介绍一种在线透气度仪在特种纸机上的应用

        透气度是卷烟纸、高透成型纸、茶叶袋纸以及滤纸等特种纸的一个非常重要的物理指标。透气度的稳定与否直接关系到成纸的质量和成品率。为了提高产品的质量和成品率，应用在线透气度仪实时的监测纸幅的透气度，并且根据透气度的变化，及时的调整工况，是十分必要的。
1、 透气度的一般知识介绍
1.1 透气度定义
透气度是指在已知的气体压力下，单位测量时间内通过已知纸幅面积的气体体积数。即：
Cu=S*P*V/T
Cu—透气度
S—纸幅的测量面积
P—压力
V—体积
T—测量时间
透气度的单位有多种，根据各纸种的透气度范围不同，可以选择不同的单位。
2.1 透气度的相关量
和透气度相关的量有：

卷筒透气度的平均值X =∑Xi/N , i=1….N , N 是卷筒检测点数

卷筒的标准偏差σ=[∑（Xi-X）2/（N-1）]1/2，i=1…N
透气度的变异系数COV=σ*100/ X

2、 在线透气度仪的组成单元
在线透气度仪可分为测量单元、控制单元和工作站三部分。
2.1 测量单元
测量单元由测量探头和升降装置组成（如图1）。

图1 测量探头
        测量单元的探头面积可以根据要求自行选择。它由两个区域：真空密封环区域、测量区域。在测量过程中，真空密封环区域处于真空状态，确保移动的纸幅紧贴探头，防止测量气体泄漏而引起测量误差。该区域的真空是由位于控制单元中的真空生成器提供,并通过气管1相连。测量区域是提供一个已知面积的区域，并通过这个区域收集已知体积的气体。通过这个区域收集到已知体积气体所使用的时间与当前的纸幅透气度或纸幅的气阻有关。该区域有两路气管引出，气管2的作用是收集穿过纸幅的气体至已知体积收集槽，以及在一定间隔时间内，对测量头进行清洁吹扫，以防止测量头因为纤维或灰尘的累积而被堵住，气管3 是测量穿过纸幅的气体压力，它和压力传感器相连。
       探头升降装置是由一个气缸作为其执行单元来推动测量探头的升降。当引纸完成以后，探头升降装置自动提升测量探头，使之和移动的纸幅相接触；当断纸或吹扫时，探头升降装置会自动的降下测量探头，为下次引纸提供方便，或自动进行吹扫，防止因和纸幅接触吹扫而引起断纸。
2.2 控制单元
控制单元包含控制阀组、气体收集槽、压力传感器、电源等。
        阀组是执行单元的核心，每一个循环动作都是通过阀组来执行的。它是由伺服阀、电磁阀、节流阀、调压阀、真空生成器、压力表以及逻辑控制电路板组成。
        气体收集槽是在测量周期内收集来自穿过纸幅到测量探头上已知区域内的气体。它由可伸缩的橡皮气囊、一个重锤和四个位置开关。通过它可以知道气囊收集满气体所需要的时间。
压力传感器测量穿过纸幅的气体压力，并转换位4-20mA信号去工作站进行处理。
2.3 工作站
工作站由硬件和软件两部分组成。
软件功能：1）收集来自测量单元的数据并进行处理，控制测量单元的动作；
2）校准以及储存测量数据

3、 在线透气度仪的测量过程
在线透气度仪的一个测量周期由以下8个步骤：
（1） 气体收集槽抽真空，使之升至最上端；
（2） 排空测量管线中残余气体；
（3） 真空密封环抽真空，使测量头和移动纸幅有效密封；
（4） 通过自重释放波纹集气管至最下端
（5） 当波纹集气管通过第二个位置时（从上之下依次）开始计时
（6） 当波纹管通过第三或第四个LED时停止计时
（7） 关真空
（8） 计算透气度

4、 在线透气度仪的校准
        由于安装以及纸张特性的影响，在线透气度仪测量出来的透气度数值并没有反应出纸张的实际的透气度值，也就是说，实测值和实验值有偏差，为此需要对其进行校准，来克服由于上述原因的影响，它的使透气度仪的读数和实验室值保持一致。
校准公式：y=B*x2+A*x+C
y－－－－－－校准后的透气度仪的读数
x－－－－－－透气度仪的实测值
A、B、C－－－－校准因子
        A、B、C的因子主要取决于仪表的特性、设备的安装和纸张的特性。由于传感器是一个线性传感器，因此因子B总是为0，因子A主要反应纸张的粗糙度，因子C补偿因移动的纸幅不平稳，而使传感器和纸幅的密封性下降。
校准过程是：
1） 把因子C置0，因子A置1，测得样品的读数为x；
2） 比较样品的实验室值x’和透气度仪读数x，即D =x’/x，A近似于D；
3） 把A赋值D后，测量样品，透气度仪读数x’;
4） 比较x’和x’’，相应的给C赋值。
4.2 压力传感器校准
压力传感器因为零点的飘移，而会对测量有影响，这必然要求不定期的对其进行校准。其校准公式为：
Y=A*X+B
Y－－－－校准值
X－－-测量值
A、B－－－－校准因子
因子A和B与压力传感器的量程和工作站接收信号的形式(m A、V)有关

5、 故障分析及处理
1） 测量值比实验室值小。
导致这种现象的因素有：
第一， 压力管2、 3或测量头堵塞。处理措施：用压缩空气吹扫。
第二， 压力变送器故障。处理措施：检查压力变送器的接线、气管连接，重新校准压力变送器，必要时更换它。
第三， 气囊问题。处理措施：检查气囊是否漏气。
第四， 如果排除以上原因，需要对仪器重新进行校准，改变校准因子。
2） 测量值比实验室值大。
导致这种现象的因素有：
第一， 真空管漏气，导致密封不佳。处理措施：检查管路1。
第二， 纸幅不平或者张力过小导致密封不佳。处理措施：增加纸幅的张力，使通过探头的纸幅更加平坦；或者调高探头高度，使探头插入平行运行的纸幅一定深度。
第三， 探头表面与运行的纸幅不平行，致使密封不佳。处理措施：校准探头平面。
第四， 如果排除以上原因，需要对仪器重新进行校准，改变校准因子。
3） 探头不提升
第一， 压缩空气压力不足。处理措施：检查压缩空气以及管路4、5
第二， 气缸原因。处理措施：检查气缸密封圈以及其它机械结构。
第三， 断纸信号。处理措施：检查断纸信号.

6、结束语
这篇论文是笔者根据制造商提供的资料以及在安装调试维护中的一点个人心得，在此与各位同行交流。