一、張力控制 造紙生產的質量與效率核心保障

在造紙行業，從紙漿抄造到原紙涂布，從分切復卷到成品包裝，張力控制貫穿紙張生產的全流程，直接影響紙張的厚度均勻性、表面平整度及生產穩定性。例如，抄紙過程中張力波動超過 ±5% 會導致紙幅拉伸或褶皺，使斷紙頻率增加 20%，成品紙的厚度公差擴大至 ±8%；涂布工序的張力不均會造成涂層分布不勻，導致印刷適性下降 15%。傳統機械張力控制依賴摩擦離合器或重力擺臂，穩定性僅能達到 ±10%，而現代智能產線通過張力傳感器構建的閉環系統，可將張力波動精準控制在 ±1% 以內，使高檔文化紙的成品率從 75% 提升至 93%，生產效率提高 25%。

張力傳感器的核心價值體現在三個關鍵環節：

紙漿抄造：在長網造紙機中實時監測紙幅張力，避免因張力突變導致的紙幅撕裂，將斷紙次數從每小時 5 次降至 1 次以下；

涂布加工：在涂布機中動態調節原紙張力，防止因張力不均造成的涂層厚度偏差，使涂布紙的光澤度均勻性提升 30%；

分切復卷：在復卷機中精準控制卷筒張力，將紙卷的端面平整度公差從 ±2mm 縮小至 ±0.5mm，滿足高速印刷機對紙卷質量的嚴苛要求。

二、張力傳感器與壓力傳感器的技術差異及協同應用

在造紙設備中，張力傳感器與壓力傳感器雖同屬力學測量范疇，但技術原理和應用場景存在顯著差異：

（一）測量原理與對象

張力傳感器：專注于線性拉伸力的直接測量，通過彈性體形變感應張力變化。例如應變片式傳感器，在張力作用下彈性體產生微米級形變，表面應變片因拉伸或壓縮導致電阻值變化，經惠斯通電橋轉換為電壓信號，精度可達 ±0.05% FS，適用于 10N 至 10kN 的寬張力范圍。

壓力傳感器：主要測量氣體、液體或固體表面的壓強，基于壓阻效應或壓電效應，將壓力信號轉換為電信號。在造紙機械中，壓力傳感器常用于監測液壓系統壓力（如壓光機的輥間壓力），精度 ±0.2% FS，確保紙張壓光的均勻性。

（二）應用場景協同

張力傳感器是紙張線性運動的 “拉力標尺”，直接決定紙張的延展度與內部應力；壓力傳感器是流體動力系統的 “壓力閥門”，保障液壓、氣動系統的穩定運行。二者在涂布生產線中形成高效協同：張力傳感器監測原紙張力以調整放卷速度，壓力傳感器檢測涂布輥壓力以控制涂層厚度，共同實現 “張力 - 壓力” 的雙重精準控制，確保涂布紙的質量穩定性。

三、適配造紙行業的張力傳感器技術類型

1. 應變片式張力傳感器：中低速生產的穩定選擇

基于電阻應變原理，應變片式傳感器采用合金鋼彈性體，表面粘貼高精度應變片，通過全橋電路實現張力信號轉換。其優勢在于成本適中、量程覆蓋廣（10N-10kN）、響應速度快（0.1ms 級），適用于長網造紙機、分切機等中低速設備。在瓦楞原紙生產線中，該傳感器實時監測紙幅張力，通過 PLC 系統動態調整壓榨輥轉速，使紙張的橫向定量波動從 ±5% 降至 ±2%，顯著提升瓦楞紙板的抗壓強度。

2. 磁彈性式張力傳感器：高濕環境的耐用

利用鐵基合金的磁致伸縮效應，此類傳感器在張力作用下內部磁路發生變化，通過感應線圈輸出與張力成正比的電壓信號。其抗振動、耐潮濕（RH>90%）、耐高溫（150℃穩定工作）的特性，使其成為紙漿抄造、涂布加工等高濕環境的理想選擇。在新聞紙生產線中，磁彈性式傳感器監測烘缸段紙幅張力，配合蒸汽控制系統將紙張的水分含量波動從 ±1.5% 降至 ±0.8%，有效避免因水分不均導致的紙張收縮變形。

3. 光纖式張力傳感器：精密加工的高精度方案

基于光纖布拉格光柵技術，光纖式傳感器在張力作用下使光纖光柵發生軸向應變，引起反射光波長漂移，通過解調儀實現精準測量。其抗電磁干擾、本質安全、體積小（直徑僅 0.5mm）的優勢，特別適合高檔紙加工、特種紙生產等精密場景。在熱敏紙涂布機中，分布式光纖傳感器陣列以 200Hz 采樣頻率監測原紙張力，通過邊緣計算實時調整涂布頭位置，將熱敏涂層的厚度公差從 ±3% 控制在 ±1%，滿足票據打印對涂層均勻性的嚴苛要求。

四、典型造紙場景深度解析

1. 抄紙工序的張力 - 定量協同優化

在文化紙長網造紙機的壓榨部，張力傳感器安裝于壓榨輥軸承座，實時采集紙幅張力數據。當檢測到張力波動超過 ±3% 時，系統自動調整真空箱的抽吸壓力，通過 50ms 級閉環控制穩定紙幅張力。某高檔復印紙產線應用后，斷紙次數從每小時 3 次降至 0.5 次，紙張的厚度公差從 ±5% 縮小至 ±2%，同時將抄造速度從 300m/min 提升至 450m/min，生產效率大幅提升。

2. 涂布工序的張力 - 涂層聯動控制

在銅版紙涂布機的放卷段，張力傳感器以 500Hz 頻率監測原紙張力，當張力高于設定值時，系統立即觸發變頻器降低收卷輪轉速，將涂層厚度不均率從 12% 降至 3%。結合近紅外光譜儀，傳感器數據可實時反饋原紙張力對涂層附著量的影響，自動優化涂布液流量參數，使銅版紙的印刷光澤度從 85% 提升至 92%，滿足印刷品的質量需求。

3. 復卷工序的張力 - 端面平整控制

在衛生紙復卷機中，張力傳感器與激光測距儀協同工作，實時監測卷筒張力與端面平整度。當傳感器檢測到張力不均導致端面偏移時，系統自動調整復卷輥的壓力分布，將紙卷的端面跳動量從 ±1.5mm 控制在 ±0.3mm，顯著提升衛生紙的包裝質量和上機適用性。

五、技術挑戰與創新方向

1. 工況適應性技術突破

針對造紙行業的高濕（如蒸煮工段）、高溫（如烘缸區域）、高粉塵（如碎漿車間）環境，未來將聚焦：

耐濕耐高溫材料：采用聚酰亞胺基應變片和全密封焊接工藝，將傳感器在 RH>95%、150℃環境下的使用壽命從 1 年延長至 3 年以上；

抗粉塵設計：優化傳感器表面涂層，將粉塵吸附率降低 50%，并集成自動吹掃功能，確保在碎漿、磨漿等高粉塵環境下的長期穩定運行。

2. 智能化與產線融合創新

隨著造紙工業向數字化轉型，張力傳感器正從 “單點測量” 升級為 “系統級控制”：

數字孿生應用：通過傳感器數據驅動造紙機虛擬模型，實時模擬不同張力參數對紙張質量的影響，輔助工藝工程師 30 分鐘內完成抄造規程優化；

預測性維護：利用深度學習算法分析張力信號的頻域特征，提前 72 小時預警導輥軸承磨損、傳動皮帶老化等潛在故障，將設備停機時間減少 40%。

3. 輕量化與多參數集成創新

為滿足特種紙加工和智能化產線需求，微型化與集成化成為重要方向：

MEMS 張力傳感器：開發量程 10-500N、尺寸 10mm×10mm 的超微型傳感器，適用于實驗室級造紙設備和特種紙小批量生產的張力控制；

復合傳感模塊：集成張力、溫度、濕度的多參數傳感器，為紙張涂布、浸漬等工藝提供多維數據支持，例如在導電紙加工中，同步監測張力與溫度變化，精確控制導電涂層的附著工藝。

六、行業趨勢與市場洞察

全球造紙張力傳感器市場呈現三大發展特征：

紙張驅動增長：文化紙、涂布紙、特種紙等產品的需求上升，推動高精度張力傳感器市場規模年復合增長率達 14%，預計 2028 年突破 22 億美元；

國產替代加速：中國企業在中低端造紙傳感器市場的國產化率已達 60%，在磁彈性式、光纖式傳感器領域，部分產品的溫度漂移（≤0.005% FS/℃）、長期穩定性（年漂移≤0.1% FS）等指標已接近國際水平；

綠色制造需求：節能型傳感器（功耗 <1W）與智能產線的協同優化，幫助造紙企業降低 30% 以上的張力控制能耗，成為 “雙碳” 目標下的核心選型標準。