JP4029385B2 - Wire retention measuring device and measuring method for paper machine - Google Patents

Description

【０００８】
【数８】

【０００９】
全固形分のうち、灰分以外のものを全て繊維分とみなすと、繊維分ワンパスリテンションＯＰＲ_Lは次式で求められる。
【００１０】
【数９】

【００１１】
ここで算出されたワンパスリテンションは、ワイヤー上に残留する微細繊維の割合及び繊維への灰分の吸着の割合を近似的に表している。換言すれば、インレットから噴出されたパルプ懸濁液の全体量のうち、水分へ溶出しないでパルプマット中に残留しているものの割合を近似的に表している。このような指標は、例えばパルプ原料の種類が変更されることによって懸濁液内の微細繊維含有量が変化した場合、あるいは薬品の添加により繊維への灰分吸着が増加した場合などに、パルプマットへの影響の程度を判断する上で役に立つものとされている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようにして算出したワンパスリテンションは、式（７）〜式（９）に表されるように、インレットから噴出された懸濁液の中に含まれる全ての水分がワイヤーの下に配設したトレイに落下した場合にのみ、図２の矢印に従って後段へと直進する全固形分の比率を表す値となり、実際には、パルプ懸濁液中の水分の一部は他の成分と共に矢印方向へと移動するため、実際の運転においては、トレイに全ての水分が落下することはない。従って、通常は後段へと直進する全固形分の実際の分離比率と、ワンパスリテンションとが一致することはなく、ワイヤーパートでの各成分の分離比率を表す指標として、ワンパスリテンションは十分に機能していないのが現状である。
【００１３】
抄紙機では、ワイヤーパートにおける水分の分離比率が正確に測定できなければ、全固形分、繊維分、灰分のワイヤーにおける分離比率、すなわちワイヤーリテンションを知ることはできない。水分のワイヤーリテンションは、紙の地合いに影響するとして古くから操業状態の指標になるものと考えられていたが、実際には、水切れの善し悪しという慣習的な表現が用いられているのみで、正確にこのワイヤーリテンションを求める測定装置、及び測定方法は存在していなかった。
【００１４】
本発明は、上記従来技術の問題点に着目してなされたもので、抄紙機のワイヤーパート上での灰分、繊維及び水分の各要素のリテンション、すなわちワイヤーリテンションを正確に検出することができる抄紙機のワイヤリテンション測定装置及びワイヤリテンション測定方法の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のような構成を有する。
すなわち、本発明の第１の形態は、抄紙機のインレットから噴出されるパルプ懸濁液に対しワイヤーパートで脱水を行い、パルプマットと白水に分離する際の全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも１つの分離比率を得る抄紙機のワイヤーリテンション測定装置であって、前記インレットから噴出されるパルプ懸濁液のインレット全固形分濃度（Ｃ_T1）とインレット灰分濃度（Ｃ_A1）、及び前記ワイヤーパートで脱水により生成された白水中の白水全固形分濃度（Ｃ_T3）と白水灰分濃度（Ｃ_A3）を、それぞれ測定する第１の測定手段と、乾燥後のウエブについて、該ウエブの幅方向の平均絶乾坪量（ＢＤ）と、平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを、それぞれ測定する第２の測定手段と、乾燥後のウエブについて、該ウエブの幅と、該ウエブの速度と、該ウエブの前記平均絶乾坪量（ＢＤ）と、該ウエブ前記平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを用いて、該ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）と、該ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）とを算出する第１の演算手段と、前記第１の測定手段により得られた前記インレット全固形分濃度（Ｃ_T1）、前記インレット灰分濃度（Ｃ_A1）、前記白水全固形分濃度（Ｃ_T3）、及び前記白水灰分濃度（Ｃ_A3）と、前記第１の演算手段により得られた前記ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）及び前記ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）とを用いて、抄紙機ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される、全固形分、繊維分、灰分、水分の内の少なくとも一つの分離比率を算出する第２の演算手段と、前記第２の演算手段によって算出された分離比率を表す出力信号を送出する出力手段と、を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００１６】
また、本発明の第２の形態は、前記第１の形態において、前記第２の演算手段により得られた、全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも一つの分離比率を、前記出力手段の出力信号に応じて表示する表示手段を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００１７】
また、本発明の第３の形態は、前記第１または第２の形態において、前記第２の演算手段は、下記の式（１）ないし式（４）による演算を行うことにより、ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される全固形分、繊維分、灰分、水分、の内の少なくとも一つの分離比率を算出することを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００１８】
【数１０】

【００１９】
【数１１】

【００２０】
【数１２】

【００２１】
【数１３】

【００２２】
但し、ＷＲ_T： 全固形分ワイヤーリテンション、
ＷＲ_A： 灰分ワイヤーリテンション
ＷＲ_L： 繊維分ワイヤーリテンション
ＷＲ_F： 水分ワイヤーリテンション
Ｆ１：インレットから噴出されるパルプ懸濁液中の水分の単位時間当たりの質量
Ｆ２：パルプマット中の水分の単位時間当たりの質量
Ｆ３：白水中の水分の単位時間当たりの質量
Ａ１：インレットから噴出されるパルプ懸濁液中の灰分の単位時間当たりの質量
Ａ２：乾燥後のウエブ中の灰分の単位時間当たりの質量
Ｃ_A1：インレット灰分濃度（インレット中のパルプ懸濁液の灰分濃度）
Ｃ_A3：白水灰分濃度
Ｃ_T1：インレット全固形分濃度（インレット中のパルプ懸濁液の全固形分濃度）
Ｃ_T3：白水全固形分濃度
Ｔ１：インレットから噴出されるパルプ懸濁液中の全固形分の単位時間当たりの質量
Ｔ２：ウエブ中の全固形分の単位時間当たりの質量
とする。
【００２３】
また、本発明の第４の形態は、前記第３の形態において、前記第１の演算手段は、下記の式（５）及び式（６）に表される演算を行うことにより、前記ウエブ中の単位時間当たりの全固形分質量Ｔ２と、単位時間当たりの灰分質量Ａ２、とを算出することを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００２４】
【数１４】

【００２５】
【数１５】

【００２６】
但し、
Ｔ２：乾燥後のウエブ中の全固形分の単位時間当たりの質量
Ａ２：乾燥後のウエブ中の灰分の単位時間当たりの質量
ｗｓ：乾燥後のウエブの幅
Ｒ：乾燥後のウエブの速度
ＢＤ：乾燥後のウエブの幅方向の平均絶乾坪量
ＡＳＨ：乾燥後のウエブの幅方向平均灰分含有率
とする。
【００２７】
また、本発明の第５の形態は、前記１ないし第４の形態において、前記第１の測定手段は、試料に光を照射して、光の透過度、屈折、偏光度、散乱度の内の少なくともいずれか一つを測定することにより、試料の濃度を得ることを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置、である。
【００２８】
また、本発明の第６の形態は、前記第１ないし第５の形態において、前記第２の測定手段は、ウエブ幅方向の前記平均絶乾坪量（ＢＤ）の測定手段がβ線透過吸収式の坪量測定器であり、前記平均灰分含有率（ＡＳＨ）の測定手段がＸ線透過吸収式の灰分測定器であることを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００２９】
また、本発明の第７の形態は、抄紙機のインレットから噴出されるパルプ懸濁液に対しワイヤーパートで脱水を行いパルプマットと白水に分離する際の全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも１つの分離比率を得る抄紙機のワイヤーリテンション測定装置であって、所定の測定手段により得られた、前記インレットから噴出されるパルプ懸濁液のインレット全固形分濃度（Ｃ_T1）、インレット灰分濃度（Ｃ_A1）、白水全固形分濃度（Ｃ_T3）、白水灰分濃度（Ｃ_A3）をそれぞれ入力する第１の入力手段と、乾燥後のウエブについて、測定手段により得られる該ウエブ幅方向の平均絶乾坪量（ＢＤ）と、平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを入力し、更に、該ウエブの幅（ｗｓ）と、該ウエブの速度（Ｒ）とを入力して、該ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）と、該ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）とを算出する第１の演算手段と、前記第１の入力手段と第１の演算手段とにより得られた、前記インレット全固形分濃度（Ｃ_T1）、前記インレット灰分濃度（Ｃ_A1）、前記白水全固形分濃度（Ｃ_T3）、前記白水灰分濃度（Ｃ_A3）、前記ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）、前記ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）の物理量を用いて、抄紙機ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される、全固形分、繊維分、灰分、水分の内の少なくとも一つの分離比率、すなわちワイヤーリテンションを算出する第２の演算手段と、
前記第２の演算手段によって算出された分離比率、すなわちワイヤーリテンションを出力する出力手段と、を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定装置である。
【００３０】
また、本発明の第８の形態は、抄紙機のインレットから噴出されるパルプ懸濁液に対しワイヤーパートで脱水を行い、パルプマットと白水に分離する際の全固形分、繊維分、灰分、及び水分の内の少なくとも１つの分離比率を得る抄紙機のワイヤーリテンション測定方法であって、前記インレットから噴出されるパルプ懸濁液のインレット全固形分濃度（Ｃ_T1）、インレット灰分濃度（Ｃ_A1）、白水全固形分濃度（Ｃ_T3）、白水灰分濃度（Ｃ_A3）を、それぞれ測定するステップと、プレドライヤーパート後の薬品を塗工する前のウエブについて、該ウエブ幅方向の平均絶乾坪量（ＢＤ）と、該ウエブ幅方向の平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを、それぞれ測定するステップと、プレドライヤーパート後の塗被液を塗布する前のウエブについて、該ウエブの幅（ｗｓ）と、該ウエブの速度（Ｒ）と、該ウエブの前記平均絶乾坪量（ＢＤ）と、該ウエブの前記平均灰分含有率（ＡＳＨ）とを用いて、該ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）と、該ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）を演算するステップと、前記測定ステップと前記演算ステップにより得られた、前記インレット全固形分濃度（Ｃ_T1）、前記インレット灰分濃度（Ｃ_A1）、前記白水全固形分濃度（Ｃ_T3）、前記白水灰分濃度（Ｃ_A3）、前記ウエブの単位時間当たりの全固形分質量（Ｔ２）、前記ウエブの単位時間当たりの灰分質量（Ａ２）の物理量を用いて、抄紙機ワイヤーパートにおいて、脱水により分離される、全固形分、繊維分、灰分、水分の内の少なくとも一つの分離比率、すなわちワイヤーリテンションを算出する演算ステップと、前記演算ステップによって算出された分離比率、すなわちワイヤーリテンションを出力する出力ステップと、を具えたことを特徴とする抄紙機のワイヤーリテンション測定方法である。なお、この［課題を解決するための手段］において、（ ）書きで記載した符号は、各物理量を解り易くするために記載したもので、式（１）〜（６）との関連を示すものではない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図１はこの実施形態における抄紙機のワイヤーリテンション測定装置の概略構成を示す図である。
図１において、１１はパルプ懸濁液を整流して噴射するインレット（ヘッドボックスとも称する）である。１２はインレット１１から噴出されたパルプ懸濁液に対して脱水を行いパルプマットを形成するワイヤーパートである。このワイヤーパート１２は、パルプ懸濁液を受け取りつつ巡回移動するワイヤー１２ａと呼ばれる通常プラスチック製の網と、このワイヤー１２ａの走行経路の下側近傍に配設されたフォイル（図示せず）と、ワイヤーパート１２の下方に設けられたトレイ１２ｂ等を備え、前記フォイルは走行するワイヤー１２ａに対して負圧を発生させ、その負圧によってワイヤー１２ａ上に噴出されたパルプ懸濁液から脱水を行うようになっている。これにより、ワイヤー１２ａ上には紙の主成分（繊維、灰分等）を含んだパルプマットが形成される一方、ワイヤー１２ａから落下した白水ｗｗはトレイ１２ｂによって受け止められる。さらに、トレイ１２ｂに落下した白水ｗｗは、図外の循環経路を経てパルプ原料を希釈し、パルプ懸濁液となってインレット１１へと供給され、循環される。
【００３２】
１３は前記ワイヤーパート１２の後段に配置された図外のプレスパートにて搾水されたウエブを複数のドライヤーシリンダ１３ａの間を通過させることなどによって乾燥させる工程であり、ドライヤーパート１３と呼ばれ、プレドライヤパート、アフタードライヤーパートなどから構成されている。ここではパルプマットの乾燥が行われ、通常、プレドライヤーパートとアフタードライヤーパートの間には、図外のサイズ剤等の塗被液の塗工工程などが配置され、最終的にリールパート１７において製品ウエブとして巻き取られる。
【００３３】
上記のように構成された抄紙機に対し、この実施形態においては、次のような測定手段が設けられている。
すなわち、図中、１４は前記ヘッドボックス１１内に供給されるパルプ懸濁液の濃度を検出する濃度計、１５は前記トレイ１２ｂ中に落下した白水ｗｗの濃度を検出する濃度計であり、これら濃度計１４，１５によって第１の測定手段が構成されている。また、１６は前記ドライヤーパート１３の内、前方に位置するプレドライヤーパートを通過したウエブの各種成分を検出する第２の測定手段としてのＢＭ計（Basis Weight and Moisture Measurement）であり、プレドライヤーパートから排出されたウエブに対して薬品等の塗被液の塗工を行うサイズプレスなどの塗被液塗工工程より上流側に配置されている。また、塗被液塗工工程の後には、アフタードライヤーパートなどの乾燥工程が更に設けられている。
【００３４】
また、１８は前記各濃度計１４，１５と前記ＢＭ計１６から出力されたデータを始めとする種々のデータやプログラムの格納、供給を行うサーバ、１９は前記サーバ１８から供給されるデータに基づきワイヤーリテンションなどを求めるための後述の演算や種々の制御を行うコンピュータ（演算手段、出力手段）、２０は前記コンピュータ１９による算出結果などを表示する監視モニター（表示手段）である。
【００３５】
次に、上記構成を有するワイヤーリテンション計測装置によって行われるワイヤーリテンションの測定方法を説明する。
【００３６】
なお、この実施形態では、ワイヤーパート１２から排出されたパルプマットの全固形分は、その後に行われる、プレスパートによる搾水、及びドライヤーパート１３における乾燥などの工程を経ても損失が生じないと仮定した上で、ワイヤーパート１２での各成分の分離比率（ワイヤーリテンション）の算出を行う。
【００３７】
まず、ワイヤーリテンションの算出においては、上記の仮定の元に、インレットパルプ懸濁液全固形分濃度、インレットパルプ懸濁液灰分濃度、トレイ白水全固形分濃度、トレイ白水灰分濃度の４つの濃度を濃度計１４及び１５で計測する（第１の測定ステップ）。
次に、ドライヤーパート１３の内、前方のプレドライヤーパートを通過し、サイズ剤などの塗被液を塗工する前のウエブについて、そのウエブの幅方向（ウエブの移動方向と直交する方向）における平均絶乾坪量と、平均灰分含有率とをＢＭ計１６を用いて測定し（第２の測定ステップ）、この平均絶乾坪量と平均灰分含有率とを用いてウエブの単位時間当たりの全固形分質量と単位時間当たりの灰分質量とを算出する（第１の演算ステップ）。
【００３８】
さらに、第１の測定ステップにて得られた４つの濃度値と、前記第１の演算ステップにて得られた２つの質量の、合計６値を用いた演算を行い、ワイヤーにおける全固形分、繊維分、灰分、水分等の物質移動量を算出し（第２の演算ステップ）、これによってワイヤーリテンションを求める。
【００３９】
また、この実施形態において、連続で濃度および生産量を測定する機器（濃度計、ＢＭ計等）を使用した場合、ワイヤーリテンションを連続で監視することが可能であるが、インレット全固形分濃度、インレット灰分濃度に関しては、変動する測定誤差を適切に設定する必要がある。本発明は、この測定誤差を、インレット吹き出し口の開口面積（全幅と厚み）と、吹き出し速度等から計算されるジェット流量を用いて演算し、必要なときに自動的に補正する機能を有するものとしても良い。なお、上記のような演算動作は、コンピュータ１９の演算機能を用いて行う。
【００４０】
以下、この実施形態によって実行される演算の具体例を説明する。
上記のように、濃度計１４および１５によって、インレット全固形分濃度Ｃ_T1、インレット灰分濃度Ｃ_A1、白水全固形分濃度Ｃ_T3、白水灰分濃度Ｃ_A3を測定することにより、全固形分ワンパスリテンションＯＰＲ_T、灰分ワンパスリテンションＯＰＲ_Aを求めることができる。これが、これまで一般にワイヤーパートにおけるリテンションと呼ばれていたものである。
【００４１】
【数１６】

【００４２】
【数１７】

【００４３】
全固形分のうち、灰分以外のものをすべて繊維とみなすと、繊維分ワンパスリテンションＯＰＲ_Lは次の式（９）で求められる。
【００４４】
【数１８】

【００４５】
さらに、プレドライヤーパート後のサイズ剤などの塗被液を塗工する前のウエブの幅（ウエブの移動方向と直交する方向における幅）ｗｓ、ウエブの移動速度（ドライヤーシリンダー１３ａの周速度）Ｒと、ＢＭ計１６により計測されたウエブの幅方向の平均絶乾坪量ＢＤと平均灰分含有率ＡＳＨとから、単位時間当たりの全固形分質量Ｔ２と、単位時間当たりの灰分質量Ａ２を求める。
【００４６】
【数１９】

【００４７】
【数２０】

【００４８】
次に、先の濃度計１４，１５によって求めた４つの濃度に、式（５）、式（６）によって求めた２つの質量Ｔ２，Ａ２を加えた６つの数値に基づき、以下のように数式を展開し、インレット１１から噴出されたパルプ懸濁液における水分の質量Ｆ１、白水ｗｗにおける水分の質量Ｆ３を求める。
【００４９】
ここで、ワイヤーパート１２における物質の流れを図２に示す。
【００５０】
図示のように、インレット１１内のパルプ懸濁液における、水分Ｆ１、全固形分Ｔ１、灰分Ａ１、灰分濃度（水分を分母とする濃度）Ｃ_A1、全固形分濃度（水分を分母とする濃度）Ｃ_T1の関係は、
【００５１】
【数２１】

【００５２】
【数２２】

【００５３】
であり、また、ワイヤーパートで分離される白水における、水分Ｆ３、全固形分Ｔ３、灰分Ａ３、濃度Ｃ_A3、Ｃ_T3の関係は、
【００５４】
【数２３】

【００５５】
【数２４】

【００５６】
となる。
【００５７】
そして、上記式（１０）〜式（１３）、及び図２に示す関係から次の連立方程式が得られる。
【００５８】
【数２５】

【００５９】
ここで、Ｆ１、Ｆ３について解くと式（１６），（１７）のようになり、
【００６０】
【数２６】

【００６１】
【数２７】

【００６２】
さらに、このＦ１、Ｆ３に基づき式（１８）によってワイヤー上のパルプマットにおける水分の質量Ｆ２が求められる。
【００６３】
【数２８】

【００６４】
従って、
【００６５】
【数２９】

【００６６】
【数３０】

【００６７】
【数３１】

【００６８】
【数３２】

【００６９】
となる。
【００７０】
上記演算結果に基づき、全固形分ワイヤーリテンションＷＲ_T、灰分ワイヤーリテンションＷＲ_A、繊維分ワイヤーリテンションＷＲ_L、水分ワイヤーリテンションＷＲ_Fは次の式（１）〜式（４）によって求めることが可能となる。
【００７１】
【数３３】

【００７２】
【数３４】

【００７３】
【数３５】

【００７４】
【数３６】

【００７５】
なお、本発明における濃度は上記のように、水分を分母とする濃度に限定されず、パルプ懸濁液全体の質量を分母とする濃度を用いても良い。
【００７６】
ところで、ワイヤーパートにおける分離比率であるワイヤーリテンションは、ワイヤーパートにおいて白水ｗｗと共にトレイ１２ｂへと落下せずに、パルプマットとしてワイヤー１２ａ上に残留した物質の比率で表しても、白水ｗｗと共にトレイ１２ｂ上に落下した物質の比率で表しても良い。式（１）〜式（４）は前者の表記法に従ったものとなっているが、本発明においては、これらの内のいずれを算出しても良いことは言うまでもない。なお、水分ワイヤーリテンションに関しては、白水ｗｗと共にワイヤー１２ａから落下する物質の比率を、水切れ係数Ｋとも称し、下記の式（２３）により定義する。
【００７７】
【数３７】

【００７８】
従って、水分ワイヤーリテンションＷＲ_Fと水切れ係数Ｋとは次の関係を満たすことが解る。
【００７９】
【数３８】

【００８０】
（ワンパスリテンションとの比較）
次に、以上のようにして求められるワイヤーリテンションと、従来よりワイヤーパートにおける指標として用いられてきたワンパスリテンションとの比較検討を行う。なお、ここでは、全固形分のワイヤーリテンションを例に、ワンパスリテンションＯＰＲ_TとワイヤーリテンションＷＲ_Tとを比較する。
いま、ヘッドボックス１１内に貯留されているパルプ懸濁液内の全固形分の質量Ｔ１が、次の式（２５）によって表されたとする。
【００８１】
【数３９】

【００８２】
この式（２５）は、インレット濃度Ｃ_T1が、測定された通りの濃度で均一に分散しているのではなく、ワイヤー１２ａから落下した白水ｗｗと同じ濃度の中に成分の固まりが質量ｔだけ浮かんでいるというような不均一な状態を表している。
このときワンパスリテンションＯＰＲ_Tは次の式（２６）で書き表せる。
【００８３】
【数４０】

【００８４】
従って、ワンパスリテンションは、インレット１１の中の、対象物質の凝集の割合を表しているといえる。
【００８５】
実際のワイヤーパート１２では、インレット１１から噴出される水分Ｆ１のうちＦ１・ＷＲ_Fがワイヤー１２ａによって運ばれ、この水分が保持する全固形分が紙となるので、ワイヤーリテンションＷＲ_Tは次の式（２７）でも書き表わすことができる。
【００８６】
【数４１】

【００８７】
従って、ワイヤーリテンションは、インレット１１の中での、対象物質の凝集分と、ワイヤー１２ａによって運ばれる白水に含まれた、紙となる浮遊成分とを合計したものの割合であるといえる。
【００８８】
ワイヤーリテンションという名称と概念は古くから存在しているが重要視されていなかった。これは白水濃度が低くワンパスリテンションとワイヤーリテンションとで大きな差異がなかったためと思われる。すなわち、式（２７）にも示されるように、ワイヤーリテンションＷＲは白水濃度が高いほど水分の分離比率に支配されることから、白水濃度が低い場合には、ワンパスリテンションとワイヤーリテンションの値に大きな差異は生じない。
【００８９】
しかしながら、今日、抄造速度の高速化、填料の増添、ＤＩＰの増配などが進むことに加え、環境問題を考慮して白水の循環、再利用などが図られるようになったことなどに起因して、白水濃度は上昇する傾向にある。
式（２７）は、ワイヤーリテンションは白水濃度が高いほど水分の分離比率に支配されること、ワンパスリテンションが安定していても、水分の分離比率によってワイヤーリテンションが不安定になることなどを示している。従って、抄造状態を正確に把握するためには、指標としてワイヤーリテンションを適用することが有効であり、ワイヤーリテンションの重要性は今後ますます高まることが予想される。
【００９０】
（オンライン計測値による計算）
ワイヤーリテンションの計算に用いた前記６つの測定値を連続して監視できれば、前述の各物理量をオンラインで連続計算することができる。このうち、インレット全固形分濃度Ｃ_T1、インレット灰分濃度Ｃ_A1、白水全固形分濃度Ｃ_T3、白水灰分濃度Ｃ_A3の各濃度を連続的に監視するために濃度計１４，１５を用いている。この濃度計は、ヘッドボックス１１内に貯留されているパルプ懸濁液に対し、レーザー光、キセノン光を照射し、光の透過度、屈折、偏光度、散乱度といった１４種の理論的に独立な物性量（信号）を測定し、予め調査した濃度との線形一次の相関に基づき濃度を計算するものである。つまり、この濃度計は、内部に演算機能を有しており、測定したインレット濃度、白水濃度を用いてワンパスリテンションＯＰＲを計算し、出力表示するようになっている。なお、この実施形態では、メッツオオートメーション株式会社のＲＭｉリテンション計（商品名）を採用している。
【００９１】
図３に、一つの抄造品種群に対する各濃度のキャリブレーション式の内容を示す。図３において、濃度は質量百分率で表しており、縦軸はＲＭｉリテンション計の出力値、横軸は実測濃度である。全固形分実測濃度は、インレットパルプ懸濁液または白水を一定質量採取し、乾燥により全固形分質量を求め、蒸発した水分質量で除したものである。灰分実測濃度は、先の乾燥したサンプルをさらに９００℃以上の温度で焼成し、灰分質量を求め、蒸発した水分質量で除したものである。
【００９２】
実験の結果、インレット全固形分濃度Ｃ_T1、白水全固形分濃度Ｃ_T3、白水灰分濃度Ｃ_A3については全抄造品種を大きく二群に分け、それぞれに対応するキャリブレーション式を用いて精度良く濃度表示を行うことができるが、インレット灰分濃度Ｃ_A1については、図３（ｃ）に示すように、１つの品種群の中でも、３品種に場合分けする必要があることがわかった。
【００９３】
しかし、この実施形態に用いる濃度計の機能の制限から、キャリブレーション式は２つまでしか持てないものとなっており、そのため種々の信頼できる測定値の物量バランスを利用することによって、３つ以上の場合分けにも対応できる補正方法を提案した。
【００９４】
以下に、その補正方法を説明する。
【００９５】
まず、白水全固形分濃度Ｃ_T3、白水灰分濃度Ｃ_A3は正しいと仮定する。
【００９６】
ここで、式（１４）及び式（１５）を変形すると、
【００９７】
【数４２】

【００９８】
【数４３】

【００９９】
となるが、Ｋは０〜１の範囲にあるはずであるから、インレット全固形分濃度Ｃ_T1、インレット灰分濃度Ｃ_A1は
【０１００】
【数４４】

【０１０１】
【数４５】

【０１０２】
の範囲に存在しなければならない。この範囲の中のどこに位置するかで、水切れ係数Ｋが求められる。
【０１０３】
パルプマットの全固形分の単位時間当りの質量Ｔ２及び灰分の単位時間当りの質量Ａ２は、ＢＭ計１６の測定値から求められるが、インレット水分の単位時間当りの質量Ｆ１が決まらなければインレット全固形分濃度Ｃ_T1、インレット灰分濃度Ｃ_A1の存在範囲は得られない。
【０１０４】
そこで、この実施形態では、プロセス値としてジェット流量Ｆ１'を用いる。ジェット流量Ｆ１'は、式（３２）に示すように、インレット吹き出し口の全幅ｗ、厚みｂ、ワイヤー速度ｖ、ワイヤー速度とジェット速度の比ｊ、密度ρ、ジェット縮流係数ｓを乗じることによって求めることができる。
【０１０５】
【数４６】

【０１０６】
これらの値の内、ジェット縮流係数ｓ及び密度ρは常に変動するパルプ懸濁液の物性値であるため正確には得られない。しかし、ジェット縮流係数ｓ及び密度ρの変動幅は、インレット全固形分濃度Ｃ_T1、インレット灰分濃度Ｃ_A1のバイアス誤差よりは小さいと考えることができるため、ジェット縮流係数ｓ及び密度ρを固定値として用いてもそれによって大きな誤差が生じることはない。なお、ジェット縮流係ｓ及び密度ρとしては水分の縮流係数ｓ及び密度ρを代用することができる。
【０１０７】
また、前述の式（１４）及び式（１５）からなる連立方程式によって、Ｆ１は従属変数として求められることから、Ｆ１'に用いたジェット縮流係数ｓ以外の数値で除することで、その瞬間のジェット縮流係数ｓを求めることもできる。
【０１０８】
また、この実施形態では、計算値を補正するか否かの判定指標として、式（２３）に示す水切れ係数Ｋを利用する。
【０１０９】
【数４７】

【０１１０】
Ｋは理論上０〜１の範囲であるが、実際にはワイヤー下にまったく水分が落ちてこない状況や、すべての水分が落ちてくるという状況はありえないことから、Ｋの範囲（ａ＜Ｋ＜ｂ（０＜ａ、ｂ＜１））を設定することができる。極端な場合だけを除くという意味で、例えば、Ｋの範囲を０．１〜０．９５とし、その範囲内であればバイアス誤差は±０とすることができる。すなわち、インレット濃度が物量バランスから許容される範囲を越えない限り、補正しない。
【０１１１】
Ｋが設定された最大値(Ｋ_max＝０．９５)以上の場合、インレット全固形分濃度Ｃ_T1の誤差△Ｃ_T1、及びインレット灰分濃度Ｃ_A1の誤差△Ｃ_A1は、式（３３）及び（３４）にて求めることができる。
【０１１２】
【数４８】

【０１１３】
【数４９】

【０１１４】
また、Ｋが設定された最小値(Ｋ_min＝０．１)以下の場合、インレット全固形分濃度Ｃ_T1の誤差△Ｃ_T1、及びインレット灰分濃度Ｃ_A1の誤差△Ｃ_A1は、式（３５）及び式（３６）にて求めることができる。
【０１１５】
【数５０】

【０１１６】
【数５１】

【０１１７】
これらの誤差を測定値から減ずることで、物量バランスから許容される限界のインレット濃度を得ることができる。次のサンプリングで測定されたインレット全固形分濃度Ｃ_T1、インレット灰分濃度Ｃ_A1から、先に求めた誤差△Ｃ_T1、△Ｃ_A1を減じた濃度を使って式（３７）に示す水切れ係数Ｋ’を求める。この水切れ係数Ｋ’は、先に求めた誤差を継承するか否かの判定指標として利用される。
【０１１８】
【数５２】

【０１１９】
インレット濃度は急激に変化しないので、Ｋ’はＫ_maxあるいはＫ_minに近い値になっているはずである。Ｋ’＞Ｋ_max、Ｋ’＜Ｋ_minの場合は、Ｋ’がＫ_max、Ｋ_minに等しくなるように、再び誤差△Ｃ_T1、△Ｃ_A1が修正される。Ｋ_min＜Ｋ’＜Ｋ_maxの場合は、誤差△Ｃ_T1、△Ｃ_A1はそのままで、Ｋ’はプロセス状態の変化として捉えられる。すなわち、補正されたインレット濃度が物量バランスから許容される範囲を越えない限り、補正量を変化させない。また、物量バランスの範囲内での変化はワイヤーリテンションの微妙な変動を捉える貴重な情報源となる。従って、インレット濃度測定に求められるのは、絶対的な濃度指示よりも濃度変化を正確に捉えることである。
【０１２０】
今回実施したケースでは、インレット灰分濃度Ｃ_A1の指示が３品種の場合で異なっており、各種によって生じる誤差はバイアス誤差であったため、それぞれの品種における濃度変化の傾きは図３（ｃ）に示すように同一であった。このため、上記のような補正方法で充分に正確なプロセス変動を捉えることができる。さらに、測定窓の汚れ等により不規則に発生するバイアス誤差に対しても、この補正方法は有効であると思われる。但し、品種によって全く違う挙動を示す場合は、品種毎に正確な濃度変化を捉えられるよう濃度測定装置を改良する必要がある。
【０１２１】
（実施結果）
図４に、本実施形態におけるワイヤーリテンション測定装置によって、操業中の各成分の変化を、ワイヤーリテンションによって表した場合と、従来のワンパスリテンションにて表した場合とをそれぞれ示す。図からも明らかなように、灰分、繊維分、全固形分のワイヤーリテンションの変化は、水分のワイヤーリテンションの変化に良く対応しているが、ワンパスリテンションの変化は、水分のワイヤーリテンションに対応しておらず、また、灰分と全固形分との変化の対応関係もワイヤーリテンション程明確に対応していないことが解る。
【０１２２】
表１に、本発明の実施の形態の説明で用いた定数、物理量の一覧表を示す。
【０１２３】
【表１】

【０１２４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、抄紙機のワイヤーパート上での全固形分、灰分、繊維分及び水分などの各成分のリテンション、すなわちワイヤーリテンションを、連続的に、かつ抄速などの操業状態に応じて正確に検出することができる。
【０１２５】
このため、速度変化によるパルプマットの成分比率や、紙層の形成状態などを推定することができ、従来困難とされていた正確なリテンション制御を実現することが可能となり、幅広い品種に対して極めて安定な操業を実現することができる。
【０１２６】
また、様々な薬品の操業への影響を、ワンパスリテンション、ワイヤーリテンション、水切れ係数などを比較することにより、総合的に評価することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における抄紙機のワイヤーリテンション測定装置の概略構成を示す図である。
【図２】同上実施形態のワイヤーパートにおける物質の流れを示す図である。
【図３】同上実施形態の濃度計におけるキャリブレーション式を表す線図である。
【図４】同上実施形態におけるワイヤーリテンション測定装置によって、操業中の各成分の変化を、ワイヤーリテンションによって表した場合と、従来のワンパスリテンションにて表した場合とをそれぞれ示す線図である。
【符号の説明】
１１ インレット
１２ ワイヤーパート
１２ａ ワイヤー
１２ｂ トレイ
１３ ドライヤーパート
１３ａ ドライヤーシリンダ
１４ 濃度計
１５ 濃度計
１６ ＢＭ計
１７ 巻取りリール
１８ サーバ
１９ コンピュータ
２０ モニター
ｗｗ 白水[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wire retention measuring device and a wire retention measuring method for measuring retention in a wire part of a paper machine with high accuracy.
[0002]
[Prior art]
Recent development of computers has realized improvement in information processing capability, and it has become possible to easily perform high-speed arithmetic processing of information that has been difficult to combine in the past. As a result, complex mass balance problems have been solved in various fields, and various useful knowledge has been generated.
Even in the industrial field with various substances such as paper machines, organizing the information collected by various measuring instruments and converting them into useful forms is the basis for building a standard for efficient production. It seems to be indispensable.
[0003]
In the current paper machine, in the initial stage of the wire part, a pulp suspension having a concentration of about 0.5 to 2 g / l is ejected onto a plastic net called a wire, and a vacuum generated by a blade called a foil is generated. It is used to dehydrate excess water. The pulp mat formed on the wire at this stage controls the basic paper components and paper layer structure.
On the other hand, the dehydrated water is called white water because it contains fine fibers, inorganic substances or chemicals that should originally be included in paper and is white and cloudy. The white water that has fallen from this wire is returned to the inlet (head box) through the circulation path, and is reused. However, the lower the concentration of white water circulated, the higher the production efficiency and the less contamination of the circulation system piping.
[0004]
At present, there is no established method for measuring the ratio of the white water circulated, that is, the separation ratio of each component such as total solids, fibers, and ash in the wire part. Conventionally, an arithmetic value called one-pass retention has been substituted for the index to be used.
[0005]
This one-pass retention collects the pulp suspension ejected from the inlet and the white water dropped on the tray, determines the respective concentrations from the measurement results of the mass of all substances by drying, and the measurement results of the mass of ash by firing. 7), a value calculated by the calculation of Expression (8) and Expression (9).
[0006]
That is, the inlet total solid content concentration C _T1 , Inlet ash concentration C _A1 White water total solids concentration C _T3 Whitewater ash concentration C _A3 By measuring the total solid content one-pass retention OPR _T , Ash one-pass retention OPR _A Can be requested. This is generally called retention.
[0007]
[Expression 7]

[0008]
[Equation 8]

[0009]
If all solids other than ash are regarded as fibers, one-pass retention OPR for fibers _L Is obtained by the following equation.
[0010]
[Equation 9]

[0011]
The one-pass retention calculated here approximately represents the proportion of fine fibers remaining on the wire and the proportion of ash adsorbed on the fibers. In other words, the ratio of the total amount of the pulp suspension ejected from the inlet that does not elute into moisture and remains in the pulp mat is approximately expressed. Such an indicator can be used, for example, when the content of fine fibers in the suspension changes due to a change in the type of pulp raw material, or when the adsorption of ash to fibers increases due to the addition of chemicals. It is useful to judge the degree of impact on
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, the one-pass retention calculated as described above is such that all the water contained in the suspension ejected from the inlet is placed under the wire, as represented by equations (7) to (9). Only when it falls on the arranged tray, it becomes a value that represents the ratio of the total solid content that goes straight to the subsequent stage according to the arrow of FIG. 2, and in fact, a part of the moisture in the pulp suspension together with other components Since it moves in the direction of the arrow, in the actual operation, all the water does not fall on the tray. Therefore, the actual separation ratio of the total solids that usually go straight to the subsequent stage does not match the one-pass retention, and the one-pass retention functions sufficiently as an index that represents the separation ratio of each component in the wire part. The current situation is not.
[0013]
In a paper machine, if the water separation ratio in the wire part cannot be measured accurately, the separation ratio in the wire of total solids, fibers and ash, that is, wire retention cannot be known. Moisture wire retention has long been thought to be an indicator of operational conditions because it affects the texture of the paper, but in reality it is only used as a conventional expression of good or bad drainage. However, there was no measuring apparatus or measuring method for determining the wire retention.
[0014]
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems of the prior art, and is capable of accurately detecting the retention of each element of ash, fibers and moisture on the wire part of the paper machine, that is, the wire retention. An object of the present invention is to provide a wire retention measuring device and a wire retention measuring method for a machine.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
That is, in the first aspect of the present invention, the pulp suspension ejected from the paper machine inlet is dehydrated at the wire part, and the total solid content, fiber content, ash content when separated into pulp mat and white water, And a wire retention measuring device of a paper machine to obtain a separation ratio of at least one of water and moisture, wherein the total solid content concentration (C) of the pulp suspension ejected from the inlet _T1 ) And inlet ash concentration (C _A1 ) And white water total solids concentration (C) in white water produced by dehydration in the wire part _T3 ) And white water ash concentration (C _A3 ) For each of the first measuring means and the dried web, the average absolute dry basis weight (BD) in the width direction of the web and the average ash content (ASH) are respectively measured. Measurement means, web width after drying, speed of the web, average dry basis weight (BD) of the web, and average ash content (ASH) of the web Obtained by the first calculating means for calculating the total solid mass (T2) per unit time of the web and the ash mass (A2) per unit time of the web, and the first measuring means. Inlet total solid concentration (C _T1 ), The inlet ash concentration (C _A1 ), White water total solids concentration (C _T3 ) And white water ash concentration (C _A3 ), And the total solid mass (T2) per unit time of the web and the ash mass (A2) per unit time of the web obtained by the first calculation means, in the paper machine wire part A second calculation means for calculating at least one separation ratio of total solids, fibers, ash, and moisture separated by dehydration, and an output representing the separation ratio calculated by the second calculation means An output means for sending a signal, and a wire retention measuring device for a paper machine.
[0016]
Further, in the second aspect of the present invention, in the first aspect, at least one separation ratio among the total solid content, the fiber content, the ash content, and the moisture obtained by the second calculation means is obtained. A wire retention measuring device for a paper machine, comprising display means for displaying in response to an output signal of the output means.
[0017]
Further, according to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the second calculation means performs the calculation according to the following formulas (1) to (4), so that the wire part A wire retention measuring device for a paper machine, wherein a separation ratio of at least one of total solid content, fiber content, ash content, and moisture separated by dehydration is calculated.
[0018]
[Expression 10]

[0019]
## EQU11 ##

[0020]
[Expression 12]

[0021]
[Formula 13]

[0022]
However, WR _T : Total solid wire retention,
WR _A : Ash wire retention
WR _L : Fiber retention
WR _F : Moisture wire retention
F1: Mass per unit time of moisture in the pulp suspension ejected from the inlet
F2: Mass per unit time of moisture in the pulp mat
F3: Mass per unit time of water in white water
A1: Mass per unit time of ash in the pulp suspension ejected from the inlet
A2: Mass per unit time of ash content in the dried web
C _A1 : Inlet ash concentration (ash concentration of pulp suspension in the inlet)
C _A3 : White water ash concentration
C _T1 : Inlet total solids concentration (total solids concentration of pulp suspension in the inlet)
C _T3 : White water total solids concentration
T1: Mass per unit time of the total solid content in the pulp suspension ejected from the inlet
T2: Mass per unit time of the total solid content in the web
And
[0023]
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the first calculation means performs the calculation represented by the following formulas (5) and (6), thereby Is a wire retention measuring device for a paper machine, which calculates a total solid mass T2 per unit time and an ash mass A2 per unit time.
[0024]
[Expression 14]

[0025]
[Expression 15]

[0026]
However,
T2: Mass per unit time of the total solid content in the web after drying
A2: Mass per unit time of ash content in the dried web
ws: width of the web after drying
R: web speed after drying
BD: Average dry basis weight in the width direction of the web after drying
ASH: Average ash content in the width direction of the web after drying
And
[0027]
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the first measurement unit irradiates the sample with light, and includes light transmittance, refraction, polarization degree, and scattering degree. A wire retention measuring device for a paper machine, wherein the concentration of a sample is obtained by measuring at least one of the above.
[0028]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first to fifth aspects, the second measuring means is a means for measuring the average absolute dry basis weight (BD) in the web width direction. A wire retention measuring device for a paper machine, wherein the average ash content (ASH) measuring means is an X-ray transmission absorption ash measuring device.
[0029]
Further, the seventh aspect of the present invention is the total solid content, fiber content, ash content when the pulp suspension ejected from the inlet of the paper machine is dehydrated at the wire part and separated into pulp mat and white water, and A wire retention measuring device for a paper machine that obtains at least one separation ratio of moisture, the inlet total solid content concentration (C) of a pulp suspension ejected from the inlet obtained by a predetermined measuring means _T1 ), Inlet ash concentration (C _A1 ), White water total solids concentration (C _T3 ), White water ash concentration (C _A3 ) For each of the first input means and the dried web, the average absolute dry basis weight (BD) in the web width direction obtained by the measurement means, and the average ash content (ASH) are input. Furthermore, the web width (ws) and the web speed (R) are input, and the total solid mass (T2) per unit time of the web and the ash mass per unit time of the web ( A2), the inlet total solid content concentration (C) obtained by the first calculating means, the first input means and the first calculating means. _T1 ), The inlet ash concentration (C _A1 ), White water total solids concentration (C _T3 ), White water ash concentration (C _A3 ), The total solid content separated by dehydration in the paper machine wire part using the physical quantity of the total solid mass (T2) per unit time of the web and the ash mass (A2) per unit time of the web Second calculation means for calculating a separation ratio of at least one of fiber, ash, and moisture, that is, wire retention;
An apparatus for measuring wire retention of a paper machine, comprising: an output means for outputting a separation ratio calculated by the second computing means, that is, wire retention.
[0030]
In addition, the eighth embodiment of the present invention is to dehydrate the pulp suspension ejected from the inlet of the paper machine at the wire part, and the total solid content, fiber content, ash content when separated into pulp mat and white water, And a wire retention measurement method for a paper machine to obtain a separation ratio of at least one of moisture and a total inlet solids concentration (C) of a pulp suspension ejected from the inlet _T1 ), Inlet ash concentration (C _A1 ), White water total solids concentration (C _T3 ), White water ash concentration (C _A3 ) For the web before applying the chemicals after the predryer part, and the average absolute dry basis weight (BD) in the web width direction and the average ash content (ASH) in the web width direction. ) For the web before applying the coating solution after the predryer part, the width (ws) of the web, the speed (R) of the web, and the average absolute value of the web. Using the dry basis weight (BD) and the average ash content (ASH) of the web, the total solid mass (T2) per unit time of the web and the ash mass per unit time of the web ( A2) is calculated, and the inlet total solid content concentration (C) obtained by the measuring step and the calculating step is calculated. _T1 ), The inlet ash concentration (C _A1 ), White water total solids concentration (C _T3 ), White water ash concentration (C _A3 ), The total solid content separated by dehydration in the paper machine wire part using the physical quantity of the total solid mass (T2) per unit time of the web and the ash mass (A2) per unit time of the web A calculation step for calculating at least one separation ratio of fiber, ash, and moisture, that is, wire retention, and an output step for outputting the separation ratio calculated by the calculation step, that is, wire retention. Is a wire retention measurement method for a paper machine. In addition, in this [Means for Solving the Problems], the reference numerals written in parentheses are those described for easy understanding of each physical quantity, and indicate the relationship with the equations (1) to (6). is not.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a wire retention measuring device of a paper machine in this embodiment.
In FIG. 1, 11 is an inlet (also referred to as a head box) that rectifies and sprays a pulp suspension. A wire part 12 dehydrates the pulp suspension ejected from the inlet 11 to form a pulp mat. This wire part 12 is a normal plastic net called wire 12a that circulates while receiving the pulp suspension, and a foil (not shown) disposed near the lower side of the traveling path of this wire 12a, The foil is provided with a tray 12b or the like provided below the wire part 12, and the foil generates a negative pressure with respect to the traveling wire 12a and dehydrates the pulp suspension spouted on the wire 12a by the negative pressure. It is like that. As a result, a pulp mat containing the main components of paper (fibers, ash, etc.) is formed on the wire 12a, while white water ww falling from the wire 12a is received by the tray 12b. Furthermore, the white water ww that has fallen on the tray 12b is diluted with a pulp raw material through a circulation path (not shown), supplied to the inlet 11 as a pulp suspension, and circulated.
[0032]
Reference numeral 13 denotes a step of drying the web squeezed by a press part (not shown) arranged at the subsequent stage of the wire part 12 by passing it between a plurality of dryer cylinders 13a. It consists of a pre-dryer part and an after-dryer part. Here, the pulp mat is dried. Usually, a coating liquid coating process such as a sizing agent (not shown) is arranged between the pre-dryer part and the after-dryer part. It is wound up as a product web.
[0033]
In this embodiment, the following measuring means is provided for the paper machine configured as described above.
That is, in the figure, 14 is a densitometer that detects the concentration of the pulp suspension supplied into the head box 11, and 15 is a densitometer that detects the concentration of the white water ww dropped in the tray 12b. The densitometers 14 and 15 constitute a first measuring means. Reference numeral 16 denotes a BM meter (Basis Weight and Moisture Measurement) as a second measuring means for detecting various components of the web that has passed through the pre-dryer part located in front of the dryer part 13. It is arranged upstream of a coating liquid coating process such as a size press for coating a coating liquid such as a chemical on the web discharged from the container. Further, after the coating liquid coating process, a drying process such as an after-dryer part is further provided.
[0034]
Reference numeral 18 denotes a server for storing and supplying various data and programs including data output from the concentration meters 14 and 15 and the BM meter 16, and reference numeral 19 is based on data supplied from the server 18. A computer (arithmetic unit, output unit) that performs later-described calculations and various controls for obtaining wire retention and the like, and 20 is a monitoring monitor (display unit) that displays calculation results by the computer 19 and the like.
[0035]
Next, a wire retention measuring method performed by the wire retention measuring apparatus having the above configuration will be described.
[0036]
In this embodiment, the total solid content of the pulp mat discharged from the wire part 12 does not cause any loss even after subsequent steps such as squeezing by the press part and drying in the dryer part 13. On the assumption, the separation ratio (wire retention) of each component in the wire part 12 is calculated.
[0037]
First, in the calculation of wire retention, based on the above assumptions, four concentrations of inlet pulp suspension total solid concentration, inlet pulp suspension ash concentration, tray white water total solid concentration, and tray white water ash concentration are calculated. Measurement is performed by the densitometers 14 and 15 (first measurement step).
Next, in the dryer part 13, in the width direction of the web (direction perpendicular to the moving direction of the web) before passing the front pre-dryer part and applying the coating liquid such as the sizing agent. The average absolute dry basis weight and the average ash content are measured using the BM meter 16 (second measurement step), and the average absolute dry basis weight and the average ash content are used to calculate the average per unit time of the web. The total solid mass and the ash mass per unit time are calculated (first calculation step).
[0038]
Furthermore, the calculation using the total concentration of the four concentration values obtained in the first measurement step and the two masses obtained in the first calculation step, using the total solid content in the wire, The amount of mass transfer such as fiber, ash, and moisture is calculated (second calculation step), and thereby the wire retention is obtained.
[0039]
Further, in this embodiment, when a device (a concentration meter, a BM meter, etc.) that continuously measures the concentration and the production amount is used, it is possible to continuously monitor the wire retention. Regarding the inlet ash concentration, it is necessary to appropriately set the fluctuating measurement error. The present invention has a function of calculating this measurement error using the jet flow rate calculated from the opening area (full width and thickness) of the inlet outlet and the outlet speed and automatically correcting it when necessary. It is also good. The arithmetic operation as described above is performed using the arithmetic function of the computer 19.
[0040]
Hereinafter, a specific example of the calculation executed by this embodiment will be described.
As described above, the densitometers 14 and 15 allow the inlet total solids concentration C _T1 , Inlet ash concentration C _A1 White water total solids concentration C _T3 Whitewater ash concentration C _A3 By measuring the total solid content one-pass retention OPR _T , Ash one-pass retention OPR _A Can be requested. This is what has been generally called retention in the wire part.
[0041]
[Expression 16]

[0042]
[Expression 17]

[0043]
If all solids except for ash are regarded as fibers, fiber one-pass retention OPR _L Is obtained by the following equation (9).
[0044]
[Formula 18]

[0045]
Further, the width of the web (width in a direction orthogonal to the moving direction of the web) ws before applying the coating liquid such as the sizing agent after the pre-dryer part, ws, and the moving speed of the web (peripheral speed of the dryer cylinder 13a) R From the average absolute dry basis weight BD in the width direction of the web measured by the BM meter 16 and the average ash content ASH, the total solid content mass T2 per unit time and the ash content A2 per unit time are obtained.
[0046]
[Equation 19]

[0047]
[Expression 20]

[0048]
Next, based on six numerical values obtained by adding the two masses T2 and A2 obtained by the equations (5) and (6) to the four concentrations obtained by the previous densitometers 14 and 15, the following equation is obtained. And the mass F1 of moisture in the pulp suspension ejected from the inlet 11 and the mass F3 of moisture in the white water ww are obtained.
[0049]
Here, the flow of the substance in the wire part 12 is shown in FIG.
[0050]
As illustrated, moisture F1, total solid content T1, ash content A1, and ash concentration (concentration using water as the denominator) C in the pulp suspension in the inlet 11 _A1 , Total solids concentration (concentration with water as denominator) C _T1 The relationship
[0051]
[Expression 21]

[0052]
[Expression 22]

[0053]
In addition, in the white water separated by the wire part, moisture F3, total solid content T3, ash content A3, concentration C _A3 , C _T3 The relationship
[0054]
[Expression 23]

[0055]
[Expression 24]

[0056]
It becomes.
[0057]
Then, the following simultaneous equations are obtained from the above equations (10) to (13) and the relationship shown in FIG.
[0058]
[Expression 25]

[0059]
Here, when F1 and F3 are solved, equations (16) and (17) are obtained.
[0060]
[Equation 26]

[0061]
[Expression 27]

[0062]
Furthermore, based on F1 and F3, the mass F2 of moisture in the pulp mat on the wire is obtained by the equation (18).
[0063]
[Expression 28]

[0064]
Therefore,
[0065]
[Expression 29]

[0066]
[30]

[0067]
[31]

[0068]
[Expression 32]

[0069]
It becomes.
[0070]
Based on the above calculation results, the total solid content wire retention WR _T , Ash wire retention WR _A , Fiber retention WR _L , Moisture wire retention WR _F Can be obtained by the following equations (1) to (4).
[0071]
[Expression 33]

[0072]
[Expression 34]

[0073]
[Expression 35]

[0074]
[Expression 36]

[0075]
In addition, the density | concentration in this invention is not limited to the density | concentration which uses water as a denominator as mentioned above, You may use the density | concentration which uses the mass of the whole pulp suspension as a denominator.
[0076]
By the way, the wire retention, which is the separation ratio in the wire part, does not fall into the tray 12b together with the white water ww in the wire part, but is expressed in the ratio of the substance remaining on the wire 12a as a pulp mat. You may express with the ratio of the substance which fell on. Expressions (1) to (4) follow the former notation, but it goes without saying that any of these may be calculated in the present invention. In addition, regarding the moisture wire retention, the ratio of the substance falling from the wire 12a together with the white water ww is also referred to as a water drain coefficient K and is defined by the following equation (23).
[0077]
[Expression 37]

[0078]
Therefore, moisture wire retention WR _F It can be seen that the water drainage coefficient K satisfies the following relationship.
[0079]
[Formula 38]

[0080]
(Comparison with one-pass retention)
Next, the wire retention obtained as described above is compared with the one-pass retention that has been conventionally used as an index in the wire part. In this example, the wire retention of all solids is taken as an example and the one-pass retention OPR _T And wire retention WR _T And compare.
Now, it is assumed that the mass T1 of the total solid content in the pulp suspension stored in the head box 11 is expressed by the following equation (25).
[0081]
[39]

[0082]
This equation (25) shows the inlet concentration C _T1 However, it is not uniformly dispersed at the measured concentration, but a non-uniform state in which the mass of the component floats by the mass t in the same concentration as the white water ww dropped from the wire 12a. Represents.
At this time one-pass retention OPR _T Can be expressed by the following equation (26).
[0083]
[Formula 40]

[0084]
Therefore, it can be said that the one-pass retention represents the rate of aggregation of the target substance in the inlet 11.
[0085]
In the actual wire part 12, F1 · WR of the moisture F1 ejected from the inlet 11 _F Is carried by the wire 12a, and the total solid content held by this moisture becomes paper, so the wire retention WR _T Can also be expressed by the following equation (27).
[0086]
[Expression 41]

[0087]
Therefore, it can be said that the wire retention is a ratio of the sum of the aggregated amount of the target substance in the inlet 11 and the floating component that becomes the paper contained in the white water carried by the wire 12a.
[0088]
The name and concept of wire retention has existed for a long time, but was not regarded as important. This is probably because the white water concentration was low and there was no significant difference between one-pass retention and wire retention. That is, as shown in the equation (27), the wire retention WR is governed by the water separation ratio as the white water concentration is high. Therefore, when the white water concentration is low, the values of the one-pass retention and the wire retention are large. There is no difference.
[0089]
However, due to the fact that today, papermaking speed has been increased, fillers have been added, DIP has been increased, etc., and white water has been circulated and reused in consideration of environmental issues. Therefore, the concentration of white water tends to increase.
Equation (27) shows that the wire retention is governed by the moisture separation ratio as the white water concentration increases, and that even if the one-pass retention is stable, the wire retention becomes unstable due to the moisture separation ratio. Yes. Therefore, in order to accurately grasp the papermaking state, it is effective to apply wire retention as an index, and the importance of wire retention is expected to increase in the future.
[0090]
(Calculation based on online measurement values)
If the six measured values used for the calculation of wire retention can be continuously monitored, the above-described physical quantities can be continuously calculated online. Of these, inlet total solid content concentration C _T1 , Inlet ash concentration C _A1 White water total solids concentration C _T3 Whitewater ash concentration C _A3 Densitometers 14 and 15 are used to continuously monitor the respective concentrations. This densitometer irradiates the pulp suspension stored in the head box 11 with laser light and xenon light, and has 14 types of theoretically independent light transmission, refraction, polarization, and scattering. The amount of physical properties (signal) is measured, and the concentration is calculated based on a linear first-order correlation with the concentration investigated in advance. That is, this densitometer has a calculation function inside, and calculates the one-pass retention OPR using the measured inlet concentration and white water concentration, and displays it. In this embodiment, an RMi retention meter (trade name) manufactured by Metso Automation Co., Ltd. is used.
[0091]
FIG. 3 shows the contents of the calibration formula of each concentration for one paper cultivar group. In FIG. 3, the concentration is expressed in mass percentage, the vertical axis is the output value of the RMi retention meter, and the horizontal axis is the actually measured concentration. The total solid content concentration is obtained by collecting a constant mass of the inlet pulp suspension or white water, obtaining the total solid mass by drying, and dividing by the evaporated water mass. The actually measured ash concentration is obtained by further baking the previously dried sample at a temperature of 900 ° C. or higher, obtaining the ash mass, and dividing by the evaporated water mass.
[0092]
As a result of the experiment, the inlet total solid content concentration C _T1 White water total solids concentration C _T3 Whitewater ash concentration C _A3 For all the paper cultivars, it can be divided into two groups and the concentration can be displayed with high accuracy using the corresponding calibration formula. _A1 As shown in FIG. 3 (c), it was found that it was necessary to divide into three varieties in one cultivar group.
[0093]
However, due to the limitation of the function of the densitometer used in this embodiment, there are only two calibration formulas. For this reason, three or more calibration formulas are used by utilizing the quantity balance of various reliable measurement values. We proposed a correction method that can cope with the case classification.
[0094]
Hereinafter, the correction method will be described.
[0095]
First, white water total solids concentration C _T3 Whitewater ash concentration C _A3 Is assumed to be correct.
[0096]
Here, when the equations (14) and (15) are transformed,
[0097]
[Expression 42]

[0098]
[Equation 43]

[0099]
However, since K should be in the range of 0 to 1, the inlet total solid content concentration C _T1 , Inlet ash concentration C _A1 Is
[0100]
(44)

[0101]
[Equation 45]

[0102]
Must exist in the range. The water run-off coefficient K is determined depending on where in this range.
[0103]
The mass T2 per unit time of the total solid content of the pulp mat and the mass A2 per unit time of the ash are determined from the measured values of the BM meter 16, but if the mass F1 of the inlet moisture per unit time is not determined, Solid content concentration C _T1 , Inlet ash concentration C _A1 The existence range cannot be obtained.
[0104]
Therefore, in this embodiment, the jet flow rate F1 ′ is used as the process value. As shown in the equation (32), the jet flow rate F1 ′ is obtained by multiplying the inlet outlet full width w, thickness b, wire speed v, wire speed / jet speed ratio j, density ρ, and jet contraction coefficient s. Can be sought.
[0105]
[Equation 46]

[0106]
Among these values, the jet contraction coefficient s and the density ρ are not always obtained accurately because they are physical property values of the pulp suspension that constantly change. However, the fluctuation range of the jet contraction coefficient s and the density ρ depends on the inlet total solid content concentration C. _T1 , Inlet ash concentration C _A1 Therefore, even if the jet contraction coefficient s and the density ρ are used as fixed values, a large error does not occur. As the jet contraction s and density ρ, the moisture contraction coefficient s and density ρ can be substituted.
[0107]
In addition, since F1 is obtained as a dependent variable by the simultaneous equations consisting of the above-described equations (14) and (15), by dividing by a numerical value other than the jet contraction coefficient s used for F1 ′, It is also possible to obtain the jet contraction coefficient s.
[0108]
In this embodiment, the water run-off coefficient K shown in Expression (23) is used as an index for determining whether or not to correct the calculated value.
[0109]
[Equation 47]

[0110]
K is theoretically in the range of 0 to 1. However, in reality, there is no situation in which no moisture falls under the wire or all moisture falls, so the range of K (a <K < b (0 <a, b <1)) can be set. In the sense of excluding only an extreme case, for example, the range of K is 0.1 to 0.95, and the bias error can be ± 0 within the range. In other words, no correction is made unless the inlet concentration exceeds the allowable range from the physical quantity balance.
[0111]
Maximum value set by K (K _max = 0.95) or more, the inlet total solid concentration C _T1 Error △ C _T1 , And inlet ash concentration C _A1 Error △ C _A1 Can be obtained by equations (33) and (34).
[0112]
[Formula 48]

[0113]
[Equation 49]

[0114]
In addition, the minimum value (K _min = 0.1) or less, the inlet total solid content concentration C _T1 Error △ C _T1 , And inlet ash concentration C _A1 Error △ C _A1 Can be obtained from Equation (35) and Equation (36).
[0115]
[Equation 50]

[0116]
[Equation 51]

[0117]
By subtracting these errors from the measured value, it is possible to obtain a limit inlet concentration that is allowed from the balance of the quantity. Inlet total solids concentration C measured at the next sampling _T1 , Inlet ash concentration C _A1 From the error △ C _T1 , △ C _A1 Using the concentration obtained by subtracting, the water outage coefficient K ′ shown in Equation (37) is obtained. This drainage coefficient K ′ is used as an indicator for determining whether to inherit the previously determined error.
[0118]
[Formula 52]

[0119]
Since the inlet concentration does not change abruptly, K ′ is K _max Or K _min The value should be close to. K '> K _max , K '<K _min If K 'is K _max , K _min Again so that the error ΔC is equal to _T1 , △ C _A1 Is fixed. K _min <K '<K _max In the case of error △ C _T1 , △ C _A1 As is, K ′ is regarded as a change in the process state. That is, the correction amount is not changed unless the corrected inlet density exceeds the allowable range from the quantity balance. In addition, changes within the balance of quantity become a valuable information source for capturing subtle fluctuations in wire retention. Therefore, what is required for the inlet concentration measurement is to capture the concentration change more accurately than the absolute concentration instruction.
[0120]
In this case, inlet ash concentration C _A1 The instruction of the three types is different, and the error caused by each type is a bias error. Therefore, the gradient of density change in each type is the same as shown in FIG. For this reason, sufficiently accurate process fluctuations can be captured by the correction method as described above. Further, this correction method seems to be effective for a bias error that occurs irregularly due to dirt on the measurement window. However, if the behavior is completely different depending on the product type, it is necessary to improve the concentration measuring device so that an accurate concentration change can be captured for each product type.
[0121]
(Implementation results)
In FIG. 4, the case where the change of each component during operation is represented by wire retention by the wire retention measuring device in this embodiment, and the case where it represents by the conventional one-pass retention are each shown. As is clear from the figure, changes in wire retention of ash, fiber, and total solids correspond well to changes in moisture wire retention, but changes in one-pass retention correspond to moisture wire retention. In addition, it can be seen that the correspondence relationship between the ash content and the total solid content does not correspond as clearly as the wire retention.
[0122]
Table 1 shows a list of constants and physical quantities used in the description of the embodiment of the present invention.
[0123]
[Table 1]

[0124]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the retention of each component such as the total solid content, ash content, fiber content, and moisture on the wire part of the paper machine, that is, the wire retention is continuously performed and the speed of the paper production, etc. It can be accurately detected according to the operating state.
[0125]
For this reason, it is possible to estimate the component ratio of the pulp mat due to the speed change, the formation state of the paper layer, etc., and it is possible to realize accurate retention control, which has been considered difficult in the past. Stable operation can be realized.
[0126]
It is also possible to comprehensively evaluate the influence of various chemicals on the operation by comparing one-pass retention, wire retention, water drainage coefficient, and the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a wire retention measuring device of a paper machine in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a substance flow in the wire part of the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a calibration equation in the densitometer of the embodiment.
FIGS. 4A and 4B are diagrams respectively showing a case where a change in each component during operation is represented by wire retention and a case where it is represented by conventional one-pass retention by the wire retention measurement device according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
11 Inlet
12 Wire part
12a wire
12b tray
13 Dryer part
13a Dryer cylinder
14 Densitometer
15 Densitometer
16 BM meter
17 Take-up reel
18 servers
19 Computer
20 Monitor
www white water

Claims (8)

The pulp suspension ejected from the paper machine inlet is dewatered at the wire part, and at least one separation ratio of total solids, fibers, ash, and moisture when separating into pulp mat and white water is obtained. A wire retention measuring device for a paper machine,
1st which measures the inlet total solid content concentration and inlet ash content concentration of the pulp suspension spouted from the inlet, and the white water total solid concentration and white water ash content concentration in the white water produced by dehydration in the wire part Measuring means,
About the web after drying, the second measurement means for measuring the average absolute dry basis weight in the width direction of the web and the average ash content,
For the web after drying, using the web width, the web speed, the average absolute dry basis weight of the web, and the average ash content of the web, the total solids per unit time of the web A first calculating means for calculating a partial mass and an ash mass per unit time of the web;
The inlet total solid concentration, the inlet ash concentration, the white water total solid concentration, and the white water ash concentration obtained by the first measuring means, and the web unit obtained by the first calculating means. Using the total solid mass per hour and the ash mass per unit time of the web, at least one of total solid content, fiber content, ash content, and moisture separated by dehydration in the paper machine wire part A second calculating means for calculating a separation ratio;
Output means for sending an output signal representing the separation ratio calculated by the second calculation means;
A machine for measuring wire retention of a paper machine. Provided with display means for displaying at least one separation ratio of total solid content, fiber content, ash content, and moisture obtained by the second calculation means in accordance with an output signal of the output means. The wire retention measuring device for a paper machine according to claim 1, characterized in that: The second calculating means performs at least one of total solid content, fiber content, ash content, and moisture separated by dehydration in the wire part by performing calculations according to the following formulas (1) to (4). The wire retention measuring device for a paper machine according to claim 1 or 2, wherein one separation ratio is calculated.

However, WR _T : Total solid content wire retention,
WR _A : Ash wire retention WR _L : Fiber wire retention WR _F : Moisture wire retention F1: Moisture per unit time in pulp suspension ejected from the inlet F2: Per unit time of moisture in the pulp mat Mass F3: Mass per unit time of water in white water A1: Mass per unit time of ash in the pulp suspension ejected from the inlet A2: Mass C per unit time of ash in the web after drying _A1 : Inlet ash concentration C _A3 : White water ash concentration C _T1 : Inlet total solid concentration C _T3 : White water total solid concentration T1: Mass T2 per unit time of total solid in the pulp suspension ejected from the inlet : The mass per unit time of the total solid content in the web after drying. The first calculation means performs the calculation represented by the following formulas (5) and (6) to thereby calculate the total solid content mass T2 per unit time in the web and the ash content mass per unit time. A wire retention measuring device for a paper machine according to claim 3, wherein A2 is calculated.

However,
T2: Mass per unit time of total solid content in the web after drying A2: Mass per unit time of ash content in the web after drying ws: Width of the web after drying R: Speed of the web after drying BD: Average dry basis weight ASH in the width direction of the web after drying: ASH content in the width direction of the web after drying. The first measuring means irradiates the sample with light and measures at least one of light transmittance, refraction, polarization degree, and scattering degree to obtain the concentration of the sample. A wire retention measuring device for a paper machine according to any one of claims 1 to 4. In the second measuring means, the means for measuring the average absolute dry basis weight BD in the web width direction is a β-ray transmission absorption basis weight measuring instrument, and the means for measuring the average ash content ASH is X-ray transmission absorption. The paper machine wire retention measuring device according to any one of claims 1 to 5, wherein the ash content measuring device is of a type. The pulp suspension ejected from the paper machine inlet is dewatered at the wire part, and at least one separation ratio of total solids, fibers, ash, and moisture when separating into pulp mat and white water is obtained. A wire retention measuring device for a paper machine,
First input means for inputting an inlet total solid content concentration, an inlet ash concentration, a white water total solid content concentration, and a white water ash content concentration of a pulp suspension ejected from the inlet, obtained by a predetermined measuring means;
For the web after drying, input the average absolute dry basis weight in the web width direction obtained by the measuring means, and the average ash content, and further input the width of the web and the speed of the web, A first computing means for calculating a total solid mass per unit time of the web and an ash mass per unit time of the web;
The inlet total solid concentration, the inlet ash concentration, the white water total solid concentration, the white water ash concentration, the white water ash concentration, the total per unit time of the web obtained by the first input means and the first calculation means. Solid content, physical quantity of ash mass per unit time of the web, using paper machine wire part, separated by dehydration, at least one separation ratio of total solid content, fiber content, ash content, moisture, That is, the 2nd calculating means which calculates wire retention,
An output means for outputting the separation ratio calculated by the second computing means, that is, wire retention;
A machine for measuring wire retention of a paper machine. The pulp suspension ejected from the paper machine inlet is dewatered at the wire part, and at least one separation ratio of total solids, fibers, ash, and moisture when separating into pulp mat and white water is obtained. A method for measuring the wire retention of a paper machine,
A step of measuring an inlet total solid concentration, an inlet ash concentration, a white water total solid concentration, and a white water ash concentration of a pulp suspension ejected from the inlet, and
Measuring the average absolute dry basis weight in the web width direction and the average ash content in the web width direction for the web before applying the chemical after the predryer part; and
For the web before applying the coating liquid after the pre-dryer part, the width of the web, the speed of the web, the average absolute dry basis weight of the web, and the average ash content of the web are used. Calculating the total solid mass per unit time of the web and the ash mass per unit time of the web;
The inlet total solid concentration, the inlet ash concentration, the white water total solid concentration, the white water ash concentration, the total solid content mass per unit time of the web, obtained by the measurement step and the calculation step, the web Using the physical quantity of ash mass per unit time, calculate the separation ratio of at least one of total solids, fibers, ash, and moisture separated by dehydration in the paper machine wire part, that is, wire retention. A calculation step;
An output step of outputting the separation ratio calculated by the calculation step, that is, wire retention;
A method for measuring wire retention of a paper machine, characterized by comprising:

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