Celiuliozės tankio matavimas popieriaus gamybos procese
Proceso kintamumas, kylantis dėl nenuoseklausceliuliozės tankisveikia kaip tylus pelningumo mokestis, pasireiškiantis neatitinkančiais specifikacijų produktais, sumažėjusiu mašinos veikimu ir padidėjusiomis eksploatavimo išlaidomis šiuolaikiniame popieriaus gamybos procese. Didelio tikslumo, realaus laikoceliuliozės tankio matuokliainėra tik prietaisų atnaujinimas; tai yra esminis sudėtingos, duomenimis pagrįstos procesų valdymo strategijos elementas.
Kodėl celiuliozės tankio kontrolė yra svarbiEsminis dalykasPopieriaus gamybos procesas
Išplėstinisceliuliozės tankiskontrolė apima daug daugiau nei paprastą procesų stebėseną. Tai strateginis sprendimas, turintis didelę įtaką gamyklos finansiniams rezultatams, veiklos efektyvumui ir produkto kokybei. Tolesniuose skyriuose analizuojama, kaip tikslumasceliuliozės tankismatavimas daro įtaką visai popieriaus gamybos vertės grandinei.
Proceso pagrindas: celiuliozės tankio nustatymas vertės grandinėje
Popieriaus gamybos procesas yra labai tarpusavyje priklausomų transformacijų seka, kurių kiekviena kritiškai priklauso nuo ankstesnės kontroliuojamos būsenos. Nuo pradinio žaliavos skaidymo iki galutinio popieriaus lapo formavimo,celiuliozės tankisyra labai svarbus kontrolės parametras. Procesas prasideda nuo celiuliozės gamybos, kai žaliavos, tokios kaip medžio drožlės ar perdirbtas popierius, celiuliozės gamybos įrenginyje susmulkinamos į suspensiją. Čia tikslus konsistencijos lygis yra pagrindinė visų tolesnių operacijų sąlyga, nes pluošto ir vandens santykio pokyčiai gali sutrikdyti vėlesnius etapus.
Po pirminio masės gamybos celiuliozės suspensija yra rafinuojama ir paruošiama masė. Rafinavimas yra labai svarbus mechaninis procesas, kurio metu modifikuojami masės pluoštai, kad būtų pasiektos optimalios popieriaus gamybos savybės, turinčios įtakos tokioms savybėms kaip tankis, poringumas ir stiprumas. Į rafinavimo įrenginį patenkančios masės konsistencija yra nepaprastai svarbi, nes stabili pluošto koncentracija yra būtina norint vienodai mechaniškai paveikti pluoštą. Be šios kontrolės rafinavimo procesas gali tapti nepastovus, dėl to pluošto vystymasis gali būti netolygus, o galutinis produktas – prastos kokybės. Galiausiai, popieriaus mašinos šlapiojoje dalyje paruošta masė suformuojama į ištisinį lakštą. Stabilus ir pastovus pluošto srautas iš mašinos krūtinės į viršutinę dėžę yra būtinas norint pasiekti pastovų lakštų formavimąsi ir užtikrinti bendrą mašinos veikimą, taip išvengiant brangiai kainuojančių juostos trūkių.
Žaliavų naudojimo ir išeigos optimizavimas
Nuolatinis plaušienos tiekimas yra esminis veiksnys siekiant optimalaus virimo, delignifikacijos ir balinimo, o tai savo ruožtu padidina pluošto stiprumą ir bendrą išeigą.1 Kai plaušiena yra vienoda, galima tiksliai kontroliuoti cheminių medžiagų dozę, todėl nereikia per didelio balinimo, siekiant ištaisyti neatitikimus. Per didelis balinimas gali pabloginti pluošto kokybę ir stiprumą, o tai pablogins galutinio produkto savybes. Užtikrindamos stabilų ir nuspėjamą procesą, malūnai gali pasiekti didesnį našumą ir pastovesnę, aukštos kokybės galutinį produktą.
Turite klausimų apie gamybos procesų optimizavimą?
Pramoninės celiuliozės tankio matavimo techninis vadovas
Tinkamo pasirinkimasceliuliozės tankisMatavimo technologija yra labai svarbus inžinerinis sprendimas, kuris turi atitikti konkrečias proceso sąlygas ir strateginius tikslus. Šiame skyriuje pateikiama lyginamoji pirmaujančių technologijų analizė, kuria vadovaujamasi atrankos procese.
Realaus laiko linijinio tankio matavimo principai
Istoriškai tankio matavimai buvo atliekami neprisijungus prie tinklo, naudojant tokius metodus kaip piknometrai, kuriems reikėjo rankinio mėginių ėmimo ir kurie sukeldavo didelį laiko vėlavimą. Šiandien dinaminis matavimas linijoje yra pramonės standartas. Tai leidžia nuolat rinkti duomenis realiuoju laiku, suteikiant momentinį grįžtamąjį ryšį ir valdymo veiksmus, kurie anksčiau buvo neįmanomi.
Vibruojantys densitometrai: tikslumas rezonansiniame pasaulyje
Vibruojantys densitometrai, dar vadinamikamertono tankio matuokliai, veikia rezonansinio dažnio principu. Dvi metalinės šakutės sužadinamos ir vibruoja tam tikru natūraliu dažniu. Panardinus į skystį arba suspensiją, terpės tankis veikia šakių vibraciją, sukeldamas rezonansinio dažnio pokytį. Jutiklis matuoja šį dažnio poslinkį, kuris vėliau paverčiamas tankio verte.
Pagrindiniai šios technologijos privalumai yra didelis tikslumas, patikimumas ir gana paprastas montavimas vamzdynuose, apeinamuosiuose kontūruose ar rezervuaruose. Ji ypač tinka mažesnės konsistencijos celiuliozės srautams ir skysčiams, kurių klampumas yra prietaiso nurodytame diapazone. Tačiau reikia atsižvelgti į jų eksploatavimo apribojimus. Vibruojantys densitometrai yra jautrūs srauto greičio ir klampumo svyravimams ir juos gali paveikti vamzdžių sienelių ribinis efektas. Tinkamas montavimas yra labai svarbus ir apima vietos, kurioje tekėjimas laminarus, o vamzdžio skersmuo sumažina turbulenciją ir ribinį efektą, pasirinkimą.
Branduoliniai densitometrai: neinvazinė gama slopinimo galia
Branduoliniai densitometrai naudoja gama spinduliuotės silpninimo principą. Gama šaltinis sumontuotas vienoje vamzdžio pusėje, o detektorius – kitoje. Gama spinduliuotei prasiskverbus per proceso skystį, ji silpnėja. Terpės tankis tiesiogiai koreliuoja su detektorių pasiekiančios spinduliuotės kiekiu: kuo didesnis tankis, tuo mažiau spinduliuotės praeina.
Pagrindinis šios technologijos privalumas yra neinvazinis pobūdis, nes jai nereikia tiesioginio kontakto su proceso skysčiu. Dėl to ji atspari temperatūros, slėgio, klampumo ir srauto greičio poveikiui ir idealiai tinka matuoti labai klampius, didelio tankio ar korozinius mišinius, tokius kaip kalkių dumblas ir juodasis šarmas. Nepaisant patikimų eksploatacinių savybių, branduoliniai densitometrai susiduria su unikaliais iššūkiais. Dėl jonizuojančiosios spinduliuotės naudojimo jiems reikalingas specializuotas personalas ir griežtos saugos priemonės. Be pradinių kapitalo išlaidų, labai svarbus aspektas yra bendros eksploatavimo išlaidos. Radioaktyvusis šaltinis laikui bėgant natūraliai suyra, todėl jį reikia brangiai ir ilgai keisti. Labai jautraus detektoriaus pasirinkimas gali padėti tai sušvelninti, prailginant šaltinio tarnavimo laiką, tačiau ilgalaikės išlaidos ir reguliavimo našta išlieka reikšmingais veiksniais šių sistemų gyvavimo ciklo analizėje.
Mikrobangų siųstuvai: sprendimas sudėtingiems mišiniams
Mikrobangų konsistencijos davikliai matuoja bendrą celiuliozės suspensijos konsistenciją, įskaitant pluoštus, smulkias daleles ir užpildus, analizuodami mikrobangų energijos absorbciją. Ši technologija ypač vertinga tais atvejais, kai naudojamos mišrios celiuliozės arba tos, kuriose yra didelis užpildo kiekis, nes ji leidžia išsamiai išmatuoti visą kietųjų dalelių kiekį. Galimybė išmatuoti bendrą konsistenciją yra aiškus pranašumas, palyginti su technologijomis, kurios yra jautrios tik suspensijos pluošto komponentui.
Struktūrizuota technologijų pasirinkimo sistema
Tinkamos technologijos pasirinkimas konkrečiai programai reikalauja struktūrizuoto požiūrio, kuris įvertina našumą, kainą ir eksploatacinius reikalavimus. Šioje matricoje pateikiama lyginamoji sistema inžinierių komandoms.
1 lentelė. Celiuliozės tankio matavimo technologijų lyginamoji matrica
| Technologijos | Principas | Geriausiai tinkamos programos | Pagrindiniai privalumai | Pagrindiniai trūkumai | Sąnaudų profilis |
| Vibruojantis | Rezonansinis dažnis kinta priklausomai nuo skysčio tankio | Mažesnės konsistencijos minkštimai, likeriai | Didelis tikslumas, matavimas realiuoju laiku, tvirtas | Jautrus srautui, klampumui; įkyrus montavimas | Vidutinės klasės |
| Branduolinė | Gama spinduliuotės slopinimas pagal tankį | Didelės konsistencijos, ėsdinančios, klampios suspensijos (pvz., kalkių purvas, juodasis šarmas) | Neinvazinis, nepaveikiamas proceso sąlygų (temperatūros, slėgio, klampumo) | Saugos problemos, reguliavimo našta, didelės bendrosios išlaidos dėl šaltinio skaidymosi | Aukštas |
| Mikrobangų krosnelė | Matuoja bendrą kietųjų dalelių kiekį mikrobangų absorbcijos metodu 19 | Mišrios celiuliozės rūšys, celiuliozės rūšys su užpildais 19 | Matuoja bendrą konsistenciją (pluoštai + užpildai), jokių judančių dalių | Jautrus vandens kiekio pokyčiams, reikalingas kalibravimas konkrečiai terpei | Vidutinės klasės |
| Koriolis | Masės srautas ir tankis pagal vamzdžių vibracijas | Didelės vertės cheminės medžiagos (pvz., TiO₂), kritinės dozavimo taikymo sritys | Tiesioginis masės ir tankio matavimas, didelis tikslumas, nepaveikiamas temperatūros / slėgio | Didelė kaina, jautrus patekusioms dujoms, gali būti paveiktas išorinės vibracijos | Aukščiausias |
Sužinokite apie daugiau tankio matuoklių
Daugiau internetinių procesų matuoklių
LonnmetrasVibruojančios šakės technologija
Lonnmetrasvibravimasforkasdensity meeterpateikiamas tipiškas vibruojančios šakės densitometro ir jo taikymo pramoninėje aplinkoje pavyzdys.
Pagrindinės techninės specifikacijos ir našumas
Thevibruojančios šakės tankio matuoklisyra mikroprocesoriaus pagrindu veikiantis išmanusis densitometras, užtikrinantis didelio tikslumo matavimus realiuoju laiku. Jo našumo rodikliai sukurti taip, kad atitiktų daugelio popieriaus gamybos proceso etapų reikalavimus. Prietaiso šlapiosios dalys pagamintos iš 316 nerūdijančio plieno – medžiagos, žinomos dėl atsparumo korozijai, užtikrinančios patvarumą atšiaurioje cheminėje aplinkoje.
2 lentelė. Lonmetrasvibruojančios šakės tankio matuoklisTechninės specifikacijos
| Specifikacija | Vertė | Vienetas |
| Matavimo diapazonas | 0-2 | g/m³ |
| Matavimo tikslumas | 0,003 | g/m³ |
| Matavimo skiriamoji geba | 0,001 | g/m³ |
| Pakartojamumas | 0,001 | g/m³ |
| Išėjimo signalas | 4-20 | mA |
| Maitinimo šaltinis | 24 | Nuolatinė srovė |
| Darbinis slėgis | <1 | MPa |
| Proceso temperatūra | -10 iki 120 | °C |
| Klampumo diapazonas | <2000 | CP |
Praktinis įrengimo ir elektros integravimo vadovas
Tinkamas fizinis ir elektrinis įrenginio įrengimasvibruojančios šakės tankio matuoklisyra labai svarbus jo veikimui ir ilgaamžiškumui. Densitometras siūlo lanksčias montavimo galimybes, įskaitant montavimą pagrindiniame arba vertikaliame vamzdyne, horizontalų arba šoninį montavimą ir specialų bako flanšo montavimą klampioms suspensijoms su nuosėdomis. Mažesnio skersmens vamzdžiams (DN32 ar mažesniems) ir dideliam skysčio srautui (virš 0,5 m/s) rekomenduojamas montavimas spaustukais.
Elektros instaliacija reikalauja kruopštaus dėmesio detalėms. Prietaiso korpusas turi būti tinkamai įžemintas, kad būtų išvengta elektros trukdžių. Taip pat svarbu įrenginį montuoti atokiau nuo didelės galios variklių ir keitiklių ir naudoti ekranuotus maitinimo kabelius, kad išorinis elektros triukšmas netrikdytų signalo. Elektros dėžutės dangtelis turi būti sandariai užsuktas po laidų sujungimo, kad būtų užtikrintas sandarumas su O formos žiedu, neleidžiančiu drėgmei patekti ir pažeisti vidinių grandinių.
Paleidimas, kalibravimas ir ilgalaikė priežiūra
Nors tiekėjo techninėje dokumentacijoje turėtų būti pateiktos išsamios instrukcijos dėl paleidimo ir priežiūros, pateiktame vadovevibruojančios šakės tankio matuoklisPastebėta, kad dokumentas yra nepilnas, jame trūksta išsamių kalibravimo ir ilgalaikio trikčių šalinimo instrukcijų. Šis informacijos trūkumas kelia didelę projekto riziką inžinierių komandoms. Tvirtas automatizavimo sprendimas priklauso ne tik nuo aparatinės įrangos kokybės, bet ir nuo palaikymo ekosistemos gylio bei jos veikimo dokumentacijos aiškumo. Pigesnis jutiklis, neturintis išsamaus lauko kalibravimo ir trikčių šalinimo vadovo, gali lemti didesnes ilgalaikes eksploatavimo išlaidas, įskaitant padidėjusį darbo krūvį priežiūrai ir didesnę neplanuotų prastovų riziką.
Jei nėra konkrečių tiekėjo nurodymų, reikėtų laikytis bendrosios geriausios vibruojančios šakės densitometrų praktikos. Pradinis paleidimas dažnai apima gryno vandens kalibravimą, kai prietaisas nulinis, matuojant žinomo tankio terpę (pvz., gryną vandenį). Laikui bėgant, gali prireikti vieno taško arba kelių taškų lauko kalibravimo, kad būtų ištaisytas jutiklio poslinkis arba proceso sąlygų pokyčiai. Reikia atsižvelgti į ir išspręsti įprastas eksploatavimo problemas, tokias kaip jutiklio užsiteršimas, oro burbuliukų buvimas arba per didelė išorinė vibracija.
Jutiklio integravimas į vieningą automatizavimo ekosistemą
Tikroji vertėceliuliozės tankio matuoklisrealizuojama, kai jos duomenys sklandžiai integruojami į bendrą gamyklos automatizavimo architektūrą.
Nuo lauko įrenginio iki įmonės: DCS ir PLC sistemų vaidmuo
DCS (paskirstyta valdymo sistema) arba PLC (programuojamas loginis valdiklis) veikia kaip gamyklos centrinė nervų sistema. Šiuolaikinės DCS platformos, tokios kaip „Valmet DNA“ ir „Emerson DeltaV“, išsivystė iš pagrindinio procesų valdymo į integruotas platformas, valdančias visas gamyklos funkcijas, įskaitant kokybę, pavaras ir būklės stebėjimą. Šios sistemos yra sukurtos sudėtingoms valdymo grandinėms, skirtoms nuolatiniams procesams, pavyzdžiui, popieriaus gamybos linijai, valdyti, panaudojant jutiklių duomenis, siekiant sumažinti proceso kintamumą ir optimizuoti gamybą. Daugeliui gamyklų tai suteikia galimybę atnaujinti pasenusias DCS arba PLC sistemas, kurias sunku prižiūrėti ir integruoti su naujomis technologijomis.
Ryšio protokolo strategija: „Modbus“ ir „OPC UA“
Ryšio protokolo pasirinkimas yra esminis sistemos sąveikumo ir būsimo mastelio keitimo aspektas. Du labiausiai paplitę pramoninės automatikos protokolai yra „Modbus“ ir OPC UA.
„Modbus“: paprastumas ir patikimumas tradicinėms architektūroms:
„Modbus“ yra gerbiamas, plačiai naudojamas protokolas, žinomas dėl savo paprastumo ir lengvo įgyvendinimo. Jis veikia pagrindinio-pavaldinio architektūroje, kur centrinis įrenginys apklausia prijungtus pavaldinius įrenginius dėl duomenų. Šis paprastas metodas daro jį patikimu pasirinkimu paprastam „taškas-taškas“ ryšiui tradicinėse valdymo sistemose, ypač mažesnės apimties taikymuose, kur svarbiausias prioritetas yra paprastumas ir ekonomiškumas.
OPC UA: Saugaus ir keičiamo dydžio skaitmeninimo pagrindas:
Priešingai, OPC UA yra modernus, nuo platformos nepriklausomas protokolas, skirtas saugiam ir sąveikaujančiam duomenų mainams. Jis veikia kliento-serverio modeliu, leidžiančiu taikyti lankstesnes komunikacijos strategijas. Pagrindiniai jo privalumai yra patikimos saugumo funkcijos, įskaitant šifravimą ir autentifikavimą, bei gebėjimas tvarkyti sudėtingus duomenų tipus ir metaduomenis. Dėl to OPC UA yra idealus protokolas šiuolaikinėms pramonės aplinkoms, kuriose skirtingų tiekėjų sistemos turi būti saugiai ir patikimai integruotos. Pasirinkimas tarp šių dviejų protokolų yra labai svarbus kompromisas tarp paprastumo ir ilgalaikių skaitmeninės transformacijos strategijos tikslų.
3 lentelė: „Modbus“ ir „OPC UA“ palyginimas
| Funkcija | Modbus | OPC UA |
| Architektūra | Pagrindinis-vergas | Klientas-serveris |
| Duomenų tvarkymas | Tik paprasti duomenų tipai | Sudėtingos duomenų struktūros, metaduomenys |
| Saugumas | Apribota iki jokio; nėra iš pradžių saugus | Tvirtas saugumas (šifravimas, autentifikavimas) |
| Mastelio keitimas | Apribota architektūros | Labai keičiamo dydžio ir lankstus |
| Geriausias panaudojimo atvejis | Mažo masto, tradicinės sistemos, kuriose svarbiausi yra paprastumas ir kaina | Saugūs, sąveikūs ir sudėtingi pramoniniai tinklai su įvairiomis tiekėjų sistemomis |
Kitas etapas: pažangi kontrolė ir duomenimis pagrįstas intelektas
Tikroji investicijų grąža įceliuliozės tankio matuoklisyra atrakinama peržengiant pagrindinio grįžtamojo ryšio valdymo ribas ir panaudojant duomenis intelektualiam sprendimų priėmimui.
Už grįžtamojo ryšio ciklų ribų: įvadas į pažangų procesų valdymą (APC)
Pažangus procesų valdymas (APC) yra patobulinimas, patobulintas naudojant pagrindinę DCS/PLC valdymo architektūrą. Užuot tiesiog reagavusi į nukrypimą nuo nustatytos vertės, APC naudoja nuspėjamuosius, modeliu pagrįstus algoritmus, kad optimizuotų procesą pagal tokius verslo veiksnius kaip kaina, našumas ir kokybė. Integruodamasceliuliozės tankisRemdamasi duomenimis, APC sistema gali iš anksto reguliuoti tokius kintamuosius kaip cheminių medžiagų dozė ar srauto greitis, taip pašalindama kliūtis ir padidindama energijos bei cheminių medžiagų naudojimo efektyvumą.
Prognozinė analizė ir ankstyvas gedimų įspėjimas
Didelio tikslumo jutiklių duomenis, užfiksuotus gamyklos istorijos registratoriaus, galima naudoti prognozinei analizei, siekiant numatyti ir užkirsti kelią įrangos gedimams. Analizuodama vibracijos, temperatūros ir kitų proceso kintamųjų tendencijas, gamykla gali pereiti nuo reaktyvios prie proaktyvios priežiūros strategijos, išvengdama brangių neplanuotų prastovų. Šis metodas ypač vertingas pramonės šakoje, kurioje neplanuoti sustabdymai gali sukelti didelių finansinių nuostolių.
Veiksmingos rekomendacijos
Strateginė santrauka
Tikslus matavimas ir valdymasceliuliozės tankisnėra pavieniai techniniai iššūkiai; tai strateginis šiuolaikinių popieriaus gamybos operacijų imperatyvas. Maža, tikslinė investicija į aukštos kokybėsceliuliozės tankio matuoklisgali tapti viso gamyklos skaitmeninės transformacijos katalizatoriumi, duodančiu nemažą grąžą sumažėjusio procesų kintamumo, mažesnių eksploatavimo sąnaudų ir aukštesnės produktų kokybės pavidalu. Perėjimas nuo rankinių, reaktyvių procesų prie automatizuoto, duomenimis pagrįsto valdymo yra būtinas norint išlikti konkurencingam ir pelningam reiklioje pasaulinėje rinkoje.
Gerai pagrįsto, patikimo instrumento su aiškiu integravimo keliu pasirinkimas yra daug vertingesnė investicija nei nebrangi alternatyva, kuri gali sukelti paslėptą veiklos riziką ir didesnes ilgalaikes priežiūros išlaidas. Galutinis tikslas – sukurti sistemą, kuri būtų ne tik matavimo priemonė, bet ir pagrindinis gamyklos kelionės į efektyvesnę, patikimesnę ir išmanesnę ateitį komponentas.Contact mūsųanglųineers to užODM metąrs.
