摘要：本文針對E玻纖紙克重控制要求，簡述制漿、上漿工藝及E玻纖紙縱橫向均勻性調整，重點分析了漿料濃度控制，喂料電機轉速計算以及克重在線檢測閉環控制系統的實現策略。

　　關鍵詞：E玻纖紙；克重；閉環控制；自動檢測

　　1引言

　　E玻纖紙是一種玻璃纖維無紡濕法薄氈（NonWovensTissue）產品，其生產工藝類似于傳統的造紙工藝，以無堿玻璃纖維短切紗EC9-12mm與水和化學助劑在充分攪拌下分散成均勻的纖維漿料，在斜長網上抄取成型，飽和浸膠，熱風穿透烘干，卷取而成。E玻纖紙是電子工業制作CEM-3型覆銅箔復合基材層壓板的主要材料，具有纖維分布均勻、強度高、耐溶劑性好、與樹脂相容性好、性價比高等特點。用其制作的覆銅板具有優異的機加工性、耐漏電痕跡性和優異的介電性能，并具有環境保護性。克重是E玻纖紙產品一個重要性能指標，產品克重的一致性、穩定性，與生產工藝調整、漿料濃度控制及上漿閥開度控制等因素有關，本文分析探討了克重控制的工藝原理和生產實際中的控制方法。

　　2制漿、上漿工藝

　　漿料系統中有三個配漿罐，總容積為75m3，三罐間通過連通管相連，其中罐Ⅰ裝有液位傳感器。根據生產工藝要求當配漿罐軟化水液位達到240cm時按量均勻加入增稠劑，經過一定時間攪拌和循環后制成白水，白水粘度達到7厘泊左右時，喂料稱量系統向罐Ⅰ中加入無堿EC9-12mm的短切纖維，同時按量加入分散劑等化學助劑制等，經三罐連續攪拌和漿料系統的多次循環制成勻漿。上漿系統是一個封閉的子循環系統，流經控制閥的漿料與白水池1的白水混合稀釋后一起通過網前箱泵輸送到漿料分布器和網前箱內階梯擴散管、孔板均勻布漿，漿料中的纖維在斜長網上抄取成型，而白水通過脫水箱流到白水池1中繼續循環使用。制漿、上漿系統工藝流程如圖1。

　　圖1制漿、上漿系統工藝流程

　　網前箱液位傳感器與網前箱泵變頻器聯鎖，通過液位高度調整上漿速度，把均勻的漿料穩定地分布在成型網帶上，保證產品各向同性。漿料在傾斜成型網帶上脫水后纖維均勻分布形成濕的E玻纖紙。濕的E玻纖紙縱向均勻性分布通過調整網前箱唇板位置，改變湍流大小來實現，橫向均勻性通過計算機控制網前箱內五個脫水區水腿的脫水速度來實現。

　　3漿料濃度控制

　　E玻纖紙產品克重控制系統中，漿料濃度控制是非常重要的環節。漿料配置過程必須保證短切纖維含量穩定準確，符合工藝要求。影響漿料濃度的主要因素有短切纖維加入量，回水流量，配制罐Ⅰ液位等。短切纖維加入量由纖維喂料系統主皮帶速度控制，而主皮帶速度根據配漿罐設定的短切纖維含量實現自動閉環控制，達到漿料濃度的穩定。圖2為喂料稱量閉環控制系統框圖。

　　圖2喂料稱量閉環控制系統

　　回水通過回水管道上電磁流量計計量后加入配漿罐1，配漿罐1采用液位閉環控制，保證罐中液位的穩定。E玻纖紙產品克重是設定漿料濃度的依據，不同克重產品其短切纖維含量一般控制在0.1%-0.3%范圍內，濃度越低越有利于纖維分散。

　　喂料系統主皮帶轉速計算如下

　　1）主皮帶閉環控制前轉速

　　回水值=（回水平均值×產品寬度）/13………(1)

　　回水平均值通過回水管路安裝的流量計計算。

　　轉速=（漿料濃度×回水值×速度系數）/1000………(2)

　　2)確定速度修正系數

　　R=（纖維重量平均值×10）/稱量系數………(3)

　　系數a=(R1+R2+R3+••••••••••••+R30)/30………(4)

　　系數b=纖維重量平均值/稱重系數………(5)

　　由以上公式得主皮帶運行時速度修正系數見表1

　　表1主皮帶運行時的修正系數

　　3）主皮帶閉環控制后轉速由以上分析得知主皮帶轉速如下：

　　轉速=速度修正系數×主皮帶閉環控制前轉速

　　變頻器控制主皮帶電機按閉環控制后計算轉速運轉，達到漿料濃度穩定的有效控制。

　　4上漿控制

　　E玻纖紙產品上漿壓力閉環和克重檢測閉環控制原理圖如圖3所示。

　　圖3上漿壓力閉環和克重檢測閉環控制原理圖

　　圖中漿料管道壓力傳感器與上漿泵變頻器閉環控制保證了漿料輸送的穩定性。上漿壓力閉環通過PLC程序控制。程序執行順序如下：

　　PB40(上漿泵電機起動)

　　PB43（閉環控制、發送及PC顯示）PB131(A/D轉換)

　　PB132(D/A轉換)

　　OB15(執行)

　　圖4上漿壓力閉環控制框圖。從圖中可以看出程序執行過程中調用了PID控制器，PID控制算法固化在系統程序中，用戶只需調用組織塊OB250(PID算法初始化)和OB251(執行PID算法)即可。上漿壓力閉環控制系統采用PI調節，無擾動量設置，控制算法為位置算法，在tk時刻，控制變量Yk=dY1+dY2+……+dYn(n=0,1,2…k)。根據E玻纖紙產品生產線控制系統PLC參數設置得知：dYk=1.5(2XWk–XWk-1)，從而保證上漿壓力穩定在0.25-0.3bar之間。

　　圖4上漿壓力閉環控制框圖

　　5產品克重控制

　　克重在線檢測閉環控制實現了E玻纖紙產品克重控制范圍趨向于目標數值，保證了產品克重的均勻性和一致性。圖5為HY138型玻纖紙克重與粘結劑含量測控系統示意圖。成型的E玻纖紙產品經浸膠、烘干固化在進入卷繞之前，通過該裝置實現E玻纖紙產品單位面積重量（g/m2）的自動控制。

　　圖5HY138型玻纖紙克重與粘結劑含量測控系統示意圖

　　測控裝置采用先進的微處理器和激光技術，通過放射性元素Kryton85對E玻纖紙產品的透射作用進行無接觸測量，檢測出E玻纖紙產品克重數據并將其轉換成對應電壓輸出。克重檢測裝置裝有一橫向往復行走機構，E玻纖紙產品從測量圓盤中間間隙穿過，圓盤中心測量探頭相當一個掃描儀，能夠在材料寬度范圍內來回橫向移動，掃描采樣、測量材料上不同點的克重，計算采樣點克重平均值，并將計算結果與目標值的平均偏差作為PLC輸入控制信號，控制漿料閥開度（如圖3）。如果克重出現偏差，克重檢測裝置反饋信號通過PLC自動調節漿料閥的開度大小，消除克重偏差，實現克重閉環控制。E玻纖紙產品克重閉環控制框圖如圖6所示。

　　圖6克重閉環控制框圖

　　根據系統配置，克重檢測裝置掃面寬度可以在產品數據中預先設定，也可以經由對產品寬度的識別系統自行確定，掃描周期采樣點數可人為設定。傳感器掃面速度與機器速度同步。

　　6結論

　　本文以E玻纖紙產品克重控制系統為研究對象，分析了影響E玻纖紙產品克重的幾個因素，系統采用喂料稱量閉環控制；漿料壓力閉環控制以及E玻纖紙產品克重在線測量閉環控制，較好的實現了產品克重指標控制，應用結果表明，系統運行穩定可靠，產品克重控制效果良好。

　　參考文獻

　　[1]S5-90U/S5-95UProgrammablecontrollerSystemManual

　　[2]HY138型玻纖紙克重與粘結劑含量測控系統使用說明書.中國核動力研究設計院第三研究所.2008.9

　　作者簡介

      馮建修 高級工程師從事自動控制系統的研究和實際應用工作。

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