水分控制改变瓦线生产的游戏规则

理解生产效率问题的根源

瓦线工艺通常以温度进行控制。这对于瓦楞成型和粘合确实必要，但正如全球瓦线一线所见，翘曲、粘合不良等问题仍然频繁发生。

维美德从纸机工艺中的经验表明，仅靠温度测量不足以控制木纤维基工艺。特别是，改变纤维尺寸的主要因素是水分，而非温度。

木纤维随水分含量膨胀和收缩。这是瓦楞纸板翘曲的根源。纸板横向水分不均导致不同层收缩速率不同，在纸板层中产生张力和应力，造成弯曲。

通过大量测试和开发，维美德的另一个重要发现是：水分变化与翘曲之间存在可测量的相关性。在造纸生产中，水分变化与卷曲几乎完美同步。

图片：含水率可能会发生变化，尤其是在接纸时，即使温度保持稳定。  

通过大量的测试与开发，Valmet还证实了水分变化与翘曲之间存在可量化的相关性。两者几乎完全吻合，正如纸张生产中卷曲发生时的表现。

“目前，很少有企业拥有能够精确、可靠地测量木质纤维中水分含量的技术，”维美德自动化的技术销售经理Aki Leiniäinen表示，“而具备将测量数据应用于控制算法的专业能力的企业就更少了。Valmet将先进的水分测量技术与瓦楞纸板行业全球领先的专业知识相结合，打造了一套完整的水分管理解决方案。”

测量即了解

测量纤维基纸幅中的水分是一项棘手的工作。要达到高精度和高可靠性，需要专用的传感器技术。获取正确数值后，还需要丰富的专业知识来解读其含义 。

图片：维美德IQ 多点测量系统安装在单面机位置  

在Valmet IQ多点水分测量系统中，传感器安装在单面机每层纸的预热器之后、施胶之前，以及施胶机前每层纸的相应位置。另一个测量点在双面机之后，测量复合纸板的最终水分，配合在线翘曲测量实现后翘曲控制。这确保了纸板每一层都有水分和温度测量。

凭借实时测量数据，维美德系统自动控制瓦线预热器，在速度变化和接纸时将温度和水分保持在目标范围内。

水分控制的优势

纸卷从纸机下来时，水分和温度曲线通常是正常的。但之后纸卷经历的一切——运输和储存——都会改变这个曲线。

图片：物流运输后纸卷中湿度和温度分布的示例  

没有水分控制，由纸卷之间和层间水分差异引起的问题直到瓦楞纸板制成后才能被发现。现在，有了维美德的预测控制，那些导致成品翘曲和分层的水分和温度差异被消除了。瓦线生产更加可持续，废品大幅减少。

原纸水分还影响胶水渗透纤维的方式。一旦实施水分控制，就无需为了粘合以外的目的额外添加胶水。瓦线可以始终使用粘合所需的最少胶水量，减少胶水和能源消耗，并进一步减少瓦线后导致后翘曲和搓板效应的水分差异。

客户定制的瓦线先进技术

Valmet IQ多点水分测量是一种先进解决方案，利用红外技术同时测量多达九个位置的水分。多波长信号检测配合精密高效光学系统，在各种安装位置提供准确的水分读数。

水分测量探头极其紧凑，专为适应瓦线机器上非常狭窄和恶劣的环境而设计。传感器头部不含电子元件，特殊的气吹设计保持传感器头清洁。 水分测量是维美德与瓦楞纸板制造商共同开发的完整质量控制系统（QCS）的一部分。QCS将精准的在线水分、温度和翘曲测量与多变量预测算法相结合。多变量控制配合最先进的喷水系统，确保在原材料变化和其他干扰下工艺依然稳定。

图片：系统机柜中所有情报，包括探针信号检测

实现最佳性能的自动化控制

准确可靠的测量是水分闭环控制的基础，而自动化需要对纤维和水行为的深刻理解。维美德数十年积累的经验被凝聚到模型预测控制中——这就是维美德 IQ质量控制系统的“大脑”。

所有控制智能在维美德 DNA 自动化系统中执行。瞬时测量结合预测分析，实现对水分和温度变化的实时响应。当纵向闭环水分和温度控制开启时，几乎没有波动。

图片：IQ 湿部控制有效的降低了水分变化  

所有纸种都有各自的水分和温度目标，存储在数据库中。这些目标与客户共同开发，结合维美德的经验。每个目标不仅取决于原材料，还取决于机器类型和整体工艺，包括每个工厂特有的储存条件。

在线数据带来实际成果和持续改进

Adara Pakkaus Oy拥有90年的瓦楞纸板和包装生产历史，他们想知道能否做得更好。“我们不想再盲目生产了，”在瓦线行业拥有20多年经验的Adara生产总监Petteri Rekimies说。“毫无疑问，原纸在运输后水分和温度会变化，瓦线中的干燥和再湿润循环也会造成波动。”

图片：已测量并收集的数据可供客户用于进一步改进  

Adara开发经理Mikko Järvinen补充道：“总的来说，我们需要真实的在线测量数据来了解生产过程中的实际情况，以实现优化和根因分析。”

“有了在线测量和控制，对生产中原纸变化的反应速度非常快,” Mikko Järvinen继续说道。「这与操作员需要等到堆码处看到纸板才做调整完全不同。那时已经太晚了，机器里已经满是质量不合格的产品。”

他们对维美德QCS的投资在短期内就得到了回报。“我们的废品率现在是有史以来最低的，”Rekimies说。“同时我们知道，得益于从工艺中获得的真实测量数据，我们还能继续改进。造纸行业的经验表明，仅靠温度不足以控制工艺并持续提升生产效率和盈利能力。”

凭借收集的数据，Adara不再依赖假设。当决策基于生产测量数据时，可以采取具体行动更好地服务于自己的加工环节，确保终端客户获得可预期的纸箱质量。

凭借收集到的数据，Adara消除了各种假设。当决策基于生产测量时，可以采取具体行动更好地服务自身转换，确保终端客户获得可预测的盒子质量。

图像：可以通过用户界面或远程连接来监控测量数据和控制操作。  

“自从维美德的系统自动保持条件稳定，我们的主要操作员现在有更多时间处理质量变化监控之外的其他重要任务，特别是接纸期间。全流程可用的在线水分和温度数据还使操作员能够在以前不可能的领域主动介入，”Rekimies说。