NO166957B

NO166957B - PROCEDURE FOR MANUFACTURING MECHANICAL MASS.

Info

Publication number: NO166957B
Application number: NO870029A
Authority: NO
Inventors: Nils J Ch Hartler; William Carlstad Strand
Original assignee: Sunds Defibrator
Priority date: 1985-05-06
Filing date: 1987-01-05
Publication date: 1991-06-10
Also published as: DE3677509D1; NO166957C; DE252915T1; NO870029L

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte for kontroll eller styring av fremstillingen av mekanisk masse i en raffineringsprosess der celluloseholdig materiale i klumper, slik som treflis, raffineres. Før raffinering kan flisen behandles med varme og/eller kjemikalier for fremstilling av TMM (termomekanisk masse) eller KTMM (kjemi-termomekanisk masse). Raffineringen utføres i ett eller flere trinn ved hjelp av enkelt- eller dobbeltskive-raffinører. Disse raffinører er utstyrt med motstående raffinørskiver som roterer i forhold til hverandre. Skivene er utstyrt med skivesegmenter omfattende bommer og mellomliggende spor eller riller. Motstående skivesegmenter danner en spalte hvor materialet raffineres under sin utad-gj ennomstrømming. This invention relates to a method for controlling or managing the production of mechanical pulp in a refining process where cellulose-containing material in lumps, such as wood chips, is refined. Before refining, the chip can be treated with heat and/or chemicals to produce TMM (thermomechanical pulp) or KTMM (chemical-thermomechanical pulp). Refining is carried out in one or more stages using single or double disc refiners. These refiners are equipped with opposing refiner discs that rotate relative to each other. The discs are equipped with disc segments comprising bars and intermediate grooves or grooves. Opposite disc segments form a gap where the material is refined during its outward flow.

Egenskapene til den fremstilte masse påvirkes, foruten av treflisens kvalitet, av et stort antall system-parametre. Blant disse kan nevnes avstanden mellom skivesegmentene (spalten), belastningen på motoren som driver en roterende raffinørskive, det trykk hvormed raffinørskivene presses i retning mot hverandre, trykket ved flisens innmating, trykket i huset som omgir skivene, tilførselen av spe-vann, materialstrømmen gjennom raffinøren (produksjonen), materialkonsehtrasjonen. Enkelte av disse parametre er avhengige av hverandre mens andre er stort sett uavhengige. For eksempel øker motorbelastningen når spalten avtar, og dette gjelder også det trykk hvormed skivene presses mot hverandre. The properties of the manufactured pulp are influenced, in addition to the quality of the wood chips, by a large number of system parameters. Among these can be mentioned the distance between the disc segments (the gap), the load on the motor that drives a rotating refiner disc, the pressure with which the refiner discs are pressed in the direction of each other, the pressure when the chips are fed in, the pressure in the housing that surrounds the discs, the supply of spe-water, the flow of material through the refiner (production), material concentration. Some of these parameters are dependent on each other, while others are largely independent. For example, the motor load increases when the gap decreases, and this also applies to the pressure with which the disks are pressed against each other.

Det er i praksis umulig å kontrollere og styre alle de parametre som påvirker massens egenskaper. En har imidlertid funnet at en ønsket massekvalitet kan oppnås med ganske stor nøyaktighet ved å styre enkelte, særlig viktige parametre, nemlig spaltestørrelsen, materialkonsentrasjonen og produksjonen. In practice, it is impossible to control and manage all the parameters that affect the properties of the mass. However, it has been found that a desired pulp quality can be achieved with fairly high accuracy by controlling certain, particularly important parameters, namely the gap size, material concentration and production.

Et stort problem er at målingen av systemparametrene ikke gir et direkte mål på massens egenskaper. For å kunne bestemme massens egenskaper, så som strekkfasthet, rivstyrke, avvan-nings-kapasitet, flisinnhold, fiberlengde etc., er det selvsagt nødvendig å analysere massen og det papir som er fremstilt av denne. I en fabrikk tar det normalt flere timer før man får resultatene av en slik analyse, og prøver blir vanligvis ikke tatt mer enn 2-3 ganger pr. dag. Det er derfor ikke mulig raskt å oppdage og kompensere for slike variasjoner i masse-egenskapene som skyldes systemets parametre, som ikke er blitt bestemt, eller hvor det ikke er noe enkelt forhold mellom systemparametren og masse-egenskapene. A major problem is that the measurement of the system parameters does not give a direct measure of the properties of the mass. In order to be able to determine the properties of the pulp, such as tensile strength, tear strength, dewatering capacity, chip content, fiber length etc., it is of course necessary to analyze the pulp and the paper produced from it. In a factory, it normally takes several hours to get the results of such an analysis, and samples are usually not taken more than 2-3 times per week. day. It is therefore not possible to quickly detect and compensate for such variations in the mass properties that are due to the system's parameters, which have not been determined, or where there is no simple relationship between the system parameter and the mass properties.

En faktor som gjør at forholdet mellom de målte systemparametre og masse-egenskaper forandrer seg ved drift, er slitasjen: på raffinør-skivesegmentene. Dette innebærer at visse masse-egenskaper kan forringes selv om de målte systemparametre forblir uendret. Dette innebærer i praksis at systemparametrene må justeres på grunnlag, av analyseresultater av en. masse som ble fremstilt flere timer tidligere. Dette er selvsagt en stor ulempe. One factor that causes the relationship between the measured system parameters and mass properties to change during operation is wear: on the refiner disc segments. This means that certain mass properties can deteriorate even if the measured system parameters remain unchanged. In practice, this means that the system parameters must be adjusted on the basis of the analysis results of a mass that was produced several hours earlier. This is of course a major disadvantage.

Forsinkelsen ved innhenting av analyseresultater medfører vesentlige ulemper også i forbindelse med prøving av og sammenligning mellom forskjellige raffinør-skivesegmenter. Det er derfor ønskelig, under raf f ineringsprosessen, å kunne må-le- slike systemparametre som gjør det mulig å forutsi masse-egenskapene med større nøyaktighet enn hva som hittil har vært mulig. The delay in obtaining analysis results causes significant disadvantages also in connection with testing and comparison between different refiner disc segments. It is therefore desirable, during the refining process, to be able to measure system parameters that make it possible to predict the mass properties with greater accuracy than has been possible up to now.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en løsning på dette problemet. Oppfinnelsen går ut på å utnytte vibrasjonene som oppstår i raffinørskivene under raffinering, til å beregne massens egenskaper. De karakteristiske trekk ved oppfinnelsen fremgår av de medfølgende krav. The present invention provides a solution to this problem. The invention involves utilizing the vibrations that occur in the refiner discs during refining to calculate the properties of the mass. The characteristic features of the invention appear from the accompanying claims.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende, i forbindelse med utføringsformer og prøveresultater vist i de medfølgende tegninger, hvor The invention shall be described in more detail below, in connection with embodiments and test results shown in the accompanying drawings, where

Fig. 1 viser en frekvensanalyse av de målte vibrasjoner Fig. 1 shows a frequency analysis of the measured vibrations

Fig. 2-3 viser overensstemmelsen mellom målt og beregnet strekkfasthet, henholdsvis uten og med utnyttelse av vibrasjonene i raffinørskivene. Fig. 2-3 shows the agreement between measured and calculated tensile strength, respectively without and with utilization of the vibrations in the refiner discs.

En egenskap av stor betydning for massekvaliteten er strekkfastheten. Dette gjelder særlig mekanisk masse beregnet for papirfremstilling. A characteristic of great importance for the pulp quality is the tensile strength. This particularly applies to mechanical pulp intended for papermaking.

Ved å styre og regulere de tre systemparametres spalte-størrelse, materialkonsentrasjon og produksjon, er det mulig med ganske stor nøyaktighet å opprettholde en ønsket massekvalitet. Forsøk utført i fabrikk-målestokk har imidlertid vist at massekvaliteten forringes med tiden som følge av slitasje på raffinør-skivene, uten mulighet til å kunne forutsi dette ved styring av førnevnte systemparametre. By controlling and regulating the three system parameters gap size, material concentration and production, it is possible to maintain a desired pulp quality with fairly high accuracy. Experiments carried out on a factory scale have, however, shown that the pulp quality deteriorates over time as a result of wear on the refiner discs, without the possibility of being able to predict this by controlling the aforementioned system parameters.

Ved å måle de høyfrekvente vibrasjoner som oppstår i raffinørskivene som følge av deres relative rotasjon og deres segment-konstruksjon, er det mulig å beregne vibrasjonsenergien over raffinørskive-segmentet. Frekvensen, som avhenger av skivenes rotasjonshastighet og skivesegmentenes konstruksjon, kan beløpe seg til flere tusen r/s. Målingen kan utføres ved hjelp av et akselerometer som er festet til skiven, fortrinnsvis på baksiden av et segment. I en enkeltskive-raffinør festes akselerometeret på den stasjonære skive. Det er også tenkbart å feste akselerometret på begge skiver i en enkelt- eller dobbeltskive-raffinør, for å oppnå ytterligere informasjon om skivenes vibrasjoner. By measuring the high-frequency vibrations that occur in the refiner discs as a result of their relative rotation and their segment construction, it is possible to calculate the vibration energy across the refiner disc segment. The frequency, which depends on the rotation speed of the discs and the construction of the disc segments, can amount to several thousand r/s. The measurement can be carried out using an accelerometer attached to the disc, preferably on the back of a segment. In a single disc refiner, the accelerometer is attached to the stationary disc. It is also conceivable to attach the accelerometer to both discs in a single- or double-disc refiner, in order to obtain additional information about the vibrations of the discs.

Ved å innbefatte den således målte vibrasjonsenergi i beregningen av masse-egenskapene, ble det overraskende funnet at disse egenskaper kan forutsies med meget større presisjon. Dette gjelder særlig massens fasthetsegenskaper (strekkfasthet). En fant således at det var mulig å forutsi den reduksjon i strekkfasthet som ble forårsaket av slitasje på skivesegmentene. By including the thus measured vibrational energy in the calculation of the mass properties, it was surprisingly found that these properties can be predicted with much greater precision. This particularly applies to the firmness properties of the mass (tensile strength). It was thus found that it was possible to predict the reduction in tensile strength caused by wear on the disc segments.

Dette innebærer samtidig at vibrasjonsenergien også kan utnyttes for å bestemme tilstanden ved segmentenes behandlings-flater. Videre kan vibrasjonsenergien utnyttes for sammenligning av effektiviteten ved skivesegmenter av forskjellige typer. This also means that the vibration energy can also be used to determine the condition of the segments' treatment surfaces. Furthermore, the vibration energy can be used to compare the efficiency of disc segments of different types.

Eksempel Example

I en enkeltskive-raffinør ble et akselerometer montert i et hull utboret i baksiden av et skivesegment i den stasjonære skive. Segmentene var konstruert med tre soner omfattende bommer og riller av forskjellig størrelse. In a single disc refiner, an accelerometer was mounted in a hole drilled in the back of a disc segment in the stationary disc. The segments were constructed with three zones comprising barriers and grooves of different sizes.

Raffineringen ble utført med forvarmet flis for fremstilling av TMM. System-parametrene og masse-egenskapene ved to prøve-kjøringer var som følger: The refining was carried out with preheated chips for the production of TMM. The system parameters and mass properties of two test runs were as follows:

Signalet fra akselerometret ble samtidig målt og analysert. Det aktuelle frekvensområdet var 5-25 kc/s. Fig. 1 viser en frekvensanalyse av dette signal. Signalet kan deles i tre forskjellige områder tilsvarende de tre segment-soner. I den indre sone omfattende de groveste bommer ble frekvensene 5,6-11,2 kc/s notert, i den midtre sone 11,2-17,6 kc/s og i den ytre sone omfattende de fineste bommer ble 17,6-25 kc/s notert. Vibrasjonsenergien er gitt ved flaten under frekvenskurven i The signal from the accelerometer was simultaneously measured and analyzed. The relevant frequency range was 5-25 kc/s. Fig. 1 shows a frequency analysis of this signal. The signal can be divided into three different areas corresponding to the three segment zones. In the inner zone comprising the coarsest booms, frequencies 5.6-11.2 kc/s were noted, in the middle zone 11.2-17.6 kc/s and in the outer zone comprising the finest booms 17.6- 25 kc/s noted. The vibration energy is given by the area under the frequency curve i

fig. 1. fig. 1.

Etter 800 driftstimer ble nye målinger av systemparametrene og masse-egenskapene utført. En fant da at de fleste av de målte masse-egenskaper stemte bra overens med masse-egenskapene som var beregnet ved hjelp av målte systemparametre og resultater fra tidligere prøver. Ett unntak var strekkfastheten, der de målte verdier var lavere enn de beregnede. I fig. 2 er den målte slitindeks vist som en funksjon av den slitindeks som ble beregnet ved hjelp av målte verdier av produksjon, spaltestørrelse og materialkonsentrasjpn. Den viser at det er en stor systematisk feil. Den heltrukne linje angir fullt samsvar, og den brutte linje angir et akseptabelt feilområde. After 800 operating hours, new measurements of the system parameters and mass properties were carried out. It was then found that most of the measured mass properties agreed well with the mass properties that had been calculated using measured system parameters and results from previous tests. One exception was the tensile strength, where the measured values were lower than the calculated ones. In fig. 2, the measured wear index is shown as a function of the wear index which was calculated using measured values of production, gap size and material concentration. It shows that there is a large systematic error. The solid line indicates full agreement, and the broken line indicates an acceptable margin of error.

Ved å innta i beregningen av masse-egenskapene vibrasjonsenergien som fås fra. akselerometersignalet, kunne alle målte masse-egenskaper forutsies med stor nøyaktighet. I fig. 3 er den målte slitindeks vist som en funksjon av den beregnede slitindeks der vibrasjonsenergien er benyttet sammen med den justerte produksjon, spaltestørrelse og materialkonsentrasjon. Ingen systematiske feil kunne påvises. By taking into account in the calculation of the mass properties the vibrational energy obtained from. the accelerometer signal, all measured mass properties could be predicted with great accuracy. In fig. 3, the measured wear index is shown as a function of the calculated wear index where the vibration energy is used together with the adjusted production, gap size and material concentration. No systematic errors could be detected.

Forringelsen av massens strekkfasthet kan forklares ved slitasjen på skivesegmentene. Hittil har det ikke vært mulig å finne noe kontrollerbart forhold mellom strekkfastheten og slitasjen på segmentene. Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således en kontroll- eller styremulighet. Ved å måle vibrasjonsenergien, ifølge oppfinnelsen, kan således skivesegmentenes tilstand bestemmes, hvilket også kan benyttes for å bestemme på hvilket tidspunkt segmentene må utskiftes. Oppfinnelsen kan også benyttes til å sammenligne forskjellige segmentmønstre og materialer. The deterioration of the mass's tensile strength can be explained by the wear of the disc segments. Until now, it has not been possible to find any controllable relationship between the tensile strength and the wear of the segments. The present invention thus provides a control or control option. By measuring the vibration energy, according to the invention, the state of the disc segments can thus be determined, which can also be used to determine at what point the segments must be replaced. The invention can also be used to compare different segment patterns and materials.

Oppfinnelsen er selvsagt ikke begrenset til de beskrevne utføringsformer, men kan variere innenfor rammen av oppfinnelses-tanken. The invention is of course not limited to the described embodiments, but can vary within the framework of the inventive idea.

Claims

1. Method for controlling the production of mechanical pulp in a refiner where cellulosic material in piece form is refined during passage through a gap between two opposing refiner discs which rotate relative to each other, characterized in that the vibrations in at least one refiner disc are measured using a in the refiner disc arranged accelerometer and is converted into vibration energy, which, together with one or more of the process variables production, grinding gap size and material concentration, is used for control and management of the properties of the manufactured mass.

2. Method according to claim 1, where the refining process is carried out in a single disc refiner, characterized in that the vibrations are measured in a disk segment located on the stationary disk in the refiner.

3. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the vibration energy is utilized to control the condition of the disc segments' processing surfaces, based on the fact that the mass properties, in particular the tensile strength, change as a result of wear of the processing floats.