CN111295477B - 经由振动分析在造纸系统中的沉积物检测 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种造纸系统，所述造纸系统包含：多个导辊，所述多个导辊包括第一导辊；载体，所述载体形成与所述多个导辊接触的连续表面，所述载体具有纸侧和背侧并且被配置成在造纸工艺期间围绕所述多个导辊在第一方向上行进；纸料源，所述纸料源被配置成向所述载体的所述纸侧提供纸料；清洁刀片，所述清洁刀片被布置成清洁所述第一导辊；振动传感器，所述振动传感器配置成检测所述清洁刀片的振动；以及控制器，所述控制器与所述振动传感器通信并且被配置成从所述振动传感器接收振动数据、分析所接收到的振动数据，并且如果所述振动数据满足预定条件，则发起校正动作。此外，本发明涉及一种用于解决造纸系统中的沉积物问题的方法。

Description

经由振动分析在造纸系统中的沉积物检测

相关事宜

本申请要求于2017年10月24日提交的美国临时专利申请第62/576,416号的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明一般地涉及用于解决造纸系统中沉积物问题的造纸系统和方法。

背景技术

在造纸工艺期间，纸张在造纸系统中(例如，在一系列辊之间行进的载体上)由纸料形成，并且可以在一个或多个加热的干燥筒(例如，用于薄棉纸)上、在单个大的干燥筒(称为Yankee或Yankee烘缸)上干燥。在造纸工艺期间，来自纸料的沉积物可以形成于各个辊或系统中的其它位置上，这可导致低效操作，除非系统被清洁。

系统可以包括定位在系统中的清洁刀片，该清洁刀片意在用于例如从系统中的辊上去除一些此类沉积物。然而，刀片可能磨损和/或被此类沉积物覆盖，从而降低刀片清洁系统的效率。由于停机时间会减少系统的纸输出量，所以从需要系统停工维修的观点来看，刀片清洁或更换可能是昂贵的。

此外，形成于系统中的可能负面影响纸质量的沉积物通常是通过检测由系统生产的纸中的缺陷来实现，这并不一定是沉积物形成于系统中的可靠指标。此外，即使此类视觉检查确实导致检测到过量沉积物，已经由系统生产的纸的质量也比期望的低，这可能导致产品和生产有缺陷产品所花费的时间的损失。处理该问题需要更多的时间和资源，例如，通过停工和清洁该系统。这导致系统输出量的附加损失，这对于纸产品制造商来说可能是昂贵的。

发明内容

本发明的各方面大体上涉及用于监测定位在造纸系统中的清洁刀片的振动的系统和方法。示范性造纸系统可以包括多个导辊和形成与多个导辊接触的连续表面的载体，该多个导辊包括第一导辊。纸料源可以被配置成向载体的纸侧提供纸料。

此类系统可以包括清洁刀片，该清洁刀片与第一导辊相关联并布置成清洁该第一导辊。在一些实例中，系统可以包括联接至清洁刀片的振动传感器，该振动传感器被配置成检测清洁刀片的振动。控制器可以从振动传感器接收表示清洁刀片的振动的振动数据，并分析所接收到的振动数据。在一些实施例中，如果振动数据满足预定条件，则控制器可以被配置成发起校正动作。

在一些情况下，清洁刀片的振动可以指示形成于第一导辊上的过多沉积物，从而引起振动。在第一导辊处的此类沉积物可以指示在整个系统中形成的总体增加的沉积物，这可导致在造纸工艺期间的各种问题。因此，在一些实例中，控制器可以分析振动数据以确定所确定的预定条件的可能原因，诸如，系统内存在过度振动和/或沉积。在各种系统中，与一个或多个辊相关联的一个或多个清洁刀片可以包括相关联的振动传感器，该振动传感器用于感测系统内的各个位置处的振动。来自此类一个或多个位置的振动数据可以用于表征振动的原因，诸如，形成的沉积物的类型、形成的沉积物的量等。校正动作可以由此类表征来确定。

在一些此类系统中，控制器可以发起针对所确定的振动和/或沉积物的原因的校正动作，以便减少系统中沉积物的数量和/或比率，从而改善和/或延长系统的操作。例如，系统可以包括与控制器通信的第一化学品源，诸如，水、固定剂、分散剂、表面活性剂、凝结剂、溶剂、脱模剂和防粘剂中的一种或多种。在一些此类实例中，发起校正动作可以包括：例如在系统中的一个或多个特定位置处改变从第一化学品源分配的化学品的量以减少沉积物形成。

附图说明

图1示出了示范性造纸系统的高级示意图。

图2是造纸系统的一部分的透视图。

图3是示出了造纸系统的一部分的示意图。

图4示出了替代辊配置的示意图。

图5示出了辊和靠近辊以用于清洁其表面的清洁刀片的透视图。

图6是清洁辊的刀片的截面图。

图7是绘示了用于处理造纸系统中过量沉积物的检测的示范性方法的工艺流程图。

图8是绘示了造纸系统中各组件之间的通信的示意图。

具体实施方式

本发明的各方面大体上涉及用于检测在造纸工艺期间形成于各个位置中的任一个中的沉积物的系统和方法。本发明的其它方面大体上涉及用于减少所检测到的沉积物的量和/或防止附加沉积物的将来累积的系统和方法。

图1示出了示范性造纸系统的高级示意图。图1的系统是示范性的，并且仅示出了造纸系统的一个特定实例，例如，薄页纸造纸机。本领域的技术人员将理解，造纸机的许多实例和配置是可能的，并且在此描述的本发明的各方面将适用于任何适当系统，而不仅仅是通过示范性附图所绘示的那些系统。例如，其它造纸机类型可以包括被配置成生产各种等级的纸的机器，包括但不限于：薄页纸、面巾纸、餐巾纸、无纺布纸、纸板、包装纸、挂面纸板、瓦楞芯纸、印刷和书写纸、新闻纸、市场纸浆和精品级纸。

图1的系统100包括流浆箱102，流浆箱102被配置成将纸料提供到系统100中以进行处理。在所示实例中，来自流浆箱102的浆料在作为双网系统(具有网106和108)的一部分的成形辊104处被接收。浆料沿着网108行进到网108与载体112之间的压区110。在一些实例中，载体112包含毛毡材料。示范性毛毡材料可以包括由聚酰胺纱线制成的织造材料，例如，以不同的分层设计布置。其它示范性载体112材料可以包括但不限于：成形织物、带(例如，NTT带，诸如，由芬兰埃斯波的Valmet Corporation提供)、转移织物和带、以及透气织物。

如图所示，载体112具有纸侧114和与纸侧相对的背侧116，浆料在压区110处从网108接收到纸侧114上。载体112围绕一系列辊行进，其中载体的背侧116与辊接触，直到载体112遇到压辊118。在压辊118处，从浆料中挤压出水分，并将浆料转移到压区120处的烘缸122(例如，Yankee烘缸)。在所示实例中，浆料在烘缸122处干燥并经由起皱刀片124起皱以形成薄片126，薄片126由辊128接收以用于储存或进一步处理。

在将纸产品从载体112转移到压区120处的烘缸122之后，载体在返回到压区110以接收来自网108的纸料之前继续通过载体调整区段130中的一系列辊。当载体行经载体调整区段130中的辊周围时，辊可以与载体112的纸侧114和背侧116两者相接。此类辊可以用于引导载体112通过造纸系统100，以使载体112准备用于在压区110处接收纸料材料以继续造纸工艺。如本文将在别处描述的，在一些实例中，载体调整区段130进一步包括附加组件，诸如，化学品源、喷雾器、干燥器、真空等，以促进载体112的调整以供进一步使用。

如图1所示，载体通常沿顺时针方向围绕辊移动。然而，例如在载体调整区段130中存在使载体112不总是沿顺时针方向行进的区段。因此，除非另外指明，否则当在本文中被称为在给定方向(例如，第一方向)上行进时，系统组件(例如，载体112)通常在该系统方向上而不是在绝对方向上行进。例如，在图1所示实例中，载体112在第一方向上围绕一系列辊行进，尽管有时沿顺时针或逆时针方向围绕各个辊行进。

图2是造纸系统的一部分的透视图。图2中所绘示的区段包括载体212，载体212具有围绕多个辊延伸的纸侧214和背侧216。压辊218与烘缸222之间的压区220使得来自载体212的纸侧214的纸料从载体212被转移到烘缸222。靠近烘缸222定位的刀片架225包括起绉刀片224，起皱刀片224用于使来自烘缸222的干燥纸产品223起绉以形成起绉薄片226。在图2的实例中，烘缸222包括转速表229，转速表229可以用于测量烘缸222的转数。将理解，尽管转速表229定位在烘缸222的旋转轴上，但一个或多个此类转速表可以定位在造纸系统中的任何地方。此外，由于许多系统组件彼此一致地旋转(例如，烘缸222和压辊218)，并且如果各个组件的尺寸是已知的，则可以使用单个转速表(例如，229)测量来计算不同系统组件的旋转速度和/或线速度。在将纸料转移到压区220处的烘缸222上之后，载体212行进通过载体调整区段230，在载体调整区段230处载体212可以被处理并准备接收更多纸料。

图3是示出了造纸系统的一部分的示意图。系统300的所示部分包括具有纸侧314和背侧316的载体312。载体312与系统300中的多个辊接触并围绕该多个辊行进。例如，如参照图1所描述的，载体可以接收待由载体312运载到系统300中的其它组件的纸料。在所示实例中，载体312在靠近辊311的压区310处将纸料接收到载体的纸侧314上。纸料由载体运载到包括压辊318和烘缸322的压区320，其中纸料从载体312被转移到烘缸322。

在压区320处转移纸料之后，载体312继续通过系统的载体调整区段330，直到其返回到压区310以接收更多纸料。在所示实例中，载体312在系统300的载体调整区段330中的部分以虚线示出。在该区段中，由于纸料已被转移到压区320处的烘缸322，所以载体312通常包括很少或不包括纸料。相反，当载体312在其纸侧314上运载纸料时，载体312以实线示出在压区310与压区320之间。

在图3的示范性示意图中，载体调整区段330包括与载体312的纸侧314和背侧316中的一个相接的多个辊。载体调整区段330包括辊332a、332b和332c，辊332a、332b和332c在纸料已基本上被转移到烘缸322之后与载体312的纸侧314相接。在一些实例中，辊332a、332b和332c可以收集在将纸料转移到烘缸322上之后残留在载体312的纸侧314上的碎屑。例如，在将纸料转移到造纸系统中的另一区段(例如，烘缸322)之后，被称为“胶粘物”的沉积物可以粘附到载体312上。载体312可以经由多个辊(例如，332a-c)被引导通过载体调整区段330，使得载体312的纸侧314和/或背侧316根据需要经受一个或多个清洁过程(例如，在本文在别处描述的化学品源338d、338e和真空/鼓风机340b、340c处)以从载体312上去除胶粘物。

在一些实例中，当引导结垢的载体312通过系统300的载体调整区段330时，辊(例如，332a-c)可能不利地收集来自载体312的沉积物(例如，胶粘物)，从而导致此类辊上不利地累积沉积物。在图3的实例中，辊332a、332b、332c分别具有与其相关联的清洁刀片334a、334b、334c。当辊旋转时，每个清洁刀片334a、334b、334c可以用于刮擦其相应辊332a、332b、332c的表面，以便清洁掉其表面上的沉积物。例如，在示范性操作中，辊332a与载体312的纸侧314接触。在纸料被转移到烘缸322上之后留在载体312上的沉积物可以在辊332a与载体312接触时积聚在辊332a上。在辊332a旋转时，辊332a的表面刮擦刀片334a，从而从辊332a的表面上去除沉积物。其它沉积物可以从载体312被转移到附加辊332b、332c上。

示范性系统进一步包括分别与辊332a、332b和332c相关联的化学品源336a、336b和336c。化学品源336a、336b和336c可以包括例如喷杆，喷杆分别基本上沿对应辊332a、332b和332c的纵向方向延伸。在其它实例中，化学品源336a、336b和336c可以包括朝向对应辊或相对于对应辊的纵向方向以较小角度喷雾的单个喷雾器。化学品源336a、336b、336c可以布置成靠近相应辊332a、332b、332c将一种或多种化学品引入到系统中。此类化学品可以用于促进与特定化学品源相关联的载体312和/或辊的清洁和/或冲洗。在一些此类实例中，将化学品应用于辊(例如，332a-c)，使得化学品随后被转移到载体312上以促进载体312的清洁。

可以使用的示范性化学品包括水、分散剂、表面活性剂、凝结剂、溶剂、防粘剂、固定剂、脱模剂等。在一些实例中，可以根据处理计划表连续地或周期性地将此类化学品引入到载体312和/或一个或多个辊(例如，332a、332b、332c)。在一些实例中，可以实施不同的化学品程序以在例如手动或自动(例如，按照计划表)发起此类程序时引入一种或多种此类化学品。

尽管图3的示范性载体调整区段330包括与载体312的纸侧314接触的三个辊(332a、332b、332c)，每个辊具有相关联的刀片(334a、334b、334c)和化学品源(336a、336b、336c)，但是将理解，各种替代配置是可能的。例如，可以使用任何数量的辊。辊可以配备有用于清洁其表面的零个、一个、两个或更多个刀片。相似地，辊可以具有零个、一个、两个或更多个相关联的化学品源，这些化学品源被配置成靠近辊应用化学品。在一些情况下，多个辊可以共用一个或多个刀片和/或化学品源。图3的载体调整区段330进一步包括多个附加组件，诸如，定位在整个系统中的真空/鼓风机340a、340b、340c和附加化学品源338a、338b、338c、338d和338e。此类组件可以用于清洁载体312和/或帮助将纸产品转移到载体312或从载体312转移纸产品。

图3所示系统进一步包括附加组件，这些组件可以用于促进载体312的清洁和/或准备以接收更多纸料，以继续造纸工艺。附加化学品源338a、338b、338c、338d、338e定位在整个系统中，以向载体312和/或整个系统中的各个辊提供化学品。一些此类辊与载体312的背侧316接触。其它组件(诸如，真空/鼓风机340a、340b、340c)相似地放置在整个系统中，以促进清洁和/或准备载体312和/或转移纸产品。

如所描述的，图1和图3示出了辊的示范性配置，在造纸工艺期间，一个或多个载体行进通过这些辊且围绕其行进。图4示出了替代辊配置的示意图。在图4的实例中，薄片412行进通过多个辊432a、432b、432c。在各个实施例中，辊432a、432b、432c可以包括压辊、干燥辊、中心辊配置等。辊的此类示范性布置可以在整个造纸系统的各个位置中找到。在一些实施例中，薄片412包括载体，其中纸产品安置在载体的一侧上。在其它实例中，薄片412包含一对载体(例如，两种毛毡材料)，其中纸产品安置在两个载体之间，使得纸料不与辊432a、432b或432c中的任一个接合。在仍其它实例中，薄片412包括与辊432a、432b和432c直接接触的纸产品。

在一些实例中，沉积物(例如，胶粘物)例如从载体的纸侧或从直接与辊相接的纸产品形成于辊432a、432b、432c上。在图4的实例中，刀片434a、434b被定位成使得当辊432b旋转时，辊432b的表面刮擦刀片434a、434b例如以清洁辊432b的表面。化学品源436定位成靠近辊432b，以用于向辊432b和/或刀片434a、434b提供化学品。在一些实例中，可以使用经由化学品源436提供的一种或多种化学品，例如，以帮助去除形成于辊432b上的沉积物。此外或可替代地，化学品可以用在薄片释放应用中以帮助在辊之间转移薄片412(例如，与辊直接接触的纸材料)。在一些此类实例中，由化学品源436提供的化学品可以包括油和油-表面活性剂混合物。将理解，图4的示范性配置是能够将刀片和化学品源定位成靠近造纸系统中的一个或多个辊的方式的另一可能实例，但其它配置也是可能的。

图5示出了辊和靠近辊以用于清洁其表面的清洁刀片的透视图。如图所示，辊532与载体512的纸侧514接合。如在别处描述的，在其它实例和/或系统中的其它位置(例如，图3的载体调整区段330)中，辊可以替代地与载体512的背侧516接合。

从图5的透视图，当载体512移动通过系统时，辊532逆时针旋转。系统包括由刀片架542支撑的刀片534，使得当辊532旋转时，辊532表面刮擦刀片534。在一些实例中，刀片534和/或刀片架542可以定位成使得刀片534例如经由刀片534和/或刀片架542的手动和/或自动移动而选择性地与辊532接合或脱离。如本文在别处所描述的，刀片534可以用于刮擦和清洁辊532的表面，例如，以从辊532上去除沉积物，诸如，胶粘物。

在一些实例中，刀片(例如，534)可以与一个或多个振动传感器相关联，该一个或多个振动传感器被配置成检测刀片的振动并且生成表示该振动的振动数据。在所示实例中，振动传感器544和546定位在刀片架542上，以在清洁过程期间检测刀片534和/或刀片架542的振动。在一些实例中，刀片534和刀片架542彼此刚性地附接，使得刀片534和刀片架542的振动基本上相同。此外或可替代地，振动传感器(例如，544、546)可以直接定位在刀片534上，以用于测量其振动。示范性振动传感器可以包括加速度计，诸如，压电加速度、微机电系统(MEMS)、压电薄膜、非接触光学振动传感器(例如，光纤振动监测)、或其它合适的加速度计。

图5所示实例包括朝向刀片架542的相对端定位的振动传感器544和546。在一些此类实例中，可以单独地分析刀片534和/或刀片架542的每一端的振动。尽管在图5的实施例中示出了两个振动传感器(544和546)，但是将理解，各种配置是可能的。例如，在一些实施例中，单个振动传感器可以定位在刀片架542上或刀片534本身上，诸如，在刀片534或刀片架542的中心。在其它实例中，三个或更多个振动传感器可以定位在刀片(例如，534)或刀片架(例如，542)上，以用于在操作期间检测刀片的振动。刀片534和/或刀片架542在操作期间所经历的振动可以用于确定一个或多个系统组件的状况。

图6是清洁辊的刀片的截面图。在图6的实例中，刀片架642将刀片634支撑为抵靠辊632的表面。辊632显示为在箭头633的方向上旋转，使得辊632的表面刮擦刀片634。在操作期间，当辊632旋转时，辊632的表面上的沉积物660(例如，胶粘物)遇到刀片634，并从该表面上被去除。因此，刀片634可以用于清洁辊632的表面。

刀片架642包括附接于其上的振动传感器644，振动传感器644被配置成检测刀片634和/或刀片架642的振动。振动传感器644包括用于与一个或多个外部组件相接的接口648。在各个实例中，接口648可以向振动传感器644提供电力。此外或可替代地，接口648可以用于将数据传达至振动传感器644或从振动传感器644将数据传达至另一组件(诸如，系统控制器)。在一些实施例中，接口648能够进行有线和/或无线通信。

在一些情况下，刀片634所经历的振动是辊632表面上的沉积物660的各种特性的函数。例如，沉积物660的大小、数量、硬度或其它特性可以在系统操作期间(例如，在清洁过程期间)引起刀片634的振动。因此，可以分析由振动传感器644生成并从接口648接收的振动数据，以用于确定关于辊632上的沉积物660的信息。

在各种造纸系统或工艺中，一个或多个此类清洁刀片可以如图6所示那样用于清洁一个或多个辊的表面。例如，返回参照图3，清洁刀片334a、334b和334c可以类似于图6中的清洁刀片634分别相对于辊332a、332b和332c进行布置。此外或可替代地，一个或多个振动传感器(例如，图5中的544、546)可以与检测到振动的每个刀片相关联。可以分析来自定位在一个或多个辊上的一个或多个振动传感器的振动数据以确定例如关于相应辊上的沉积物(例如，660)的细节。

在一些实施例中，从一个或多个振动传感器收集的数据可以用于检测对应辊上的不利沉积物累积。例如，在一些实例中，沉积在辊上的胶粘物的量越大意味着在造纸工艺中纸料中的胶粘物的浓度越高，这可能导致纸质量有问题。例如，纸料中的过量胶粘物可能导致纸产品的外观有问题、成品中有缺陷或孔等。此外或可替代地，积聚在载体312和/或辊上的沉积物可以导致纸质量受损。例如，参照图3，如果载体312是脏的(例如，带有累积的胶粘物)，则脏的载体可能负面地影响在压辊318处发生的用于帮助干燥纸料的脱水过程。此外，残留在毛毡上的沉积物可能导致从载体转移的纸产品中有孔，这可能导致具有缺陷的纸产品和/或在将来处理期间不期望的纸张破裂。因此，来自一个或多个振动传感器的振动数据可以用于处理或防止系统中过量沉积物的累积。

图7是绘示了用于处理造纸系统中过量沉积物的检测的示范性方法的工艺流程图。该方法包括从检测与一个或多个对应辊相关联的一个或多个清洁刀片的振动的一个或多个振动传感器接收振动数据的步骤(770)。可以分析所接收到的振动数据(772)以确定振动数据是否满足一个或多个预定条件(774)。如图7所示，可以与此类一个或多个预定条件相关联的示范性参数可以包括但不限于：振动数据的频率含量、幅度、持续时间、变化率(例如，时间导数)或振动数据的RMS、振动波形数据的圆度轮廓(例如，平均圆度轮廓中的变化和/或尖峰)或其组合。通常，满足预定条件的振动数据的一个或多个此类参数可以包括：例如，高于预定阈值、低于预定阈值或在预定值范围内。例如，在一些实例中，确定振动数据是否满足一个或多个预定条件包含：将所检测到的振动幅度与阈值进行比较并且确定该幅度超过该阈值。在其它实例中，满足预定条件可以对应于振动的幅度在预定时间长度内超过阈值，以便减少误报的发生。

在一些实施例中，分析所接收到的振动数据(772)包含：例如经由振动数据的快速傅立叶变换(FFT)来分析所接收到的振动数据的频率含量。在此类实施例中，可以在振动数据分析期间单独地分析各种频带。例如，在一些实施例中，可以将多个频带中的每一个中的振动的幅度单独地与阈值进行比较以用于确定振动数据是否满足一个或多个预定条件(776)。在一些实例中，将每个频带的幅度与相同阈值进行比较，但在其它实例中，可以将不同频带的幅度与不同阈值进行比较。在仍其它实例中，可以将每个频带与阈值进行比较，并且一个或多个预定条件包括多个频带中的一个或多个在预定时间量内超过其相应阈值。

在一些实例中，将所检测到的振动的幅度与阈值(例如，在时域或频域中)进行比较包含：将该幅度与指示各种振动程度的多个阈值进行比较。在一些此类实例中，每个阈值与预定时间量相关联，在该预定时间量内，为了检测振动而必须超过阈值。

根据图7的方法，如果在步骤774处振动数据不满足一个或多个预定条件，则重复该过程，并且接收振动数据(770)以用于进一步分析。在一些实例中，连续地接收新的振动数据。在其它实例中，根据某一间隔分析振动数据，诸如，每分钟一次、每小时一次、每天一次等。此外或可替代地，振动分析可以是例如由系统操作员手动发起的。

如果在步骤774处振动数据确实满足一个或多个预定条件，则确定并发起适当的校正动作以处理所检测到的条件(778)。在一些实例中，适当的校正动作仅包含向用户警告所检测到的条件(780)。一旦被警告，用户可以例如检查系统以确定该条件的原因(例如，过度振动)。检查系统可以包括：探查系统的振动和/或过量沉积物的原因、关闭系统以进行清洁或其它维护等。

在一些实施例中，如果在步骤774处检测到此类条件，则表征振动数据(776)。表征振动数据可以以各种方式来执行，诸如，分析振动数据的频率含量。在一些实例中，振动数据的频率含量可以表示与正在分析其振动数据的刀片相关联的辊的各种状况。例如，在一些情况下，振动数据的频率含量可以取决于辊上的沉积物的类型(例如，硬沉积物，诸如，无机填料，和软沉积物，诸如，粘合剂)而不同。

在其它实例中，来自多个传感器的振动数据可以一起进行分析以表征振动数据。例如，参照图3的示范性系统，与刀片334a和334c相关联的振动传感器可以独立地产生表示每个刀片的单独振动的振动数据。在一个刀片处存在的(多个)预定条件(例如，具有高于阈值的幅度的振动)与另一个相比较可以提供关于系统中沉积物的性质的指示。在另一实例中，参照图5的说明性实例，分析来自振动传感器544和振动传感器546两者的振动数据可以提供关于系统中的可能沉积物在给定辊(例如，532)上的位置的信息。

振动数据的表征(诸如，上文描述的实例)可以提供附加信息，该附加信息可以用于确定一个或多个适当的校正动作以处理所检测到的一个或多个预定条件(诸如，所检测到的过度振动)。例如，在参照图3所描述的示范性实施例中，对布置成清洁对应辊332a的清洁刀片334a的振动数据的频率分析可以提供关于形成于辊332a上并因此存在于系统中的沉积物的类型的信息。如本文在别处描述的，各种化学品可以用于帮助去除和/或防止此类沉积物形成于系统内(例如，在载体312或其它机器表面上)。例如，化学品源336a可以用于向辊332a提供化学品以帮助去除靠近辊332a形成的沉积物。相似地，在刀片334a处的一个或多个预定条件(诸如，过度振动)可以指示通常在造纸工艺期间应用至辊332a(例如，经由化学品源336a)或系统中的其它地方(例如，经由化学品源338e)的化学品已耗尽且应得到补充。因此，为了处理所检测到的振动的校正动作可以包括调节在系统中的一个或多个位置处提供的化学品(782)。

在另一实例中，参照图1，与清洁刀片相关联的振动数据可以指示在流浆箱102处作为纸料材料添加的不合适的配料组分。振动数据的表征可以用于识别可能被校正的不合适的配料。因此，用于处理所检测到的振动的另一示范性校正动作可以包括调节作为纸料引入到造纸系统中的配料(784)。调节配料的示范性方式可以包括降低配料的再循环含量或改变再循环纤维的类型(例如，更清洁类型的纤维)，诸如，使用具有较低含量的胶粘物和粘性物和/或沥青的纤维。

在一些实施例中，表征振动数据(776)和/或确定和发起校正动作(778)可以包括基于附加沉积物数据的分析(777)。例如，来自其它系统组件的数据(诸如，光学胶粘物监测器、印刷机流出物监测器或湿部监测器)可以提供可用于表征系统中的沉积物和/或确定适当的校正动作的附加信息。在美国专利第9,562,861号中描述了此类监测器的一个或多个实例。在示范性实施例中，来自光学胶粘物监测器的数据可以补充所检测到的振动数据，以确认在一个或多个系统位置处胶粘物的存在。印刷机流出物监测器可以提供系统组件(例如，载体、辊等)由例如化学品源清洁的程度的指示。在示范性工艺中，所检测到的过度振动和存在于流出物流中的最少沉积物可以指示当前采用的工艺不能有效地从系统的某一部分去除沉积物。然而，在一些此类情况下，流出物流中沉积物的显著增加可以指示校正动作能有效地从系统中消除沉积物。

此外或可替代地，湿部监测器可以用于监测系统内的各个参数，诸如，一种或多种化学品、配料或流出物流的pH、电导率和浊度。在一些情况下，参数(诸如，pH和电导率)提供关于系统中沉积物的可能性的信息。浊度值可以指示所使用的配料的相对清洁度。此类数据可以用于表征形成于系统中的沉积物的来源和/或用于减少沉积物的量的可能校正动作。

已经描述了各种实例。在一些实施例中，图7的方法中的各个步骤可以由用户手动执行、经由例如控制器自动执行、或其组合执行。在各个系统中，控制器可以包括能够接收输入数据(例如，来自一个或多个振动传感器的振动数据)、分析所接收到的数据并基于所分析的数据提供输出的任何组件或组件的组合。输出可以包括警告(例如，指示灯、发出警报声音、发送诸如文本消息、电子邮件或其它通信等消息)、使一个或多个其它组件执行动作的控制信号等。在各个实例中，控制器可以体现为根据包括在存储器(诸如，非暂时性计算机可读介质)中的指令来操作的一个或多个处理器。此类存储器可以与控制器集成一体或分离。在其它实例中，此类控制器可以体现为布置成执行规定任务的电路(诸如，专用集成电路(ASIC))。

在一些实施例中，此类控制器可以与一个或多个振动传感器通信，并且被配置成接收(770)和分析(772)振动数据，以确定振动数据是否满足一个或多个预定条件(774)，例如，一个或多个频带中的过度振动。控制器可以进一步被配置成表征振动数据(776)，诸如，执行振动数据的频率分析。在一些此类实例中，控制器可以在表征振动数据之后确定和发起适当的校正动作以处理所检测到的一个或多个条件(778)。

在一些实施例中，控制器可以基于振动数据的表征在预定条件的不同原因之间进行区分。例如，在示范性配置中，控制器可以分析由与清洁刀片(例如，334a)相关联的一个或多个振动传感器提供的振动数据的频率含量，确定形成于与刀片相关联的辊(例如，334a)上的沉积物的可能类型。控制器可以确定用于处理特定类型的沉积物的适当的动作过程并发起该动作，诸如，使得化学品源(336a)应用或增加化学品的应用以用于去除和/或抑制在辊(332a)处的此类沉积物。此外或可替代地，控制器可以向用户警告一个或多个检测到的条件(780)。在一些此类情况下，控制器可以基于所表征的振动数据推荐用户可以采取的用于处理振动的动作过程。推荐给用户的可能动作过程可以包括：关闭系统、清洁系统的一个或多个部分、改变或锐化系统内的一个或多个刀片、改变配料、应用化学品、检查(例如，刀片架的)结构故障、改变负载压力、清洗系统(例如，加入淡水和/或消除流经系统的部分或全部白水)等。

图7的工艺可以针对与一个或多个辊相关联的一个或多个刀片执行。在一些实例中，图7中的示范性方法可以针对多个刀片连续地或同时地执行。表征振动数据(776)可以包括：单独地分析来自多个刀片的振动数据，并且在与刀片相关联的一个或多个辊处确定和发起适当的校正动作。此类校正动作可以是系统范围的，和/或可以应用于系统内的各个位置。

图8是绘示了造纸系统中各组件之间的通信的示意图。在所示实施例中，系统800包括纸料准备位置802，纸料准备位置802用作流浆箱和造纸系统的纸料的来源。系统包括辊832a和靠近辊832a定位的相关联刀片834a。在一些实例中，辊832a位于造纸工艺的湿部(例如，位于干燥区段的上游，在该干燥区段中，诸如经由湿压区段和/或在Yankee烘缸上从纸料中提取水分)。辊832a可以定位在造纸系统中，使得其在有或没有纸料存在于载体上的情况下与载体接合。在一些实例中，辊832a包含导辊。在其它实例中，辊832a可以包括压辊(例如，图3中的318)、马达驱动辊、导辊、干燥罐等。

如本文在别处描述的，刀片834a可以定位成使其刮擦并清洁辊832a的表面。刀片834a可以包括振动传感器844a，振动传感器844a被配置成生成表示刀片834a的振动的振动数据。如本文在别处描述的，振动传感器844a可以定位在刀片834a本身上、在支撑刀片834a的刀片架上等。在一些实施例中，刀片834a包括用于测量刀片的各个部分的振动的多个振动传感器(例如，刀片的每一端上一个振动传感器)。

在图8的实例中，系统800包括与辊832a相关联的化学品源836a。化学品源836a可以被配置成将一种或多种化学品应用到辊832a和/或刀片834a。在一些实例中，化学品源836a可以选择性地将多种化学品中的一种或多种提供给辊832a和/或刀片834a。示范性化学品可以包括但不限于：水、分散剂、表面活性剂、凝结剂、溶剂、防粘剂、固定剂等。

系统800进一步包括与振动传感器844a通信的控制器850。控制器850可以被配置成从振动传感器844接收振动数据，分析振动数据，并确定在刀片834a处是否存在一个或多个预定条件(例如，过度振动)。控制器850可以被配置成基于从振动传感器844a接收到的经分析的振动数据来确定关于系统800、或至少刀片834a和/或辊832a的状态的信息。此类信息可以包括辊832a上沉积物的累积和/或可以导致此类沉积物的过度累积的条件。此外或可替代地，此类信息可以包括一个或多个校正动作，这些校正动作可以减少沉积物的量、沉积物形成的速率和/或将来沉积物的可能性。

在一些实施例中，控制器850被配置成与化学品源836a通信以控制一种或多种化学品从化学品源836a向辊832a和/或刀片834a的应用。控制器850可以基于对所接收到的振动数据的分析来确定一个或多个校正动作，以处理所检测到的一个或多个检测到的条件，诸如，过度振动。例如，控制器850可以使化学品源836a向辊832a和/或刀片834a应用化学品，以帮助去除辊832a上的诸如胶粘物等沉积物。在一些实施例中，化学品源可能能够向对应的辊和/或刀片提供多种化学品中的一种或多种以减少和/或防止辊上的沉积物。在一些实例中，控制器850可以基于所分析的振动数据选择性地使化学品源提供某种化学品或化学品的组合。例如，在示范性实施例中，控制器850可以从振动传感器844a接收振动数据，并通过分析振动数据的频率含量来表征振动数据。在一些此类实例中，控制器850可以基于频率分析来确定在辊处形成的沉积物的类型，并且可以使得选择性地应用一种或多种适当的化学品以处理形成的特定类型的沉积物。

例如，所检测到的胶粘物可以是通过分配或调节化学品(诸如，如本文在别处描述的，分散剂、表面活性剂、凝结剂、溶剂、防粘剂、固定剂、脱模剂等)的流量来处理。此外或可替代地，其它材料(诸如，沥青、白沥青、蜡、结垢(例如，无机结垢)、水解的ASA(烯基琥珀酸酐)和/或其它纸施胶剂、和/或多种疏水性材料中的任一种)例如可以相似地在造纸系统内形成沉积物。相似地，可以应用不同的化学品作为校正动作来处理此类不同的沉积物材料。例如，可以在系统中(例如，经由一种或多种化学品源836a或386b)应用酸来处理无机结垢的沉积。

图8的系统进一步包括：辊832b，辊832b具有相关联的刀片834b，相关联的刀片834b被配置成使得当辊832b旋转时，辊832b的表面刮擦刀片834b；以及振动传感器844b，振动传感器844b被配置成生成表示刀片834b的振动的振动数据。系统800包括化学品源836b，化学品源836b被配置成向辊832b和/或刀片834b提供一种或多种化学品。

在一些实例中，控制器850可以被配置成与来自振动传感器844a的振动数据分开地接收和分析来自振动传感器844b的振动数据。因此，在一些实施例中，检测一个或多个预定条件可以包括：例如，检测系统中特定位置处(诸如，在刀片834b处而不在刀片834a处)的过度振动。在一些此类实例中，控制器可以区分在多个刀片中的每一个处检测到的振动，并且仅在需要的地方发起校正动作。例如，如果在刀片834b而不在刀片834a处检测到过度振动，则控制器可以使化学品源836b向辊832b和/或刀片834b应用或增加化学品的应用，以减少或抑制辊832b上的沉积物，而无需调节辊832a、刀片834a和化学品源836a的操作。

通常，系统可以包括任何数量的辊、刀片、振动传感器、化学品源等。在各个实例中，控制器被编程为将某些系统组件链接在一起，诸如，某些刀片、辊和化学品源，使得控制器可以在单独的系统组件处单独地发起校正动作。

此外或可替代地，在一些实例中，控制器850可以与各种其它组件通信。例如，如本文在别处描述的，控制器850可以与一个或多个化学品源856通信，一个或多个化学品源856可以放置在整个系统中的任何地方，诸如，靠近穿过系统的一部分的载体的各个部分。此类(多种)化学品源856可以用于例如在系统内的一个或多个位置处将一种或多种化学品直接应用于载体。

相似地，如本文在别处描述的，在各个实施例中，控制器850可以与整个系统中的一个或多个真空/鼓风机858通信，一个或多个真空/鼓风机858可以用于例如促进在系统组件之间对纸材料的转移。在各个实例中，控制器850可以响应于所检测到的振动(例如，来自振动传感器844a或844b)而控制一个或多个真空/鼓风机858，以降低系统内形成沉积物的速率或可能性。

如图所示，控制器850可以与纸料准备位置802通信，并且可以控制输入到系统中的纸料的各方面。因此，在一些实例中，控制器850可以基于对振动数据的分析来确定纸料的一个或多个特性正导致检测到一个或多个预定条件，例如，系统中的过度振动和/或沉积物)。在此类实例中，控制器850可以经由与纸料准备位置802通信来控制纸料的一个或多个特性。在各个实例中，控制器850可以控制纸料的一个或多个特性，包括但不限于馈送速率、温度、配料、组分、pH值、水质等。

在一些实施例中，如果未检测到一组一个或多个预定条件(例如，过度振动)中的一个或多个，则控制器850可以例如通过减少应用于对应的辊(例如，832a)和/或刀片(例如，834a)的化学品的量来执行优化任务。在一些实例中，控制器850可以在分析振动数据的同时继续减少所应用的化学品的量。在振动数据变为指示一个或多个预定条件(例如，过度振动、沉积物形成和/或可能导致沉积物形成的条件)的情况下，控制器850可以增加化学品的供应。可以针对各种参数执行相似的优化过程，包括流浆箱处的纸料特性、化学流速、化学浓度等。此类优化任务的结果可以储存在存储器中，以建立用于系统操作的基线参数(例如，化学流速、纸料馈送速率等)。

在图8的实例中，控制器850与用户接口852通信。在一些实例中，控制器可以经由用户接口852接收编程指令，诸如，用于分析振动数据的更新处理指令。此类指令可以包括例如使某些检测到的振动数据与某些化学响应(例如，经由化学品源应用化学品、调节纸料的化学性等)相关的化学程序。此外或可替代地，控制器850可以向用户接口852输出信息以供用户分析。例如，在一些情况下，控制器850可以确定要执行的一个或多个校正动作以处理检测到的过度振动(例如，图7中的步骤778)，但是本身可能不能执行该动作。因此，发起适当的校正动作可以包括：经由用户接口852向用户提供输出以发信号通知用户执行校正动作。此类校正动作可以包括：在一个或多个系统位置处应用化学品、补充化学品供应、调节纸料(例如，配料)、关闭系统、清洁一个或多个组件、替换刀片、替换配料、应用化学品、检查(例如，刀片架的)结构故障、改变负载压力、清洗系统等。

在图8所示实例中，系统800进一步包括一个或多个辅助传感器854。辅助传感器854可以用于向控制器850提供可以用于分析振动数据的附加信息。示范性辅助传感器可以包括温度传感器，该温度传感器被配置成测量例如环境温度、纸料温度、所应用的化学品温度等的温度。辅助传感器的其它实例可以包括pH传感器、浓度传感器、电导率传感器、浊度传感器、流出物监测传感器(例如，浊度和/或pH)、光学传感器(例如，光学胶粘物监测)或可以在造纸工艺中提供有用信息的其它传感器。如本文在别处描述的，来自此类各种传感器的数据可以提供关于系统的各个方面的有用信息以及处理某些类型的问题的可能的校正动作。在一些实例中，一个或多个预定条件可以是基于来自(多个)辅助传感器854的数据，这些数据与来自振动传感器(例如，844a、844b)的振动数据结合使用以确定是否满足预定条件和/或确定用于处理该条件的适当动作。

在各个实施例中，控制器850可以在造纸设施处现场定位，例如，体现为运行用于与造纸系统相接的本地软件的计算机系统。在其它实例中，控制器850可以远离系统定位，例如，在中央处理中心中、在云中等。在一些此类实例中，现场组件(诸如，振动传感器、化学品源、流浆箱、用户接口等)可以与网络通信以用于将数据传达至控制器和/或从控制器接收数据。

尽管通常关于调节在流浆箱处提供的纸料的特性和/或调节提供给辊和/或对应的刀片的一种或多种化学品的供应进行描述，但是可以相似地调节其它系统参数作为一个或多个校正动作以处理一个或多个检测到的预定条件(例如，过度振动)。例如，参照图3，可以控制一个或多个附加化学品源338a-e和/或真空/鼓风机340a-c的操作以处理此类(多个)检测到的条件。在各个实施例中，可以响应于不同的检测到的振动特性来操作此类组件的不同组合。例如，某些化学品源338a-e和/或真空/鼓风机340a-c可以响应于在某一刀片(例如，334a-c)处检测到的振动而操作。

此外，尽管在图3所示实例中，刀片334a、334b、334c用于清洁与载体312的纸侧314接合的辊332a、332b、332c，但相似的刀片可以靠近系统中的任何辊安置，例如，以用于清洁此类辊。类似于本文在别处讨论的振动分析，可以采用相似的振动传感器来监测此类刀片的振动。相似地，尽管经常关于载体调整区段(例如，图3中的330)中的组件进行描述，但是此类刀片不需要专门地在载体调整区段中与辊接合。相反，对其对应的振动数据进行分析的刀片可以相似地用于与整个系统中的辊(例如，辊311、压辊318等)接合。通常，与可能经历诸如胶粘物等沉积物的任何辊相关联的振动数据可以用于表征系统中的沉积物条件，并发起后续动作以处理任何检测到的预定条件(例如，过度振动)。

已经描述了各种实施例。此类实例是非限制性的，并且不以任何方式限定或限制本发明的范围。相反，这些和其它实例在以下列举的实施例的范围内。

Claims (28)

1.一种造纸系统，其包含：

多个导辊，所述多个导辊包括第一导辊；

载体，所述载体形成与所述多个导辊接触的连续表面，所述载体具有纸侧和背侧并且被配置成在造纸工艺期间围绕所述多个导辊在第一方向上行进；

纸料源，所述纸料源被配置成向所述载体的纸侧提供纸料；

第一清洁刀片，所述第一清洁刀片被布置成清洁第一导辊；

第一加速度计，所述第一加速度计被配置成检测所述第一清洁刀片的振动；以及

控制器，所述控制器与所述第一加速度计通信并且被配置成：

从所述第一加速度计接收第一振动数据；

分析所接收到的第一振动数据以确定由所述第一振动数据指示的所述第一清洁刀片的振动特性；

基于所确定的特性，在所述第一清洁刀片振动的多种原因中进行区分以确定所述第一清洁刀片振动的原因；以及

如果所述第一振动数据满足预定条件，则基于所述第一清洁刀片振动的原因发起第一校正动作。

2.根据权利要求1所述的系统，其中：

分析所接收到的第一振动数据包含确定与所述第一清洁刀片相关联的第一导辊上的沉积物的量；以及

所述控制器被配置成在所确定的沉积物的量满足预定条件时发起所述第一校正动作。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所确定的沉积物的量包含从所述载体沉积在第一导辊上的确定的胶粘物的量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其进一步包含：

所述多个导辊中的第二导辊；

第二清洁刀片，第二清洁刀片被布置成清洁第二导辊；以及

第二加速度计，第二加速度计与所述控制器通信并且被配置成检测第二清洁刀片的振动；其中

所述控制器进一步被配置成：

从第二加速度计接收第二振动数据；

分析来自第二加速度计的第二振动数据，

其中，所发起的校正动作是基于所分析的第一振动数据和所分析的第二振动数据两者。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中第一导辊定位成使得所述载体在第一方向上（i）从所述纸料源行进至第一接口，在第一接口处，所述纸料从所述载体转移至相接组件，使得当所述载体遇到第一导辊时，所述载体基本上没有所述纸料，（ii）从第一接口行进至第一导辊，以及（iii）从第一导辊行进至所述纸料源。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中所述载体包含毡材料。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其进一步包含与所述控制器通信的第一化学品源，并且其中发起所述第一校正动作包含改变从第一化学品源分配的化学品的量。

8.根据权利要求7所述的系统，其中所述化学品包含来自由以下组成的组中的一种或多种：固定剂、分散剂、表面活性剂、凝结剂、溶剂、脱模剂、以及防粘剂。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述溶剂包括水。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中发起所述第一校正动作包含向用户警告所检测到的振动。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中发起所述第一校正动作包含改变由所述纸料源提供的所述纸料的组成。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其进一步包含：

第二清洁刀片，第二清洁刀片与第二导辊相关联并且被布置成清洁第二导辊；以及

第二加速度计，第二加速度计联接至第二清洁刀片并且被配置成检测第二清洁刀片的振动；其中

所述控制器与第二加速度计通信并且被配置成：

从第二加速度计接收表示第二清洁刀片的振动的第二振动数据；

分析从第二加速度计接收的所述第二振动数据；以及

如果来自第二加速度计的所述第二振动数据满足预定条件，则发起第二校正动作。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其中分析所接收到的第一振动数据包含分析所接收到的第一振动数据的频率含量。

14.根据权利要求13所述的系统，其中分析所接收到的第一振动数据的频率含量包含确定存在于多个频带中的振动的量；以及

所发起的第一校正动作基于所述第一振动数据的频率含量而选自多个可能的校正动作。

15.一种用于处理造纸系统中的沉积物的方法，所述方法包含：

从布置成感测用于清洁所述造纸系统中的辊的表面的清洁刀片的振动的一个或多个加速度计接收振动数据；

分析所接收到的振动数据以确定由所述振动数据指示的所述清洁刀片的振动特性；

基于所确定的特性，在所述清洁刀片振动的多种原因中进行区分以确定所述清洁刀片振动的原因；以及

如果所述振动数据满足预定条件，则基于所述清洁刀片振动的原因发起校正动作。

16.根据权利要求15所述的方法，其中分析所接收到的振动数据包含分析所接收到的振动数据的频率含量并确定存在于多个频带中的振动量，并且其中所发起的校正动作基于所述振动数据的频率含量而选自多个可能的校正动作。

17.根据权利要求15至16中任一项所述的方法，其中所述辊位于所述造纸系统的湿部。

18.根据权利要求15至16中任一项所述的方法，其中发起所述校正动作包含调节提供给所述造纸系统的至少一种化学品的量，并且其中所述至少一种化学品包含选自由以下组成的组中的一种：固定剂、分散剂、表面活性剂、凝结剂、溶剂、脱模剂和防粘剂。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述溶剂包括水。

20.一种造纸系统，所述造纸系统包含：

多个导辊，所述多个导辊与载体接合以用于将纸料运输通过所述造纸系统；

清洁刀片，所述清洁刀片定位成靠近所述多个导辊中的第一导辊，所述清洁刀片被配置成与第一导辊的表面接触，使得当第一导辊旋转时，第一导辊的所述表面刮擦所述清洁刀片；

第一加速度计，第一加速度计相对于所述清洁刀片定位，使得第一加速度计在所述清洁刀片与第一导辊的所述表面接触时检测所述清洁刀片的振动；以及

控制器，所述控制器与第一加速度计通信，所述控制器被配置成：

从第一加速度计接收第一振动数据；

基于由所述第一振动数据指示的所述清洁刀片的振动特性在所述清洁刀片振动的多种原因之间进行区分，以确定所述清洁刀片振动的原因；以及

如果从第一加速度计接收到的所述第一振动数据满足预定条件，则基于所述清洁刀片振动的原因发起校正动作。

21.根据权利要求20所述的造纸系统，其中第一加速度计定位在所述清洁刀片或被配置成支撑所述清洁刀片的清洁刀片架上。

22.根据权利要求21所述的造纸系统，其进一步包含第二加速度计，第二加速度计定位在所述清洁刀片架上，使得第一加速度计和第二加速度计朝向所述清洁刀片架的相对端定位，其中从第二加速度计接收第二振动数据。

23.根据权利要求22所述的造纸系统，其中所述控制器被配置成根据所接收到的第一和/或第二振动数据来确定在第一导辊上形成的沉积物的量。

24.根据权利要求20至23中任一项所述的造纸系统，其中发起所述校正动作包含：

（i）警告用户

（ii）调节所述纸料的一种或多种特性；和/或

（iii）调节应用于所述造纸系统的至少一种化学品的量，所述至少一种化学品是来自由以下组成的组中的一种或多种：固定剂、分散剂、表面活性剂、凝结剂、溶剂、脱模剂、以及防粘剂。

25.根据权利要求24所述的造纸系统，其中所述溶剂包括水。

26.根据权利要求23所述的造纸系统，其中所述控制器进一步被配置成通过确定存在于多个频带中的振动量来分析所接收到的第一和/或第二振动数据的频率含量。

27.根据权利要求26所述的造纸系统，其中一个或多个所发起的校正动作是基于所述第一和/或第二振动数据的频率含量来选择的。

28.一种根据权利要求1至14和20至27所述的系统中的任一个的用途，其用于检测和处理过度振动。

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