Задача
В конце 2017 года компания ABB начала сотрудничество с комбинатом Domtar в Хоусвилле в качестве пилотной площадки для решений ABB AbilityTM. Первоначальные усилия были сосредоточены на повышении стабильности мокрой части бумагоделательной машины. ABB разработала алгоритмы с использованием многомерных методов, ориентированных на зольность и вклад удерживающих добавок, чтобы помочь контролировать содержание золы во время пуска и при обрывах полотна.
Работа мокрой части
Осажденный карбонат кальция (PCC) используется в качестве наполнителя и отбеливателя для улучшения внешнего вида полотна и влияет на содержание золы в нем. У производителей бумаги есть мощный стимул к сокращению затрат за счет увеличения зольности в целях снижения расхода волокна. Однако слишком большое количество золы может привести к снижению прочности полотна и потенциально увеличить количество дефектов, что может вызвать новые обрывы полотна.
Во время пуска или обрывов PCC и химикаты для удержания непрерывно добавляются и рециркулируют через водяные контуры бумагоделательной машины. Без вмешательства процент золы будет неуклонно расти из-за добавления брака. В результате операторы вынуждены полагаться на приблизительные оценки, чтобы снизить скорость подачи PCC во время пусков и обрывов.
Возможность усовершенствования измерений
Система контроля качества (QCS) использует процент золы и показатели однопроходного удержания для регулирования расхода PCC во время обрывов полотна. Для более точного контроля этих потоков системе QCS требуются точные измерения. Поскольку ABB проводила пилотное тестирование решений для управления обрывами полотна в мокрой части, ступенчатые тесты доказали, что прежние измерительные приборы комбината были неадекватными.
Решение ABB
Компания ABB представила систему измерения удержания KPM, которая контролирует и может использоваться для управления удержанием на бумаго- и картоноделательных машинах. Доступная в двух вариантах, установка KRA измеряет общую концентрацию белой воды и напорного ящика, а также концентрацию золы, в то время как установка KRT измеряет только общую концентрацию. Получение непрерывной информации об общей концентрации белой воды помогает стабилизировать удержание путем соответствующего контроля расхода удерживающей добавки (или добавок). Измерение концентрации золы в массе напорного ящика позволяет контролировать содержание золы во время обрывов полотна, когда информация о золе со сканера недоступна. Комбинат решил внедрить систему KPM KRA как для измерения общей концентрации, так и содержания золы.
Настройка системы
Комбинат добавил систему измерения удержания KPM KRA, которая также включает оптический датчик концентрации KPM KC9-A и системы отбора проб. Система была установлена на напорном ящике и сепараторе белой воды бумагоделательной машины H-2 в начале 2018 года и откалибрована для обеспечения точного измерения и контроля.
Для узла напорного ящика проба отбирается из линии рециркуляции сразу после напорного ящика. Давление в линии с высокой скоростью используется для перемещения пробы через блок KPM KRA с выходом в приемную воронку, где можно собрать фактическую пробу массы для использования при первоначальной и текущей калибровке. Затем проба возвращается в сеточный колодец бумагоделательной машины.
Для узла сепаратора белой воды проба отбирается из нижней части сепаратора и под действием силы тяжести подается в блок KPM KRA в подвальном помещении. Для получения корректных результатов измерений проба проходит через деаэратор для удаления вовлеченного воздуха, так как его большое количество негативно влияет на работу датчика. Затем проба проходит через датчик KPM KC9-A в сборную воронку и возвращается в сеточный колодец бумагоделательной машины с помощью насоса возврата пробы.
Результаты
Эта первоначальная калибровка принесла положительные результаты практически сразу. Пробы золы и концентрации собирались в течение месяца, чтобы охватить весь диапазон марок, производимых на бумагоделательной машине H2. Калибровочные значения были доработаны на основе результатов лабораторных данных по зольности и концентрации. Когда с новой системой ABB были проведены ступенчатые тесты и изменения скорости подачи золы, результаты тесно коррелировали с ожидаемыми исходами.
Комбинат стал полагаться на систему измерения удержания KPM KRA. Наличие точной информации позволило операторам использовать передовые средства управления и помогло стабилизировать химический режим мокрой части. Это дополнительно приводит к сокращению времени восстановления после обрывов, гарантируя, что содержание золы остается на целевом уровне в условиях технологических сбоев. Обслуживающий персонал машины считает, что информация, предоставляемая системой измерения KPM KRA, необходима для обеспечения высочайшего качества при минимальных операционных затратах.
Расширение системы
Фил Хинчклифф (Phil Hinchcliffe), менеджер по управлению технологическими процессами на комбинате Domtar в Хоусвилле, отметил, что они остались настолько довольны производительностью системы ABB, что порекомендовал приобрести дополнительную систему измерения удержания KPM KRA для бумагоделательной машины H1 комбината. Новейшая система была введена в эксплуатацию в середине 2019 года. Установка прошла гладко, и агрегат очень чутко реагировал на изменения содержания золы, а также концентрации в напорном ящике и сеточном колодце.
Успех внедрения также открыл новые возможности в области детекторов обрыва полотна и датчиков концентрации.
Преимущества
Нельзя управлять тем, чего не измеряешь. Система удержания KPM KRA обеспечила точные измерения, не требующие технического обслуживания, которые позволили комбинату уверенно контролировать процент золы во время обрывов полотна и пусков. Это позволяет операторам сосредоточить свое время и внимание на других важных вопросах во время сбоев. Сочетание этой технологии измерения с передовыми решениями ABB по управлению и поддержкой на месте помогло снизить вариативность и обеспечило качественный продукт со значительной экономией затрат.
- Сокращение времени простоя из-за обрывов полотна
Сокращение времени простоя из-за обрывов полотна
- Снижение расхода химикатов
Снижение расхода химикатов
- Сокращение использования волокна
Сокращение использования волокна
- Снижение вариативности содержания наполнителя
Снижение вариативности содержания наполнителя
- Улучшение контроля в продольном направлении (MD)
Улучшение контроля в продольном направлении (MD)
- Улучшение показателей смены марок с использованием элементов управления MMD для изменения расхода удерживающих добавок с целью более быстрого достижения целевых показателей зольности
Улучшение показателей смены марок с использованием элементов управления MMD для изменения расхода удерживающих добавок с целью более быстрого достижения целевых показателей зольности
