纸浆浓度检测ppt课件

1、纸浆浓度检测、纸浆浓度是造纸过程中重要的残奥仪表，不仅影响各生产过程中的拉力赛质量，还直接影响纸制品质量的物理标准。 因此，控制各个环节的纸浆浓度，对于确保拉力赛和纸张质量，降低产品材料的消耗是极为重要的。 从纸浆流体的特殊性出发，将纸浆分为中浓(一个大于2 )和低浓(小于2 )。 中浓纸浆量测仪器一般利用纸浆流动时出现在传感器元件的压力损失和浓度有一定的关系而测定的低浓纸浆浓度量测仪器，大多利用纸浆对光的吸收、散射、透过能力和纸浆浓度的相关特性而工作。 另一方面，中浓纸浆浓度的测定，是为了深入理解纸浆浓度测定的原理和使用时应注意的问题，在不同的工艺条件下正确选择纸浆浓度量测仪器，保证测定精度

2、。 首先介绍纸浆流动特性与浓度的关系，其次提供一些常用中浓纸浆浓度量测仪器。 纸浆是由液态水、固体纤维和气体空气组成的三相不均匀混悬剂。 其流动特性受浓度、纤维种类、打浆度、填充剂量、流速、温度等多种因素影响，比较复杂。 大量实验结果表明，纸浆的流动特性定性如下：由于纸浆特有的网格性质，纸浆运动在固体物质(如管壁、转子、搅拌器等)表面流动时，固体物质表面对纸浆运动会产生显着的阻力，使纸浆产生压力损失。 例如，下图显示了使4种不同浓度的未漂白硫酸盐拉力赛流过100m的管中进行实验的压力损失曲线。 许多实验证明，尽管不同拉力赛的压力损失不同，曲线的形状仍具有近似性。 由图中的格拉夫可知，在一定的流

3、速范围内，存在压力损失的最大值d、最小值f，与水在同一流动条件下的压力损失相比，存在升交点h和压力衰减点I。 为了便于研究，根据纸浆流速，(1)局部环塞流区(a区)纸浆流速比较低，即在临界速度(约0.30.6m/s )以下，参照图中d线的左侧段，纸浆沿着配管的其他条件不变的情况下，纸浆浓度越大，压力损失也越大例如，对于化学拉力赛，压力损失与浓度的关系为式中的p压力损失(mmH2O/100m )、式中的p压力损失(mmH2O/100m )、式中的p压力损失与浓度的关系c纸浆浓度()； v纸浆流速(米/秒)； d管道直径(mm) k常数； f取决于纸浆的种类、pH值、温度的常数。 当然，如果纸浆的

4、种类、pH值、温度、流速、管路直径一定，可以通过测定管路中纸浆的压力损失p来测定浓度c。 在(2)层流水环栓流区(b区)，纸浆速度提高时，各纤维间的摩擦(连结)力增加，超过临界速度时，参照图中的DF段，此时各纤维间的摩擦力比纤维对管壁的摩擦力大，纸浆沿着管的云同步因内摩擦力，在管壁液体的边界面引起纤维的分离沿通量中心线的方向产生径向压缩形成层流状态的水环，该水环减少管壁液体间的摩擦力，减少总压力损失，当然，压力减少的程度与纤维的结构强度密切相关。 (3)湍流和减阻区(c、d区)在通常的纸浆流速(约2m/s以下)时，水环运动具有分层特征，但纸浆流速继续上升时，其运动成为湍流，压力损失增大，参照图

5、中的FH段。 特别是到了HI段，纸浆变成混流或完全紊流状态，其压力损失进一步增大。从上述纸浆的流动特性可知，纸浆与固体(管道或测定要素)之间的相对流速小于临界速度时，它们之间产生的摩擦力(压力损失)主要由纸浆浓度决定，云同步与纸浆流速、纸浆种类、pH值和温度等要素有关。 但是，当它们之间的相对速度大于临界速度时，由于水环和湍流的产生，摩擦力和浓度的关系变得复杂，有不真实自我。 因此，利用纸浆在流动中产生的摩擦力来测定纸浆浓度时，要将纸浆与测定要素之间的相对流速限制在临界速度以下，如果不稳定或补偿纸浆流速、温度、纸浆种类等的影响，就要保不定纸浆浓度与摩擦力的一值对应关系。 这是必须注意振荡器的这

6、种设置和使用的问题。 2刀式纸浆浓度变送器在纸浆配管上设置固定物体(例如圆铁元素棒)作为传感器元件，如图(a )所示，纸浆流动时，速度V0的纸浆与固定物体接触时，前缘部分的纸浆速度为0，配管内的剩馀纸浆继续以V0速度流动由于纸浆的特殊纤维结构，以这些个的V0速度持续流动的纸浆会使前缘速度为零的纤维沿着物体表面流动，使这部分的纤维流速从零开始逐渐增大。 该流线型伴随着物体表面与其纤维层间的纤维摩擦而产生。 纤维离开固定物体后，它们混入总纸浆流中，速度恢复为V0。 因此，纸浆纤维在检测元件表面产生摩擦力，该摩擦力的大小依赖于纸浆浓度，纸浆浓度越高摩擦力越大。 因此，通过测定该摩擦力的大小能够间接地

7、测定浓度。 在使用上述原理构成变送器的情况下，上述传感器元件除了受到纸浆纤维的摩擦力以外，还具有切断纸浆产生的冲击力和运动的纸浆纤维结构所需的剪切力，这两个力明显与纸浆流速和纤维结构有关， 在测量摩擦力时必须补偿两个这些个力的影响的第二个方面是将相对流速限制在临界速度(0.30.6m/s )以下，以使纸浆浓度和摩擦力之间的关系保持恒定。 刀式纸浆浓度变送器属于该流线型变送器，由传感元件的弯曲刃、力(或力电)转换装置构成，气刀式纸浆浓度变送器的结构原理如图3所示。 弯曲刃的作用是将纸浆浓度转换成与其成比例的摩擦力f，并传送给力转换器的杆系统。 在这里，曲线刀要求处理上述两个问题。 第一个问题是通

8、过刀片形状的合理设计得到了解决。 图3所示的曲线刀的特征在于，尾部是刀的翅膀。 这样两个力(冲击力和剪切力)的合力在前缘为F1，在后叶片为F2，该弯曲刃的形状使F1和F2在主杆支点h上形成的力矩的大小相等而反向，抵消这两个力作用在主杆上，流速变化和纤维结构的不同被用于浓度测定、图3风刀式纸浆浓度变送器1弯曲刃2主杆3副杆VC -临界速度(0.3-0.6m/s) 4挡板5喷嘴6空气放大器S -弯曲刃表面纤维层面积7种子文件背伸缩软管8零弹簧，第二个问题是由于弯曲刃两侧的纸浆层和水层面积的变化纸浆流速过高如图(b )所示，在速度为零的纸浆被流动的纸浆牵拉，速度逐渐增大，在流速达到临界速度VC (约

9、0.30.4m/s )之前纤维和角刃的两侧直接接触而形成纤维层s的情况下，纸浆和角刃的摩擦力主要与纤维斩首大刀面的摩擦力和纤维但是，弯曲刀刃表面的纸浆流速超过临界速度时，在弯曲刀刃表面形成水层w，水层对弯曲刀刃的摩擦力远小于纤维层对弯曲刀刃的摩擦力。S -曲线表面纤维层面积W -曲线表面水层面积、纤维层和水层区域的大小与拉力赛速度V0有关，V0越大水层w越大纤维层越小。 很明显，V0超过1.5m/s时，在弯曲刃的前缘几乎形成水层，此时无法通过摩擦力检测浓度。 但是，纸浆速度在0.51.5m/s的范围内，纤维层和水层面积的变化会自动补偿纸浆流速V0的变化对测定的影响。 例如，流速增加时，纤维对弯

10、曲刃的摩擦力增大，水层前进到云同步，摩擦力大的纤维层s减少，摩擦力小的水层w增大时摩擦力减少，结果弯曲刃受到的总摩擦力f几乎不受拉力赛速度V0的影响，与纸浆浓度几乎是一值函数的关系。 因此，刀式纸浆浓度变送器能够使纸浆在管路内的流速为0.51.5m/s。力变换器由力平衡变换、位移检测、先导继电器、回种子文件装置等部分组成。 施加在弯曲刃上的摩擦力f作用在主杆上，而且副杆驱动挡板，改变挡板和喷嘴之间的位移。 该位移由喷嘴挡板机构变换为气动信号，由气压放大器放大输出PO后云同步，该信号由反馈蛇腹管变换为反馈力，作用于副杆，反馈力和输入力产生的扭矩平衡时，发射器为稳定状态。 在这种情况下，变送器的输

11、出PO反映纸浆浓度的幅度。三旋转式纸浆浓度变送器、旋转式浓度变送器基于纸浆在传感器元件中产生的摩擦力或者剪切力对纸浆浓度进行了一定的测量。 根据安装位置的不同，主要有旁通安装形式和配管全通式两种形式。 下图为电动旋转式浓度变送器的结构原理图。 振荡器主要由转子、伺服电动机、光电频率振荡器和频率信号转换器构成。 转子是有机玻璃制的表面光滑的圆锥体，作为传感器元件具有柔软的特性，通过恒力矩电动机旋转。 被测定纸浆被导入取样墨盒，形成稳定的向上溢出，转子被插入取样墨盒，以一定的转速旋转。 转子转速的要求不能太高。 一般在75100转/分钟内，使转子和纸浆的相对转速在临界速度以下。转子和纸浆产生的摩擦

12、力使转子受到阻尼转矩，阻尼转矩的大小由纸浆浓度决定，纸浆浓度越高，阻尼转矩越大。 该阻尼转矩为电机的负载扭矩。 因此，电机的转速会根据负载转矩的变化而变化。 通过测定马达的转速可以间接地检测纸浆浓度的大小。 另外，光电频率振荡器将电动机的转速变换为脉冲频率信号，利用频率电压变换器变换为标准电流信号，作为振荡器的输出。 光频率发送器由信号盘、光源和光晶体管构成。 光信号盘是开有等分光的孔的圆盘，由光晶体管接收光源透过信号盘的光脉冲信号，转换为电脉冲信号。 当然，也可直接选择旋转编码器，测量电机的转速。 表示转速的电脉冲信号利用频率电压转换器转换成标准电流信号输出，该输出信号的大小反映浓度的高低。

13、 旋转式浓度变送器的条件容易稳定，能够改变转子的大小来应对不同性质的拉力赛，但是由于通过旁路采样进行测量，因此安装麻烦，采样筒内的向上溢出面的变动(即转子插入的深度的变动)不会被测量补偿，确保稳定的向上溢出二、低浓纸浆浓度的测定，纸浆浓度在1.5%以下时，不能用摩擦力和剪切力的测定方法测定浓度。 对于1.0%以下的低浓度纸浆，一般使用纸浆的光学特性和浓度相关原理进行测定。 需要注意的是，在测量过程中也必须考虑对这些个干扰作用元素的去除或补偿，因为纸浆的光学特性不仅与浓度有关，还与纸浆类型、打浆度、pH值、填料量、纸浆中的气泡等许多因素有关。光线通过1光电式低浓纸浆浓度变送器(1)的含有测定原理

14、纤维、填料、糊材、白水等的低浓纸浆(或纸材)时，纸浆对光线产生吸收和部分散射，散射光的通过量与纸浆浓度有关。 根据拉姆贝尔塔贝拉定律，通过纸浆的光束强度I在式中为I0光源强度； 依赖于纸浆纤维种类、打浆度、光的波长等的每x单位物质浓度的吸收光线的指数c纸浆浓度； 光线通过的纸浆厚度。 因此，当纸浆浓度为：I0、x为常数时，可以根据纸浆的光束强度测定纸浆浓度。 其测定原理如下图(a )所示，来自光源d的光线经由聚光透镜b成为平行光束，照射到在玻璃管t中流动的纸浆上。 由纸浆散射的光束由光电池P1 (散射角约30处)和P2 (散射角约45处)接收，变换为光电流i1和i2，光电流i1和i2的大小根据

15、纸浆浓度的变化而变化，其关系随着下图(b )、即i1浓度变高而减少来自光源d的光经由可变光栅g照射到磨砂玻璃h，由磨砂玻璃散射的光束由光电池P3接收，变换为光电电流i3，作为(i1i2)的参照电流被测量。 对2枚光电池电流进行差动测定的目的是补偿拉力赛种类、填充剂、打浆度等因素对浓度测定的影响。 2偏振式低浓度纸浆浓度量测仪器，利用纸浆纤维具有的无偏振特性，可以制作偏振式浓度变送器。 其基本构成原理如图所示。 从光源1发射的光穿过垂直偏振镜2时，其被转变为平行于入射面的偏振光束，穿过流动纸浆纤维的玻璃管。 由于纸浆纤维的非偏振光特性，透过纸浆混悬剂的偏振光的一部分发生偏向，成为非偏振光，该非偏振光的强度随着拉力赛浓度的升高而增加。 透过纸浆的光束进一步通过平行偏振片5 (检偏器)。 垂直偏振光不能通过平行偏振光板，只有消除了偏振光的光的一部分透过平行偏振光板，因此，透过平行偏振光板的光的强度与纸浆纤维浓度有关，由透镜3聚光，在光电池4中产生光电流，检测纤维浓度的大小。 在偏振式浓度变送器中，纸材料中其他物质(例如水、大量的填料、气泡等)没有消偏振特性，因此该校正器与光电式纸浆浓度变送器相比，纤维浓度的测定结果几乎不接受打浆度、大量的填料、