FI103997B - Menetelmä ja laite sihtipulsaatioiden vaimentamiseksi paperikoneen/kartonkikoneen lyhyessä kierrossa - Google Patents

Description

103997

Menetelmä ja laite sihtipulsaatioiden vaimentamiseksi paperikoneen/kartonkikoneen lyhyessä kierrossa Förfarande och anordning för att dämpa sällpulsationerna i den korta cirkulationen i en pappersmaskin/kartongmaskin 5 *

Keksinnön kohteena on menetelmä ja laite paperikoneen/kartonkikoneen lyhyessä 10 kierrossa esiintyvien painepulsaatioiden eliminoimiseksi, joka paperikone/kartonkikone on varustettu kahdella tai useammalla konesihdillä.

Paperikoneen lyhyen kierron tehtävinä ovat viiran läpäisseiden raaka-aineiden ja veden palauttaminen takaisin perälaatikkoon, perälaatikolle syötettävän massan laimentaminen, 15 perälaatikolle syötettävän massan puhdistaminen sekä lisäaineiden, väliaineiden ja kemikaalien sekoittaminen massaan. Lyhyessä kierrossa ilma poistetaan kierrätettävästä nesteestä ja kierrätys pyritään toteuttamaan siten, että virtaama-, sakeus- ja painehäiriöt tasaantuvat.

20 Paperikoneiden nopeuksien jatkuva kasvu asettaa myös paperikoneen lyhyen kierron prosessille yhä kasvavia vaatimuksia niin valmistusprosessin stabiilisuuden ja häiriöttömyyden kuin paperin laadun hallinnan kannalta. Myös jatkuvasti nopeutuvat painokoneet asettavat paperin laadulle entisestään tiukentuvia vaatimuksia.

25 Ilmanpoistosäiliön tultua osaksi lyhyen kierron prosessia nopeilla, painopapereita tuottavilla paperikoneilla jouduttiin samalla siirtymään perinteisestä ns. yksipumppu-prosessista kahdella päävirtauspumpulla toimivaan prosessiin. Kummassakin prosessi-. ’ järjestelyssä tuoremassa sekoitetaan viirakaivon alueella viiraveteen. Kaksipumppujärjes- 2 telmässä on kuitenkin paperin laatua ja ajettavuutta häiritsevänä tekijänä paperin 30 konesuuntainen neliömassavaihtelu, mikä johtuu toisaalta pumppujen ja sihtien painepul-saatioista ja toisaalta sekä säiliö- että putkinestepintojen heilahteluiden aiheuttamista paine- ja sekoittumishäiriöistä. Vastaavia häiriöitä aiheuttavat muutkin syyt.

2 103997

Tekniikan tason osalta viitataan FI-patenttijulkaisuun 88415, jossa on esitetty prosessi-järjestely paperikoneen perälaatikkomassan tuottamiseksi lyhyessä kierrossa. Kyseisessä järjestelyssä yhdistelmäviirakaivon ensimmäinen osasto on järjestetty ilmanpoiston syöttösäiliöksi ja toinen osasto perälaatikkomassan laimennussäiliöksi, johon tuoremassa 5 on järjestetty syötettäväksi.

Paperikoneen lyhyen kierron prosessi on yleensä järjestetty niin, että kaikki uusi kiintoaines, siis kuitu- ja täyteaineet, laimennetaan viiravedellä viirakaivon alueella. Täyteaineita on mahdollista syöttää myös myöhemmissä prosessivaiheissa. Yleensä kaik-10 ki kuituaines, joka on syötetty paperikoneen perälaatikkoon, on käsitelty ilmanpoistossa ja sitä edeltävässä tai seuraavassa pyörrepuhdistuksessa. Lyhyen kierron sakeus-dynamiikka on siten ollut varsin hidas, mikä johtuu lyhyessä kierrossa liikkuvista suurista ainemääristä, jotka ovat luokkaa 200 m3. Edellä esitetystä aiheutuu mm. se epäkohta, että lajinvaihtotilanteessa hylkyyn joutuu suuri paperimäärä, koska lyhyen 15 kierron prosessi vaatii stabiloituakseen lajinvaihdon tai muun vastaavan muutoksen jälkeen varsin pitkän ajan.

Kun suurilla konenopeuksilla käytetään perinteistä ohikierron kytkentää joko ilmanpoisti-meen tai viirakaivoon, syntyy tehohäviöitä. Tehohäviö voi olla ohikiertoventtiilissä 20 suuren painehäviön ja suuren virtaaman takia jopa 300 kW.

* f

Paperikoneen lyhyen kierron prosesseissa, joissa on useampia kuin yksi konesihti, konesihdit viritetään pyörimään hieman toisistaan poikkeavilla pyörimisnopeuksilla.

Tästä seuraa se, että eri konesihtien aiheuttamien painepulsaatioiden vaihe-ero muuttuu 25 koko ajan. Painepulsaatioiden ollessa samassa vaiheessa ne vahvistavat toisiaan ja . vastakkaisissa vaiheissa ne vaimentavat toisiaan tehokkaasti. Prosessissa konesihtien * * - painepulsaatioiden vaihtelu näkyy säännöllisesti vaimenevana ja vahvistuvana häiriönä.

r

Keksinnön tarkoituksena on kehittää edelleen ennestään tunnettuja paperikoneen lyhyen 30 kierron prosessijärjestelyjä ja tarjota uusia entistä edullisempia ratkaisuja kyseisiin järjestelyihin.

3 103997

Keksinnön erityistarkoituksena on aikaansaada uusi prosessijärjestely, jolla vähennetään tehohäviöitä.

Keksinnön erityistarkoituksena on lisäksi aikaansaada menetelmä ja laite, joilla vaimen-5 netaan konesihtien pulsaatioita.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että konesihdit varustetaan vai-heenmittausantureilla, kunkin konesihdin pyörimisen vaihe määritetään ja vaihemää-10 rityksen perusteella säädetään konesihtien keskinäisiä pyörimisnopeuksia ja/tai vaihe-eroja niin, että konesihdeistä aiheutuvat painevaihtelut kumoavat toisiaan ja summa-virtaukseen aiheutuva painepulssi on minimissään.

Keksinnön mukaiselle laitteelle on puolestaan tunnusomaista se, että laite käsittää 15 konesihteihin vastaavasti asennetut mittausanturit pyörimisnopeuden ja/tai -vaiheen määrittämiseksi ja vastaavat signaalilinjat, jotka johtavat pyörimisnopeuden ja/tai -vaiheen mittausinformaation mittausyksikölle.

Keksinnön mukaisessa järjestelyssä lyhyen kierron konesihdit varustetaan antureilla, 20 jotka mittaavat konesihdin pyörimisnopeutta ja/tai -vaihetta. Kahden konesihdin käytössä ollessa konesihtien nopeudet säädetään yhtäsuuriksi ja pyörimisvaiheet tahdistetaan keskenään vastakkaisiin vaiheisiin. Tällöin konesihtien synnyttämät painepulsaatiot kumoavat toisensa ja kokonaismassavirtaukseen aiheutuva häiriöpulssi vaimentuu mahdollisimman tehokkaasti. Kolmen konesihdin tapauksessa painepulsaatiot vaimenevat 25 tehokkaimmin silloin, kun konesihtien keskinäinen vaihe-ero on 120°. Kun käytössä on N kpl konesihtejä, painepulsaatiot vaimenevat tehokkaimmin silloin, kun konesihtien ^ I.

• : - keskinäinen vaihe-ero on 360°/N.

'y

Keksinnön mukaisella menetelmällä aikaansaadaan tehokkaasti konesihtien aiheuttamien 30 painepulsaatioiden eliminointi. Tästä aiheutuva hyöty ilmenee lopputuotteen laadun paranemisena ja häviöiden pienenemisenä.

4 103997

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin esimerkkeihin, joihin keksintöä ei ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.

5 Kuvio 1 esittää konesihtien kytkennän paperikoneen lyhyessä kierrossa.

Kuvio 2 havainnollistaa keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen toteuttamista konesihtien painepulsaatioiden mittaamisessa.

10 Kuvio 3 esittää esimerkin konesihtien aiheuttamien painepulsaatioiden mittaustuloksesta.

Kuvio 1 esittää tekniikan tason mukaista paperikoneen lyhyen kierron prosessia, johon keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa. Kuvion 1 mukaisesti perälaatikko 10 syöttää huuliaukkonsa 11 kautta massasuspensiosuihkun J rintatelan 14 yli kulkevalle 15 muodostusviiralle 13. Viiran 13 silmukan sisällä olevat vedenkeräyslaitteet 15 johtavat viiran 13 läpi poistuneen veden virtauksena Fj viirakaivoon 16. Virtauksen Fj viiravettä käytetään viirakaivossa 16 tuoremassan laimentamiseksi perälaatikkosakeuteen. Viira-kaivoon 16 johdetaan myös pyörrepuhdistimilta 18 tuleva paluuvirtaus F^.

20 Virtauspumppu 17a syöttää perälaatikkosakeuteen laimennetun massavirtauksen F^ .. . pyörrepuhdistimien 18 kautta virtauksena F^ ilmanpoistosäiliöön 20. Ilmanpoistosäiliössä 20 on alipaineinen ilmatila 20a massan vapaan pinnan Sq yläpuolella. Massan pinnan korkeuden määrää säiliön ylijuoksu 21, jonka yli juoksee massavirtaus Fg, josta ilma on poistettu. Tämä virtaus Fg johdetaan viirakaivoon 16.

25 : Ilmanpoistosäiliön 20 alaosasta johdetaan massavirtaus Fy virtauspumpun 17b imupuolel- le. Virtauspumpun 17b painepuoli on yhdistetty rinnakkaisiin konesihteihin S^,82,83. Konesihtien S1.S2.S3 aksepti johdetaan tulomassavirtauksena Fjn perälaatikon 10 f jakotukkiin 12. Perälaatikon 10 jakotukin 12 ohi virtaus FQUt palautetaan ilmanpoistosäili-30 ön 20 alaosaan.

5 103997

Kuvio 2 esittää esimerkin keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteen toteuttamisesta. Kuvion 2 esimerkissä on kytketty rinnan kolme konesihtiä Rinnan kytkettyihin konesihteihin S1.S2.S3 syötetään massavirtaus F7 ja niiden akseptipuolelta saadaan massavirtaus Fjn, joka johdetaan perälaatikolle 10. Konesihdit S^,82,83 on varustettu 5 vastaavasti mittausantureilla 22,23,24, joilta tuodaan vaihe- ja nopeussignaali vastaavasti johtimien 25,26,27 välityksellä mittausyksikölle 28. Mittausanturit 22,23,24 ovat esim. optisia antureita tai pulssiantureita. Mittausyksikkö 28 määrittää konesihtien ja S3 pyörimisvaiheet ja -nopeudet ja välittää tiedon säätöyksikölle 29 johtimen 30 välityksellä. Säätöyksikkö 29 säätää konesihtien Sj, S2 ja S3 keskinäisiä pyörimisnopeuksia ja/tai 10 pyörimisvaiheita siten, että syntyvä painepulsaatio eliminoituu mahdollisimman tehokkaasti. Kierrosnopeuden ja vaiheen säätö voidaan toteuttaa esim. jarruttamalla konesihdin Sj.S2 ja S3 nopeutta tai kytkemällä konesihteihin Sj,82,83 kierroslukusäätöi-nen käyttö. Konesihdit Sj,S2 ja S3 voidaan myös kytkeä yhden käytön perään tai niiden nopeuksia voidaan säätää taajuusmuuttajalla.

15

Edellä esitetyssä esimerkissä tarkasteltiin kytkentää, joka käsittää kolme konesihtiä. Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa myös kytkennöissä, jotka käsittävät esim. kaksi rinnan kytkettyä konesihtiä tai useampia sihtejä. Konesihtien keskinäinen vaiheistus toteutetaan siten, että yhden konesihdin vaihemittaus toimii referenssinä ja 20 muiden konesihtien vaiheita säädetään referenssiin nähden. Keksinnön mukaisen menetelmän soveltaminen ei edellytä sitä, että rinnan kytketyt konesihdit ovat samanlaisia. Esimerkiksi konesihtien siivekkeiden lukumäärä voi poiketa toisistaan. Jos sihdit poikkeavat toisistaan, niiden pyörimisnopeudet säädetään siten, että sihtien aiheuttama häiriötaajuus on sama kaikilla konesihdeillä. Tällöin vaihe-eron säätö voidaan toteuttaa. 25 . . . Kuviossa 3 esitetään konesihtien painevaihteluiden mittaustuloksia, jotka on mitattu 1. 1 : - - kolmen rinnan kytketyn konesihdin ollessa käytössä. Kukin käyrä esittää jakotukin ' syöttöpuolelta mitattua suhteellista painevaihtelua 200 ms:n aikajaksolta. Painevaihtelui den mittaamiseen on käytetty pietsosähköistä paineanturia. Konesihtien pyörimisnopeus 30 on määritetty optisella valokennolla. Kussakin tapauksessa mittaus on tehty hieman yli yhden kierroksen ajalta. Kukin mitattu käyrä on keskiarvoistettu 300 näytteestä.

6 103997

Mittausjaksot on tahdistettu alkavaksi tarkasti laitteen pyörähdyksen samassa vaiheessa, jolloin signaalissa olevat satunnaisvaihtelut ovat keskiarvoistuneet nollaksi ja jäljelle on jäänyt laitteen herättämä vaihtelu. Eri konesihtien pyörähdystaajuudet poikkeavat aina toisistaan niin, että tahdistetun aikatasoanalyysin avulla lasketut tulokset kuvaavat kunkin -5 laitteen aiheuttamaa pulsaatiota.

Esillä olevan keksinnön mukaisella menetelmällä kuviossa 3 esitetyt paineenvaihtelu-käyrät on tahdistettavissa siten, että niiden summapaineen vaihtelu minimoituu. Kolmen sihdin tapauksessa kierrostaajuudet säädetään samaksi ja vaihe-eroksi säädetään 360°/3 10 eli 120°. Vaihe-eron aktiivinen säätö voidaan toteuttaa esim. jarruttamalla yhtä tai useampaa sihtiä tarvittaessa vaihemittauksesta saatavan informaation perusteella.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa huomattavastikin 15 edellä vain esimerkinomaisesti esitetystä. 1 4 , • < • w .

Claims (10)

1. Menetelmä paperikoneen/kartonkikoneen lyhyessä kierrossa esiintyvien painepulsaati-oiden eliminoimiseksi, joka paperikone/kartonkikone on varustettu kahdella tai 5 useammalla konesihdillä (Sj,82^3), tunnettu siitä, että konesihdit (82,82,83) varustetaan vaiheenmittausantureilla (22,23,24), kunkin konesihdin (82182,83) pyörimisen vaihe määritetään ja vaihemäärityksen perusteella säädetään konesihtien (82,82183) keskinäisiä pyörimisnopeuksia ja/tai vaihe-eroja niin, että konesihdeistä (82,82,83) aiheutuvat painevaihtelut kumoavat toisiaan ja summavirtaukseen (Fin) aiheutuva 10 painepulssi on minimissään.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yhden konesihdin (82,82,83) pyörimisvaihe valitaan referenssiksi ja muiden konesihtien (S2,82^3) pyörimisnopeuksia ja/tai -vaiheita säädetään referenssivaiheeseen nähden. 15

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vaiheen-mittausantureiden (22,23,24) mittaussignaali viedään mittausyksikköön (28) signaalilin-jojen (25,26,27) välityksellä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että konesih tien (82,82,83) pyörimisnopeutta ja/tai -vaihetta ohjataan ohjausyksiköllä (29).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että konesihtien (82,82,83) pyörimisnopeutta ja/tai -vaihetta säädetään jarruttamalla konesihtiä 25 (S2,S2,S3).

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että konesih- I tien (82,82,83) pyörimisnopeutta ja/tai -vaihetta säädetään kierroslukusäätöisellä käytöllä. 30 8 103997

7. Laite paperikoneen/kartonkikoneen lyhyessä kierrossa esiintyvien painepulsaatioiden eliminoimiseksi, joka paperikone/kartonkikone on varustettu kahdella tai useammalla konesihdillä (Sj.Sj.Sj), tunnettu siitä, että laite käsittää konesihteihin (Sj.Sj^) vastaavasti asennetut mittausanturit (22,23,24) pyörimisnopeuden ja/tai -vaiheen τ 5 määrittämiseksi ja vastaavat signaalilinjat (25,26,27), jotka johtavat pyörimisnopeuden ja/tai -vaiheen mittausinformaation mittausyksikölle (28).

7 103997

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite käsittää signaalilinjan (30) pyörimisnopeuden ja/tai -vaiheen mittausinformaation viemiseksi mittausyksiköltä 10 (28) konesihtien (Sj,82,83) ohjausyksikölle (29).

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että mittausanturit (22.23.24) ovat optisia antureita.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen laite, tunnettu siitä, että mittausanturit (22.23.24) ovat pulssiantureita. 1 f 9 103997