Стабильность мокрой части любой бумагоделательной машины зависит от минимизации изменчивости таких параметров, как концентрация массы в напорном ящике и подсечной воде, однопроходное удержание и содержание золы в бумажном полотне. Использование системы измерения и контроля удержания, включающей датчики, способные точно измерять как общую концентрацию, так и концентрацию золы, позволяет значительно повысить эффективность бумагоделательной машины, снизить вариативность качества и оптимизировать затраты на композицию массы.
Значения однопроходного удержания (FPR) рассчитываются на основе двух измерений концентрации: концентрации в напорном ящике и концентрации в подсечной воде
где cHB и cWW — это концентрация в напорном ящике и подсечной воде соответственно.
Точное измерение при концентрациях ниже 2% требует использования оптических датчиков концентрации, в отличие от лезвийных измерителей концентрации на основе принципов сил сдвига, применяемых при более высоких концентрациях. Одним из таких устройств для измерения концентрации, разработанным для применений с низкими концентрациями, являются оптические датчики концентрации ABB KPM KC9. Этот новый датчик использует импульсный светодиодный источник монохроматического света ближнего инфракрасного диапазона с детекторами пропускания и рассеяния для измерения концентрации. Как правило, при очень низкой концентрации, например в сеточной яме, измерение пропускания более точно для общей концентрации, в то время как рассеяние обеспечивает четкое обнаружение наполнителей.
Как поясняет менеджер по продукции ABB Ману Кеттунен (Manu Kettunen), измерение концентрации не является точным без комплексного моделирования и настройки датчика. При установке датчика в конкретном месте измерительные сигналы от всех детекторов анализируются с помощью инструментов многомерного регрессионного анализа для определения того, какие из них имеют наилучшую корреляцию с концентрацией.
Версия KC9-A этого датчика также может измерять концентрацию золы в пробе, что позволяет рассчитывать однопроходное удержание золы (FPAR) — еще один важный параметр для бумаги с наполнителями. Измерение концентрации золы в массе напорного ящика также позволяет контролировать содержание золы во время обрывов полотна, когда конечное содержание золы на сканере сухой части недоступно. Это означает, что восстановление после обрыва полотна и смена сорта могут происходить быстрее, если значения измерения золы и дозировка удерживающих добавок используются для контроля количества золы в напорном ящике.
Концентрация в мокрой части может измеряться как в потоке (inline), так и с помощью байпасной системы, в которой поток массы непрерывно подается на датчик для измерения. Байпасная система гораздо лучше в случае измерения концентрации в сеточной яме, поскольку вовлечение воздуха влияет на точность измерения, а модуль деаэрации входит в состав установки. Затраты на установку байпаса немного выше, так как требуется отдельный трубопровод, но обслуживание проще благодаря запорным клапанам — некоторые датчики поточного типа требуют остановки и опорожнения технологического трубопровода. Дополнительными преимуществами байпасных датчиков являются возможность использования автоматической промывки водой и/или измерительных сигналов чистой воды для контроля и поддержания чистоты датчика. Поточные датчики могут начать давать погрешность из-за загрязнений, скапливающихся на линзах датчика.
Существует широкий разброс целевых значений FPR для различных типов композиций и типов бумаго- или картоноделательных машин. Более высокое значение FPR позволяет удержать больше мелких частиц (мелочи) в полотне и приводит к меньшей двусторонности, особенно на машине с плоской сеткой. Низкое значение FPR приводит к рециркуляции не только мелочи, но также смол и добавок мокрой части, и может привести к таким проблемам, как агломерация отложений, забивание сукно прессовой части и ухудшение обезвоживания.
Возможно, более важным, чем абсолютное значение FPR, является поддержание его стабильного значения. Если FPR колеблется, это приводит к изменчивости скорости обезвоживания и влажности полотна на выходе из формовочной секции, что может привести к обрывам полотна. Это также может вызвать вариативность массы 1 кв.м.
Комбинат стал полагаться на систему измерения удержания KPM KRA. Наличие точной информации позволило операторам не только быстрее возвращаться к заданному сорту после обрыва полотна, но и достичь экономии средств за счет более надежного контроля подачи макулатуры (брока) обратно в систему. Операторы теперь полагаются на информацию, предоставляемую системой измерения KPM KRA, для обеспечения высочайшего качества при минимальных эксплуатационных расходах.
Фил Хинчклифф (Phil Hinchcliffe), менеджер по технологическим процессам на комбинате, отметил, что они остались настолько довольны работой системы на машине H-2, что приобрели еще одну систему измерения удержания KPM KRA для бумагоделательной машины H-1 на комбинате в Хоусвилле. Эта новейшая система была введена в эксплуатацию в середине 2019 года. Монтаж прошел гладко, и установка оказалась очень чувствительной к изменениям содержания золы, а также концентраций в напорном ящике и бассейне сеточной воды. Успех внедрения также открыл новые возможности в области датчиков обрыва полотна и датчиков концентрации.
Подводя итог, можно сказать, что использование системы измерения и контроля удержания позволяет обеспечить высокую эффективность машины и стабильное качество продукции при оптимизации затрат на композицию массы. Ключом к окупаемости инвестиций такого рода является наличие точных датчиков концентрации, предназначенных для непрерывного измерения в напорном ящике и сеточной яме. Опираясь на эти измерения для управления добавлением компонентов композиции и химикатов мокрой части, можно снизить изменчивость, сократить время простоя из-за обрывов полотна, ускорить смену сортов и в конечном итоге уменьшить расход химикатов благодаря более предсказуемым рабочим характеристикам.
