CN105064117B - 一种纸幅质量控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纸幅质量控制系统，包括相对于纸幅的进纸方向顺序间隔设置在纸机上的水分调节装置、两套压光辊和厚度水分扫描仪，厚度水分扫描仪位于纸幅的上方，沿纸幅横幅的两侧纵向往复扫描，其特征在于，水分调节装置包括风干装置和喷雾装置，风干装置设于纸幅的上方，喷雾装置设于纸幅的下方，风干装置及喷雾装置之间为纸幅的水分调节位置，靠近所述第一套压光辊上压辊的进纸前端纵向设有与纸幅幅宽对应的冷风装置,冷风装置的下方为纸幅冷却位置，靠近所述第二套压光辊的上压辊的进纸前端纵向设有与纸幅幅宽对应的加热装置，加热装置的下方为纸幅加热位置。本发明便于实现纸幅厚度及水分的调节。

Description

一种纸幅质量控制系统

技术领域

本发明属于造纸技术领域，具体的说，是涉及一种纸幅质量控制系统。

背景技术

在造纸生产中，因纸浆进浆方式、成型器（区）精度、网面及毛毯不同区域脱水速率的差异、浓度波动、各压榨辊的中高、各压榨辊的磨损、烘干部不同区域烘干强度的差异等诸多因素的影响，纸幅或纸板均存在横幅水分不均匀和横幅厚度不均匀的现象，由于纸机固有配置和生产条件的限制，这种不均匀很难调整过来，造成纸幅或纸板横幅水分或横幅厚度不一致，严重影响纸幅或纸板的质量。

现有技术“厚度横向控制系统”只对纸幅横向厚度进行调整，其基本原理是在压光辊前设置加热板和水冷装置，利用对运转的辊面加热使辊面产生热膨胀增大对纸或纸板的挤压或利用水冷的方式使辊面降温产生冷缩减小对纸或纸板的挤压的方式对横向厚度进行调节，因辊面导热速度快且压光辊辊径大、刚度大，上述方式引起的辊面涨缩量非常有限，对厚度调节并不理想。

经研究发现，生产过程中纸面的温度自烘干部出来至压光机这段距离内，每过100mm左右会下降1℃，一般从烘干部出来纸面温度在80℃--99℃，到达第一道压光辊处温度降低至75℃--80℃，到达第二道压光辊处则降低至60℃--70℃，而在这么低的温度下压光的效果就较差。经查找有关资料得知，纤维素加热到150℃时不发生显著变化，但超过这个温度会由于脱水而逐渐焦化。软压光机硬辊（内通导热油或高压蒸汽）的辊面温度一般在160℃--200℃，但由于纸幅运行，辊面与纸面接触时间短，故纸面温度一般不会被加热超过150℃，即只是提高纸的可塑性而不会焦化。当温度超过塑化点的纸或纸板经过压光辊的挤压时会产生塑性变形，厚度会减小；当温度低于塑化点的纸或纸板经过压光辊的挤压时则只产生弹性变形，不会损失厚度；在一定的温度范围内，纸或纸板受挤压时的塑性变形量随温度升高而增大。因此若在压光辊前对纸幅进行加热，纸幅会保持较高的温度进入压光辊压区，加热温度控制在100℃--140℃，优选110℃--130℃。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，通过采用水分调节装置和厚度调节装置以解决现有技术中存在的问题，从而提供一种纸幅质量控制系统。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：

一种纸幅质量控制系统，包括设置在纸机上的水分调节装置、两套压光辊和厚度水分扫描仪，第一和第二套压光辊相对于纸幅的进纸方向前、后间隔设置，水分调节装置安装在第一套压光辊的前方，厚度水分扫描仪安装在第二套压光辊的后方，且位于纸幅的上方，沿纸幅横幅的两侧纵向往复扫描，水分调节装置包括风干装置和喷雾装置，风干装置设于纸幅的上方，喷雾装置设于纸幅的下方，风干装置及喷雾装置之间为纸幅的水分调节位置，靠近所述第一套压光辊上压辊的进纸前端纵向设有与纸幅幅宽对应的冷风装置,冷风装置的下方为纸幅冷却位置，靠近所述第二套压光辊的上压辊的进纸前端纵向设有与纸幅幅宽对应的加热装置，加热装置的下方为纸幅加热位置。

进一步：所述冷风装置包括纵向设置在纸幅上方的冷风管和若干个与冷风管下部连通的冷风单元，所述冷风单元包括冷风嘴和电磁阀，所述每个冷风单元的冷风嘴的出风方向朝向位于冷却位置的纸幅幅宽内相应区域，若干个冷风单元的冷风嘴共同覆盖位于冷却位置的整个纸幅幅宽区域。

进一步：所述加热装置包括下开口截面呈U形的安装槽8和串联设置在安装槽内的若干个加热单元，安装槽的纵向尺寸与纸幅的幅宽尺寸一致，所述每个加热单元的加热面分别对应位于加热位置的纸幅幅宽内相应区域，若干个加热单元共同覆盖位于加热位置的整个纸幅幅宽区域。

更进一步：所述U形槽槽内壁设有反射层。

更进一步：所述加热单元为电热管。

所述风干装置包括纵向设置在纸幅上方的热风管和若干个与热风管下部连通的风干单元，热风管的纵向尺寸与纸幅的幅宽尺寸一致，所述风干单元包括热风嘴和热风嘴电磁阀，所述每个风干单元的热风嘴的出风方向朝向位于水分调节位置的纸幅幅宽内相应区域，若干个风干单元的热风嘴共同覆盖位于水分调节位置的整个纸幅幅宽区域。

进一步：所述喷雾装置包括纵向设置在纸幅下方的热水管和若干个与热水管上部连通的喷雾单元，热水管的纵向尺寸与纸幅的幅宽尺寸一致，所述喷雾单元包括喷雾嘴和喷雾电磁阀，所述每个喷雾单元的喷雾嘴的喷雾方向朝向位于水分调节位置的纸幅幅宽内相应区域，若干个喷雾单元的喷雾嘴共同覆盖位于水分调节位置的整个纸幅幅宽区域。

喷雾装置更进一步：所述喷雾装置包括蒸汽加湿混合系统和喷洒系统，蒸汽加湿混合系统的出口与喷洒系统进口连接，所述喷洒系统包括热水管，与热水管连接且纵向设置在纸幅下方的热水支管和若干个与热水支管上部连接的喷雾嘴，热水支管的纵向尺寸与纸幅的幅宽尺寸一致，所述每个喷雾嘴分别对应喷洒纸幅相应的幅宽部位，若干个喷雾嘴共同覆盖位于水分调节位置的整个纸幅幅宽区域。

所述蒸汽加湿混合系统包括高压蒸汽室、冷凝室、汽水混合室和负压室，负压室设有两路进口和一路出口，所述高压蒸汽室的蒸汽出口与高压蒸汽管的一端连接，高压蒸汽管的另一端经高压蒸汽电磁阀并通过蒸汽喷嘴与负压室的一路进口连通，冷凝室的冷凝水出口一端与冷凝水管连接，冷凝水管的另一端依次经冷凝水泵、冷凝电磁阀、止回阀与负压室的另一路进口连通，负压室的出口与汽水混合室的进口连通，汽水混合室的出口与热水管的一端连接，热水管的另一端经热水电磁阀与热水支管连接，所述汽水混合室的上部一侧设有液位传感器，汽水混合室与热水电磁阀之间的热水管道上设有压力传感器。

进一步：所述厚度水分扫描仪、冷风装置、加热装置、风干装置及喷雾装置的控制系统分别与纸机的QCS/DCQ系统连接。

本发明通过在两套压光辊的进纸前端分别设置冷风装置和加热装置，且在第二套压光辊与厚度水分扫描仪之间设置风干装置和喷雾装置，并通过厚度水分扫描仪对纸幅扫描检测，将检测数据通入QCS/DCS系统，由系统来控制某一区域内纸幅的冷却、加热及水分，从而实现纸幅厚度及水分的调节。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明冷风装置的结构示意图；

图3是本发明加热装置的结构示意图；

图4是本发明风干装置的结构示意图；

图5是本发明喷雾装置的结构示意图。

图中：第一套压光辊1、第二套压光辊2，冷风管3，电磁阀4，冷风嘴5，纸幅6，横梁支架7，安装槽8，加热单元9，厚度水分扫描仪10，热风管11，热风嘴12，热风嘴电磁阀13，喷雾嘴14，喷雾电磁阀15，热水管16，热水电磁阀17，热水支管18，压力传感器19，汽水混合室20，负压室21，喷嘴22，高压蒸汽管23，高压蒸汽电磁阀24，高压蒸汽室25，冷凝室26，冷凝水泵27，冷凝水管28，冷凝电磁阀29，止回阀30，液位传感器31。

具体实施方式

本发明可以通过技术方案中说明的技术具体实施，通过下面的实施例可以对本发明作进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。

实施例：如图1-图5所示；

一种纸幅质量控制系统，包括设置在纸机上的水分调节装置、两套压光辊和厚度水分扫描仪10，第一和第二套压光辊相对于纸幅6的进纸方向前、后间隔设置，分别进行第一道压光和第二道压光，水分调节装置安装在第一套压光辊1的前方，厚度水分扫描仪10安装在第二套压光辊2的后方，且位于纸幅6的上方，沿纸幅6横幅的两侧纵向往复扫描，水分调节装置包括风干装置和喷雾装置，风干装置设于纸幅6的上方，喷雾装置设于纸幅6的下方，风干装置及喷雾装置之间形成纸幅的水分调节位置，靠近所述第一套压光辊1上压辊的进纸前端纵向设有与纸幅6幅宽对应的冷风装置,冷风装置的下方为纸幅冷却位置，靠近所述第二套压光辊2的上压辊的进纸前端纵向设有与纸幅6幅宽对应的加热装置，加热装置的下方为纸幅加热位置。所述厚度水分扫描仪10、冷风装置、加热装置、风干装置及喷雾装置的控制系统分别与纸机的QCS/DCQ系统连接。

喷雾装置分两种：

一种喷雾装置为简单结构，包括纵向设置在纸幅6下方的热水管16和若干个与热水管16上部连通的喷雾单元，热水管16的纵向尺寸与纸幅6的幅宽尺寸一致，所述喷雾单元包括喷雾嘴14和喷雾电磁阀15，所述每个喷雾单元的喷雾嘴14的喷雾方向朝向位于水分调节位置的纸幅幅宽内相应区域，若干个喷雾单元的喷雾嘴14共同覆盖位于水分调节位置的整个纸幅幅宽区域。

另一种喷雾装置与生产线密切配套，包括蒸汽加湿混合系统和喷洒系统，蒸汽加湿混合系统的出口与喷洒系统进口连接，所述喷洒系统包括热水管16，与热水管16连接且纵向设置在纸幅下方的热水支管18和若干个与热水支管18上部连接的喷雾嘴14，热水支管18的纵向尺寸与纸幅6的幅宽尺寸一致，每个喷雾嘴14控制一定的幅宽即控制一个区，相邻喷雾嘴控制的区域相连但不交叉，多个喷雾嘴控制的区域对纸张横幅全覆盖。

当喷雾电磁阀15开启时，喷雾嘴14向外喷洒高温水雾，电磁阀15关闭则喷雾嘴14停喷；喷雾电磁阀15开启的阀门开度由QCS/DCS系统根据水分数据与设定值的差值来控制。

所述蒸汽加湿混合系统包括高压蒸汽室25、冷凝室26、汽水混合室20和负压室21，负压室21设有两路进口和一路出口，所述高压蒸汽室25的蒸汽出口与高压蒸汽管23的一端连接，高压蒸汽管23的另一端经高压蒸汽电磁阀24并通过蒸汽喷嘴22与负压室21的一路进口连通，冷凝室26的冷凝水出口一端与冷凝水管28连接，冷凝水管28的另一端依次经冷凝水泵27、冷凝电磁阀29、止回阀30与负压室21的另一路进口连通，负压室21的出口与汽水混合室20的进口连通，汽水混合室20的出口与热水管16的一端连接，热水管16的另一端经热水电磁阀17与热水支管18连接，所述汽水混合室20的上部一侧设有液位传感器31，汽水混合室20与热水电磁阀17之间的热水管道上设有压力传感器19。

开启热水电磁阀17时热水支管18内的高温高压热水通过喷雾嘴14呈雾状喷淋在纸幅表面对纸张润湿，设置在汽水混合室20上的液位传感器31和设置在喷雾管上的压力传感器19上传信号至DCS系统，系统对照液位和压力设定值对冷凝水泵27、高压蒸汽电磁阀24和冷凝电磁阀29发出指令，

当液位低于设定值时，冷凝水泵27及冷凝电磁阀29开启，将冷凝水室8中的冷凝水泵入汽水混合室20；

当压力低于设定值时，高压蒸汽电磁阀24开启，高压蒸汽管23内的高压蒸汽通过蒸汽喷嘴22喷至汽水混合室20，从而提高汽水混合室20内也即热水支管18内的压力；

当汽水混合室20内液位和热水支管18内的压力均低于设定值时，则冷凝水泵27、冷凝电磁阀29和高压蒸汽电磁阀24均同时开启，高压蒸汽通过喷嘴22喷出并在负压室21内形成负压将冷凝水管28内的冷凝水吸入后一同喷入汽水混合室20，同时冷凝水得到了加温。由于喷雾嘴14喷出的高温水雾较易被纸幅吸收且不会降低纸面的温度，可有效解决纸张横幅水分不均匀或水分偏低或纸张翘曲的问题。

风干装置包括纵向设置在纸幅6上方的热风管11和若干个与热风管11下部连通的风干单元，热风管11的纵向尺寸与纸幅6的幅宽尺寸一致，所述风干单元包括热风嘴12和热风嘴电磁阀13，所述每个风干单元的热风嘴12的出风方向朝向位于水分调节位置的纸幅幅宽内相应区域；每个狭缝式热风嘴12控制一定的幅宽即控制一个区，相邻狭缝式热风嘴控制的区域相连但不交叉，多个狭缝式热风嘴控制的区域对纸张横幅全覆盖。

热风嘴电磁阀13的开启及开度与关闭均由QCS/DCS系统根据厚度水分扫描仪10中水分传感器检测的数据对照水分设定值的差值来控制。当某一区域纸幅的水分值低于设定值时，则对应该区域喷雾嘴14的喷雾电磁阀15开启，喷雾嘴14向该区域喷洒高温水雾被该区域纸幅吸收，使该区域水分提高，达到设定值；当某一区域纸幅的水分值高于设定值时，则对应该区域狭缝式热风嘴12的热风嘴电磁阀13开启，狭缝式热风嘴12向该区域吹热风蒸发该区域纸幅中的水分，使该区域水分降低，达到设定值；完成对横向水分的调整和控制。

所述冷风装置包括纵向设置在纸幅6上方的冷风管3和若干个与冷风管3下部连通的冷风单元，所述冷风单元包括狭缝式冷风嘴5和电磁阀4，每个狭缝式冷风嘴控制一个区域，相邻狭缝式冷风嘴控制的区域相连但不交叉，多个狭缝式冷风嘴控制的区域对纸张横幅全覆盖。

所述加热装置包括下开口截面呈U形的安装槽8和串联设置在安装槽8内的若干个加热单元9，安装槽8的纵向尺寸与纸幅6的幅宽尺寸一致，所述每个加热单元9的加热面分别对应位于加热位置的纸幅幅宽内相应区域，若干个加热单元9共同覆盖位于加热位置的整个纸幅幅宽区域。

所述U形槽6做镜面处理，内壁为反射层。

每个加热单元9控制一定的幅宽即控制一个区，相邻加热单元9控制的区域相连但不交叉，多个加热单元9控制的区域对纸张横幅全覆盖，加热单元9一般采用电能作为热源如大功率电热管，每个加热单元9的通、断电均由QCS/DCS系统根据厚度水分扫描仪10中厚度传感器检测的数据对照厚度设定值来控制。

当某一区域纸幅的厚度值高于设定值时，则对应该区域的加热单元9通电，通电电流强度由QCS/DCS系统根据厚度水分扫描仪10中厚度传感器检测的数据与厚度设定值的差值来控制，加热单元9发热并通过热辐射对该区域纸面进行加热，提高该区域纸的温度和塑性，使该区域纸幅通过压光辊挤压后厚度减小，达到设定值；当某一区域纸幅的厚度值低于设定值时，则对应该区域的加热单元9不通电，而是开启冷风装置中对应该区域的狭缝式冷风嘴5的电磁阀4，由狭缝式冷风嘴5对该区域纸面进行吹冷风降温，减小该区域纸的温度和塑性，使该区域纸幅通过压光辊挤压后只产生弹性变形而不损失厚度（其他区域因温度高于该区域，因而会因塑性变形而损失部分厚度），达到设定值；完成对横向厚度的调整和控制。

系统控制方法是：

纸幅6运行中，厚度水分扫描仪10对纸幅6横向往复扫描，QCS/DCS系统根据厚度水分扫描仪10中水分传感器检测的数据对照水分设定值发出加湿或吹热风的指令，当某一区域纸幅的水分值低于设定值时，系统指令开启对应该区域喷雾嘴14的喷雾电磁阀15，喷雾电磁阀15的开度由QCS/DCS系统根据厚度水分扫描仪10中厚度传感器检测的数据与厚度设定值的差值来控制，喷雾嘴14向该区域喷洒高温水雾并被该区域纸幅吸收，使该区域水分提高，达到设定值；当某一区域纸幅的水分值高于设定值时，系统指令开启对应该区域狭缝式热风嘴12的热风嘴电磁阀13，狭缝式热风嘴12向该区域吹热风蒸发该区域纸幅中的水分，使该区域水分降低，达到设定值；完成对横向水分的调整和控制；

同时QCS/DCS系统根据厚度水分扫描仪10中厚度传感器检测的数据对照厚度设定值发出加热或吹冷风的指令。当某一区域纸幅的厚度值高于设定值时，系统指令向对应该区域的加热单元9通电，通电电流强度由QCS/DCS系统根据厚度水分扫描仪10中厚度传感器检测的数据与厚度设定值的差值来控制，加热单元9发热并通过热辐射对该区域纸面进行加热，提高该区域纸的温度和塑性，使该区域纸幅通过压光辊挤压后厚度减小，达到设定值；

当某一区域纸幅的厚度值低于设定值时，则对应该区域的加热单元9不通电，而是开启冷风装置中对应该区域的狭缝式冷风嘴5的电磁阀4，由狭缝式冷风嘴5对该区域纸面进行吹冷风降温，减小该区域纸的温度和塑性，使该区域纸幅通过压光辊挤压后只产生弹性变形而不损失厚度（其他区域因温度高于该区域，因而会因塑性变形而损失部分厚度），达到设定值；完成对横向厚度的调整和控制。

从实际运行效果看，该系统对纸幅横向水分和横向厚度的调节均达到了令人满意的效果，见附表。同时，因进压光辊压区前纸幅的横向水分得到调节后达到了基本一致，因此在通过压光辊压区后纸幅的横向平滑度和光泽度也达到了基本一致，解决了因横向水分不均匀造成的纸幅横向平滑度和光泽度差别较大的问题，取得了意想不到的效果。

详见附表1。

附表1：

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Claims (9)

1.一种纸幅质量控制系统，包括设置在纸机上的水分调节装置、两套压光辊和厚度水分扫描仪(10)，第一和第二套压光辊相对于纸幅(6)的进纸方向前、后间隔设置，水分调节装置安装在第一套压光辊(1)的前方，厚度水分扫描仪(10)安装在第二套压光辊(2)的后方，且位于纸幅(6)的上方，沿纸幅(6)横幅的两侧纵向往复扫描，其特征在于，

水分调节装置包括风干装置和喷雾装置，风干装置设于纸幅(6)的上方，喷雾装置设于纸幅(6)的下方，风干装置及喷雾装置之间为纸幅(6)的水分调节位置，靠近所述第一套压光辊(1)上压辊的进纸前端纵向设有与纸幅(6)幅宽对应的冷风装置,冷风装置的下方为纸幅冷却位置，靠近所述第二套压光辊(2)的上压辊的进纸前端纵向设有与纸幅(6)幅宽对应的加热装置，加热装置的下方为纸幅(6)加热位置；

所述加热装置包括下开口截面呈U形的安装槽(8)和串联设置在安装槽(8)内的若干个加热单元(9)，安装槽(8)的纵向尺寸与纸幅(6)的幅宽尺寸一致，所述每个加热单元(9)的加热面分别对应位于加热位置的纸幅(6)幅宽内相应区域，若干个加热单元(9)共同覆盖位于加热位置的整个纸幅(6)幅宽区域。

2.根据权利要求1所述的一种纸幅质量控制系统，其特征在于，所述冷风装置包括纵向设置在纸幅(6)上方的冷风管(3)和若干个与冷风管(3)下部连通的冷风单元，所述冷风单元包括冷风嘴(5)和电磁阀(4)，所述每个冷风单元的冷风嘴(5)的出风方向朝向位于冷却位置的纸幅(6)幅宽内相应区域，若干个冷风单元的冷风嘴(5)共同覆盖位于冷却位置的整个纸幅(6)幅宽区域。

3.根据权利要求1所述的一种纸幅质量控制系统，其特征在于，所述U形的安装槽（8）槽内壁设有反射层。

4.根据权利要求3所述的一种纸幅质量控制系统，其特征在于，所述加热单元(9)为电热管。

5.根据权利要求1所述的一种纸幅质量控制系统，其特征在于，所述风干装置包括纵向设置在纸幅(6)上方的热风管(11)和若干个与热风管(11)下部连通的风干单元，热风管(11)的纵向尺寸与纸幅(6)的幅宽尺寸一致，所述风干单元包括热风嘴(12)和热风嘴电磁阀(13)，所述每个风干单元的热风嘴(12)的出风方向朝向位于水分调节位置的纸幅(6)幅宽内相应区域，若干个风干单元的热风嘴(12)共同覆盖位于水分调节位置的整个纸幅(6)幅宽区域。

6.根据权利要求1所述的一种纸幅质量控制系统，其特征在于，所述喷雾装置包括纵向设置在纸幅(6)下方的热水管(16)和若干个与热水管(16)上部连通的喷雾单元，热水管(16)的纵向尺寸与纸幅(6)的幅宽尺寸一致，所述喷雾单元包括喷雾嘴(14)和喷雾电磁阀(15)，所述每个喷雾单元的喷雾嘴(14)的喷雾方向朝向位于水分调节位置的纸幅(6)幅宽内相应区域，若干个喷雾单元的喷雾嘴(14)共同覆盖位于水分调节位置的整个纸幅(6)幅宽区域。

7.根据权利要求1所述的一种纸幅质量控制系统，其特征在于，所述喷雾装置包括蒸汽加湿混合系统和喷洒系统，蒸汽加湿混合系统的出口与喷洒系统进口连接，所述喷洒系统包括热水管(16)，与热水管(16)连接且纵向设置在纸幅下方的热水支管(18)和若干个与热水支管(18)上部连接的喷雾嘴(14)，热水支管(18)的纵向尺寸与纸幅(6)的幅宽尺寸一致，所述每个喷雾嘴(14)分别对应喷洒纸幅相应的幅宽部位，若干个喷雾嘴(14)共同覆盖位于水分调节位置的整个纸幅(6)幅宽区域。

8.根据权利要求7所述的一种纸幅质量控制系统，其特征在于，所述蒸汽加湿混合系统包括高压蒸汽室(25)、冷凝室(26)、汽水混合室(20)和负压室(21)，负压室(21)设有两路进口和一路出口，所述高压蒸汽室(25)的蒸汽出口与高压蒸汽管(23)的一端连接，高压蒸汽管(23)的另一端经高压蒸汽电磁阀(24)并通过蒸汽喷嘴(22)与负压室(21)的一路进口连通，冷凝室(26)的冷凝水出口一端与冷凝水管(28)连接，冷凝水管(28)的另一端依次经冷凝水泵(27)、冷凝电磁阀(29)、止回阀(30)与负压室(21)的另一路进口连通，负压室(21)的出口与汽水混合室(20)的进口连通，汽水混合室(20)的出口与热水管(16)的一端连接，热水管(16)的另一端经热水电磁阀(17)与热水支管(18)连接，所述汽水混合室(20)的上部一侧设有液位传感器(31)，汽水混合室(20)与热水电磁阀(17)之间的热水管道上设有压力传感器(19)。

9.根据权利要求1-8任一所述的一种纸幅质量控制系统，其特征在于，所述厚度水分扫描仪(10)、冷风装置、加热装置、风干装置及喷雾装置的控制系统分别与纸机的QCS/DCQ系统连接。