，当纸幅湿度减少时，比较结果是有利的。本发明还提供了一种造纸机或纸浆干燥机，其具有包括这样的控制系统的压榨 部。
本发明的一个实施方式中，纸的湿度是间接确定的。本发明的一个实施方式中，纸的湿度是通过测量干燥部中的蒸汽消耗量确定的。本发明的一个实施方式中，纸的湿度是使用堰箱(weir box)确定的。本发明的一个实施方式中，湿度确定值是纸进入压榨部之前和纸离开压榨部之后 的湿度之间的差值。本发明的一个实施方式中，纸的湿度是通过测量来自压榨压区间的水流量确定 的。本发明的一个实施方式中，纸的湿度是使用在线流量计(in-line flowmeter)确 定的。本发明的一个实施方式中，纸的湿度是使用声流量测量设备(sonicflow measurement device)石角定的。本发明的一个实施方式中，纸的湿度是使用伽马测量计(gamma gauge)确定的。本发明的一个实施方式中，纸的湿度是使用红外线测量计确定的。本发明的一个实施方式中，化学脱水剂在典型的湿部添加剂进料位置上被添加到 造纸配料中。本发明的一个实施方式中，化学脱水剂被直接喷射到纸幅上。本发明的一个实施方式中，化学脱水剂被直接喷射到处于横跨纸(在CD方向上) 的不同水平的纸幅上。在所述控制系统中，反馈控制器可以是手动控制器操作。本发明还包括用于控制压榨部中纸幅脱水的方法。一些方法涉及提取纸幅湿度的 第一测量结果；调整被施加到纸幅的化学脱水剂的量；之后提取纸幅湿度的第二测量结果 并比较第一测量结果和第二测量结果。如果比较结果是有利的，那么重复被施加到纸幅的 化学脱水剂的量的调整。如果比较结果是不利的，则做不同的调整。本发明提供了一种造纸机，其包括成型部、压榨部和干燥部，其中所述压榨部还包 括控制系统，所述控制系统包括(a)反馈控制器，其用于控制被施加到纸幅的化学脱水剂 的量，及(b)监测设备，其用于测定所述纸幅的湿度并将测量结果供给将信号发射到所述 反馈控制器的微处理器，所述反馈控制器反应于所述信号来调整被施加到纸幅的化学脱水 剂的量。在所述造纸机中，所述控制系统可以是通过以下方式操作的提取所述纸幅的湿 度的第一测量结果；调整被施加到所述纸幅的化学脱水剂的量；提取所述纸幅的湿度的第 二测量结果；比较所述第一测量结果和第二测量结果；如果比较结果是有利的，重复被施 加到纸幅的化学脱水剂的量的调整，且如果比较结果是不利的，应用不同的调整。本发明的另外特征和优点在之后的发明详细说明和附图中被描述，并且将从其明 显示出。附图简要说明
图1表示了喷射吊杆，其在造纸机中的跨越毡垫圈的⑶方向固定许多喷雾器。所述喷雾器可以被用于将化学脱水剂喷射到纸幅上。图2是造纸机及用于控制将化学试剂施加到纸幅上的控制系统的一个实施方式 的简图。发明详细说明对于本发明，“压榨部脱水”被定义为在压榨机和他们相关部件的机械负荷之下从 纸幅脱水，并可以定为发生在压榨部或任何单独的压榨操作的总体脱水。“推理控制”被定义为使用监测变量的次级测量而不是实际输出数值，由于缺乏适 合的测量技术、成本限制、或过度的工艺延迟时间，实际输出数值可能是不可得到的。次级 测量可以被用于本发明中以推知对工艺干扰因素对工艺输出质量的影响。推理控制中，次级测量输出量，与材料和与造纸工艺有关的能量平衡一起被用于 数学计算未检测的受控变量的数值。这些计算数值可被控制器利用以调整操作变量的值。 当许多工艺变量在起作用时，这样的计算算法可能对于许多工业工艺是过于复杂的。为了简化用于压榨部脱水的推理控制模式的开发，干扰的反馈控制可以被使用。 这种方法中，设定点或操作变量，诸如加入到纸幅的化学脱水剂的设定剂量速率，可以由控 制器在一给定的范围周期地变化或有意的干扰，并且可以监测对诸如所得到的纸张湿度等 测量变量的影响。微处理器可以被用于确定操作变量的变化相对于工艺输出量是好或是 坏。有效地，控制器连续地通过试错法搜寻操作变量的最佳数值。诸如对操作变量范围的 设置限定等安全措施可以被设置以防止不期望的情况。作为用在纸张压榨部脱水中的本发明的例子，受控的输出变量可以是离开压榨部 的纸张湿度。这个纸张湿度可以被直接或间接地测量出。使用诸如伽马测量计或红外监测 器等湿度监测器可以进行直接测量。这些测量设备可以是固定的，其中在纸张的横向方向 上的一个位置得到含水量，也可以是移动的，沿着纸张的宽度或在横向方向连续的得到湿 度分布，或者通过多种测量设备可以采取多种测量方法。在一个实施方式和方法中，湿度可以通过监测其他参数推知，其他参数诸如来自 压榨部的水流量、来自干燥部的施胶压榨(size press)或蒸汽利用率。水流量可以通过 可以精确确定去除或榨出的水量的任何适合方法测定出。用于测量水流量的方法可以是 例如通过利用已知的开槽溢流上的水流深度的列表法(tabular method)，或通过诸如磁 的、重量分析的、超声推论等的不同类型流量管(flowtubes)，或通过机械置换(mechanical displacement)。蒸汽用监测设备(steam usage monitoring devices)也可以是熟知的， 并在造纸厂中被广泛使用的。本发明的操作变量还可以是被施加到纸幅或到造纸机的湿部的化学脱水剂的进 料速率。化学脱水剂可以被添加到机械的湿部中的任何区域。例如，试剂可以被添加到标 准湿部的添加剂的施用点，诸如填料箱的滴臂(drop leg)、风扇式泵的入口和成浆池。当试 剂被添加到配料时，它可以被注射到连续的或间歇的料流中。更优选的，在进入压榨部之前，将化学试剂直接添加到纸幅。化学脱水剂可通过任 何适合的方法添加到纸幅。例如，可以使用常规的喷管技术或使用类似于Hydrosizer( ) 的淋涂设备，将试剂添加到纸幅，但清楚地，可以将化学试剂加入到纸幅的任何类型的设备 是可接受的。喷射应用和湿度作为纸幅宽度的函数被监测的情况中，喷雾体积可以横跨纸 幅宽度变化，以便保持横跨纸幅的更加均勻的湿度。这可以通过将多个喷头连接到横跨纸幅支架而延伸的吊杆以及控制从每个喷头喷射到纸幅上的化学试剂的量而被实现。这样的系统在图1中被以简图示出。图1显示连接到多个喷嘴(m-ΝΙΟ)的喷射吊杆(27)。该喷 嘴可以被用于将化学脱水剂横跨纸幅(30)施用。这样的结构中，如示出的，喷雾可以是重 叠或是基本是分离的。每个喷嘴(m-Nio)可以被分开的控制，如此试剂可以被施加以保持 横跨纸幅(30)的更均勻的湿度。可以使用任何数量的喷嘴，适用于传递化学脱水剂的任何 喷嘴可以被使用。化学的压榨部脱水剂在现有技术中是已知的并可以被使用。化学脱水剂的任何适 合的量可以被使用。例如，适合的量包括在操作中得到至少等量的费用节省的那些量，但是 可以直接有助于压榨部脱水的任何化学品可以被使用。通常，根据本发明被施用的化学脱 水剂，当它的剂量被增加到大约5. Olb (活性物)/吨的脱水纸时，压榨部的水释放的速率和 数量增加。带有这样的化学脱水剂的控制方案中，控制器可以改变给定范围内周期步骤中 的化学品的进料速率。所述范围在一些方法中可以是从大约0. 51b (活性物)/吨的生产的 纸到大约51b (活性物)/吨，在一些方法中，所述范围可以是从大约1到大约2或3或大 约41b(活性物)/吨的生产纸。对添加的脱水剂的量的增量调节可以是从大约0. Ilb(活 性物)/吨到大约0. 51b(活性物)/吨。增量剂量可以是如同通过给料系统可控制的一样 低。当对控制MD (machine direction机械方向)的湿度变化定量给料时，这可以低至每吨 生产纸0.1磅活性物。当控制横向方向湿度变化定量给料时，这还可以是甚至更低的。例 如，脱水剂流量变化在2英寸⑶纸幅区域的50ml/分钟，可以低至在200英寸宽的机械上 制造421b的挂面纸板上的0. 051b (活性物)/吨，但是，300英寸宽的机械上制造701b的胶 版纸，相同的流量变化将是0. 0151b (活性物)/吨。从纸幅的脱水率被监测。图2图解了用于本发明造纸设备的一种构造。图2表示包括了成型部和压榨部的 部分(30)的造纸设备。准备纸的配料并放在造纸机成型织物(40)上。当水通过其所停留 的纸幅和织物排除时，纸幅通过重力和真空脱水。形成的织物沿着辊轴运动并将纸幅带到 压榨部。当纸幅到达伏辊辊轴(50)处的成型部的端部时，从诸如喷嘴(60)等适合的设备 施加化学脱水剂。通过由反馈控制器(80)控制的化学泵(70)，施加压力到所述设备，所述 反馈控制器(80)可以被任选地手动或更优选的通过诸如现有技术中已知的分布式控制系 统(distributed control system, DCS) (90)等控制系统而被输入数据。纸幅从伏辊辊轴(50)上经过之后，它通过真空辊(100)从成型织物被抬起并进入 压榨部(30)。在压榨部(30)，纸幅被导向穿过一组或更多组压榨压区(press nips) (110)， 此处它受到压力去除额外的水。纸幅离开压榨压区(110)并移动到干燥部中(未示出)。 然后，横穿压榨部并支撑纸幅的压榨织物(120)被导向通过一系列的辊轴、真空元件、和清 洁步骤(未示出)，其连续地将压榨织物保持在用于支撑并干燥纸幅的适合的条件下。图2显示的在于，来自纸幅的水流量当它离开压榨压区(110)时可以通过水流量 测量设备(130)而被测定。也可以在水脱离真空箱(140)处的压榨织物时，通过水流量测 量设备(150)测定水流量。不同的实施方式中，水流量设备可以彼此协同地或各自分开使 用地来测量水。在每种情况中，所述测量值被传递到反馈控制设备(80)，该设备计算化学脱 水剂的效果并通过化学泵(70)控制它的进料速率。压榨部输出变量可以是离开压榨部的纸张的湿分含量或可以是在特定位置例如 在施胶压榨处的纸幅的湿分含量。这个变量可以被间接测量，例如通过本领域技术人员已知的系统总体水平衡的跟踪来间接测定。控制方案的一个目的是提供对所测量值的控制。 来自压榨机的水流量W为离开压榨部的纸张湿分含量的间接测量值，该水流量可以是所测 量的输出变量，此处控制离开压榨部的纸张湿度是期望的。操作变量是化学进料速率F。如 之前所描述的，其他未知的干扰因素可以作用于工艺。本控制方法可以被用于控制沿着纸幅长度的含水量。为了这个目的，在纸幅中的某一点的期望含水量WC可以被定义，且控制方法用于将纸幅的含水量保持在这个水平。用 于测量纸幅湿度的任何适合方法可以被使用。例如，声测量法可以在压榨压区和真空箱的 水流上进行，或者纸张湿度可以由来自正在传递的纸幅的样本的随机取样法而确定，或通 过使用伽马测量计的核质测量法以从已知的干质量计算推定的湿度。在此设定初值时，控制器设置化学进料速度为标称值Fp湿分含量W1被测定并输 入到控制器中作为新的响应(response)。在与所述工艺相符的延时之后，进料速率被调整 到例如提高10%的数值F2。湿分含量再次被测量为W2。对于给定的期望湿分含量WCJC-W1 和wc-w2W差值被计算。如果Iwc-W2I < Iwc-w」，那么之前的行为是有利的，即含水量现在 是更期望的。之后控制器进行将化学进料速率进一步增加了与(W2-W2V(F2-F1)成比例的某 一数量，希望将含水量变化为更加接近期望含水量。但是，如果IWC-W2I > IWC-W1I,那么之 前的行为是不利的，即含水量现在是不大期望的，并且剂量被减少。当剂量响应于正常的工艺变化而向上和向下移动时，搜索步骤以给定频率重复， 总是设法将含水量控制为期望含水量。某些方法中，可以进行控制以提供跨越纸幅的均一含水量。例如，在⑶方向，通过 使用被适当定位的成排的喷雾器实施对施加到纸幅的CD方向的脱水剂的量的控制以输送 跨越纸幅的变化数量的试剂，湿度可以被控制。如前所述，这可以通过测量跨越纸张的湿分 含量以及跨越纸张施用为得到更加均勻的湿分含量所需或多或少的化学脱水剂来完成。可替换地，控制方法可以被用于使纸张中的脱水最大化。为了这个目的，设定初值 时，控制器设置化学进料速度为标称值Fp水流量Wmw被测定并输入到控制器中作为新的 响应(response)。在与所述工艺相符的延时之后，进料速率被调整到新的例如提高10%的 数值F2。水流量速度再次被测量并且成为Wnew，并且之前的数值成为W。ld。Wnew-W。ld的差值 被计算并检验为正的或负的。正值表明有利反应，即水流速率增加，且当离开压榨部时纸张 更加干燥。那么控制器操作将化学进料速率进一步增加了与(Wnew-WtjldV(F2-F1)成比例的 某一数量，目的是再次改善脱水。如果W_-W。ld的差值是负的，则反应是不利的，那么剂量要 减少。当剂量响应于正常工艺变化而向上或向下移动时，这个搜索步骤以给定频率重 复，总是设法使水的释放最大化。如果化学效果总是导致增加脱水，那么剂量将接近由控制 算法施加的最大允许限制。如果存在单独的最适宜化学剂量，那么控制器将操作供给泵以 振荡的方式响应于正常的工艺和纸幅变化。这种控制方法的优点在于，它可抵御未知或不 期望的工艺变化，并且它在其应用方面对任何纸级别、机械类型、压榨构造或压榨部效率是 通用的。发明的一个实施方式中，常规的单压区、单或双的毡垫圈的压榨部可以被使用。这 种结构中的压榨部脱水的控制允许使用减少的压榨负载，其可以提供改善的纸张体积和较 低的基本重量用于根据厚度调整纸等级(caliper driven paper grades) 0在通常的压榨负载处于或接近某些设备结构中的最大限度的情况下这是特别有用的。通过控制脱水或离 开压榨部的湿度，可以增加用于压榨部压榨负载的操作窗口，如此压榨负载不会总被需要 接近它们的限度。目前，由于缺乏脱水控制，特重的级别上的减少的压榨负载将导致在引入 的压榨部固体不合适时，减小生产速度。结果，大多数压榨部操作参数目前被设计为没有操 作人员控制的“一次性设置(set and forget) ”模式，因为不能专门测量和控制压榨部固 体。使用本方法，相对于压榨负载，允许较宽的操作窗口，以及允许相同的最大线速和较低 的基本重量或较厚的制品。本方法还允许用于改善光滑性的增加的压延机会(calendaring opportunities)。在一个实施方式中，可以使用多层夹网成形装置(multi-ply gapformer)或带有顶部脱水单元的长网机(Fourdrinier)。如果确实需要，这种结构允许在每层(ply)使用本 发明。通过利用发明，操作人员可以逐层改变化学脱水剂的量以便保持跨越给定的基本重 量范围的一致的压榨部固体。这种方法将提供减少由层重变化引起的压榨部变化的优点， 以及用于“密封”由于在通常的夹网成形装置中过早排水的潜力。它还将提供使跨越压榨 部形成的层粘结、张力、和光滑的变化最小化的优点。目前，这些变量通过层重变化、真空变 化、压头箱一致性变化、和精炼变化而被控制。所有这些控制变量可以被用于制造对整体纸 张特性的粗调，但脱水控制专门靶向压榨部固体的控制。对于给定的任何压榨构造或级别的方案，本发明使用在横向方向(CD)的控制 结构，提供改善的压榨部脱水CD控制。这提供了类似于轧辊表面凸度控制压榨(crown control press)的优点，但提供了对较小区域的更强控制。当在CD方向操作时，本系统还 提供了跨越纸幅⑶区域的不同化学性质的应用以便形成不同纸张特性。这将允许基本重 量和湿度二者的较大的CD分布控制及正常条件下的更紧的控制限度。这样方法的使用可 以提供较低基本重量或改善体积的用途，而同时仍旧满足终端用户的特殊需求。实施例1这个实施例证明了添加不同数量的化学脱水剂之后得到的压榨部脱水效果。对照试验在纸板造纸机上进行，进入压榨部之前通过以喷雾器施用的化学试剂 施加到纸幅。产品剂量从0-1.51b(活性物)/吨变化，持续四小时的时间。纸张进入压 榨部之前，纸张一致性的测量周期性的进行，以及在与化学剂量变化相符的时间段期间， 纸张离开压榨部。纸张一致性的测量通过传递中的纸幅的随机取样法进行，或通过核质 测量法(伽马测量计)从已知干质量计算推定湿度来进行。化学添加剂是乙醛酸化的 DADMAC (二烯丙基二甲氯化铵)/AcAm (醋酸铵)类型的两种不同变体，且造纸厂生产瓦楞原 纸(corrugating medium)级别，其使用100%的再生纤维(通常由80/20份的OCC(旧瓦楞 纸箱)/MW (混合废物)组成)。结果显示了对于两种测试产品，由纸张固体增加确定的压榨部纸张脱水的增加。 脱水从没有化学品被加入时的大约20. 9%增加到0. 51bs(活性物)/吨时的大约21. 7和 22. 4%，lib (活性物)/吨时的大约22. 1和22. 5%,1. 51bs的化学脱水剂活性物被添加到 每吨纸时的大约22. 4和23. 1。人们应当理解，对本文描述的当前优选实施方式的不同变化和修改对于本领域技 术人员是显而易见的。可以做出这些变化和修改，且不偏离本发明的主旨和范围，并没有减 少其意图的优点。因此其意图在于这样的变化和修改被所附权利要求书覆盖。
权利要求
一种用于控制纸幅脱水的方法，所述方法包括(a)提取纸幅的湿度的第一测量结果；(b)调整被施加到所述纸幅的化学脱水剂的量；(c)提取所述纸幅的湿度的第二测量结果；(d)比较所述第一测量结果和第二测量结果；及(e)如果比较结果是有利的，重复被施加到纸幅的化学脱水剂的量的调整，且如果比较结果是不利的，应用不同的调整。
全文摘要
本发明提供一种自动控制系统、自动控制方法和使用这样的控制系统用于通过造纸过程中计量被施加到纸幅的化学脱水剂的应用量来自动控制压榨部脱水的量。所述控制系统包括用于控制被施用到纸幅的化学脱水剂的量的反馈控制器和用于获得离开压榨部的纸幅湿度的测量结果的监测设备。
文档编号G06F7/66GK101831834SQ20101018257
公开日2010年9月15日 申请日期2006年1月25日 优先权日2005年1月26日
发明者大卫·艾拉·韦恩斯坦, 罗德尼·H·班克斯, 詹姆士·L·托马斯, 迈克尔·罗伯特·圣约翰 申请人:纳尔科公司