[发明专利]造纸盘式磨浆机磨浆间隙在线精确测量技术

说明书

技术领域

本发明涉及到盘式磨浆机盘片(材料为铸钢)齿形结构特征、磨浆间隙要求与其动态变化影响因素研究，电涡流传感器用在平面旋转齿盘类非接触测量间隙位移的新用途的原理与可行性，电涡流传感器安装在平面齿盘上的探头端面缩进效应和边界效应。

本发明最终应用到造纸工业打浆设备盘式磨浆机的工艺磨浆间隙的直接、在线、精确测量与控制上，相对现有传统的方法比是一种全新的方法。

背景技术

造纸生产基本工艺过程是将各种植物纤维原料通过不同的方法解离分散成浆料，再对其研磨(打浆)整理成一定形态的纤维，最后重新均匀排列组成纸页的过程。因此，打浆造纸是生产最关键工序之一，直接影响到成纸质量。盘式磨浆机又以其结构特点决定的具有磨浆动耗低、浆种适应性广等优点，外加其适用于机械法制浆和高浓打浆的优势，在造纸生产中比其它磨浆设备用得更广。不同浆、纸种工艺要求磨浆间隙控制不同，为浆料纤维级的确定间隙。

国内外目前采用设定主电机总电流即单位浆料磨浆功率(见附图1)，或停机时校零位、运行时控制进退盘辅电机位移作为调控磨盘间隙的方法和手段；但实际受浆流量、浓度、杂物及盘齿本身运行过程磨损等因素影响使测控间接、笼统又近似，势必造成间隙测量不精确且控制不定值。真正实现磨浆间隙的直接、精确、实时性的测控对提高磨浆纤维质量和均匀性以及磨浆安全等意义重大。

发明内容

按磨浆工艺要求，盘式磨浆机运行时随不同的浆料纤维种类和不同的磨浆工艺条件应具有特定的齿盘纤维级磨浆间隙，且能精确测量、调节与控制。本发明针对目前国内外普遍采用设定主电机总电流即单位浆料磨浆功率，或停机时校零位、运行时控制进退盘辅电机位移作为调控磨盘间隙的方法和手段中存在的问题，通过采用特定的非接触式测量位移电涡流传感器安装于磨腔内定盘片上，目的是提供一种真正实现磨浆间隙的直接、精确、实时性的测控新方法(见附图2)，可有效地提高磨浆纤维质量和均匀性。

为解决现有技术问题、实现上述目的，本发明中主要内容包括：

1、研究探索并首次提出了电涡流传感器作为非接触式测量旋转状态、齿形平面位移的新用途；相应地专门计算设计选定了电涡流传感器，并通过试验给出了传感器的输出特性。

2、在对磨片齿盘结构与运行特征研究基础上，确定了电涡流传感器安装于定盘磨片上周边区，并确定对称安装2个(见附图4)。安装于周边区是考虑①磨片表面径向存在梯度，②在周边区齿结构分布更规范、间隙最小(正好是磨浆过程浆料纤维离开磨区的出口把关区)，③安装容易。对称安装2个其作用安全相同，是考虑采集平行数据使测量更准确。

3、根据电涡流传感器的电涡流场效应、边缘效应和齿面磨损等因素，试验确定并提出了探头端面缩进、周边开孔与离齿盘周边边缘的尺寸。

4、提出了电涡流传感器获取的电信号与磨浆间隙数值之间的标度变换方法。这种为便于磨浆间隙数据实时显示与调节控制目的标度变换包括了两种情形而分别考虑后综合给出：一是磨片正常运行而又处在不断磨损状态时的，二是处于人为启动或停机或运行时的进盘、退盘状态时。

5、与国内外目前广泛采用的盘式磨浆机磨浆间隙简接控制与调节方式的衔接问题

根据电涡流传感器的基本原理与特性，从目前已研究报道的用途中为平面导体的位移测量、厚度、振动、转速、液面、裂纹查找与探伤及磁悬浮机车平面齿条横向滑移时悬浮间隙大小用。尚未见本发明内容1中用途(用于高速旋转倾斜齿平面位移测量)。为了实现1中用途，首先对盘式磨浆机用于不同中用途时盘片上齿高、齿宽与槽宽等进行了研究，然后根据电涡流封闭回路和集肤效应原理得出了电涡流在盘齿表面(齿面、槽面上)的分布特性(见附图3)：齿槽底面以下电涡流为一以线圈轴为轴心的整体同心圆(见附图3中虚线)；齿体部分电涡流同样是以线圈轴为轴心对称、但分割开，各自形成非圆、边缘畸变的独立闭环流。根据盘齿结构(齿宽2.4～4.2mm、槽宽1.5～4.0mm和齿高5.0～7.0mm)、通常各种浆料磨浆间隙范围(0.3～2.0)、电涡流圆环域有效外径D(＞8.7mm)、要求传感器灵敏度与线性范围(＞3.5mm)等设计计算确定了适宜的、电涡流圆环域能覆盖齿槽交替有效区域的电涡流传感器为SEΦ11(见附图5)，其量程、灵敏度分别为5mm、2V/mm即能满足要求。