引言：纸张质量的极致精准控制

造纸是中国古代四大发明之一，现代造纸工业已经发展成为高度自动化的大型流程工业。一台现代化纸机的车速可达1500m/min以上，日产量超过1000吨，纸张厚度仅几十微米，却需要保证整幅均匀一致。在这种高速、薄型、连续生产的条件下，工业仪表的测量精度和控制响应速度决定了纸张质量。

造纸行业对仪表的核心要求包括：高精度——纸张定量（克重）的波动允许范围通常只有±1%；快速响应——纸机车速1000m/min时，1秒的滞后意味着17米纸张的质量问题；非接触测量——纸张在机状态下不能接触测量，避免损坏纸面；耐腐蚀——制浆工段使用大量化学药品，仪表需要耐腐蚀材料。

一、制浆工段的仪表应用

1.1 备料与蒸煮

造纸原料包括木材、废纸、非木材纤维（稻草、麦草、甘蔗渣等）。制浆的第一步是将原料制成浆料，主要工艺包括化学制浆（硫酸盐法、亚硫酸盐法）和机械制浆。

蒸煮锅温度和压力监测是蒸煮工艺控制的核心。蒸煮温度通常控制在160~180℃，压力0.6~0.8MPa。温度测量采用Pt100热电阻或K型热电偶，压力测量采用隔膜式压力变送器（防堵塞）。蒸煮温度和压力的精确控制直接影响浆料的得率和强度。

蒸煮锅液位监测用于控制蒸煮药液的加入量。由于蒸煮锅内为高温高压环境，液位测量通常采用差压式液位计或雷达液位计，配合温度压力补偿。

1.2 洗选与漂白

蒸煮后的浆料需要经过洗涤、筛选、漂白等工序，去除杂质、残余药液和色素，提高浆料白度。

浆料浓度测量是制浆工段最重要的测量参数之一。浆料浓度直接影响后续工艺的稳定性和化学品消耗。浓度测量通常采用刀式浓度计（剪切力原理）或微波浓度计，测量范围0.5%~15%，精度±0.1%。

浆料流量测量采用电磁流量计，衬里材料根据浆料特性选择（橡胶、聚氨酯、PTFE等）。浆料中的纤维可能附着在电极上，需要定期清洗或选择具有自清洗功能的电极。

漂白工段的化学品（氯、二氧化氯、过氧化氢、氧等）浓度和流量需要精确控制。漂白塔的温度监测（通常40~70℃）用于控制漂白反应速率。

1.3 废纸制浆

废纸回收制浆是造纸行业的重要组成部分，废纸制浆的仪表配置与化学制浆类似，但更关注杂质的去除。

废纸浆料中的塑料、胶黏物、油墨等杂质需要通过筛选、浮选等工艺去除。浮选槽的液位和气泡流量需要监测控制，保证浮选效率。

二、造纸工段的仪表应用

2.1 纸机流送系统

纸机流送系统将浆料均匀、稳定地送到纸机网部，是保证纸张质量均匀性的关键。

浆池搅拌和浓度控制是流送系统的核心。浆池浆料浓度通常控制在3%~4%，通过浓度计和白水调节阀组成的闭环控制系统实现。浆料浓度稳定是纸张定量稳定的基础。

流浆箱液位和压力控制直接影响纸张的横向均匀性。流浆箱采用气垫式或水力式设计，液位和压力需要精确控制。压力变送器精度要求±0.05%，响应时间<100ms。

浆料除气系统通过真空除气去除浆料中的空气，提高纸张质量。真空度测量采用绝对压力变送器，量程0~-100kPa。

2.2 网部与压榨部

网部是纸机成型区域，浆料在网部脱水成型为湿纸幅。压榨部进一步脱水，提高纸幅干度。

网部真空度监测用于判断脱水效果。网部真空箱的真空度通常为-20~-80kPa，通过真空压力变送器测量。真空度异常可能说明网面堵塞或密封失效。

压榨部压力监测用于控制压榨负荷。压榨辊的压力通过压力传感器测量，通常为20~100kN/m。压榨压力直接影响纸张的紧度和强度。

2.3 干燥部与施胶

干燥部通过蒸汽加热烘缸蒸发纸幅中的水分，是纸机能耗最大的部位。施胶机在纸幅表面涂布淀粉或颜料，改善纸张性能。

烘缸温度监测用于优化干燥曲线。烘缸温度通常通过压力推算（饱和蒸汽压力与温度对应），也可以采用表面温度计测量烘缸表面温度。干燥部各烘缸的温度曲线需要根据纸张品种优化。

蒸汽冷凝水液位监测用于保证烘缸排水顺畅。冷凝水罐液位采用磁翻板液位计或雷达液位计测量。

干燥部通风系统需要监测排气的温度和湿度，计算排气的热量，优化热回收效果。

2.4 压光与卷取

压光机通过压光辊对纸张进行整饰，提高纸张的平滑度和光泽度。压光机的仪表配置包括：压光辊压力监测（压力传感器）；压光辊温度监测（红外测温仪，用于热压光）；纸幅张力监测（张力传感器）。

卷取机将纸张卷成纸卷，需要控制纸卷的紧度和直径。卷取张力通过张力传感器测量，通常控制在100~500N/m。纸卷直径通过超声波测距仪测量，用于控制卷取速度。

三、纸张在线质量检测

3.1 定量水分在线检测

定量（克重）和水分是纸张最重要的质量指标，定量水分在线检测系统（QCS，质量控制系统）是现代纸机的标配。

定量测量通常采用β射线或X射线原理。放射源发出的射线穿过纸幅后强度衰减，衰减程度与纸张定量成正比。测量精度可达±0.25g/m²，扫描周期10~30秒。β射线源常用Kr-85或Sr-90，需要特殊的辐射安全许可。X射线源无需放射性物质，但设备成本较高。

水分测量采用红外吸收原理。水分子在特定波长（1.94μm）有强吸收峰，通过测量不同波长的红外光透过纸幅后的强度差异，计算纸幅水分。测量精度可达±0.1%，响应时间<100ms。

QCS系统将定量和水分传感器安装在扫描架上，沿纸机横向往复扫描，实时测量整幅纸张的定量和水分分布。测量数据反馈给纸机DCS系统，自动调节浆料流量、干燥蒸汽压力等参数，实现纸张质量的闭环控制。

3.2 纸张厚度测量

纸张厚度是影响印刷适性的重要指标。厚度测量采用电容或气动原理，非接触测量纸幅厚度。

电容式测厚仪测量纸幅上下两侧电极之间的电容，电容值与纸幅厚度相关。测量精度可达±1μm。

气动式测厚仪通过测量气流在纸幅上下表面的压力差推算厚度，适合厚纸和纸板测量。

3.3 纸张外观质量检测

纸张表面的孔洞、斑点、褶皱等缺陷严重影响使用价值，需要在线检测剔除。

纸病检测系统采用高速相机和图像处理技术，实时检测纸幅表面的缺陷。检测精度可达0.5mm²，检测速度可达1500m/min以上。缺陷图像自动记录，生成质量报告，并标记缺陷位置，方便下游工序剔除。

四、涂布与加工的仪表应用

4.1 涂布机控制

涂布机在纸张表面涂布涂料，生产铜版纸、轻涂纸等高档纸种。涂布量的精确控制直接影响纸张的光泽度和印刷适性。

涂布量测量采用β射线或红外测量原理，与定量测量类似。涂布量通常控制在5~20g/m²，精度要求±0.2g/m²。

涂布机干燥采用热风干燥或红外干燥，需要监测干燥温度和排气湿度，优化干燥能耗。

4.2 超级压光机

超级压光机通过多辊压光提高纸张的平滑度和光泽度。超级压光机的仪表配置与普通压光机类似，但辊数更多（8~12辊），控制精度要求更高。

软压光和膜转移压光是近年发展的新技术，可以在保证纸张强度的情况下获得良好的印刷适性。

五、印刷工段的仪表应用

5.1 印刷色密度与套准控制

印刷行业的仪表应用主要集中在印刷机的质量控制环节。印刷质量的核心指标包括：色密度（颜色的深浅）、套准（多色印刷的颜色对齐）、网点扩大（印刷网点的变形）。

色密度测量采用分光光度计或密度计，测量印刷品的颜色密度值。密度计可以快速判断墨量是否合适，指导印刷操作人员调整墨键。现代印刷机配备在线色密度检测系统，自动控制墨量，稳定印刷质量。

套准控制通过光电传感器检测套准标记（规矩线）的位置，计算各色版之间的偏差。当套准偏差超过允许范围时，自动调整印版滚筒的位置，实现套准自动控制。

5.2 印刷质量在线检测

印刷质量在线检测系统采用高速相机和图像处理技术，实时检测印刷品的缺陷（如墨杠、脏点、糊版、白点等），并记录缺陷位置和图像。检测系统可以与印刷机控制系统联动，实现缺陷报警和自动剔除。

瑞德富仕RDFS案例：某大型造纸企业，年产各类包装纸50万吨，RDFS提供全套QCS系统，包括定量水分扫描仪、厚度测量仪、纸病检测系统。系统投运后，纸张定量波动从±2%降低到±0.8%，水分波动从±1%降低到±0.3%，一等品率从92%提升到97%，年增效益超过1500万元。

六、环保与能源监测

6.1 造纸废水监测

造纸行业是用水大户，废水排放量巨大，废水监测是环保合规的基本要求。

造纸废水监测参数包括：pH、COD、BOD、SS（悬浮物）、色度、氨氮、总磷、AOX（可吸附有机卤化物）。其中COD和SS是最关键的监测参数，COD排放限值通常要求<80mg/L（一级标准），SS要求<30mg/L。

6.2 废气监测

造纸废气主要来自碱回收炉、石灰窑、锅炉等设备。废气监测参数包括：SO2、NOx、颗粒物等。碱回收炉产生的恶臭气体（TRS，总还原硫）需要特别关注。

6.3 能源计量

造纸行业能耗较高，能源计量包括：蒸汽消耗（蒸汽流量计，用于各车间成本核算）、电力消耗（关口电能表和分项计量表）、水消耗（电磁流量计）。

七、瑞德富仕RDFS造纸与印刷行业产品

RDFS-PP100是浆料浓度计，微波式，测量范围0.5%~15%，精度±0.1%，适合制浆和造纸上网浆料浓度控制。

RDFS-PP200是纸张定量水分扫描仪，β射线+红外测量，定量精度±0.5g/m²，水分精度±0.1%，适合纸机QCS系统。

RDFS-PP300是纸张厚度测量仪，电容式，精度±1μm，适合纸张厚度在线检测。

RDFS-PP400是纸病检测系统，高速相机+AI图像处理，检测精度0.5mm²，适合纸张外观质量检测。

RDFS-PP500是印刷色密度仪，分光光度原理，符合ISO 12647标准，适合印刷质量检测。

RDFS-PP600是印刷套准控制系统，光电传感器，精度±0.02mm，适合多色印刷套准自动控制。

结语

造纸与印刷行业对工业仪表的精度和响应速度有着极高要求。从制浆工段的浓度控制，到纸机工段的定量水分调节，再到印刷工段的色密度和套准控制，仪表测量贯穿纸张生产的全流程。

随着纸机车速的提高和纸张品种的丰富，QCS系统和工业物联网技术正在改变传统造纸生产的质量控制模式。国产造纸仪表在技术水平和可靠性方面持续进步，为中国造纸工业的现代化发展提供了有力支撑。

瑞德富仕RDFS——微米级精准测量，成就高品质纸张。