DE102020125020A1

DE102020125020A1 - Steuerverfahren einer Pressenpartie

Info

Publication number: DE102020125020A1
Application number: DE102020125020.7A
Authority: DE
Inventors: Tobias Henle; Daniel Gronych; José Luiz Campos Souza
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2020-09-25
Publication date: 2022-03-31
Also published as: WO2022063478A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Pressenpartie einer Maschine zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn in welcher die Faserstoffbahn (1) gemeinsam mit zumindest einem endlos umlaufenden, wasseraufnehmenden Entwässerungsband (6,7,8) durch wenigstens einen, von zwei gegeneinander gedrückten Presswalzen (2,3,4,5) gebildeten Pressspalt geführt wird, wobei die Faserstoffbahn (1) von einem vorgelagerten, der Blattbildung dienenden Former der Herstellungsmaschine an ein Entwässerungsband (7) der Pressenpartie übergeben wird, welches während der Übernahme eine besaugte Übernahme-Leitwalze (15) umschlingt.Dabei sollen Häufigkeit und Größe von Schäden dadurch vermindert werden, dass der Körperschall der Pressenpartie über zumindest einen Schallsensor (11) erfasst und hinsichtlich Verschleiß oder Beschädigung einzelner Elemente der Pressenpartie oder eine Batzenbildung analysiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Steuerung einer Pressenpartie einer Maschine zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn in welcher die Faserstoffbahn gemeinsam mit zumindest einem endlos umlaufenden, wasseraufnehmenden Entwässerungsband durch wenigstens einen, von zwei gegeneinander gedrückten Presswalzen gebildeten Pressspalt geführt wird, wobei die Faserstoffbahn von einem vorgelagerten, der Blattbildung dienenden Former der Herstellungsmaschine an ein Entwässerungsband der Pressenpartie übergeben wird, welches während der Übernahme eine besaugte Übernahme-Leitwalze umschlingt.
Um bei der Pressenpartie Reparaturkosten und Stillstandszeiten zu reduzieren, ist es ein allgemeines Bestreben den Verschleiß und beginnende Schäden möglichst früh zu erfassen und eventuell entsprechende Gegenmaßnahmen zu treffen.
In diesem Zusammenhang wird auch die Bildung von Batzen überwacht.
Batzen sind ungewünschte Anhäufungen oder Verdichtungen von Fasermaterial, die sich bei Störungen z.B. bei einem fehlerhaften Bahnlauf an den Rändern über die Zeit aufbauen. Wenn die Batzen mit einer gewissen Größe den Pressspalt passieren, kann dies zu einem sehr großen Schaden in der Pressenpartie führen, der Schäden an den endlos umlaufenden Bändern, aber auch an den Presswalzen umfasst.
Die Behebung solcher Schäden ist zeitintensiv und teuer, da die Papierproduktion stillsteht.
Zur Erkennung von Batzen im Bereich der Presspartie ist es bekannt, Schaber der Presswalzen und/oder den Innendruck von Schuhpresswalzen und/oder das Drehmoment der Presswalzenantriebe zu überwachen.
Die Erkennung eines Batzens löst dann ein Öffnen der Pressspalte aus, um Folgeschäden zu reduzieren.
Der Nachteil dieser Methoden ist, dass der Batzen erst in oder sogar erst nach den Pressspalten erkannt wird. Der Batzen durchläuft folglich den Pressspalt auf jeden Fall und kann dort Schäden anrichten.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher die Häufigkeit und Größe von Schäden in der Pressenpartie zu vermindern.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Körperschall der Pressenpartie über zumindest einen Schallsensor erfasst und hinsichtlich Verschleiß oder Beschädigung einzelner Elemente der Pressenpartie oder eine Batzenbildung analysiert wird.
Hierdurch kann bereits frühzeitig auf Veränderungen reagiert und ein größerer Schaden vermieden werden.
Falls über den Schallsensor eine Luftschallmessung erfolgt, so ist die Anbringung der Schallsensoren relativ einfach und außerhalb besonders von hoher Temperatur, hoher Feuchtigkeit und viel Schmutz beeinträchtigter Bereiche möglich.
Um dabei die auf Störungen hinweisenden Schallemissionen besser erkennen zu können, sollte bei der Analyse des Körperschalls ein unter normalen Betriebsbedingungen auftretender Grundschall der Pressenpartie herausgefiltert werden.
Besonders erfolgreich gestaltet sich die Analyse des Körperschalls, insbesondere bei herausgefiltertem Grundschall, wenn hierbei nach Mustern gesucht wird, die auf einen erhöhten Verschleiß oder eine Beschädigung eines Elementes der Pressenpartie oder eine Batzenbildung hindeuten.
Diese Mustererkennung kann innerhalb der Maschinensteuerung auch als selbstlernendes System aufgebaut werden, was die Treffsicherheit der Aussagen steigert.
Alternativ oder hierzu ergänzend kann es bei der Analyse ebenso von Vorteil sein, wenn die Schallmesswerte einer Frequenzanalyse unterzogen werden.
Für eine frühzeitige Erkennung von Batzen sollte wenigstens ein Schallsensor im Bereich der Übernahme-Leitwalze angeordnet sein. Dies ermöglicht es den Pressspalt rechtzeitig zu öffnen bevor der Batzen diesen erreicht.
Für den Fall, dass der Batzen ohne vorherige Ankündigung, beispielweise bei einer Bahnlaufstörung, entsteht, wird dieser ebenfalls anhand seines Druckstoßes bereits an der Übernahme-Leitwalze detektiert. So kann die Presse früher geöffnet werden, eventuell sogar bevor der Batzen die Presse erreicht.
Das reduziert die Häufigkeit und die Größe von Schäden an der Pressenpartie. Dadurch werden Stillstandszeiten und Reparaturkosten erheblich reduziert.
Ergänzend oder alternativ kann es ebenso vorteilhaft sein, wenn Schwingungen der Übernahme-Leitwalze oder des diese umschlingenden Entwässerungsbandes über zumindest einen Schwingungssensor erfasst und hinsichtlich Verschleiß oder Beschädigung dieser Elemente der Pressenpartie oder eine Batzenbildung analysiert werden.
Hierdurch wird es insbesondere möglich, Druckstöße der Bahnlaufstörungen, die einen Batzen entstehen lassen, von dem Schwingungssensor zu erfassen.
Im Interesse einer frühzeitigen Erkennung von Schäden oder Batzen sollte wenigstens ein Schwingungssensor im Bereich der Übernahme-Leitwalze angeordnet sein.
Im Ergebnis ermöglicht dies eine frühe Öffnung der Presspalte der Pressenpartie bei Gefahr.
Allgemein sollte bei einer Gefahrensituation die Lage zumindest eines Elementes der Pressenpartie über Aktuatoren in einer Schäden oder einen erhöhten Verschleiß verhindernden Weise verändert werden.
Hierzu kann es, falls das lageveränderliche Element von einer Presswalze gebildet wird, von Vorteil sein, wenn die Totzeit des entsprechenden Aktuators vor einer Änderung des Betriebszustandes der Pressenpartie für eine bestimmte Zeitspanne vermindert wird.
Eine Änderung des Betriebszustandes liegt beispielsweise dann vor, wenn die Sorte der zu behandelnden Faserstoffbahn oder die Maschinengeschwindigkeit, insbesondere beim Anfahren der Maschine geändert werden soll.
Für das Öffnen eines oder mehrere Pressspalte der Pressenpartie kommen insbesondere Aktuatoren in Form von Hydraulikzylindern zum Einsatz. Steht eine Änderung des Betriebszustandes an, so kann über eine Erhöhung des anliegenden Drucks des Hydraulikmittels die Totzeit für den Hydraulikzylinder und damit das Öffnen des Pressspaltes erheblich reduziert werden.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der beigefügten Zeichnung zeigt die Figur einen schematischen Querschnitt durch eine Pressanordnung.
Die Faserstoffbahn 1 wird von einer vorgelagerten Einheit, im Allgemeinen dem Formersieb 10 eines Formers zur Blattbildung an das oberhalb laufende, wasseraufnehmende Entwässerungsband 7 einer ersten Presswalze 3 übergeben.
Diese erste Presswalze 3 bildet mit einer zweiten unterhalb der Faserstoffbahn 1 angeordneten, zylindrischen Presswalze 2 den ersten Pressspalt der Pressenpartie zur Entwässerung der Faserstoffbahn 1.
Dabei läuft auch ein unteres Entwässerungsband 6 der zweiten Presswalze 2 durch den ersten Pressspalt.
Die endlos umlaufenden Entwässerungsbänder 6,7,8 der Pressenpartie werden außerhalb der Pressspalte über Leitwalzen 16 geführt, sind als Pressfilze ausgebildet und dienen zur Aufnahme und dem Abtransport des im jeweiligen Pressspalt aus der Faserstoffbahn 1 ausgepressten Wassers. Da im ersten Pressspalt relativ viel Wasser anfällt, werden hier auch zwei, d.h. ein oberes 7 und ein unteres 6 Entwässerungsband durch diesen Pressspalt geführt.
Die erste Presswalze 3 ist als zylindrische oder bombierte Saugpresswalze ausgebildet. Der von ihr ausgehende Unterdruck verstärkt nicht nur die Haftung der Faserstoffbahn 1 am führenden Entwässerungsband 7 zwischen dem ersten und dem zweiten Pressspalt, sie behindert damit auch die Rückbefeuchtung der Faserstoffbahn 1 von diesem Entwässerungsband 7 während der Führung.
Die erste Presswalze 3 bildet mit einer zylindrischen, glatten dritten Presswalze 4 den zweiten Pressspalt für die Faserstoffbahn 1. Nach dem zweiten Pressspalt bleibt die Faserstoffbahn 1 an der glatten Mantelfläche dieser Zentral-Presswalze 4 haften und wird so durch einen dritten Pressspalt geführt, den die dritte Presswalze 4 mit einer vierten Presswalze 5 bildet.
Diese vierte Presswalze 5 ist zur Intensivierung der Entwässerung über die Bildung eines verlängerten Pressspaltes als Schuhpresswalze ausgebildet und wird von einem endlos umlaufenden Entwässerungsband 8 umschlungen.
Nach dem dritten Pressspalt führt die Zentral-Presswalze 4 die Faserstoffbahn 1 bis zum Ablösepunkt. Von diesem Ablösepunkt gelangt die Faserstoffbahn 1 über eine kurze freie Strecke zu einem oberhalb der Faserstoffbahn 1 endlos umlaufenden Trockensieb 13 einer in Bahnlaufrichtung 9 folgenden Trockengruppe zur Trocknung der Faserstoffbahn 1.
Die Übernahme der Faserstoffbahn 1 durch das Trockensieb 13 wird dabei von einer vom Trockensieb 13 umschlungenen, besaugten Leitwalze 14 unterstützt.
Der geringe Abstand zwischen der Zentral-Presswalze 4 und der der folgenden Leitwalze 14 erlaubt den Ausgleich von Fertigungstoleranzen, Schwingungen und Walzendurchbiegungen unter Vermeidung einer Beschaedigung von Elementen der Pressanordnung oder einer Beeinträchtigung der Faserstoffbahn 1. Außerdem kann hier durch Geschwindigkeitsunterschiede zwischen Zentral-Presswalze 4 und Leitwalze 14 ein Zug zum Ausgleich von Dehnungen der Faserstoffbahn 1 aufgebaut werden.
Das Trockensieb 13 führt die Faserstoffbahn 1 in der Trockengruppe zur Trocknung abwechselnd über beheizte Trockenzylinder und Leitwalzen.
Zur Reinigung der glatten Mantelflächen sind zumindest der Zentral-Presswalze 4 Schaber 17 zugeordnet.
Die besaugten Leitwalzen 14,15 und die Saug-Presswalze 3 besitzen häufig einen perforierten Walzenmantel, dessen Innenraum mit einer Unterdruckquelle verbunden ist.
Die Schuh-Presswalze 5 hat einen flexiblen Walzenmantel, der zur Bildung eines verlängerten Pressspaltes über einen Anpressschuh mit konkaver Pressfläche zur gegenüberliegenden zylindrischen Presswalze 4 gedrückt wird.
Zur Steuerung der hier beispielhaft ausgeführten Pressenpartie wird der Körperschall der Pressenpartie über zumindest einen Schallsensor 11 erfasst. Dieser als Mikrofon ausgebildete Schallsensor 11 befindet sich gemäß der Figur im Bereich der Übernahme-Leitwalze 15, hier im Einlaufspalt zwischen Formersieb 10 und übernehmendem Entwässerungsband 7.
Die hierbei umgesetzte Luftschallmessung wird von der Maschinensteuerung hinsichtlich Verschleiß oder Beschädigung einzelner Elemente der Pressenpartie oder eine Batzenbildung analysiert.
Bei dieser Analyse des Körperschalls wird ein unter normalen Betriebsbedingungen auftretender Grundschall der Pressenpartie herausgefiltert und das Ergebnis auch unter Nutzung einer Frequenzanalyse nach Mustern durchsucht, die auf einen erhöhten Verschleiß oder eine Beschädigung eines Elementes der Pressenpartie oder eine Batzenbildung hindeuten.
Durch die Nähe des Schallsensors 11 zur Übernahme-Leitwalze 15 können eine Batzenbildung frühzeitig erkannt und entsprechende Gegenmaßnahmen eingeleitet werden.
Ergänzend werden die Schwingungen der Übernahme-Leitwalze 15 oder des diese umschlingenden Entwässerungsbandes 7 über zumindest einen Schwingungssensor 12 erfasst. Der Schwingungssensor 12 befindet sich im Bereich der Übernahme-Leitwalze 15, insbesondere in der Leitwalze 15, was den Sensor 12 gleichzeitig vor der aggressiven Umgebung schützt.
Auch hier erfolgt eine Analyse der Schwingungen hinsichtlich Verschleiß oder Beschädigung dieser Elemente der Pressenpartie oder einer Batzenbildung.
Deuten die Analyse des Körperschalls und/oder der Schwingungen auf eine Gefahrensituation hin, so verändert die Maschinensteuerung die Lage zumindest eines Elementes der Pressenpartie über Aktuatoren.
Besonders kritisch ist dabei das Öffnen der Pressspalte im Fall einer Batzenbildung. Als Aktuatoren werden hierfür in der Regel Hydraulikzylinder eingesetzt, was mit einer entsprechend längeren Totzeit verbunden ist.
Daher wird die Totzeit dieser Hydraulikzylinder vor einer Änderung des Betriebszustandes der Pressenpartie für eine bestimmte Zeitspanne über eine Erhöhung des anliegenden Drucks des Hydraulikmittels vermindert.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Pressenpartie einer Maschine zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (1) in welcher die Faserstoffbahn (1) gemeinsam mit zumindest einem endlos umlaufenden, wasseraufnehmenden Entwässerungsband (6,7,8) durch wenigstens einen, von zwei gegeneinander gedrückten Presswalzen (2,3,4,5) gebildeten Pressspalt geführt wird, wobei die Faserstoffbahn (1) von einem vorgelagerten, der Blattbildung dienenden Former der Herstellungsmaschine an ein Entwässerungsband (7) der Pressenpartie übergeben wird, welches während der Übernahme eine besaugte Übernahme-Leitwalze (15) umschlingt, dadurch gekennzeichnet, dass der Körperschall der Pressenpartie über zumindest einen Schallsensor (11) erfasst und hinsichtlich Verschleiß oder Beschädigung einzelner Elemente der Pressenpartie oder einer Batzenbildung analysiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über den Schallsensor (11) eine Luftschallmessung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Analyse des Körperschalls ein unter normalen Betriebsbedingungen auftretender Grundschall der Pressenpartie herausgefiltert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Analyse des Körperschalls nach Mustern gesucht wird, die auf einen erhöhten Verschleiß oder eine Beschädigung eines Elementes der Pressenpartie oder eine Batzenbildung hindeuten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallmesswerte einer Frequenzanalyse unterzogen werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schallsensor (11) im Bereich der Übernahme-Leitwalze (15) angeordnet ist.
Verfahren zur Steuerung einer Pressenpartie einer Maschine zur Herstellung einer Papier-, Karton-, Tissue- oder einer anderen Faserstoffbahn (1) in welcher die Faserstoffbahn (1) gemeinsam mit zumindest einem endlos umlaufenden, wasseraufnehmenden Entwässerungsband (6,7,8) durch wenigstens einen, von zwei gegeneinander gedrückten Presswalzen (2,3,4,5) gebildeten Pressspalt geführt wird, wobei die Faserstoffbahn (1) von einem vorgelagerten, der Blattbildung dienenden Former der Herstellungsmaschine an ein Entwässerungsband (7) der Pressenpartie übergeben wird, welches während der Übernahme eine besaugte Übernahme-Leitwalze (15) umschlingt, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schwingungen der Übernahme-Leitwalze (15) oder des diese umschlingenden Entwässerungsbandes (7) über zumindest einen Schwingungssensor (12) erfasst und hinsichtlich Verschleiß oder Beschädigung dieser Elemente der Pressenpartie oder einer Batzenbildung analysiert werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schwingungssensor (12) im Bereich der Übernahme-Leitwalze (15) angeordnet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Gefahrensituation die Lage zumindest eines Elementes der Pressenpartie über Aktuatoren verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das lageveränderliche Element von einer Presswalze (2,3,4,5) gebildet wird und die Totzeit des entsprechenden Aktuators vor einer Änderung des Betriebszustandes der Pressenpartie für eine bestimmte Zeitspanne vermindert wird.