NO166957B - Fremgangsmaate ved fremstilling av mekanisk masse. - Google Patents

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende, i forbindelse med utføringsformer og prøveresultater vist i de medfølgende tegninger, hvor

Fig. 1 viser en frekvensanalyse av de målte vibrasjoner

Fig. 2-3 viser overensstemmelsen mellom målt og beregnet strekkfasthet, henholdsvis uten og med utnyttelse av vibrasjonene i raffinørskivene.

En egenskap av stor betydning for massekvaliteten er strekkfastheten. Dette gjelder særlig mekanisk masse beregnet for papirfremstilling.

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.

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.

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.

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.

Eksempel

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.

Raffineringen ble utført med forvarmet flis for fremstilling av TMM. System-parametrene og masse-egenskapene ved to prøve-kjøringer var som følger:

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

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.

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.

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.

Oppfinnelsen er selvsagt ikke begrenset til de beskrevne utføringsformer, men kan variere innenfor rammen av oppfinnelses-tanken.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte for å kontrollere fremstillingen av mekanisk masse i en raffinør der celluloseholdig materiale i stykkeform raffineres under passasje gjennom en spalte mellom to motstående raffinørskiver som roterer i forhold til hverandre, karakterisert ved at vibrasjonene i minst én raffinørskive måles ved hjelp av et i raffinørskiven anordnet akselerometer og omdannes til vibrasjonsenergi, som sammen med én eller flere av prosessvariablene produksjon, malespaltestør-relse og materialkonsentrasjon utnyttes for kontroll og styring av den fremstilte masses egenskaper.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor raffineringsprosessen utføres i en enkeltskive-raffinør, karakterisert ved at vibrasjonene måles i et skivesegment beliggende på den stasjonære skive i raffineren.

3. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at vibrasjonsenergien utnyttes for kontroll av tilstanden på skivesegmentenes bearbeidingsflater, basert på at masseegenskapene, særlig strekkstyrken, forandres som følge av slitasje av bearbeidings-flåtene.