FI125725B - Menetelmä ja sovitelma kuiturainan seuraamiseksi - Google Patents

Description

MENETELMÄ JA SOVITELMA KUITURAINAN SEURAAMISEKSI

Keksinnön kohteena on menetelmä kuiturainan seuraamiseksi kuiturainakoneen alussa, jossa kostea kuituraina on tuettu kuiturainakoneeseen kuuluvien tukipintojen avulla, ja jossa menetelmässä seurataan ainakin yhtä kuiturainan reunaa ainakin yhdellä infrapuna-anturilla, jossa menetelmässä kuiturainaa seurataan infrapunamittauksella ainakin kahdella eri aallonpituudella, muutoksesta havaitaan kuiturainan reunavika, ja havaitun reunavian perusteella suoritetaan toimenpide. Keksinnön kohteena on myös vastaava sovitelma.

Kuiturainakoneiden kuituraina on tuotannon alussa märkää ja lujuuksiltaan heikkoa. Erityisesti täysleveässä päänviennissä ratakatkon mahdollisuus on suurempi kuin normaalissa ajotilan-teessa. Lisäksi märkä kuituraina kerääntyy katketessaan usein katkopaikan yhteyteen tai sen jälkeen. Kuiturainan liikkuessa suurella nopeudella myös katkopaikkaan kerääntyneen märän ja raskaan kuitumassan määrä on suuri, mikä aiheuttaa usein vaurioita kuiturainakoneen kone-elimiin ratakatkon sattuessa. Vaurioiden estämiseksi olisi tärkeää pystyä ennakoimaan ratakatkoja jo niiden syntyyn vaikuttavista vioista, kuten rainan reunavi-oista.

Nykyisissä kuiturainakoneissa katkoja tai isoja vikoja pyritään ilmaisemaan puristinosan jälkeen olevilla vakuumitunnistimilla tai rainan juoksulla avoimessa välissä, jossa anturi havaitsee rainan kohdalta toiselta puolen rainaa lähetetyn valon. Nämä tunnistimet tunnistavat kuiturainassa esiintyvät isot reiät, mutteivät ollenkaan kuiturainan reunassa olevia pieniä reunavi-koja. Tietyn kriteerin täyttävän reiän havaittaessa kuituraina voidaan ajaa esimerkiksi pulpperiin ennen kuiturainan siirtymistä kuivatusosalle. Koska vianilmaisin sijaitsee tässä tapauksessa puristinosan jälkeen, on prosessiviive kuivatusosan alkuun erittäin olematon, eli ollaan myöhässä kuiturainan ohjaamisessa pulpperiin reiän havainnoinnin yhteydessä.

Tekniikan tasosta tunnetaan ratakatkojen ilmaisuun tarkoitettu optinen ratakatkoilmaisin, joka on esitetty hakemusjulkaisussa EP 2022893 A2. Tässä ratkaisussa kuiturainaa valaistaan valonlähteellä ja kuiturainasta heijastuneen valon intensiteettiä mitataan ilmaisimella. Intensiteetin ylittäessä tai alittaessa tietyn kynnysarvon ratakatkoilmaisin ilmoittaa ratakatkosta ja aktivoi suoraan tai epäsuorasti kuiturainan katkaisulaitteen. Tällaisen menetelmän heikkoutena on se, että valonlähteen ja/tai ilmaisimen likaantuminen vaikuttaa mittaustulokseen ja voi näin aiheuttaa ratakatkoilmaisun turhaa. Lisäksi tällaisen ratkaisun käyttäminen on ongelmallista erityisesti kartonkikoneilla, joissa likaisen kudoksen ja kuiturainan väri on lähes sama.

Keksinnön mukaisen menetelmän tarkoituksena on aikaansaada tekniikan tason menetelmiä luotettavampi menetelmä kuiturainan reunavikojen ilmaisemiseksi. Tämän keksinnön mukaisen menetelmän tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1. Keksinnön mukaisen sovitelman tarkoituksena on aikaansaada tekniikan tason sovitelmia luotettavampi sovitelma kuiturainan reunavikojen ilmaisemiseksi, jolla voidaan myös paremmin reagoida puristinosalla esiintyviin reunavikoihin. Tämän keksinnön mukaisen sovitelman tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 9.

Keksinnön mukaisen menetelmän tarkoitus voidaan saavuttaa menetelmällä kuiturainan seuraamiseksi kuiturainakoneen alussa, jossa kuiturainaa seurataan infrapunamittauksella ainakin kahdella eri aallonpituudella ja infrapunamittauksesta määritetään tukipinnan ja kuiturainan aallonpituuksien absorptioeron muutos, joka muutos määritetään kuiturainan ja tukipinnan absorptioiden välisen erotuksen muutoksen perusteella. Edelleen muutoksesta havaitaan kuiturainan reunavika ja havaitun reunavi-an perusteella suoritetaan toimenpide. Reunavikoja seurataan kuiturainan sivusta, kudoskierron ja kuiturainan rajaaman alueen ulkopuolelta. Kuiturainakoneella kostea kuituraina on tuettu kuiturainakoneeseen kuuluvien tukipintojen avulla ja menetelmäs sä seurataan ainakin yhtä kuiturainan reunaa ainakin yhdellä infrapuna-anturilla eli IR-anturilla. Mitattaessa intensiteettiä sekä kuiturainasta että tukipinnasta yhtä aikaa saadaan koko ajan vertailusuhde, joka on riippumaton reunavianilmaisimeen kuuluvien IR-antureiden tai valonlähteiden likaantumisesta. Molempien intensiteettien mittaamiseen käytettävät laitteet likaantuvat keskimäärin tasaisesti, jolloin reunavika pystytään ilmaisemaan myös likaisilla mittausvälineillä paremmin kuin tekniikan tason mukaisissa menetelmissä.

Tässä yhteydessä kuiturainan tuennalla tarkoitetaan sitä, että kuituraina on tuettu ainakin toiselta pinnaltaan koko viennin ajan kuiturainakoneen viiraosalta kuivatusosan ensimmäisen yksiviiravientisen kuivatussylinteriryhmän loppuun. Edelleen kostealla rainalla tarkoitetaan rainaa, jonka kuiva-ainepitoisuus on pienempi kuin 70 %.

Edullisesti kuiturainan ainakin yhtä reunaa seurataan ottamalla reunasta mittausnäytteitä 10 - 500 kHz, edullisesti 15 - 20 kHz taajuudella. Tällöin mittausnäytteitä saadaan riittävä määrä, jotta pienemmällä taajuudella tapahtuvat taustahäiriöt voidaan rajata pois mittauspisteiden joukosta ilman, että sillä olisi vaikutusta reunavikailmaisun tilastolliseen luotettavuuteen.

Edullisesti menetelmässä kuiturainan reunaa seurataan useassa kohdassa ennen kuiturainakoneeseen kuuluvaa kuivauselintä, edullisesti kuiturainakoneen puristinnippien jälkeen, sillä puristinnipit yhdessä kudosten kunnon kanssa vaikuttavat myös rainan märkiin reunoihin. Näin reunavian syntymispaikka voidaan paikantaa tarkemmin ja reunavian kehitystä voidaan seurata kuiturainakoneen matkalla.

Keksinnön mukaisesti muutos määritetään kuiturainan ja tukipin-nan absorptioiden välisen erotuksen muutoksen perusteella. Parempi reagointikyky vikoihin saadaan, kun seurataan kuvien janan kulmakerrointa ja asetetaan vikatilan ilmaisurajaksi reuna kunnossa ja vikatilan puoleen väliin. Likaantuminen vaikuttaa molempiin absoptioihin tasaisesti mittausta häiritsemättä.

Edullisesti menetelmässä kuiturainan reunaa seurataan useassa kohdassa kuiturainakonetta. Näin reunavian syntymispaikka voidaan paikantaa tarkemmin ja reunavian kehitystä voidaan seurata kuiturainakoneen matkalla.

Erään sovellusmuodon mukaan molempia kuiturainan reunoja seurataan, jolloin reunaviat voidaan huomioida sekä käyttö- että huoltopuolella kuiturainakonetta. Näin saavutetaan maksimaalinen hyöty reunavianilmaisusta.

Kuiturainan reunaa voidaan seurata 20 - 100 mm, edullisesti 30 -60 mm leveydeltä. Tällöin mitattava alue on riittävä normaalien reunavikojen tarkkailuun.

Kuiturainan reuna voi olla 20 - 100 mm, edullisesti 30 - 60 mm kudoksen laidasta. Tällöin mitattava alue on riittävä normaalien reunavikojen tarkkailuun.

Keksinnön mukaisesti reunavikoja seurataan kuiturainan sivusta, jolloin valonlähteet ja IR-anturit ovat tekniikan tason mukaisia ratkaisuja paremmin suojassa likaantumiselta ja ratakatkojen mahdollisilta roiskeilta ja iskuilta.

Reunavian perusteella suoritettavana toimenpiteenä voidaan suorittaa kuiturainan katkaisu valittuun kuiturainakoneen kohtaan ennen reunaviasta johtuvan ratakatkon syntyä. Näin vältetään ratakatko sellaiseen paikkaan, joka on vaikea ja työläs siivota, ja jossa ratakatko voi aiheuttaa vaurioita kone-elimille .

Reunavian perusteella suoritettavana toimenpiteenä voidaan suorittaa yksi tai useampia tai yhdistelmä seuraavista toiminnoista, kuten esimerkiksi puristinosan pick-up imutelan nosto, katkaisupuhallus kuivatusosalla, puristinnippien kuormituksen kevennys, päällepuhallushuuvan aukaisu tai päällepuhalluskuivai-men polttimen sammutus.

Erään sovellusmuodon mukaan absorptioeron muutokseen vaaditaan vähintään 8-15 mittausnäytettä, edullisesti vähintään 10 mittausnäytettä. Absorptioeron muutoksella on hystereesi, joka lisää menetelmän luotettavuutta.

Heijastunut ensimmäinen intensiteetti voidaan mitata valitulla 500 - 3000 nm aallonpituusalueella, edullisesti 800 - 2600 nm. Aallonpituusalueen valintaan vaikuttaa veden valon absorption aallonpituus sekä selluloosan valon absorption aallonpituus.

Erään sovellusmuodon mukaan menetelmässä mitataan ainakin kahta aallonpituusaluetta, joista yksi aallonpituusalue on sovitettu kuiturainaa kannattavan tukipinnan valon absorptioaallonpituu-delle ja toinen aallonpituusalue on sovitettu kuiturainan valon absorptioaallonpituudelle. Näiden kahden valon heijastuksen intensiteettejä voidaan verrata keskenään, jolloin saadaan vertailusuhde, jonka perusteella reunaviat ilmaistaan.

Keksinnön mukaisen sovitelman tarkoitus voidaan saavuttaa sovitelmalla kuiturainakoneen alussa kuiturainan seuraamiseksi, jossa sovitelmaan kuuluu tukipintoja kostean kuiturainan tukemiseksi ainakin yhdeltä puolen koko sen juoksulla aina kuiturainakoneen kuivatusosalle asti, pick-up-imutela kuiturainan siirtämiseksi tukipinnalle ja puristinnippi veden poistamiseksi kuiturainasta. Sovitelmaan kuuluu edelleen reunavikailmaisin reunavian havaitsemiseksi käsittäen ainakin yhden infrapuna-anturin ainakin yhden kuiturainan reunan seuraamiseksi. Sovitel-massa reunavianilmaisin on sijoitettu puristinnipin jälkeen alle 6 m, edullisesti 2 - 4 m etäisyydelle kuiturainan sivuun, kudoskierron ja kuiturainan rajaaman alueen ulkopuolelle. Reunavianilmaisin on sovitettu seuraamaan kuiturainaa infra-punamittauksella ainakin kahdella eri aallonpituudella, määrit tämään infrapunamittauksesta tukipinnan ja kuiturainan aallonpituuksien absorptioeron muutos ja havaitsemaan muutoksen perusteella kuiturainan reunavika. Sovitelmassa pick-up-imutela on sovitettu nousemaan havaitun reunavian perusteella. Tällaisella sovitelmalla voidaan toteuttaa keksinnön mukaista menetelmää luotettavasti. Lisäksi puristinnipin jälkeen sen läheisyyteen sijoitettu reunavianilmaisin mahdollistaa nopean reagoinnin reunavikoihin ennen niiden päätymistä esimerkiksi päällepuhal-luskuivaimelle.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että infrapunamittauksesta määritetään tukipinnan ja kuiturainan aallonpituuksien absorptioeron muutos, joka muutos määritetään kuiturainan ja tukipinnan absorptioiden välisen erotuksen muutoksen perusteella, ja reunavikoja seurataan kuiturainan sivusta, kudoskierron ja kuiturainan rajaaman alueen ulkopuolelta. Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle sovitelmalle on tunnusomaista se, että sovitelmassa reunavianilmaisin on sijoitettu puristinnipin jälkeen alle 6 m, edullisesti 2 - 4 m etäisyydelle kuiturainan sivuun, kudoskierron ja kuiturainan rajaaman alueen ulkopuolelle ja reunavianilmaisin on sovitettu määrittämään infrapunamittauksesta tukipinnan ja kuiturainan aallonpituuksien absorptioeron muutos.

Radassa olevat viat esiintyvät yleisimmin ensin kuiturainan reunassa, ja mittaamalla kuiturainan reunaa voidaan siinä olevat epäjatkuvuuskohdat havaita. Reunaviat voidaan luokitella rata-katkon aiheuttaviin ja niitä aiheuttamattomiin luokkiin. Kun valmistusprosessin alkupäässä havaitaan reunavika, joka on kooltaan niin suuri, että se aiheuttaa todennäköisesti ratakat-kon prosessin myöhemmässä vaiheessa, voidaan tarvittaviin toimenpiteisiin ryhtyä ajoissa ennen varsinaista ratakatkoa. Menetelmässä ei odoteta koko kuiturainan katkeamista vaan tiettyä reunavikaa, jolloin rainan tulo puristimelle katkaistaan hallitusti pick-up-imutelan nostolla ennen hallitsematonta katkoa tai lähes samaan aikaan. Näin vältetään kokonaan tai pienennetään ratakatkoista kone-elimille aiheutuvia vaurioita Tässä yhteydessä reunavialla tarkoitetaan kuiturainan kummasta tahansa reunasta 20 - 100 mm etäisyydellä olevia poikkeamia, jotka on ennalta määrättyjen kriteerien perusteella luokiteltu vioiksi kuiturainassa.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, joissa

Kuva 1 esittää sivusta päin kuvattuna keksinnön mukai sen sovitelman eräällä kuiturainakoneella,

Kuvat 2a ja 2b esittävät keksinnön mukaisen menetelmän reuna- vian ilmaisun toimintaperiaatteen,

Kuvat 3a ja 3b esittävät keksinnön mukaisen menetelmän toimintaperiaatteen absorptiokuvaajien avulla,

Kuva 4 esittää aksonometrisesti keksinnön mukaisen sovitelman käyttökohteessa, kun reunanauhaa leikataan pulpperiin.

Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukainen sovitelma ja keksinnön mukaisen menetelmän käyttöä eräällä kuiturainakoneella 100. Kuiturainakone koostuu kuiturainaa 12 tukevista tukipinnoista, joiden tukemana kostea kuituraina 12 kulkee samalla kuivaen. Kuvassa 1 esitetyssä sovellusmuodossa kuiturainakoneeseen 100 kuuluu viiraosa 104, puristinosa 106 ja kuivatusosa 108. Kuiva-tusosan 108 alussa on päällepuhalluskuivain 110, jota seuraa tavalliset kuivatussylinteriryhmät 112. Kuiturainaa 12 tuetaan ainakin toiselta pinnaltaan koko ajan viennissä viiraosalta 104 kuivatusosan 108 ensimmäisen yksiviiravientisen kuivatussylinte-riryhmän loppuun (ei esitetty kuvissa). Kuiturainan tukipintana tässä viennissä on kudos eli viira tai huopa. Kuiturainakoneella tarkoitetaan tässä yhteydessä paperi-, kartonki- tai sellukonet-ta.

Keksinnön mukaisen menetelmän tarkoituksena on havaita reunaviat ajoissa, jolloin rata voidaan katkaista hallitusti kohdassa, jossa se ei aiheuta vahinkoa prosessilaitteistolle tai ylimääräistä työtä käyttöhenkilöille. Tavallisesti reunaviat aiheuttavat ratakatkon esimerkiksi kuvan 1 mukaiselle päällepuhallus-kuivaimelle 110, joka vahingoittuu helposti kuiturainan kerääntyessä vauhdilla päällepuhalluskuivaimen 110 sisään. Edullisesti menetelmässä seurataan molempia kuiturainan reunoja.

Kuvassa 1 kirjaimilla A, B, C, D, E ja F on kuvattu edullisia reunavianilmaisimen sijoituspaikkoja sovitelmassa kuiturainako-neella. Edullisesti reunavianilmaisin on sijoitettu kuitu-rainakoneen 100 alkuun, millä tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että reunavianilmaisin sijaitsee viiraosalla 104, puris-tinosalla 106, päällepuhalluskuivaimella 110 tai kuivatusosan 108 ensimmäisellä kuivatussylinteriryhmällä 112. Mitä lähempänä reunavianilmaisin on puristinosan alkua, sitä parempi, sillä tällöin havaitusta reunaviasta on pidempi matka seuraavaan prosessivaiheeseen. Mahdollisia reunavianilmaisimen sijoituspaikkoja ovat välit, jossa raina on vain toiselta pinnaltaan kudoksen tukema puristinosalla 106 eri puristinnippien ja/tai kudoskiertojen välillä, vienti puristinosalta 106 kuivatusosalle 108 ja kuivatusosan 108 kudoskiertojen tuetut viennit.

Kuvan 1 mukaisesti paikka A voi sijaita pick-up imutelan 114 jälkeen ensimmäisen puristinnipin NO yläkudoskierron Pl alapuolella avoimessa välissä ennen kuiturainan 12 saapumista alaku-doskierrolle P2. Lisäksi tällä menetelmällä voidaan valvoa tukipinnalla (kudoksella) tapahtuvan reunaleikkauksen aiheuttamia vikoja. Paikka B voi olla toisen puristinnipin N jälkeen yläkudoskiertojen SI ja Q1 välillä, jossa kuituraina 12 on alapinnaltaan tuettu alakudoskierron S2 avulla. Paikat C voivat olla tässä sovellusmuodossa siirtoimutelan 118 jälkeen toisen puristinnipin N yläkudoskierron SI alapuolella ennen kuiturainan 12 saapumista alakudoskierrolle S2 ja siirtoimutelan 120 jälkeen ylemmän siirtoviiran Q1 alapuolella avoimessa välissä ennen alempaa siirtoviiraa Q2 ja sen siirtoimutelaa 122. Seuraava paikka D voi sijaita alemman siirtoviiran R2 jälkeen ennen kuin kuituraina siirtyy päällepuhalluskuivaimelle 110. Päällepuhal-luskuivaimen 110 alimman telan 124 kierron kohdalla voi olla kohta E, ennen päällepuhalluskuivaimen 110 toista puoliskoa. Viimeinen kohta F voi sijaita päällepuhalluskuivaimen 110 ylimmän telan 126 jälkeen ennen ensimmäistä kuivatussylinteri-ryhmää 112. Esitetyt kohdat ovat vain esimerkkejä keksinnön mukaisen menetelmän käyttökohteista ja mahdolliset reunavianil-maisimen paikat vaihtelevat kuitukoneen konstruktiosta riippuen. Edullisesti reunavianilmaisimia on useita eri kohdissa kuitu-rainakonetta, jolloin reunavian syntyä ja kehitystä voidaan seurata paremmin kuiturainakoneen matkalla. On edullista suorittaa mittaus paikasta, jossa kuituraina ja tukikudos kulkevat alipainevälineen kohdalla, sillä tällöin kuiturainan reunan mahdolliset irtoilut tukikudoksen pinnasta eivät pääse häiritsemään mittausta.

Kuvassa 2a on esitetty keksinnön mukaisen menetelmän mittauksen periaate. Kuiturainakoneen prosessin alkupäässä kuituraina 12 on tuettu kudoksilla tai teloilla 38, joten kuiturainan 12 reuna 15 tulee tunnistaa kudoksen tai telan 38 pinnasta. Kudokset ja monet teloista ovat yleensä muovipintaisia. Reunavianilmaisu voidaan toteuttaa luotettavasti veden ja muovin (vaihtoehtoisesti selluloosan ja muovin) valon absorptioerojen perusteella. Kiiltävillä metallipintaisilla tukipinnoilla, kuten kuvassa 2b, voidaan käyttää peiliheijastusmenetelmää, jossa valon diffuusi heijastus suuntautuu pois kiiltävästä tukipinnasta ja puolestaan matan kuiturainan osalta heijastus suuntautuu joka suuntaan.

Kuvassa 2a kuiturainan 12 ja kudoksen 38 ulkopuolella sijaitseva optinen reunavianilmaisin 20 lähettää infrapunavalon aallonpituudella olevaa valoa L kudokselle 38 sekä kuiturainalle 12. Reunavianilmaisimeen 20 kuuluu kaksi valonlähdettä 22, jotka molemmat lähettävät edullisesti eri aallonpituudella olevaa valoa Li ja L2. Tässä valonlähteet 22 ovat reunavianilmaisimen 20 kotelon 44 sisällä. Valojen L aallonpituudet valitaan siten, että yksi valonlähde lähettää valoa Li, joka on aallonpituudeltaan oleellisesti samaa kuin kudoksen 38 valon absorptioaallon-pituus, ja toinen valonlähde puolestaan valoa L2, joka on aallonpituudeltaan oleellisesti samaa kuin kuiturainan 12 valon absorptioaallonpituus. Kudos voi olla esimerkiksi kuivatusviira, joka on valmistettu pääosin polyesterista tai sen johdannaisista, jotka absorboivat aallonpituuksia 1600 - 1700 nm.

Kuiturainan valon absorptio riippuu voimakkaasti kuiturainan kosteudesta, jolloin eri kohdissa kuiturainan vientiä käytetään edullisesti eri aallonpituuksia. Kostean kuiturainan absorptio-aallonpituus on lähellä veden absorptioaallonpituutta 1450 nm. Kuiva kuituraina ei juuri sisällä vettä, jolloin valonlähteessä käytettävä aallonpituus voi olla 2100 nm, joka on selluloosan absorptioaallonpituus. Reunavianilmaisimen luotettavuus on sitä parempi mitä erilaisempia valon diffuusiheijastukset materiaaleista ovat.

Kaikki kudokselle 38 tai kuiturainaan 12 lähetetty valo L ei kuitenkaan absorboidu vaan heijastuu takaisin reunavianilmaisin-ta 20 kohden. Reunavianilmaisimessa 20 on kummallakin aallonpituudella lähetettyä valoa L ilmaistaan ainakin yhdellä IR-anturilla 24, joka kerää heijastuneen valon R ja mittaa sen intensiteetin. Edullisesti IR-antureita on yksi molemmalla aallonpituudella lähetettyjen valojen heijastuvia valoja Rl ja R2 varten. Kuvissa IR-anturit 24 ovat reunavianilmaisimen 20 kotelon 44 sisäpuolella. Yksittäistä valonlähteen valaisua ja IR-anturin mittausta valitulla seurantataajuudella kutsutaan yksittäiseksi mittausnäytteeksi.

Alueella, jossa kuituraina 12 peittää kudoksen 38, ei kudoksen 38 absorptiota havaita, kun taas kuiturainan 12 absorptio on voimakas. Alueella, jossa kuituraina 12 ei peitä kudosta 38 on mittaustulos päinvastainen. Kun valon diffuusiheijastukset molemmilla aallonpituusalueilla mitataan, voidaan havaita, että näiden mittauksien suhde muuttuu suuresti (päinvastaiseksi), kun mittaus siirtyy kuiturainan päältä kudoksen päälle. Diffuusihei-jastuksien intensiteettejä verrataan toisiinsa suhdelaskennan avulla. Suhdelaskenta voidaan toteuttaa yksinkertaisella tietokoneohjelmalla tai reunavianilmaisimeen voi kuulua välineet laskennan suorittamiseksi eli esimerkiksi laskentapiiri, joka suorittaa suhdelaskennan ja lähettää tulokset nähtäviksi esimerkiksi käyttäjän tietokoneelle käyttöliittymään.

Reunavianilmaisimen valonlähteillä voidaan valaista aluetta, joka on kokonaan tai suurelta osaltaan kuiturainan päällä. Valon tulee kohdistua ainakin osittain kuiturainaan, jotta reunavika voidaan ilmaista. Sen sijaan kudokseen, telaan tai muuhun tukipintaan ei välttämättä tarvitse olla valaistusta, sillä kuiturainan reunavian kohdalla kuiturainan absorptio laskee kudoksen, telan tai muun tukipinnan absorption lisääntyessä tai pysyessä samana.

Absorptioeromittauksen suhdelaskenta ilmaisee erittäin luotettavasti kuiturainan reunan ja reunaviat. Suhdelaskenta antaa mittaukselle laajan intensiteettialueen, eli valon intensiteetin muutokset eivät vaikuta suhdelaskentaan, kuten perinteisessä mittaussignaalien summalaskennassa tapahtuu. Likaantuessaan IR-anturin tai -antureiden mittaamat intensiteetit voivat laskea hyvinkin paljon, jopa kymmenesosaan, ilman vaikutusta suhdemit-taukseen. Näin optiikan likaantuminen ei häiritse mittausta ja suhdelaskenta antaa luotettavamman tuloksen kuin perinteisesti käytetty signaalien summaaminen.

Erään sovellusmuodon mukaan heijastuneen valon intensiteetin laskusta voidaan muodostaa puhdistustarvehälytys. Näin optiikka voidaan puhdistaa hyvissä ajoin ennen kuin likaantuminen pääsee häiritsemään mittausta.

Kuvassa 2b on puolestaan esitetty tilanne, jossa reunavianilmai-sin 20 lähettää valoa L kuiturainan 12 lisäksi kuiturainaa 12 tukevan kiiltävän metallipinnan 13 tai vastaavan rakenteen pintaan. Kuvan 2a tapauksen tavoin myös tässä sovellusmuodossa valonlähde 22 ja IR-anturi 24 suunnataan tietyssä kulmassa mitattavaan pintaan, jolloin diffuusi heijastusero kiiltävän metallipinnan 13 ja matan kuiturainan 12 välillä on suuri. Kiiltävä metallipinta 13 heijastaa pois kaiken valon R3, kun taas matta kuituraina 12 heijastaa valoa R2 joka suuntaan. Heijastuneen valon IR-antureille palaava diffuusiheijastusero on suuri kaikilla valon aallonpituuksilla. Kiiltoeromittaus voidaan toteuttaa myös vain yhdellä valonaallonpituudella, jolloin aallonpituudeksi kannattaa valita aallonpituus, jota ympäristössä ei muutoin esiinny. Valon aallonpituus 870 - 890 nm on sopiva sovelluksissa, joissa kuiturainakone on paperi- tai kartonkiko-ne.

Absorptioeromittaus voidaan toteuttaa myös kahdella kapean aallonpituusalueen omaavalla valonlähteellä ja yhdellä laajempi aallonpituusalueisella IR-anturilla. Kun valolähteet moduloidaan eri pulssitaajuuksille, voidaan IR-anturin signaalista erotella valonlähteiden aiheuttama diffuusiheijastukset eri signaaleiksi suhdelaskentaa varten. Yksi valonlähde voi toimia esimerkiksi 15 kHz taajuudella, kun taas toinen 20 kHz taajuudella. Yksi IR-anturi voi ilmaista molemmat aallonpituudet vaihelukittuina.

Kun modulointitaajuus on riittävän korkea (> 10 kHz), voidaan mittaustuloksista suodattaa pois muista valonlähteistä aiheutuva taustavalo. Taustavalon taajuus on yleisesti 0 - 200 Hz. Mit-tauskohteissa, joissa korkea modulointitaajuus yksin on riittämätön eliminoimaan taustavaloa, voidaan käyttää menetelmää, jossa IR-anturilla mitataan diffuusiheijastus valonlähteen ollessa pois ja valonlähteen ollessa päällä. Näiden mittausten erotus on se diffuusiheijastus, jonka yksin valolähde aiheuttaa ja taustavalon vaikutus on täysin eliminoitu.

Nostamalla modulointitaajuutta saadaan mittauksesta niin nopea, että pienimmätkin reunaviat havaitaan. Esimerkiksi 300 kHz modulointitaajuudella ja dekadin alipäästösuodatuksella saadaan 2000 m/min etenevästä radan reunasta yksi mittausnäyte jokaiselta millimetriltä.

Kuvissa 3a ja 3b on esitetty heijastuneen valon intensiteettien 56 suhdevertailua kahden absorptiovyön 50 ja 52 vertailuna. Kuvassa 3a on tilanne, jossa kuiturainan reuna on ehjä ja kuituraina peittää kudoksen. Tällöin kudoksen tai telan absorptio 52 on vähäinen ja kuiturainan 50 absorptio puolestaan korkea. Mitattujen absorptioiden 50 ja 52 välille piirretään suora 54, jonka kulmakerroin on mittauksien suhdeluku. Kuvan 3b tilanteessa kuiturainan reunassa on esiintynyt reunavika, jolloin kudoksen tai telan absorptio 52 on yhtäkkiä korkea, kun taas kuiturainan absorptio 50 matala. Absorptioiden 50 ja 52 välille piirretyn suoran 54 kulmakerroin on muuttunut. Absorptioiden absoluuttisilla tasoilla ei ole reunavian ilmaisun kannalta merkitystä vaan ainoastaan kulmakertoimen muutos ratkaisee. Kulmakertoimen muutos vaatii vähintään kymmenen mittausnäytettä. Toisin sanottuna suhteellisella absorptioerolla tarkoitetaan sitä, että kuiturainan reunaa seuraavan aallonpituuden (ve-si/selluloosa) absorptio muuttuu ja samanaikaisesti tukikudoksen aallonpituuden (polymeeri) muutos toiseen suuntaan antaa suhteellisen eron, joka erotetaan näiden välille piirretyn suoran kulmakertoimen muutoksesta.

Jos muutoksen tarkkailuun ei haluta käyttää kulmakerrointa, voidaan tarkastella kuiturainan ja tukipinnan absorptioiden erotusta. Muutos voidaan määrittää esimerkiksi kuiturainan ja tukipinnan absorptioiden välisen erotuksen muutoksen tai etumerkin vaihtumisen perusteella.

Kulmakertoimen tilapäisen muutoksen kestoajan perusteella voidaan päätellä, onko kyseessä suuruudeltaan sellainen kuiturainan reunavika, joka voisi aiheuttaa myöhemmässä prosessivaiheessa ratakatkon. Jos muutoksen ajallinen kesto on riittävä, käynnistetään kuiturainakoneella tietty toimenpide. Suhdevertai- lulla on hystereesi, jolloin kulmakertoimen muutos tapahtuu yleensä hitaasti, kunnes tietyn rajan ylittyessä muutos on nopeaa. Tämä parantaa reunavianilmaisun luotettavuutta, sillä se ei aiheuta hälytystä esimerkiksi taustahäiriöistä.

Reunavian ilmaisun perusteella käynnistettävä toimenpide on yleisesti rainan katkaisu, mutta se voi olla myös jokin muu toimenpide. Rainan katkaisu voidaan suorittaa esimerkiksi puristinosan pick-up-imutelan nostolla, katkaisupuhalluksella kuivatusosalla ja lisäksi voidaan tehdä puristinnippien aukaisu (kuormituksen kevennys), päällepuhalluskuivaimen päällepuhal-lushuuvan aukaisu tai päällepuhalluskuivaimen polttimen sammutus .

Kuvassa 4 on kuvattu eräs esimerkki keksinnön mukaisen sovitel-man reunavianilmaisimen sijoituksesta suhteessa kuiturainakoneen kudoskiertoon 38 ja kuiturainaan 12. Kuvassa 4 pyörivät telat 40 on esitetty korostetun pieninä, kun taas reunavianilmaisin 20 korostetun suurena. Kuvan 4 sovellusmuodossa reunavianilmaisin 20 on sijoitettu reunanauhan 36 leikkauksen jälkeen. Reunanauha 36 leikataan kuiturainasta 12 esimerkiksi vesileikkauksen 34 avulla. Reunavianilmaisin 20 on sijoitettu kudoskierron 38 ja kuiturainan 12 suhteen niiden sivuun, eli ylhäältä päin katsottuna kudoskierron 38 ja kuiturainan 12 reunojen 15 rajaaman alueen ulkopuolelle. Tällä saavutetaan se etu, että reunavianilmaisin 20 on huomattavasti paremmin suojassa likaantumiselta ja ratakatkojen aiheuttamilta iskuilta. Lisäksi mahdollinen ilmaisimen päälle kertynyt kosteus tai lika ei voi pudota suoraan rainan ja/tai kudoksen päälle.

Riittävä etäisyys kuiturainasta 12 tai kudoksen 38 reunasta voi olla 20 - 150 cm, edullisesti 50 - 80 cm. Edullisesti reunavianilmaisin 20 on sijoitettu siten, että se valaisee ja tark-kailee kudosta 38 ja kuiturainaa 12 hiukan yläviistosta, esimerkiksi 25° - 75° kulmasta. Reunavika 42 voi olla mikä tahansa kuiturainan 12 reunassa 15 oleva poikkeama, kuten esimerkiksi repeämä tai reikä. Reunavianilmaisin 20 voi olla esimerkiksi halkaisijaltaan 42 mm teräsputki, joka on pituudeltaan 900 mm. Reunavianilmaisimen 20 kotelon muodostava teräsputki 44 voi olla osa sen kannattimesta. Reunavianilmaisin voidaan kiinnittää esimerkiksi kuiturainakoneen runkoihin tai vastaavaan paikoillaan pysyvään osaan, kuten kuvan 4 mukaiseen tukijalkaan 48.

Erään sovellusmuodon mukaan reunavianilmaisin voidaan toteuttaa myös käyttämällä valokuitua, jolloin valonlähde ja IR-anturi voivat olla kohdassa, josta ei ole suoraa näköyhteyttä kuiturai-naan.

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävä optinen reunavianilmaisin voi olla valonlähteidensä ja IR-anturinsa osalta valmistettu tekniikan tasosta tunnetuista komponenteista. Valonlähteet ovat edullisesti LED-valoja. IR-anturille tulevaa heijastunutta valoa varten voi olla erityinen optiikka, joka kerää valon IR-anturia varten.

Keksinnön mukainen menetelmä soveltuvat käytettäväksi paperi-, kartonki- ja sellukoneilla, joiden nopeus voi olla jopa yli 2000 m/min. Erityisen edullista on käyttää keksinnön mukaista menetelmää paperi/kartonkikoneella, jossa käytetään päällepuhallus-kuivainta, joka on altis ratakatkojen aiheuttamille vaurioille. Toisin sanottuna menetelmässä havaitaan kuiturainan reunavika ainakin kahdella eri aallonpituudella tukipinnan ja kuiturainan IR-mittausten välisestä suhteellisesta eri aallonpituuksien absorptioeron muutoksesta ja suoritetaan toimenpide havaitun reunavian perusteella.

Claims (9)

1. Menetelmä kuiturainan seuraamiseksi kuiturainakoneen alussa, jossa kostea kuituraina (12) on tuettu kuiturainakonee-seen (100) kuuluvien tukipintojen avulla, ja jossa menetelmässä seurataan ainakin yhtä kuiturainan (12) reunaa (15) ainakin yhdellä infrapuna-anturilla (24), jossa menetelmässä kuiturainaa (12) seurataan infrapunamittauksella ainakin kahdella eri aallonpituudella, muutoksesta havaitaan kuiturainan (12) reunavika (42), ja havaitun reunavian (42) perusteella suoritetaan toimenpide, tunnettu siitä, että menetelmässä infrapunamittauksesta määritetään tukipinnan ja kuiturainan (12) aallonpituuksien absorptioeron muutos, joka muutos määritetään kuiturainan (12) ja tukipinnan absorptioiden välisen erotuksen muutoksen perusteella, ja reunavikoja (42) seurataan kuiturainan (12) sivusta, kudoskierron ja kuiturainan (12) rajaaman alueen ulkopuolelta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuiturainan (12) ainakin yhtä reunaa (15) seurataan ottamalla reunasta (15) mittausnäytteitä 10 - 500 kHz, edullisesti 15 - 20 kHz taajuudella.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä kuiturainan (12) reunaa (15) seurataan useassa kohdassa (A,B,C,D,E,F) ennen kuiturainakoneeseen (100) kuuluvaa kuivauselintä, edullisesti kuiturainakoneen (100) puristinnippien (NO,N) jälkeen.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että edullisesti molempia kuiturainan (12) reunoja (15) seurataan.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuiturainan (12) reunaa (15) seurataan 20 -100 mm, edullisesti 30 - 60 mm leveydeltä.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toimenpiteenä suoritetaan kuiturainan (12) katkaisu valittuun kuiturainakoneen (100) kohtaan ennen reuna-viasta (42) johtuvan ratakatkon syntyä.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toimenpiteenä suoritetaan yksi tai useampia tai yhdistelmä seuraavista toiminnoista: puristinosaan (106) kuuluvan pick-up imutelan (114) nosto, katkaisupuhallus kuiva-tusosalla (108), puristinnippien (NO,N) kuormituksen kevennys, päällepuhallushuuvan aukaisu tai päällepuhalluskuivaimen (110) polttimen sammutus.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 2-7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että absorptioeron muutokseen vaaditaan vähintään 8-15 mittausnäytettä, edullisesti vähintään 10 mittaus-näytettä .

9. Sovitelma kuiturainakoneen alussa kuiturainan seuraamiseksi, jossa sovitelmaan kuuluu tukipintoja kostean kuiturainan (12) tukemiseksi ainakin yhdeltä puolen koko sen juoksulla aina kuiturainakoneen (100) kuivatusosalle (108) asti, pick-up-imutela (114) kuiturainan (12) siirtämiseksi sanotulle tukipin-nalle, puristinnippi veden poistamiseksi kuiturainasta (12) ja reunavikailmaisin (20) reunavian havaitsemiseksi käsittäen ainakin yhden infrapuna-anturin (24) ainakin yhden kuiturainan (12) reunan (15) seuraamiseksi, jossa reunavianilmaisin (20) on sovitettu seuraamaan kuiturainaa (12) infrapunamittauksella ainakin kahdella eri aallonpituudella ja määrittämään infra-punamittauksesta tukipinnan ja havaitsemaan muutoksen perusteella kuiturainan (12) reunavika (42) ja sovitelmassa sanottu pick-up-imutela (114) on sovitettu nousemaan havaitun reunavian (42) perusteella, tunnettu siitä, että sovitelmassa reunavianilmaisin (20) on sijoitettu sanotun puristinnipin jälkeen alle 6 m, edullisesti 2 - 4 m etäisyydelle kuiturainan (12) sivuun, kudoskierron ja kuiturainan (12) rajaaman alueen ulkopuolelle ja reunavianilmaisin (20) on sovitettu määrittämään infrapunamit-tauksesta tukipinnan ja kuiturainan (12) aallonpituuksien absorptioeron muutos.