Celulozes blīvuma mērīšana papīra ražošanas procesā
Procesa mainīgums, kas izriet no nekonsekventascelulozes blīvumsdarbojas kā kluss nodoklis rentabilitātei, kas izpaužas kā specifikācijām neatbilstošs produkts, samazināta mašīnas darbspēja un paaugstinātas ekspluatācijas izmaksas mūsdienu papīra ražošanas procesā. Augstas precizitātes, reāllaikacelulozes blīvuma mērītājinav tikai instrumentācijas jauninājums; tas ir sarežģītas, uz datiem balstītas procesu kontroles stratēģijas pamatelements.
Kāpēc celulozes blīvuma kontrole ir nepieciešamaBūtiski svarīgiPapīra ražošanas process
Paplašinātscelulozes blīvumskontrole sniedzas daudz tālāk par vienkāršu procesa uzraudzību. Tas ir stratēģisks lēmums, kam ir būtiska ietekme uz rūpnīcas finanšu rādītājiem, darbības efektivitāti un produktu kvalitāti. Turpmākajās sadaļās tiek analizēts, kā precizitātecelulozes blīvumsmērīšana ietekmē visu papīra ražošanas vērtību ķēdi.
Procesa pamati: celulozes blīvuma kartēšana vērtību ķēdē
Papīra ražošanas process ir savstarpēji atkarīgu pārvērtību secība, un katra no tām ir kritiski atkarīga no iepriekšējās pārvērtību kontrolētā stāvokļa. Sākot no izejvielu sākotnējās sadalīšanās līdz papīra loksnes galīgajai izveidošanai,celulozes blīvumsir kritiski svarīgs kontroles parametrs. Process sākas ar celulozes ražošanu, kur izejvielas, piemēram, koksnes skaidas vai pārstrādāts papīrs, celulozes iekārtā tiek sadalītas suspensijā. Šeit precīza konsistence ir būtisks priekšnoteikums visām pakārtotajām darbībām, jo šķiedru un ūdens attiecības svārstības var traucēt turpmākajiem posmiem.
Pēc sākotnējās celulozes ražošanas celulozes suspensija tiek rafinēta un sagatavota masa. Rafinēšana ir svarīgs mehānisks process, kas modificē celulozes šķiedras, lai attīstītu to optimālās papīra ražošanas īpašības, ietekmējot tādas īpašības kā blīvums, porainība un izturība. Rafinētājā nonākošās celulozes konsistence ir ārkārtīgi svarīga, jo stabila šķiedru koncentrācija ir nepieciešama vienmērīgai mehāniskai iedarbībai uz šķiedrām. Bez šīs kontroles rafinēšanas process var kļūt nevienmērīgs, izraisot nevienmērīgu šķiedru attīstību un galu galā zemas kvalitātes galaproduktu. Visbeidzot, papīra mašīnas mitrajā galā sagatavotā masa tiek veidota nepārtrauktā loksnē. Stabilas un vienmērīgas šķiedru plūsmas uzturēšana no mašīnas lādes uz galvas kasti ir neaizstājama, lai panāktu vienmērīgu loksnes veidošanos un nodrošinātu kopējo mašīnas darbspēju, novēršot dārgus tīmekļa pārtraukumus.
Izejvielu izmantošanas un ražas optimizēšana
Vienmērīga celulozes padeve ir būtiska, lai panāktu optimālu vārīšanu, delignifikāciju un balināšanu, kas savukārt palielina šķiedru stiprību un kopējo ražu.1 Kad celuloze ir vienmērīga, ķīmisko vielu devu var precīzi kontrolēt, novēršot nepieciešamību pēc pārmērīgas balināšanas, lai labotu neatbilstības. Pārmērīga balināšana var pasliktināt šķiedru kvalitāti un stiprību, samazinot galaprodukta īpašības. Nodrošinot stabilu un paredzamu procesu, dzirnavas var sasniegt lielāku caurlaidspēju un vienmērīgāku, augstas kvalitātes galaproduktu.
Vai jums ir jautājumi par ražošanas procesu optimizāciju?
Tehniskā rokasgrāmata rūpnieciskās celulozes blīvuma mērīšanai
Atbilstošā izvēlecelulozes blīvumsMērīšanas tehnoloģija ir kritisks inženiertehnisks lēmums, kam jābūt saskaņotam ar konkrētiem procesa nosacījumiem un stratēģiskajiem mērķiem. Šajā sadaļā sniegta vadošo tehnoloģiju salīdzinošā analīze, kas vadīs atlases procesu.
Reāllaika iekšējās blīvuma mērīšanas principi
Vēsturiski blīvuma mērījumi tika veikti bezsaistē, izmantojot tādas metodes kā piknometrus, kas prasīja manuālu paraugu ņemšanu un radīja ievērojamu laika nobīdi. Mūsdienās dinamiska mērīšana tiešsaistē ir nozares standarts. Tas ļauj nepārtraukti iegūt datus reāllaikā, nodrošinot tūlītēju atgriezenisko saiti un vadības darbības, kas iepriekš nebija iespējamas.
Vibrējošie densitometri: precizitāte rezonanses pasaulē
Vibrējošie densitometri, pazīstami arī kākamertones blīvuma mērītāji, darbojas pēc rezonanses frekvences principa. Divas metāla dakšiņas tiek ierosinātas vibrēt noteiktā dabiskajā frekvencē. Iegremdējot dakšiņas šķidrumā vai suspensijā, vides blīvums ietekmē dakšiņu vibrāciju, izraisot rezonanses frekvences izmaiņas. Sensors mēra šo frekvences nobīdi, kas pēc tam tiek pārvērsta blīvuma vērtībā.
Šīs tehnoloģijas galvenās priekšrocības ir tās augstā precizitāte, uzticamība un relatīvi vienkāršā uzstādīšana cauruļvados, apvada cilpās vai tvertnēs. Tā ir īpaši piemērota zemākas konsistences celulozes plūsmām un šķidrumiem, kur viskozitāte ir instrumenta norādītajā diapazonā. Tomēr jāņem vērā to ekspluatācijas ierobežojumi. Vibrējošie densitometri ir jutīgi pret plūsmas ātruma un viskozitātes svārstībām, un tos var ietekmēt cauruļu sieniņu robežefekts. Pareiza uzstādīšana ir kritiski svarīga un ietver vietas izvēli ar lamināru plūsmu un caurules diametru, kas samazina turbulenci un robežefektus.
Kodolu densitometri: gamma vājināšanās neinvazīvā jauda
Kodoldensitometri izmanto gamma starojuma vājināšanās principu. Gamma avots ir uzstādīts vienā caurules pusē, bet detektors — otrā. Gamma starojumam izejot cauri procesa šķidrumam, tas tiek vājināts. Vides blīvums ir tieši saistīts ar starojuma daudzumu, kas sasniedz detektoru: jo lielāks blīvums, jo mazāk starojuma iet cauri.
Šīs tehnoloģijas galvenā priekšrocība ir tās neinvazīvā daba, jo tai nav nepieciešama tieša saskare ar procesa šķidrumu. Tas padara to imūnu pret temperatūras, spiediena, viskozitātes un plūsmas ātruma ietekmi un ideāli piemērotu ļoti viskozu, augsta blīvuma vai kodīgu suspensiju, piemēram, kaļķa dūņu un melnā šķīduma, mērīšanai. Neskatoties uz to stabilo veiktspēju, kodoldensitometri rada unikālus izaicinājumus. Tiem ir nepieciešams specializēts personāls un stingri drošības pasākumi jonizējošā starojuma izmantošanas dēļ. Papildus sākotnējām kapitālieguldījumiem, kopējās īpašumtiesību izmaksas (TCO) ir kritisks apsvērums. Radioaktīvais avots laika gaitā dabiski sadalās, un tā nomaiņa ir dārga un laikietilpīga. Augsti jutīga detektora izvēle var palīdzēt to mazināt, pagarinot avota kalpošanas laiku, taču ilgtermiņa izmaksas un regulējošais slogs joprojām ir nozīmīgi faktori šo sistēmu dzīves cikla analīzē.
Mikroviļņu raidītāji: risinājums sarežģītiem maisījumiem
Mikroviļņu konsistences raidītāji mēra celulozes suspensijas kopējo konsistenci, tostarp šķiedras, smalkās daļiņas un pildvielas, analizējot mikroviļņu enerģijas absorbciju. Šī tehnoloģija ir īpaši vērtīga lietojumos, kas saistīti ar jauktu celulozi vai tādām, kurās ir ievērojams pildvielu saturs, jo tā nodrošina visaptverošu visa cietvielu satura mērījumu. Spēja izmērīt kopējo konsistenci ir ievērojama priekšrocība salīdzinājumā ar tehnoloģijām, kas ir jutīgas tikai pret suspensijas šķiedru komponentu.
Strukturēta tehnoloģiju atlases sistēma
Lai izvēlētos pareizo tehnoloģiju konkrētam lietojumam, ir nepieciešama strukturēta pieeja, kas izvērtē veiktspēju, izmaksas un ekspluatācijas prasības. Šī matrica sniedz salīdzinošu sistēmu inženieru komandām.
1. tabula: Celulozes blīvuma mērīšanas tehnoloģiju salīdzinošā matrica
| Tehnoloģija | Princips | Vispiemērotākās lietojumprogrammas | Galvenās priekšrocības | Galvenie trūkumi | Izmaksu profils |
| Vibrējoša | Rezonanses frekvence mainās atkarībā no šķidruma blīvuma | Zemākas konsistences celuloze, liķieri | Augsta precizitāte, reāllaika mērījumi, izturīgs | Jutīgs pret plūsmu, viskozitāti; uzmācīga uzstādīšana | Vidēja diapazona |
| Kodolieroči | Gamma starojuma vājināšanās, pamatojoties uz blīvumu | Augstas konsistences, kodīgas, viskozas suspensijas (piemēram, kaļķa dūņas, melnais atsārms) | Neinvazīvs, neietekmē procesa apstākļi (temperatūra, spiediens, viskozitāte) | Drošības problēmas, normatīvais slogs, augstas kopējās uzturēšanas izmaksas (TCO) avota sabrukšanas dēļ | Augsts |
| Mikroviļņu krāsns | Mēra kopējo cietvielu daudzumu, izmantojot mikroviļņu absorbciju 19 | Jauktas celulozes, celulozes ar pildvielām 19 | Mēra kopējo konsistenci (šķiedras + pildvielas), bez kustīgām daļām | Jūtīgs pret ūdens satura izmaiņām, nepieciešama kalibrēšana specifiskiem materiāliem | Vidēja diapazona |
| Koriolisa | Masas plūsma un blīvums no cauruļu vibrācijām | Augstas vērtības ķīmiskās vielas (piemēram, TiO₂), kritiskas devas pielietojumi | Tieša masas un blīvuma mērīšana, augsta precizitāte, ko neietekmē temperatūra/spiediens | Augstas izmaksas, jutīgas pret iesūknētu gāzi, var ietekmēt ārēja vibrācija | Augstākais |
Uzziniet vairāk par blīvuma mērītājiem
Vairāk tiešsaistes procesu mērītāju
LonmetrsVibrējošās dakšas tehnoloģija
Lonmetrsvibrēšanaforksdensity meetersniedz vibrējošas dakšas densitometra un tā pielietojuma rūpnieciskos apstākļos reprezentatīvu piemēru.
Galvenās tehniskās specifikācijas un veiktspēja
Thevibrējošās dakšas blīvuma mērītājsir uz mikroprocesora bāzes veidots inteliģents densitometrs, kas nodrošina augstas precizitātes mērījumus reāllaikā. Tā veiktspējas rādītāji ir izstrādāti, lai atbilstu daudzu papīra ražošanas procesa punktu prasībām. Instrumenta mitrās daļas ir izgatavotas no 316 nerūsējošā tērauda, kas ir materiāls, kas pazīstams ar savu izturību pret koroziju, nodrošinot izturību skarbajā ķīmiskā vidē.
2. tabula: Lonmetrsvibrējošās dakšas blīvuma mērītājsTehniskās specifikācijas
| Specifikācija | Vērtība | Vienība |
| Mērījumu diapazons | 0-2 | g/m³ |
| Mērījumu precizitāte | 0,003 | g/m³ |
| Mērījumu izšķirtspēja | 0,001 | g/m³ |
| Atkārtojamība | 0,001 | g/m³ |
| Izejas signāls | 4-20 | mA |
| Barošanas avots | 24 | Līdzstrāva |
| Darba spiediens | <1 | MPa |
| Procesa temperatūra | -10 līdz 120 | °C |
| Viskozitātes diapazons | <2000 | CP |
Praktiska rokasgrāmata uzstādīšanai un elektroinstalācijai
Pareiza ierīces fiziskā un elektriskā uzstādīšanavibrējošās dakšas blīvuma mērītājsir ļoti svarīgs tā veiktspējai un ilgmūžībai. Densitometrs piedāvā elastīgas montāžas iespējas, tostarp uzstādīšanu galvenajā vai vertikālajā cauruļvadā, horizontālu vai sānu montāžu, kā arī īpašu tvertnes atloka uzstādīšanu viskozām suspensijām ar nogulsnēm. Caurulēm ar mazāku diametru (DN32 vai mazāk) un lielu šķidruma plūsmas ātrumu (virs 0,5 m/s) ieteicama uzstādīšana ar skavu.
Elektroinstalācijai nepieciešama rūpīga uzmanība. Instrumenta korpusam jābūt efektīvi iezemētam, lai novērstu elektriskos traucējumus. Ir arī svarīgi uzstādīt ierīci tālāk no lieljaudas motoriem un invertoriem, kā arī izmantot ekranētus barošanas kabeļus, lai novērstu ārēju elektrisko traucējumu signāla traucējumus. Pēc elektroinstalācijas kārbas vāks ir cieši jāpieskrūvē, lai nodrošinātu hermētiskumu ar O veida gredzenu, novēršot mitruma iekļūšanu un iekšējās shēmas bojāšanu.
Nodošana ekspluatācijā, kalibrēšana un ilgtermiņa apkope
Lai gan pārdevēja tehniskajā dokumentācijā jāiekļauj visaptveroši norādījumi par nodošanu ekspluatācijā un apkopi, pievienotajā rokasgrāmatā ir jāiekļaujvibrējošās dakšas blīvuma mērītājsir atzīmēts kā nepilnīgs, trūkstot detalizētām instrukcijām par kalibrēšanu un ilgtermiņa problēmu novēršanu. Šis informācijas trūkums rada ievērojamu projekta risku inženieru komandām. Stabils automatizācijas risinājums ir atkarīgs ne tikai no aparatūras kvalitātes, bet arī no atbalsta ekosistēmas dziļuma un tās darbības dokumentācijas skaidrības. Lētāks sensors, kuram trūkst detalizētas rokasgrāmatas par lauka kalibrēšanu un problēmu novēršanu, var izraisīt augstākas ilgtermiņa ekspluatācijas izmaksas, tostarp palielinātu darbaspēka patēriņu apkopei un lielāku neplānotu dīkstāves risku.
Ja nav konkrētu pārdevēja norādījumu, jāievēro vispārējā labākā prakse attiecībā uz vibrācijas dakšas densitometriem. Sākotnējā nodošana ekspluatācijā bieži ietver tīra ūdens kalibrēšanu, kur instruments tiek nullēts, mērot vidi ar zināmu blīvumu (piemēram, tīru ūdeni). Laika gaitā var būt nepieciešama viena punkta vai vairāku punktu lauka kalibrēšana, lai koriģētu sensora nobīdi vai izmaiņas procesa apstākļos. Jāņem vērā un jārisina bieži sastopamas darbības problēmas, piemēram, sensora piesārņojums, gaisa burbuļu klātbūtne vai pārmērīga ārēja vibrācija.
Sensora integrēšana vienotā automatizācijas ekosistēmā
Patiesā vērtībacelulozes blīvuma mērītājstiek realizēts, kad tā dati tiek nemanāmi integrēti dzirnavu visaptverošajā automatizācijas arhitektūrā.
No lauka ierīces līdz uzņēmumam: DCS un PLC sistēmu loma
DCS (Distributed Control System — izkliedētā vadības sistēma) jeb PLC (programmējamais loģiskais kontrolieris) kalpo kā rūpnīcas centrālā nervu sistēma. Mūsdienu DCS platformas, piemēram, Valmet DNA un Emerson DeltaV, ir attīstījušās no pamata procesu vadības līdz integrētām platformām, kas pārvalda visas rūpnīcas funkcijas, tostarp kvalitātes, piedziņas un stāvokļa uzraudzību. Šīs sistēmas ir paredzētas sarežģītu vadības cilpu apstrādei nepārtrauktiem procesiem, piemēram, papīra ražošanas līnijai, izmantojot sensoru datus, lai samazinātu procesa mainīgumu un optimizētu ražošanu. Daudzām rūpnīcām tas sniedz iespēju uzlabot novecojušas DCS vai PLC sistēmas, kuras ir grūti uzturēt un integrēt ar jaunajām tehnoloģijām.
Komunikācijas protokola stratēģija: Modbus pret OPC UA
Komunikācijas protokola izvēle ir būtiska sistēmas sadarbspējai un turpmākai mērogojamībai. Divi visizplatītākie protokoli rūpnieciskajā automatizācijā ir Modbus un OPC UA.
Modbus: vienkāršība un uzticamība tradicionālajām arhitektūrām:
Modbus ir cienījams, plaši pieņemts protokols, kas pazīstams ar savu vienkāršību un ieviešanas vieglumu. Tas darbojas uz galvenās-pakārtotās arhitektūras pamata, kur centrālā ierīce aptaujā pievienotās pakārtotās ierīces datus. Šī vienkāršā pieeja padara to par uzticamu izvēli vienkāršai tiešai komunikācijai tradicionālajās vadības sistēmās, īpaši mazāka mēroga lietojumprogrammās, kur vienkāršība un izmaksu efektivitāte ir galvenās prioritātes.
OPC UA: Drošas un mērogojamas digitalizācijas pamats:
Turpretī OPC UA ir moderns, no platformas neatkarīgs protokols, kas paredzēts drošai un sadarbspējīgai datu apmaiņai. Tas darbojas klienta-servera modelī, kas nodrošina elastīgākas komunikācijas stratēģijas. Tā galvenās priekšrocības ir spēcīgās drošības funkcijas, tostarp šifrēšana un autentifikācija, kā arī spēja apstrādāt sarežģītus datu tipus un metadatus. Tas padara OPC UA par ideālu protokolu mūsdienu industriālām vidēm, kurās dažādu piegādātāju sistēmas ir jāintegrē droši un uzticami. Izvēle starp abiem ir kritisks kompromiss starp vienkāršību un digitālās transformācijas stratēģijas ilgtermiņa mērķiem.
3. tabula: Modbus un OPC UA salīdzinājums
| Funkcija | Modbus | OPC UA |
| Arhitektūra | Galvenais-vergs | Klients-serveris |
| Datu apstrāde | Tikai vienkārši datu tipi | Sarežģītas datu struktūras, metadati |
| Drošība | Ierobežots līdz nevienam; nav sākotnēji drošs | Stabila drošība (šifrēšana, autentifikācija) |
| Mērogojamība | Ierobežota ar arhitektūru | Ļoti mērogojams un elastīgs |
| Labākais lietošanas gadījums | Maza mēroga, tradicionālas sistēmas, kurās galvenās prioritātes ir vienkāršība un izmaksas | Droši, sadarbspējīgi un sarežģīti rūpnieciskie tīkli ar dažādām piegādātāju sistēmām |
Nākamā robeža: uzlabota vadība un uz datiem balstīta intelekta sistēma
Patiesā ieguldījumu atdevecelulozes blīvuma mērītājstiek atbloķēts, pārsniedzot pamata atgriezeniskās saites kontroli un izmantojot datus inteliģentai lēmumu pieņemšanai.
Vairāk nekā atgriezeniskās saites cilpas: ievads uzlabotajā procesu vadībā (APC)
Uzlabotā procesa vadība (APC) ir uzlabojums pamata DCS/PLC vadības arhitektūrā. Tā vietā, lai vienkārši reaģētu uz novirzi no iestatītās vērtības, APC izmanto paredzošus, uz modeli balstītus algoritmus, lai optimizētu procesu, pamatojoties uz tādiem biznesa virzītājspēkiem kā izmaksas, caurlaidspēja un kvalitāte. Integrējotcelulozes blīvumsIzmantojot datus, APC sistēma var proaktīvi pielāgot mainīgos lielumus, piemēram, ķīmisko vielu devu vai plūsmas ātrumu, tādējādi novēršot sastrēgumus un palielinot enerģijas un ķīmisko vielu efektivitāti.
Prognozējošā analītika un kļūmju agrīna brīdināšana
Augstas precizitātes sensoru datus, ko apkopo rūpnīcas vēsturnieks, var izmantot paredzošajai analītikai, lai paredzētu un novērstu iekārtu kļūmes. Analizējot vibrācijas, temperatūras un citu procesa mainīgo tendences, rūpnīca var pāriet no reaktīvas uz proaktīvu apkopes stratēģiju, izvairoties no dārgām neplānotām dīkstāvēm. Šī pieeja ir īpaši vērtīga nozarē, kur neplānotas dīkstāves var radīt ievērojamus finansiālus zaudējumus.
Praktiski ieteikumi
Stratēģiskais kopsavilkums
Precīza mērīšana un kontrolecelulozes blīvumsnav atsevišķas tehniskas problēmas; tās ir stratēģiska nepieciešamība mūsdienu papīra ražošanas darbībām. Nelielas, mērķtiecīgas investīcijas augstas kvalitātescelulozes blīvuma mērītājsvar kalpot par katalizatoru digitālajai transformācijai visā rūpnīcā, nodrošinot ievērojamu atdevi samazinātas procesu mainības, zemāku ekspluatācijas izmaksu un augstākas produktu kvalitātes veidā. Pāreja no manuāliem, reaktīviem procesiem uz automatizētu, uz datiem balstītu kontroli ir būtiska, lai saglabātu konkurētspēju un rentabilitāti prasīgā globālajā tirgū.
Labi atbalstīta, stabila instrumenta izvēle ar skaidru integrācijas ceļu ir daudz vērtīgāks ieguldījums nekā lēta alternatīva, kas var radīt slēptus darbības riskus un augstākas ilgtermiņa uzturēšanas izmaksas. Galvenais mērķis ir izveidot sistēmu, kas ir ne tikai mērīšanas rīks, bet arī pamatelements dzirnavu ceļā uz efektīvāku, uzticamāku un inteliģentāku nākotni.Contact mūsuangļu valodaineers to priekšODM satiktiesrs.
