FI115669B - Menetelmä ja näyttöjärjestelmä paperi- tai kartonkikoneella valmistettavan tuotteen laadun vaihdon valvomiseksi - Google Patents

Description

115669

Menetelmä ja näyttöjärjestelmä paperi- tai kartonkikoneella valmistettavan tuotteen laadun vaihdon valvomiseksi

Keksintö kohdistuu menetelmään paperi- tai kartonkikoneella valmistettavan tuot-5 teen laadun vaihdon valvomiseksi, vaihdon tapahtuessa valmistusprosessia keskeyttämättä. Lisäksi keksintö kohdistuu menetelmää soveltavaan näyttöjärjestelmään.

Prosessin valvonta paperi- tai kartonkitehtaan valvomossa voi tapahtua erityisistä valvontapaneeleista tai pelkästään tällaista paneelia simuloivasta tietokoneen näyttöruudusta. Valvonnan perustana ovat valitut, jatkuvasti mitattavat, prosessin tilasta 10 kertovat prosessiparametrit, joita seurataan valvomon näyttöpäätteeltä tms. ilmaisimelta. Esim. paperitehtaiden valvomoissa näyttö käsittää nykyisin tyypillisesti prosessikaavion, jossa prosessin kulloinenkin tila on ilmaistu erivärisin signaalein. Näistä voidaan helposti nähdä, onko seurattava parametri prosessin normaalitilaa vastaavalla ’’vihreällä” alueella, lievää poikkeamaa edustavalla ’’keltaisella” alueella 15 tai prosessissa syntyneen häiriötilan ilmaisevalla ’’punaisella” alueella. Näiden valosignaalien ohella näyttö voi sisältää seurattavien parametrien kulloisetkin arvot myös numeerisesti ilmaistuina.

Edellä olevan mukaisen seurattavien parametrien näytön puutteena on se, että pro-. ..t sessissa vallitsevan tilanteen nopea ja tarkka hahmottaminen on vaikeaa. Tämä kos- 20 kee etenkin muutoksia mainittujen vihreän ja keltaisen alueen sisällä. Jo pienet, mahdollisesti progressiivisesti kasvavat muutokset vihreällä alueella voivat olla ’1·1 merkkinä prosessissa kehittymässä olevasta häiriötilasta, jonka aikainen havaitse- * ‘ minen olisi tärkeää korjaavien toimenpiteiden käynnistämiseksi mahdollisimman • · ajoissa. Nykyisillä valvontanäytöillä tällaiset alkavat muutokset jäävät helposti 25 huomaamatta, sillä numeerisesti ilmaistujen parametrien ja niiden muutosten välitön mieltäminen on työlästä ja näyttö hälyttää tehokkaasti vasta kun parametrin arvo on • · jo keltaisella alueella.

* >

Keksinnön tarkoituksena on muodostaa ratkaisu, joka poistaa edellä mainitut puut-teet erityisesti paperi- tai kartonkikoneella tapahtuvassa lajin vaihdossa, jossa ko-: 1 1 · 30 neella valmistettavaa paperi- tai kartonkilaatua vaihdetaan prosessia keskeyttämättä.

Keksinnön mukaan valmistusprosessissa tapahtuvan laadun vaihdon seurantaa te-• 1 1: hostetaan uudella, parannetulla valvontanäytöllä, joka ilmaisee mitatut prosessipa rametrit keskitetysti ja josta prosessin kulloinenkin täsmällinen tila ja sen mahdolliset poikkeamat normaalista ovat välittömästi nähtävissä. Keksinnön mukaiselle 115669 2 menetelmälle on tunnusomaista se, että mitataan koneen prosessiparametreja, joita seurataan yhteiselle näytölle keskitetysti järjestetyillä mittareilla, joiden kiertyvillä osoittimilla on yhteinen perussuunta, joka vastaa kullekin parametrille määrättyä tilannekohtaista asetusarvoa, jolloin jokainen poikkeama asetusarvoista ilmenee 5 osoittimen kiertymisenä pois yhteisestä perussuunnasta, ja että asetusarvoja, joilla osoittimet osoittavat perussuuntaan, muutetaan vähittäin laadun vaihdon etenemistä vastaavasti.

Keksinnön ajatuksena on lajin vaihdon valvonnan perustaminen vierekkäisten, valvojan näkökentässä olevien mittareiden osoittimiin, jotka pääasiallisesti osoittavat 10 yhteen ja samaan suuntaan, jolloin mikä tahansa poikkeama parametrin asetusarvos-ta, joka vastaa lajin vaihdon hetkellistä normaalitilaa, on välittömästi havaittavissa jonkin osoittimen suunnan muuttumisesta muihin osoittimiin verrattuna. Tilanteessa, jossa lajin vaihto etenee ideaalisesti eli kaikki seurattavat parametrit ovat kunakin hetkenä asetusarvoissaan, osoittavat kaikki osoittimet yhteen ja samaan perus-15 suuntaan, joka voi olla esim. suoraan ylöspäin. Mikä tahansa poikkeama asetusarvo-jen mukaisesta ideaalitilasta havaitaan tällöin jonkin osoittimen kallistumisena viistoon asentoon.

Osoittimen kiertymä perussuunnasta voi olla verrannollinen seuratun parametrin poikkeamaan asetusarvostaan, jolloin osoittimen asento ja sen mahdollinen liike 20 kertovat välittömästi lajin vaihdossa syntyneen häiriötilan asteesta ja sen kehittymi-‘* sestä. Osoitin voidaan järjestää asetusarvon mukaisen perussuunnan kummallekin ·,,,·’ puolelle portaattomasti kiertyväksi, ja näytön skaala voidaan järjestää lineaariseksi tai logaritmiseksi tms. kulloisenkin tarpeen mukaan. On myös mahdollista, että yh-*: “: den tarkan asetusarvon asemesta parametrille valitaan jokin lajin vaihdon normaali- :\j 25 tilaa vastaava, asetusarvon sisältävä kapeahko vaihteluväli, jolla osoitin osoittaa ." * ·. perussuuntaan, jolloin vasta ko. välin rajan ylittyessä osoitin lähtee kiertymään pe russuunnasta. Tällaisella säädöllä näytöstä eliminoidaan sellaiset parametrien vähäiset heilahtelut, jotka eivät lajin vaihdon kulun ja sen säätelyn kannalta ole merkittä-‘!!: viä. Etuna on se, että osoittimet saadaan pääasiallisesti pysymään perussuunnassa, ’; 30 jolloin ne parametrin muutokset, joilla on merkitystä ja jotka voivat vaatia toimen- piteitä, ovat erityisen helposti havaittavissa. Oleellisesti vastaaviin vaikutuksiin voi-: * -daan myös päästä sopivilla epälineaarisesti kiertyvän osoittimen hienosäädöillä.

Keksinnön mukaan näyttöön kuuluvat mittarit voidaan edullisesti järjestää vierek-: käin esim. vaakariviin siten, että ne ilmaisevat seurattavia parametrejä prosessin 35 kulkua vastaavassa järjestyksessä. Prosessin tilassa ilmenevien poikkeamien tai häi- 115669 3 riöiden sijainti on tällöin välittömästi paikannettavissa, ja näytöstä on mahdollista nähdä mahdollinen häiriötilan eteneminen prosessissa.

Keksinnön mukaiselle näyttöjärjestelmälle paperi- tai kartonkikoneella valmistettavan tuotteen laadun vaihdon valvomiseksi on tunnusomaista se, että järjestelmä kä-5 sittää koneelle asennettuja antureita eri prosessiparametrien mittaamiseksi sekä keskitetysti järjestetyn näytön parametrien seuraamiseksi näytössä vierekkäin sijaitsevilla mittareilla, joiden kiertyvillä osoittimilla on yhteinen perussuunta, joka vastaa kullekin seurattavalle parametrille määrättyä tilannekohtaista asetusarvoa, mittarien ollessa säädettäviä asetusarvojen muuttamiseksi vaihdon etenemistä vastaavasti.

10 Kun seurattavan parametrin asetusarvoa lajin vaihdon aikana muutetaan, säädetään mittaria keksinnön mukaan siten, että osoitin kulloinkin uudella asetusarvolla osoittaa perussuuntaan. Asetusarvon vaihdos voidaan toteuttaa liukuen, enemmän tai vähemmän lajin vaihdossa tapahtuvaa hallittua muutosta seuraten, jolloin on mahdollista, ettei osoitin muutoksen aikana liikahda lainkaan perussuunnasta.

15 Keksinnön mukaisessa valvontamenetelmässä ja sitä soveltavassa näyttöjärjestel-mässä anturit ovat sijoitettuina paperikoneen eri osiin mittaamaan prosessiparamet-rejä itse koneesta, massasulpusta, liikkuvasta radasta tai prosessin neste- ja höyry-faaseista, kuten esim. lämpötiloja, höyrynpainetta, nesteen pH-arvoa, eri kemikaalien pitoisuuksia nestefaasissa, massan sakeutta, radan paksuutta ja/tai ajonopeuksia.

« 20 Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisemmin esimerkkien avulla viit- ; ·; ’ taamalla oheisiin, piirustuksiin, joissa • * # ·: ί kuvio 2 esittää keksinnön mukaista valvontajärjestelmää, joka seuraa höyryllä ta- : * ·, · pahtuvaa rainan kuivausta paperikoneen kuivausosassa, ja » · '···’ kuvio 3 on yleiskuva eräästä keksinnön mukaisesta paperikoneen märkäpään val- 25 vontanäytöstä.

Kuviossa 1 valvonnan kohteena oleva prosessi on paineisen höyryn tuottaminen • , voimalaitoksen höyrykattiloissa. Vesi syötetään säiliöstä 1 johtojen 2a-2c kautta : kahteen rinnakkaiseen, eri polttoaineilla, kuten esim. kuorijätteellä 3 ja maakaasulla 4, toimivaan höyrykattilaan 5, 6, joista saadaan tuotehöyryä 7 savukaasujen 8 pois- 30 tuessa hormistoon. Seurattavina prosessiparametreinä ovat säiliöstä 1 tulevan ja kat-; tiloihin 5, 6 johdettavan veden pH-arvot, joita mitataan jatkuvatoimisesti johtoihin 2a-2c sijoitetuilla antureilla 9a-9c. Anturin 9a ilmaiseman, säiliöstä 1 tulevan veden pH-arvon mukaan kattiloihin 5, 6 menevän veden pH:ta voidaan säätää johtoon 4 1 15669 2a tehtävällä kemikaalilisäyksellä 10. Seurantaa varten anturit 9a-9c ovat kytkettyinä johtimilla 11 yhteisnäyttöön 12, joka voi olla laitoksen valvomossa sijaitseva näyttöpaneeli tai tietokoneen näyttöruutu. Näyttö 12 muodostuu vierekkäisistä fyysisistä tai näyttötekniikalla elektronisesti toteutetuista pyörömittareista 13a-13c, 5 joista kussakin prosessin mukainen pH:n asetusarvo on 9. Tällä asetusarvolla mittarien osoittimet 14a-14c osoittavat kuvion mukaisesti suoraan ylöspäin, joka on siten osoitinten yhteinen perussuunta. Poikkeamat asetusarvosta näkyvät näytössä 12 yhden tai useamman osoittimen kiertymisenä jompaankumpaan suuntaan pystysuorasta perussuunnasta. Jos esim. tulevan veden pH laskee, havaitaan se ensin anturiin 10 9a kytketyllä mittarilla 13a ja, ellei korjausta tehdä, pian sen jälkeen antureihin 9b ja 9c kytketyillä mittareilla 13b ja 13c. Ensimmäisen mittarin 13a havainnon perusteella syöttö veteen tehtävällä kemikaalilisäyksellä kattiloihin 5, 6 menevän veden pH voidaan kuitenkin pitää asetusarvossa 9, jota seurataan seuraavilla mittareilla 13b ja 13c. Säiliön 1 syöttöveteen tehtävällä kemikaalilisäyksellä voidaan pH sitten 15 korjata asetusarvoon 9 koko järjestelmässä. Kuvion mukainen tilanne, jossa kaikki osoittimet ovat yhdensuuntaisina arvossa 9, on prosessin normaalitila, jonka säilymistä prosessin valvoja käytännössä pitää silmällä.

Oleellisesti samalla periaatteella toimii myös kuviossa 2 esitetty paperikoneen kui-vausosan valvontajärjestelmä. Prosessissa liikkuvaa paperirataa 15 kuivataan kol-20 messa peräkkäisessä kuivausyksikössä 16a-16c, joiden kautta johdetaan kuumaa paineistettua kuivaushöyryä rataan nähden vastavirtaan. Höyry virtaa kuivausyksi-köiden 16a-16c kautta kulkevassa kanavistossa 17a-17d läpäisten kuivattavaa rataa * · ’; ’; ’ 15 ohjaavat kuivaussylinterit 18a-l 8c, joita on kussakin kuivausyksikössä kytketty- nä kolme rinnakkain. Kanaviin kuivausyksiköiden edelle 17a, peräkkäisten kuiva-• : 25 usyksiköiden väleille 17b, 17c ja kuivausyksiköiden jälkeen 17d on asennettu höy- * i rynpainetta mittaavat anturit 9a-9d, jotka on kytketty johtimilla 11 näyttöruudun 12 rinnakkaisiin painemittareihin 13a-13d. Peräkkäisten mittareiden 13a-13d asetusar-vot ovat kuvion esimerkkitapauksessa 150, 120, 90 ja 60 kPa, eli höyrynpaine las-··· kee höyryn kulkusuunnassa kuivattavaan rataa 15 vastaan. Kuviossa radan kulku- *·. 30 suunnassa viimeisen mittarin 13d lukema on laskenut asetusarvosta, mikä viittaa ,· , kasvaneeseen lämmönsiirtoon viimeisessä kuivausyksikössä 16c, joka ensimmäise- ’ nä kohtaa kuivaukseen tulevan radan 15, mahdollisesti radan lisääntyneen kosteu- ‘ : den johdosta.

Paperikoneen prosessissa voi esiintyä tilanteita, joissa häiriötilaa kompensoitaessa 35 parametrien asetusarvoja joudutaan muuttamaan. Voidaan esimerkiksi kasvattaa kuivausprosessiin syötettävän höyrynpainetta, jolloin kuvion 2 kaikkien painemitta- 115669 5 reiden 13a—13d asetusarvot muuttuvat. Tällainen näytön säätö on toteutettavissa näyttöruudulla elektronisesti niin, että valvonnan perusperiaate, osoittimien 14a-14d yhteinen suunta suoraan ylöspäin prosessin ollessa hallinnassa, säilyy muuttumattomana. Samalla tavalla menetellään, kun koneella valmistettavaa paperilaatua 5 vaihdetaan prosessia keskeyttämättä. Laadun vaihtuessa tyypillisesti kaikki seurattavat prosessiparametrit muuttuvat, jolloin mittareille voidaan säätää uudet asetusarvot, joko niin, että muutos tapahtuu kerralla, tai liukuen, prosessin vähittäistä muuttumista myötäillen. Ideaalitapauksessa mittarin osoitin voi tällöin pysyä koko muutoksen ajan pystysuorassa perusasennossaan.

10 Paperikoneen kuivausosan valvonnassa voidaan samanaikaisesti seurata myös muita prosessiparametrejä, kuten esim. radan kosteutta ennen ja jälkeen kuivauksen ja mahdollisesti myös kuivausyksiköiden väleillä. Muiden parametrien seuranta voidaan järjestää keksinnön mukaisesti, ja mittarit voidaan sijoittaa näyttöpäätteellä kuviossa 2 nähtävien painemittarien 13a-13d viereen. Kaikki seurattavat prosessi-15 parametrit ovat siten koottavissa yhteiseen näyttöön, jossa koko prosessin tila on seurattavissa keksinnön mukaisella periaatteella.

Kuvio 3, jossa on kyse paperikoneen märkäpään valvonnasta, on esimerkkinä keksinnön mukaisesta valvontanäytöstä 12, jossa seurataan keskitetysti useampia prosessin erilaisiin parametreihin kohdistuvia mittauksia, kuviossa eri valvontapisteistä 20 mitattuja kuitusulpun sakeuksia mittareilla 13, virtausnopeuksia tai virtausmääriä ‘ mittareilla 13’, kemikaalien pitoisuuksia vesifaasissa mittareilla 13” ja vesifaasin pH:ta eri valvontapisteissä mittareilla 13’”. Keksinnön mukaisesti mittarien osoit-: ; : timet ovat pääsääntöisesti asetusarvoissa, joissa osoitin näyttää suoraan ylöspäin, : * - · poikkeamien näkyessä osoitinten kallistumina pystysuorasta perussuunnasta.

', ’; 25 Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön sovellutukset eivät rajoitu edellä esimerkkeinä esitettyyn vaan voivat vaihdella seuraavien patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä esimerkiksi osoitinten ei tarvitse perussuunnassaan välttämättä näyt-: ’ tää ylöspäin, vaan yhteinen perussuunta voi olla myös alaspäin, sivulle oikealle tai ,· vasemmalle, tai ylä- tai alaviistoon.

I 30

- I

Claims (12)

115669 6

1. Menetelmä paperi- tai kartonkikoneella valmistettavan tuotteen laadun vaihdon valvomiseksi, vaihdon tapahtuessa valmistusprosessia keskeyttämättä, tunnettu siitä, että mitataan koneen prosessiparametreja, joita seurataan yhteiselle näytölle 5 (12) keskitetysti järjestetyillä mittareilla (13), joiden kiertyvillä osoittimilla (14) on yhteinen perussuunta, joka vastaa kullekin parametrille määrättyä tilannekohtaista asetusarvoa, jolloin jokainen poikkeama asetusarvoista ilmenee osoittimen kierty-misenä pois yhteisestä perussuunnasta, ja että asetusarvoja, joilla osoittimet osoittavat perussuuntaan, muutetaan vähittäin laadun vaihdon etenemistä vastaavasti.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittarien (13) asetusarvojen vaihdot tapahtuvat askeltaen.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittarien (13) asetusarvojen vaihdot tapahtuvat liukuen.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 seurataan sulpusta, liikkuvasta radasta ja/tai neste- tai höyryfaasista mitattuja prosessiparametreja.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittarit seu-raavat lämpötilaa, höyrynpainetta, massan sakeutta, nesteen pH-arvoa ja/tai nesteen · kemikaalipitoisuuksia. ,· ·, 20

6. Käyttöjärjestelmä paperi- tai kartonkikoneella valmistettavan tuotteen laadun vaihdon valvomiseksi, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää koneelle asennettuja . , antureita (9) eri prosessiparametrien mittaamiseksi sekä keskitetysti järjestetyn näy- * » ' tön (12) parametrien seuraamiseksi näytössä vierekkäin sijaitsevilla mittareilla (13), 1 · ** joiden kiertyvillä osoittimilla (14) on yhteinen perussuunta, joka vastaa kullekin 25 seurattavalle parametrille määrättyä tilannekohtaista asetusarvoa, mittarien ollessa :' säädettäviä asetusarvojen muuttamiseksi vaihdon etenemistä vastaavasti.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen näyttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että osoittimien (14) yhteinen perussuunta on suoraan ylöspäin.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen näyttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että 30 osoittimen (14) kiertymä perussuunnasta on verrannollinen seurattavan parametrin poikkeamaan asetusarvostaan. 115669 7

9. Jonkin patenttivaatimuksista 6-8 mukainen näyttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että osoitin (14) kiertyy portaattomasti.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 6-9 mukainen näyttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että osoitin (14) voi kiertyä perussuunnasta kumpaankin suuntaan.

11. Jonkin patenttivaatimuksista 6-10 mukainen näyttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että mittarit (13) on järjestetty vierekkäin siten, että ne ilmaisevat seurattavia parametreja prosessin kulkua vastaavassa järjestyksessä.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen näyttöjärjestelmä, tunnettu siitä, että mittarit (13) on järjestetty prosessin kulkua vastaavasti vaakariviin, jonka suunta on valo semmalta oikealle.