Системы управления качеством полотна

9. Системы управления качеством полотна

Внедрение систем управления качеством бумаги позволяет:

– уменьшить в 2–5 раз колебания показателей качества;

– уменьшить на 2–6 % затраты волокнистых и химических материалов путем снижения средней массы 1 м²;

– уменьшить на 3–5 % энергетические затраты путем повышения средней влажности и снижения средней массы 1м² полотна;

– повысить на 5–10 % скорость машины за счет увеличения прочности полотна и снижения обрывов.

Для управления качеством полотна в поперечном направлении соз­даны специальные устройства. Например, фирмами «Honeywell», «Меtsо Automation» поставляется набор таких устройств (рис.191). Они позволяют выравнивать профиль массы 1 м² , влажности, толщины и гладкости полотна. В перспективе исполнительные устройства систем поперечного регули­рования будут совершенствоваться с целью повышения их эксплуатационных качеств.

Рекомендуемые материалы

Рис.191 - Исполнительные устройства для управления профилем показателей качества полотна: 1 – управление профилем массы 1м² путем регу­лирования расхода воды по ширине потокораспределителя напускного устройства; 2 – управление профилем массы 1м² путем регулирования степени открытия губы по ширине напускного устройства; 3 –управление профилем влажности полотна путем регулирования расхода пара на спрыски, устанавливаемые в мокрой части машины (сетке, прессах); 4 –управление профилем влажности полот­на путем регулирования подачи инфракрасной энергии в секционные излучатели, которые устанавливаются в сушильной части; 5 –управление профилем влажности полотна путем регулирования расхода воды на распылительные форсунки, устанавливаемые в сушильной части; 6  – управление профилем гладкости полотна путем регулирования паровых спрысков каландровых валов; 7 –управление профилем толщины полотна путем регулирования мощности индукционных нагревателей каландровых валов

Системы управления средней массой 1 м²

Измерители массы 1м² бумажного полотна (рис.192). Радиоактивный источник излучает β- или γ-частицы. Часть излучения по­глощается бумажным листом. Остальная часть попадает в ионизационную камеру приёмника и вызывает ионизационный ток. Его значение зависит от массы 1м² полотна, так как пропускание излучения зависит от этой же ве­личины. Далее токовый сигнал преобразуется в цифровой, кото­рый передаётся в компьютер.

С целью повышения точности измерения контролируется температура воз­душного зазора и вводится поправка, компенсирующая влияние температу­ры на поглощение частиц. Скопление пыли также изменяет пропускание частиц. Поэтому автомати­чески, обычно раз в час, осуществляется калибровка измерителя с помощью нескольких внутренних эталонов.

Измерители влажности бумажного полотна. Принцип действия мно­гих измерителей основан на поглощении инфракрасного излучения моле­кулами воды. Сравниваются результаты поглощения влажным полотном эталонного излучения (1,7μ или 1,8 μ), на которое вода не оказывает влия­ния, и излучения с длиной волны 1,94 μ, при котором наблюдается макси­мальный эффект влияния. Так как степени поглощения обеих длин волн аб­солютно сухой бумажной массой почти одинаковы, то их отношение мало зависит от массы 1 м², вида волокна, наполнителей, помола и других фак­торов.

На рис.193 показан принцип измерения влажности с использованием ин­фракрасного излучения, проходящего через полотно.

Инфракрасные волны от источника излучения, прошедшие через полотно, собираются оптической системой и разделяются с помощью узкополосных фильтров. Они осуществляют выделение длин волн 1,7 μ и 1,94 μ. Инфра­красная энергия этих волн преобразуется детекторами в напряжение. Далее определяется отношение энергии эталонного излучения 1,7 μ к энергии из­лучения с длиной волны 1,94 μ. Полученный сигнал преобразуется в цифровой код, который передаётся в компьютер.

Рис.193 - Измеритель влажности с инфракрасным излучением

Наиболее распространенный принцип управления средними по ширине полотна массой     1 м² и влажностью заключается в следующем. Из системы контроля качества в конце каждого сканирования поступают средние значения по ширине массы 1 м² и влажности полотна. Отклонения массы 1 м² от заданного значения компенсируются изменением задания автоматической системе регулирования (АСР) расхода бумажной массы к смесительному насосу, отклонения влажно­сти – изменением задания АСР давления пара в основной сушильной груп­пе.

Так как масса 1 м² и влажность полотна взаимосвязаны, системы управ­ления ими, если не принять специальных мер, тоже оказываются взаимосвязаны: изменение задания для одной системы влечет временные отклонения в другой.

 Системы управления массой 1 м² по ширине полотна

Принципы управления профилем массы. В настоящее время исполь­зуются два способа стабилизации профиля массы 1 м².

1-й способ. Стабилизация профиля осуществляется за счет регулирова­ния скорости напуска бумажной массы на сетку по ширине машины. сис­тема позволяет локально изменять степень открытия линейки гу­бы по ширине напускного устройства.

Принцип автоматического управления массой 1 м² по ширине показан на рис.194.

Минимальное расстояние между исполнительными устройствами 120 мм, ход штока 0 – 0,8 мм, точность 0,01 мм.

2-й способ (более точный- в 2…3 раза). Стабилизация профиля массы 1 м² осуществляется за счет ло­кального изменения концентрации массы по ширине напускного устрой­ства. Для этого к пучку труб потокораспределителя добавля­ются трубки подачи оборотной воды с распыляющими наконечниками. Конструкция последних зависит от типа напускного устройства.

Рис. 194 -  Принципиальная схема системы управления массой 1 м² по ширине полотна: 1 – электропривод с питанием, 2 – блок ручного управления, 3 – узел крепления, 4 – линейка губы напускного устройства, 5 – шпиндель, 6 – желоб

На рис. 195 показана схема ввода разбавляющей воды с использованием специального исполнительного уст­ройства. Главная цель этой конструкции – сохранить высокие скорости потока и микротурбулентность массы.

Электродвигательные исполнительные механизмы позволяют осуществ­лять прецизионное перемещение регулирующего органа, в результате из­меняется расход разбавляющей воды. Они могут располагаться по ширине с шагом до 3,5 см, что обеспечивает более высокую степень разрешения при регулировании профиля по сравнению с первым способом (в настоящее время минимальное расстояние между исполнительными устройствами, ус­танавливаемыми на линейке губы напускного устройства, составляет 7,5 см).

а                                                                б

Рис. 195 - Схема разбавления массы водой с исполнительным устрой­ством: а – принцип действия; б – регулирующий орган

Системы управления влажностью по ширине полотна

1-й способ. По ширине машины после прессов или в сушильной части ус­танавливаются газовые или электрические инфракрасные излучатели, кото­рые позволяют регулировать интенсивность испарения влаги из полотна (рис.196).

Управление влажностью полотна по зонам осуществляется регулированием интенсивности инфракрасного излучения в соответствующих модулях пу­тем изменения подачи электроэнергии к лампам.

2-й способ. Выравнивание профиля влажности путем устранения сухих полос осуществляется повторным увлажнением полотна в этих зонах регулируемыми распылительными форсунками.

 Системы управления толщиной полотна

Измерители толщины полотна.

Принцип измерения показан на рис. 197.

 Верхняя головка измерителя состоит из ферромагнитной катушки с сердечником, встроенным в отполированный сапфир, который соприкасается с бумагой. Обрат­ной стороной полотно скользит по фер­ромагнитному диску нижней головки. При колебаниях толщины бумаги меняется магнитное сопротивление цепи и, следовательно, ток.

Изменения тока с помощью вторичного преобразователя сигнала передаются в компьютер, где пересчитываются в значения толщи­ны полотна.

Традиционно толщина полотна измеряется как расстояние между двумя элементами. Преимущество такого метода – очень высокая точность измерения. Однако высокая точность измерения обеспечивается сильным прижимом датчика, что может привести к повреждению полотна. При этом на поверхности датчика отлагаются стойкие отложения, которые необходимо регулярно удалять.

В настоящее время применяются бесконтактные датчики, высокая точность в которых обеспечивается за счет оптического измерения (используются сверхлюминисцентные диоды). С помощью микроскопически малых оптических элементов датчика измеряется расстояние между датчиком и полотном с обеих сторон полотна. Для расчета толщины также

измеряется расстояние между двумя оптическими элементами. Разница между результатами двух измерений соответствует толщине полотна. Для высокой точности измерения полотно должно стабильно и без наклонов проходить зазор между элементами датчика, что обеспечивается с помощью воздушных подушек.

Системы управления гладкостью бумаги

Измерители гладкости полотна (рис.198).

Лучи от источника света фокусируются на полотно. Падающий свет рассеивается неоднородностями поверхности (микро­впадинами, буграми). Отраженный свет улавливается, преобразуется фотодетекто­ром, нормализуется и передается в компь­ютер на обработку, где пересчитывается в показатели гладкости бумаги.

Исполнительные устройство для регулирования гладкости бумаги по ширине (рис.199).

В корпусе по ширине машины расположены каме­ры. В них подается насыщенный пар давлением 14–103 кПа и температурой 105–118 °С. Пар проходит через полотно, повышает его температуру и увлаж­няет поверхность. Это способствует повышению гладкости при каландри­ровании.

Изменение расхода пара через спрыски в камеру осуществляется с помо­щью пневмопривода или электропривода.

Система управления качеством включает в себя сбор информации и ее анализ. Например, Анализ мокрой части специалисты ф. «Voith» проводят после сбора данных (рис. 200) по следующей методике (рис.201)..

Исполнительные устройство для регулирования гладкости бумаги по ширине (рис.199).

В корпусе по ширине машины расположены каме­ры. В них подается насыщенный пар давлением 14–103 кПа и температурой 105–118 °С. Пар проходит через полотно, повышает его температуру и увлаж­няет поверхность. Это способствует повышению гладкости при каландри­ровании.

Изменение расхода пара через спрыски в камеру осуществляется с помо­щью пневмопривода или электропривода.

Рекомендуем посмотреть лекцию "48 Энергия волны".

Система управления качеством включает в себя сбор информации и ее анализ. Например, Анализ мокрой части специалисты ф. «Voith» проводят после сбора данных (рис. 200) по следующей методике (рис.201)..

Рис. 200 – Сбор данных

После накопления информации проводится их анализ с учетом качественных показателей бумаги. В результате устанавливаются причины возникновения дефектов бумаги, с последующим их устранением.

Рис. 201 – Методика решения проблем