SE530528C2 - Pulp refiner grinding gap calculating system, comprises separate or combined pressure and temperature sensors for providing data combinable with material and process variables - Google Patents
Pulp refiner grinding gap calculating system, comprises separate or combined pressure and temperature sensors for providing data combinable with material and process variablesInfo
- Publication number
- SE530528C2 SE530528C2 SE0502784A SE0502784A SE530528C2 SE 530528 C2 SE530528 C2 SE 530528C2 SE 0502784 A SE0502784 A SE 0502784A SE 0502784 A SE0502784 A SE 0502784A SE 530528 C2 SE530528 C2 SE 530528C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- grinding
- pressure
- grinding gap
- gap
- temperature
- Prior art date
Links
- 238000000227 grinding Methods 0.000 title claims abstract description 110
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000007865 diluting Methods 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 13
- GXCLVBGFBYZDAG-UHFFFAOYSA-N N-[2-(1H-indol-3-yl)ethyl]-N-methylprop-2-en-1-amine Chemical compound CN(CCC1=CNC2=C1C=CC=C2)CC=C GXCLVBGFBYZDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 6
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 5
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 5
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 5
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 5
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000004890 malting Methods 0.000 description 2
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 2
- 238000004537 pulping Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 102100031260 Acyl-coenzyme A thioesterase THEM4 Human genes 0.000 description 1
- 101000638510 Homo sapiens Acyl-coenzyme A thioesterase THEM4 Proteins 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 235000003642 hunger Nutrition 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- VXYRWKSIAWIQMG-UHFFFAOYSA-K manganese(2+) N-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate triphenylstannyl acetate Chemical compound [Mn++].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.CC(=O)O[Sn](c1ccccc1)(c1ccccc1)c1ccccc1 VXYRWKSIAWIQMG-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000037351 starvation Effects 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C7/00—Crushing or disintegrating by disc mills
- B02C7/11—Details
- B02C7/14—Adjusting, applying pressure to, or controlling distance between, discs
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
- D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
- D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
- D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
- D21B1/14—Disintegrating in mills
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
- D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
- D21D1/20—Methods of refining
- D21D1/30—Disc mills
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
Description
25 30 35 40 530 523 2 Malskivornas diameter varierar beroende på raffinörfabrikat och raffinörernas produktionskapacitet. Tidigare göts malskivoma i ett stycke men idag är det mer vanligt att modultillverka malskivoma i ett antal malsegment (12 och 13), se Figur 1 och Figur 2. Segmenten kan exempelvis sträcka sig från malskivomas centrum till dess periferi eller delas upp i två ringar, en inre (14) och en yttre ring (15). Zonema mellan de inre och yttre ringarna kallas ofta ”breaker bar zone” respektive periferizon.. 25 30 35 40 530 523 2 The diameter of the grinding wheels varies depending on the manufacturer's make and the producers' production capacity. Previously, the grinding discs were cast in one piece, but today it is more common to modularly manufacture the grinding discs in a number of grinding segments (12 and 13), see Figure 1 and Figure 2. The segments can, for example, extend from the center of the grinding discs to its periphery or be divided into two rings. an inner (14) and an outer ring (15). The zones between the inner and outer rings are often called "breaker bar zone" and peripheral zone, respectively.
Malsegmentens ytor (16) designas ofta på olika sätt med karaktäristiska mönster 1 form av bommar (17) och dammar (18). Bommama fungerar som knivar och defibrerar flisen alternativt raffinerar den bildade massafibem. Förutom i den direkta malzonen transporteras både fibrer, vatten och ånga också i dammarna mellan bommarna. Genom olika mönsterdesign kan man få malsegmenten att bli matande altemativt stoppande av fibermassan i syfte att påverka strömningsbetingelserna och därmed skapa speciella massakvaliteten Det friktionsarbete som flisen och massan utsätts för i malzonen gör att det inkommande vattnet förångas. Mängden ånga som produceras är spatialt beroende varför både vatten och ånga kan förekomma tillsammans med flis eller massa i malzonen.The surfaces (16) of the grinding segments are often designed in different ways with characteristic patterns in the form of booms (17) and ponds (18). The booms act as knives and they break the ice or refine the mass formed. In addition to the direct grinding zone, both fibers, water and steam are also transported in the ponds between the barriers. Through different pattern designs, the grinding segments can be made to be fed or alternatively stopped by the mass in order to affect the flow conditions and thereby create special pulp quality. The amount of steam produced is spatially dependent, which is why both water and steam can occur together with fl ice or mass in the malt zone.
Det finns också andra typer av rafñnörer såsom konkvamar eller raffinörer där båda malskivoma roterar motriktat eller raffinörer som består av fyra malskivor, en i mitten roterande rotor har malskivor monterade på båda sidorna och två stationära malskivor som trycks ihop med hjälp av hydraulkolvar för att få två malzoner.There are also other types of grinders such as concavers or grinders where both grinding wheels rotate in the opposite direction or grinders consisting of four grinding wheels, one in the middle rotating rotor has grinding wheels mounted on both sides and two stationary grinding wheels which are pressed together by hydraulic pistons to get two malzoner.
Vid framställning av massa utifrån vedflis alternativt tidigare raffinerad massa pressas malskivoma ihop så att malzonens spalt (10) blir ungefär 0.2-0.7 mm beroende på vilken raffinörtyp som används.When producing pulp from wood ice or previously refined pulp, the milling discs are compressed so that the gap (10) of the milling zone becomes approximately 0.2-0.7 mm, depending on the type of rafter used.
Malspalten är en central styrvariabel och en ökning eller minskning av spalten sker med hjälp av hydraulkolvar som applicerar ett så kallat hydraultryck (5) på en eller flera malskivor beroende på raffinörtyp. Om malspalten ändras med exempelvis 10% påverkas massakvaliteten betydligt. Det är därför viktigt att ha kunskap om den aktuella malspaltens bredd. Det finns malspaltsmätare på marknaden idag som är applicerade direkt i malskivorna. Vanligtvis används endast en malspaltsgivare per malzon, huvudsakligen för att förhindra ihopslagning av malskivorna och således inte i första hand för att styra malspalten.The grinding gap is a central control variable and an increase or decrease of the gap takes place by means of hydraulic pistons which apply a so-called hydraulic pressure (5) to one or more grinding wheels depending on the type of grinder. If the grinding gap is changed by, for example, 10%, the pulp quality is significantly affected. It is therefore important to have knowledge of the width of the relevant grinding gap. There are grinding gap meters on the market today that are applied directly to the grinding wheels. Usually only one grinding gap sensor is used per grinding zone, mainly to prevent the grinding discs from collapsing and thus not primarily to control the grinding gap.
Det finns också andra system på marknaden där temperaturen mäts utmed malzonen i syfte att visualisera en temperaturprofil (19) alternativt tryckprofil (20) för stymingsändamål, se Figur 3. Vid en förändrad betingelse i malspalt, produktion (det vill säga flis- altemativt massatillförsel) och spädvattentillsats ändras temperaturen som därmed kan styras. Flera temperatur- och/eller trycksensorer används vanligtvis och kan placeras direkt i malsegmenten alternativt inneslutas i en parallellepipedisk 10 15 20 25 30 35 40 530 528 3 långsträckt skena (21) sträckande sig utefter malsegmentens (12 och 13) aktiva radie (ll), se Figur 1, Figur 2 och Figur 4, enligt förfarandet i EP 0788 407 - Mätning i Malzon. Vanligtvis implementeras den parallellepipediska skenan mellan två malsegment i den yttre ringen, se Figur 2.There are also other systems on the market where the temperature is measured along the grinding zone in order to visualize a temperature profile (19) or pressure profile (20) for control purposes, see Figure 3. In the event of a changed condition in the grinding gap, production (ie ice-alternative pulp supply) and diluent addition changes the temperature which can thus be controlled. Several temperature and / or pressure sensors are commonly used and can be placed directly in the grinding segments or alternatively enclosed in a parallelepiped disk 10 15 20 25 30 35 40 530 528 3 elongate rail (21) extending along the active radius (11) of the grinding segments (12 and 13). see Figure 1, Figure 2 and Figure 4, according to the procedure in EP 0788 407 - Measurement in Malzon. Usually, the parallelepiped rail is implemented between two template segments in the outer ring, see Figure 2.
Malsegmentens design har visat sig ha stor betydelse för hur temperaturprofilen utmed den aktiva radien ser ut varför det är svårt att på förhand bestämma var temperatursensorerna (22) och/eller trycksensorerna (22) ska placeras i skenan (21).The design of the grinding segments has proven to be of great importance for the temperature profile along the active radius, which is why it is difficult to determine in advance where the temperature sensors (22) and / or the pressure sensors (22) are to be placed in the rail (21).
I övrigt finns det egentligen inga andra mätsystem som har applicerats i raffinöremas malzon. Däremot finns det instrument som kan placeras i blåsledningen ut från raffinören där den framlöpande massaströmmens torrhalt kan beräknas med hjälp av algoritmer kopplade till NIR(Near Infra Red)-mätningar.Otherwise, there are really no other measuring systems that have been applied in the refiner's malzone. On the other hand, there are instruments that can be placed in the blow line from the generator where the dry content of the flowing mass stream can be calculated using algorithms connected to NIR (Near Infra Red) measurements.
Redogörelse fór uppfinningen Tekniska problemet: Ett omfattande material beträffande rafñnörstyming med hjälp av torrhaltsmätning, malspaltsmätning och temperaturmätning har redovisats i litteraturen.Description of the invention Technical problem: Extensive material regarding electronic control with the aid of dry matter measurement, grinding gap measurement and temperature measurement has been reported in the literature.
Resultaten visar ofta att mätning av torrhalten i blåsledningen uppvisar en tydlig avvikelse från faktisk torrhalt vilket indikerar svårighetsgraden att mäta kontinuerligt i dessa malprocesser. Orsaken till detta bedöms vara att temperaturen på massan och trycket i blåsledningen samt andra mer olinjära processbetingelser påverkar beräkningsalgoritmerna på ett sådant sätt att ett trovärdigt torrhaltsmått ofta inte går att frambringa.The results often show that measurement of the dry content in the blow line shows a clear deviation from the actual dry content, which indicates the degree of difficulty of measuring continuously in these grinding processes. The reason for this is judged to be that the temperature of the mass and the pressure in the blow line as well as other more non-linear process conditions affect the calculation algorithms in such a way that a credible dry matter measure can often not be produced.
Det har också länge varit ett önskemål att kunna konstruera en fungerande säker absolutmätande malspaltsgivare. Fysiska mätsensorer, baserade på till exempel induktiv teknik, finns på marknaden men ger ofta en relativ mätning samtidigt som de ger brusiga mätsignaler som måste filtreras för att kunna hanteras för olika ändamål.It has also long been a desire to be able to construct a functioning safe absolute measuring grinding column sensor. Physical measurement sensors, based on, for example, inductive technology, are on the market but often provide a relative measurement at the same time as they provide noisy measurement signals that must be filtered in order to be handled for different purposes.
Ur ett underhållsperspektiv uppvisar kommersiellt tillgängliga malspaltsgivare sällan den robusthet som efterfrågas.From a maintenance perspective, commercially available grinding column donors rarely exhibit the robustness required.
Temperaturmätning har enligt litteraturen visat sig vara en ovanligt robust teknik för styrning av raffinörer. Ofta fordras dock kombinatoriska mättekniker, såsom malspaltsmätning och/eller torrhaltsmätning, vid styrning för att få rätt massakvalitet.According to the literature, temperature measurement has proven to be an unusually robust technology for controlling radiators. However, combinatorial measurement techniques, such as grinding gap measurement and / or dry matter measurement, are often required in control to obtain the correct pulp quality.
Vid mätning av ternperaturprofilen i malzonen har det framkommit att när produktion, spädvattentillförsel och malspalt ändras så påverkas temperaturprofilen dynamiskt. 10 15 20 25 30 35 40 530 528 4 Den dynamiska förändringen åskådliggörs lämpligen genom att studera Figur 5a, där en stegförändring av spädvattnet påverkar temperaturprofilen på olika sätt beroende på var utmed radien (11) man betraktar händelseförloppet. När spädvattentillförseln ökar minskar temperaturen (23) före temperaturmaximum (24). Efter temperaturmaximum ökar temperaturen (25). Hypotesen har varit att det inkommande vattnet kyler den tillbakagående ångan samtidigt som den framåtgående ångan värms upp.When measuring the temperature profile in the grinding zone, it has emerged that when production, diluent supply and grinding gap change, the temperature profile is dynamically affected. 10 15 20 25 30 35 40 530 528 4 The dynamic change is suitably illustrated by studying Figure 5a, where a step change of the dilution water affects the temperature profile in different ways depending on where along the radius (11) the course of events is viewed. As the diluent supply increases, the temperature (23) decreases before the temperature maximum (24). After the temperature maximum, the temperature increases (25). The hypothesis has been that the incoming water cools the returning steam at the same time as the forward steam is heated.
När produktionen ökar så medför det oftast att hela temperaturprofilen (19) lyfter till en annan nivå (26), se Figur 5b. Detta gäller vanligtvis också när malspalten (10) minskar, vilket är ekvivalent med att hydraultrycket (5) som läggs på malskivorna via hydraulkolvarna ökar.When production increases, this usually means that the entire temperature profile (19) lifts to another level (26), see Figure 5b. This usually also applies when the grinding gap (10) decreases, which is equivalent to the hydraulic pressure (5) being applied to the grinding wheels via the hydraulic pistons.
Alla processbetingelser, exempelvis ökad produktion eller spädvattentillförsel som ändrar den aktiva volymen av trefassystemet (massa, vatten och ånga) i malzonen vid konstant hydraultryck, påverkar givetvis malspalten. Direkt mätning av malspalten kan inte alltid återge detta fenomen, på grund av nämnda brusiga signalinnehåll och/eller för stark filtrering. Detta innebär att en kompensation för att nå ursprunglig malspalt efter en förändring med hjälp av någon typ av styralgoritm inte alltid genomförs. Detta får till följd att massans uppehållstid i malzonen kan variera vilket påverkar massakvaliteten.All process conditions, for example increased production or dilution water supply that changes the active volume of the three-phase system (pulp, water and steam) in the grinding zone at constant hydraulic pressure, of course affect the grinding gap. Direct measurement of the grinding gap can not always reproduce this phenomenon, due to said noisy signal content and / or too strong filtration. This means that a compensation for reaching the original template gap after a change by means of some type of control algorithm is not always implemented. This has the consequence that the residence time of the pulp in the grinding zone can vary, which affects the pulp quality.
I samband med ett antal forskningsprojekt utförda på Chalmers Tekniska Högskola har en helt ny teoretiskt baserad fysikalisk modell dokumenterats (Berg D., Karlström A., Gustavsson M., 2003,”Deterministic consistency estimation in refining processes”, International Mechanical Pulping Conference, p 361-366 Quebec City June 2003).In connection with a number of research projects carried out at Chalmers University of Technology, a completely new theoretically based physical model has been documented (Berg D., Karlström A., Gustavsson M., 2003, “Deterministic consistency estimation in reining processes”, International Mechanical Pulping Conference, p 361-366 Quebec City June 2003).
Modellen är generell men för att den ska kunna användas on-line i processdatorer eller off-line i laboratorier måste inre tillstånd såsom temperatur och/eller absolut tryck mätas i malzonen för att det så kallade tillståndsrummet skall bli tillgängligt för estimering av olika typer av processvariabler som tidigare endast gått att mäta fram under svåra betingelser.The model is general, but in order to be able to use it on-line in process computers or off-line in laboratories, internal conditions such as temperature and / or absolute pressure must be measured in the mold zone in order for the so-called state space to be available for estimating different types of process variables. which previously could only be measured under difficult conditions.
Hittills har endast forskningen fokuserat på torrhaltsestirnering i blåsledningen. Flera dokumenterade försök har visat att den estimerade torrhalten är mer noggrann och snabb jämfört med den uppmätta torrhalten i blåsledningen med ovan nämnda NIR- teknologi. I det publicerade materialet har man dock utgått från att malspalten är känd via filtrerad information från existerade mätutrustning.So far, only research has focused on dry matter starvation in the bladder line. Several documented experiments have shown that the estimated dry matter content is more accurate and fast compared with the measured dry matter content in the blow line with the above-mentioned NIR technology. In the published material, however, it has been assumed that the grinding gap is known via filtered information from existing measuring equipment.
Modellen förutsätter således att temperaturen och/eller det absoluta trycket mäts utmed ett segment, företrädesvis utmed den yttre ringen i raffinören där den egentliga raffineringen sker, i syfte att matematiskt spänna upp både materialbalansen och energibalansen i raffinören. Det som skiljer modellen från tidigare rudimentära försök att beskriva fysiken runt själva malförloppet är att den beräknar både det reversibla termodynarniska arbetet och det irreversibla raffineringsarbete som utövas på fibrema. 10 15 530 528 5 Det vill säga, modellen beskrivs utgående från ett entropiperspektiv istället för ett entalpibaserat synsätt.The model thus assumes that the temperature and / or the absolute pressure is measured along a segment, preferably along the outer ring in the refiner where the actual refining takes place, in order to mathematically tighten both the material balance and the energy balance in the refiner. What distinguishes the model from previous rudimentary attempts to describe the physics around the grinding process itself is that it calculates both the reversible thermodynarian work and the irreversible refining work carried out on fi brema. 10 15 530 528 5 That is, the model is described from an entropy perspective instead of an enthalpy-based approach.
Den dynamiska förändringen vid olika steg i produktion, spädvatten och hydraultryck är starkt olinjär vilket innebär att i vissa situationer, exempelvis när låg torrhalt föreligger i malzonen, påverkas temperaturprofilen inte nämnvärt emedan andra betingelser påverkar temperaturprofilen dramatiskt som schematiskt återges i Figur 5a-Figur 5b. Olinjäritetema påverkas också av hur malsegmenten är designade vilket får till följd att utseendet på temperatur- och tryckprofilerna kan variera både spatialt och dynamiskt. Detta innebär att det inte alltid är lämpligt att styra dessa profiler direkt. Istället kan andra processvariabler, såsom exempelvis malspalten, i raffineringszonen vara nödvändiga att följa i kombination med exempelvis temperaturprofilen. Problemet är dock att dessa sällan går att mäta med tillräcklig noggrannhet varför andra lösningar på problemet måste tillgripas. 10 15 20 25 30 35 40 530 528 Lösningen: Föreliggande uppfinning utgör lösningen på detta problem och avser ett förfaringssätt som använder robust temperatur- och/eller tryckmätning i kombination med tillgängliga mätsignaler från processen och en fysikalisk modell för att estimera fram malspalten i rafñnörerna.The dynamic change at different stages in production, dilution and hydraulic pressure is strongly nonlinear, which means that in some situations, for example when low dryness is present in the malt zone, the temperature profile is not significantly affected because other conditions affect the temperature profile dramatically as shown schematically in Figure 5a-Figure 5b. The nonlinearities are also affected by how the grinding segments are designed, which has the consequence that the appearance of the temperature and pressure profiles can vary both spatially and dynamically. This means that it is not always appropriate to control these profiles directly. Instead, other process variables, such as the grinding gap, in the refining zone, may be necessary to follow in combination with, for example, the temperature profile. The problem, however, is that these can seldom be measured with sufficient accuracy, which is why other solutions to the problem must be resorted to. The solution: The present invention is the solution to this problem and relates to a method using robust temperature and / or pressure measurement in combination with available measurement signals from the process and a physical model for estimating the grinding gap in the refiners.
I de fall där endast temperaturmätning används, enligt förfarandet i EP 0 907416 förutsätter systemet att betingelsema i malzonens fibermatta är mättade, det vill säga trycket i malzonen kan beräknas utgående från temperaturmätningen eftersom mättad ånga antas förekomma i hela malzonen. I de fall överhettning kan föreligga måste både temperatur och tryck mätas.In cases where only temperature measurement is used, according to the procedure in EP 0 907416, the system assumes that the conditions in the malt zone of the malt zone fi are saturated, ie the pressure in the malt zone can be calculated based on the temperature measurement since saturated steam is assumed to occur in the entire mill zone. In cases where overheating may occur, both temperature and pressure must be measured.
För att återge de olinj ära fenomenen i processen förutsätts att den fysikaliska modellen kan beskriva verkligheten tillräckligt bra. Ingående huvudpararnetrar till modellen är produktion, spädvattentillförsel, hydraultryck och motorlast. Därtill kommer ett antal parametrar såsom inkommande temperaturer för flis-, massa-, vattenflödena, uppskattad flisdensitet och ingående torrhalt, ingående tryck före malzonen och blåsledningstryck etc. enligt (Berg D., Karlström A., Gustavsson M., 2003,”Deterrninistic consistency estimation in refining processes”, International Mechanical Pulping Conference, p 361-366 Quebec City June 2003). En del parametrar kan ansättas som konstanter, såsom radieposition för inre och yttre malsegmentringar emedan andra måste mätas kontinuerligt.To reproduce the nonlinear phenomena in the process, it is assumed that the physical model can describe reality well enough. The main parameters included in the model are production, diluent supply, hydraulic pressure and engine load. In addition, a number of parameters such as incoming temperatures for the chip, pulp, water fl destinies, estimated fl ice density and incoming dry matter, incoming pressure before the malting zone and blow line pressure etc. according to (Berg D., Karlström A., Gustavsson M., 2003, “Deterrninistic consistency estimation in re fi ning processes ”, International Mechanical Pulping Conference, p 361-366 Quebec City June 2003). Some parameters can be set as constants, such as radius position for inner and outer grinding segment rings because others must be measured continuously.
Det är viktigt att påpeka att modellen också förutsätter att motorlasten är känd.It is important to point out that the model also assumes that the engine load is known.
Motorlasten kan i detta sammanhang ses som den effekt som måste tillskjutas processen för att raffinera massan. Motorlasten beskriver dock inte hur effekten fördelar sig utmed malzonen utan ska ses som en totaleffekt, det vill säga en integration av den distribuerade effekten utmed den aktiva radien.The motor load can in this context be seen as the power that must be added to the process to refine the mass. However, the motor load does not describe how the power is distributed along the mal zone, but should be seen as a total power, ie an integration of the distributed power along the active radius.
Spatiala vektorer för malzonsbeskrivningen krävs också som ingående parametrar till modellen. Exempel på sådana vektorer är temperatur- och /eller tryckprofilen utmed malzonen som tidigare nämnts men positionsvektom var på den aktiva radien som dessa mäts är också nödvändig att inkludera. Dessutom måste vektoriell information om malsegmentens slipning ingå för att överhuvudtaget kunna beräkna skjuvningen mellan malsegmentens bommar och massan i malzonen.Spatial vectors for the malzone description are also required as input parameters to the model. Examples of such vectors are the temperature and / or pressure profile along the grinding zone as previously mentioned, but the position vector was on the active radius at which these are measured is also necessary to include. In addition, vectorial information about the grinding of the grinding segments must be included in order to be able to calculate the shear between the bars of the grinding segments and the mass in the grinding zone at all.
Det första som vanligtvis genomförs vid användandet av modellen är att interpolera de accepterade vektorelementen som fordras för att utöka vektorstorleken. Vanligtvis mäts endast temperatur och/eller tryck i ett fåtal positioner, tex tio, utmed radien.The first thing that is usually done when using the model is to interpolate the accepted vector elements required to increase the vector size. Usually only temperature and / or pressure are measured in a few positions, eg ten, along the radius.
Syftet är att beskriva de radiella fenomen i malzonen så noggrant som möjligt också med hänsyn tagen till att det finns diskontinuiteter som lämpligen approximeras med 10 15 20 25 30 35 40 530 528 7 en mjuk kontinuerlig övergång (27). Exempel på sådana diskontinuiteter är Övergångarna från en slipning (28) till en annan på malsegmenten, se Figur 6.The purpose is to describe the radial phenomena in the grinding zone as accurately as possible, also taking into account that there are discontinuities which are suitably approximated by a smooth continuous transition (27). Examples of such discontinuities are the transitions from one grinding (28) to another on the grinding segments, see Figure 6.
Därefter beräknas de totala massflödena med hjälp av ingående flödesparametrar, entalpi- och entropiberäkningar. Den totala energidistributionen utmed malzonen beräknas därefter med hjälp av bland annat kunskap om malsegmentens slipning, malspalt och massans viskositet. I och med att de totala massflödena och energidistributionen i malzonen är beräknad kan därefter flödeshastigheterna för vatten (29) och ånga (30) estimeras fram utmed den aktiva radien, se Figur 7.The total mass fates are then calculated using the input fate parameters, enthalpy and entropy calculations. The total energy distribution along the grinding zone is then calculated with the help of, among other things, knowledge of the grinding segments' grinding, grinding gap and viscosity of the pulp. As the total mass flows and energy distribution in the malting zone are calculated, the fl velocities of water (29) and steam (30) can then be estimated along the active radius, see Figure 7.
Vanligtvis definieras flödesriktningen som positiv från centrum ut mot malsegmentens perifieri. Det är viktigt att påpeka att den modellerade flödesriktningen för den bildade ångan måste kunna vara negativ eller positiv beroende på var utmed den aktiva radien man betraktar processen eftersom raffineringsprocessen medger att den bildade ångan i malzonen kan strömma både bakåt (i negativ riktning) och framåt (i positiv riktning) i malzonen. Detta innebär att i de fall som processen uppvisar en bakåtgående ånga någonstans utmed radien så måste ånghastigheten vara obefintlig, det vill säga nära noll, i något område utmed den aktiva radien. Denna så kallade stagnationspunkt (31) bör ligga i ett område runt temperaturmaximum men positionen för detta område har aldrig kunnat påvisas tidigare.The direction of fate is usually defined as positive from the center towards the periphery of the template segments. It is important to point out that the modeled fate direction of the formed steam must be able to be negative or positive depending on where along the active radius the process is viewed, since the refining process allows the formed steam in the malt zone to flow both backwards (in the negative direction) and forwards ( in a positive direction) in the malzone. This means that in cases where the process shows a backward steam somewhere along the radius, the steam velocity must be uncontrollable, ie close to zero, in some area along the active radius. This so-called stagnation point (31) should be in an area around the temperature maximum, but the position of this area has never been detected before.
Nyligen genomförda experiment i fabriksmiljö, där temperaturprofilen uppmätts med samtidig utnyttjande av en fysikalisk modell, har visat att området där absolutbeloppet av ånghastigheten (32) uppvisar ett minimum någorlunda överensstämmer med det område som temperaturprofilen uppvisar sitt maximum (24), se Figur 8, under förutsättning att malspalten (10) kan släppas fri som oberoende optimeringsparameter i den fysikaliska modellen. Det vill säga optimeringsalgoritmen minimerar skillnaden mellan uppmätt radieposition för temperaturmaximum och positionen utmed radien där den estimerade ånghastigheten är noll genom att iterera fram ett estimat på malspalten som uppfyller dessa betingelser. Det sistnämnda har tidigare inte förutsätts eftersom man hela tiden förutsatt att malspalten måste mätas för att modellen ska kunna användas on-line för styming av arbetsfördelningen mellan det termodynamíska arbetet och raffineringsarbetet i raffinören med hjälp av pålagd produktion, tillförsel av spädvatten och förändring av hydraultryck.Recent experiments in a factory environment, where the temperature profile is measured using simultaneous use of a physical model, have shown that the area where the absolute amount of the steam velocity (32) has a minimum corresponds somewhat to the area where the temperature profile has its maximum (24), see Figure 8, under provided that the grinding gap (10) can be released as an independent optimization parameter in the physical model. That is, the optimization algorithm minimizes the difference between the measured radius position for temperature maximum and the position along the radius where the estimated steam velocity is zero by iterating an estimate on the grinding gap that meets these conditions. The latter has not previously been assumed because it is always assumed that the grinding gap must be measured in order for the model to be used on-line for controlling the division of labor between the thermodynamic work and the refining work in the refinery using applied production, supply of diluent and change in hydraulic pressure.
Av praktiska och ekonomiska skäl vill man alltid minimera antalet temperatursensorer samtidigt som man vill mäta hela temperaturprofilens utseende för andra informativa styrningsändamål. Detta innebär således att det är orealistiskt att placera alla sensorer nära den position där man förväntar sig att finna temperaturmaximum. För att komma tillrätta med denna problematik kan en alternativ teknik utnyttjas. Tekniken går ut på att minimera skillnaden mellan faktisk motorlast (33), det vill säga den faktiska elkonsumtionen som man mäter, och den från modellen framräknade integralen av 10 15 20 25 30 35 5GB 528 8 energifördelningen utmed malzonen (34), det vill säga erforderligt estimerat arbete för att raffinera massan, istället för att söka exakt position för temperaturmaximum. På samma sätt som tidigare förutsätts att malspalten (10) är en Obßwênåß optimeringsparameter i den fysikaliska modellen när skillnaden minimeras, se Figur 9.For practical and economic reasons, you always want to minimize the number of temperature sensors at the same time as you want to measure the appearance of the entire temperature profile for other informative control purposes. This thus means that it is unrealistic to place all sensors close to the position where one expects to find the temperature maximum. To deal with this problem, an alternative technology can be used. The technology is to minimize the difference between the actual motor load (33), ie the actual electricity consumption that is measured, and the integral of the model calculated from the model 10 15 20 25 30 35 5GB 528 8 the energy distribution along the grinding zone (34), i.e. required estimated work to refine the mass, instead of seeking the exact position for the temperature maximum. In the same way as before, it is assumed that the grinding gap (10) is an Obßwênåß optimization parameter in the physical model when the difference is minimized, see Figure 9.
Denna teknik innebär också att ett bättre estimat för den position där ånghastigheten i det närmaste är noll kan beräknas oavsett hur flackt området är kring temperaturmaximum. Det senare kan användas för att designa mönster där vetskapen om positionen för stagnationspunkten på malsegment är av betydelse.This technique also means that a better estimate for the position where the steam velocity is almost zero can be calculated regardless of how accurate the area is around the temperature maximum. The latter can be used to design patterns where the knowledge of the position of the stagnation point on the mesh segment is important.
Med vetskap om var stagnationspunkten ligger utmed radien på den yttre periferiringen kan uppehållstiden, som fibrerna befinner sig i malzonen, före och efter stagnationspunkten beräknas eftersom massans vektoriella hastighet kan beräknas.Knowing where the point of stagnation lies along the radius of the outer periphery, the residence time during which the fibers are in the grinding zone can be calculated before and after the point of stagnation since the vector velocity of the pulp can be calculated.
Detta innebär att även om den exakta uppehållstiden är svår att prediktera så kan en relation mellan uppehållstid före stagnationspunkt och den totala uppehållstiden vara intressant att följa eftersom den ger information om hur ett statistiskt mått på hur fibrerna bearbetas kan härledas.This means that even if the exact residence time is difficult to predict, a relationship between residence time before stagnation point and the total residence time can be interesting to follow as it provides information on how a statistical measure of how the fibers are processed can be derived.
Det är viktigt att påpeka att mätningen av temperaturen alternativt trycket eller en kombination av de båda är nödvändig för att överhuvudtaget kunna estimera fram malspalten med denna metod.It is important to point out that the measurement of the temperature or the pressure or a combination of the two is necessary in order to be able to estimate the grinding gap at all with this method.
I och med att ett trovärdigt mått på malspalten kan beräknas innebär detta också att estimatet kan användas för styrningsändainål. Malspalten styrs företrädesvis med hjälp av det pålagda hydraultrycket men påverkas också av andra parametrar som spädvattentillförsel och produktion eftersom dessa påverkar volymen i malzonen.Since a credible measure of the grinding gap can be calculated, this also means that the estimate can be used for control end needles. The grinding gap is preferably controlled by means of the applied hydraulic pressure but is also affected by other parameters such as dilution water supply and production as these affect the volume in the grinding zone.
Figur 10 visar schematiskt stymingen av processen. Enheten (35) som utgörs av en dator eller liknande elektronisk utrustning matas med differensen mellan (börvärdena) (36) och (ärvärdena) på den estimerade malspalten (10). Styrenheten (35) styr sedan hydraultrycket (5), flis- eller massaflödet (6) i kombination med tillfört vatten (37).Figure 10 schematically shows the control of the process. The unit (35) consisting of a computer or similar electronic equipment is fed with the difference between (the setpoints) (36) and (the actual values) on the estimated grinding gap (10). The control unit (35) then controls the hydraulic pressure (5), fl ice or mass fl fate (6) in combination with supplied water (37).
Från processen (38) matas intermittent med hög samplingshastighet de uppmätta processignalema (39) (såsom produktion, spädvattentillförsel, hydraultryck, temperaturprofil och/eller tryckprofil, motorlast, in- och utgående flödens temperaturer och tryck, ingående torrhalt etc.) tillsammans med geometriska och materialkaraktäristiska parametrar (40) (såsom malsegmentens slipning, postion för temperatur- och/eller trycksensorer, densitet, viskositet etc.), erforderliga för beräkningen av malspalten (10), in i en datorenhet (41). Den malda massan tas ut från processen vid (42).From the process (38), the measured process signals (39) (such as production, diluent supply, hydraulic pressure, temperature profile and / or pressure profile, engine load, inlet and outlet temperature and pressure, incoming dry matter, etc.) are fed intermittently at high sampling rate together with geometric and material characteristic parameters (40) (such as grinding of the grinding segments, position of temperature and / or pressure sensors, density, viscosity, etc.), required for the calculation of the grinding gap (10), into a computer unit (41). The ground pulp is removed from the process at (42).
I de fall en tillräckligt noggrann malspaltsgivare finns tillgänglig kan ovanstående beräkningsförfarande också användas för att kalibrera malspaltsgivaren on-line 10 15 20 530 528 9 eftersom skillnaden mellan beräknad malspalt och uppmätt malspalt ger den offset som krävs som underlag vid kompenseringen.In cases where a sufficiently accurate grinding sensor is available, the above calculation method can also be used to calibrate the grinding sensor on-line 10 15 20 530 528 9 since the difference between calculated grinding gap and measured grinding gap provides the offset required as a basis for the compensation.
I de fall när en trovärdig malspaltsmätning finns tillgänglig och när massans absoluta viskositet bedöms variera inom större områden, som till exempel för CTMP, kan man i modellen sätta den absoluta viskositeten som oberoende variabel i syfte att on-line styra kernikalietillsatserna i processen.In cases where a credible grinding gap measurement is available and when the absolute viscosity of the pulp is judged to vary within larger areas, such as for CTMP, the model can set the absolute viscosity as an independent variable in order to control the kernel additives in the process online.
Huvudändamålet med uppfinningen är således att beskriva ett förfaringssätt, som med stor tillförlitlighet kan presentera en on-line altemativt off-line baserad estimering av malspalten mellan segmenten i raffinörens malzon. Uppfinningen är baserad på att temperaturprofilen och/eller den absoluta tryckprofilen kan mätas i malzonen.The main object of the invention is thus to describe a method which can with great reliability present an on-line alternative off-line based estimation of the grinding gap between the segments in the grinder's grinding zone. The calculation is based on the fact that the temperature profile and / or the absolute pressure profile can be measured in the grinding zone.
I de fall uppfinningen används on-line matas de estimerade värdena (ärvärdena) på malspalten in i en datorenhet där de önskade värdena (börvärdena) är inmatade varifrån avvikelser från (börvärdena) matas in i en styrenhet som reglerar det pålagda trycket på malskivoma i raffinören och tillflödet av flis eller massa samt vatten till denna, samt eventuellt ångtryck.In cases where the invention is used on-line, the estimated values (actual values) on the grinding gap are fed into a computer unit where the desired values (setpoints) are entered, from which deviations from (setpoints) are fed into a control unit which regulates the applied pressure on the grinding wheels. and to the fate of ice or mass and water to it, as well as any vapor pressure.
Förfarandet enligt föreliggande uppflnning är inte inskränkt till någon anordning för avläsning av temperatur eller tryck i malzonen. Sådana anordningar ar emellertid kända genom exempelvis svenska patentet 94037433-9 och EP 0907416.The method according to the present invention is not limited to any device for reading temperature or pressure in the grinding zone. However, such devices are known from, for example, Swedish patent 94037433-9 and EP 0907416.
Uppfinningen är inte begränsad till den visade utföringsformen utan den kan varieras på olika sätt inom patentkravens ram. 10 15 20 25 30 530 528 10 Beskrivning av ritningsunderlag: Figur 1: Snitt av ett stationär malskiva som trycker mot ett roterande malskiva.The invention is not limited to the embodiment shown, but it can be varied in various ways within the scope of the claims. 10 15 20 25 30 530 528 10 Description of the drawing base: Figure 1: Section of a stationary grinding wheel pressing against a rotating grinding wheel.
Figur 2: Två malsegment med mellanliggande parallellepipedisk långsträckt skena för mätning av temperatur och/eller tryck.Figure 2: Two grinding segments with intermediate parallelepiped elongated rail for measuring temperature and / or pressure.
Figur 3: Temperaturprofil och tryckprofil som funktion av malzonsradien.Figure 3: Temperature profile and pressure profile as a function of the malzone radius.
Figur 4: Parallellepipedisk långsträckt skena med diskret placerade temperatur- och/eller trycksensorer.Figure 4: Parallel pipedong elongated rail with discreetly placed temperature and / or pressure sensors.
Figur 5a: Temperaturprofilens spädvattentillförseln. utseende före och efter en ökning av Figur Sb: Temperaturprofilens utseende före och efter en ökning av produktionen.Figure 5a: The dilution water supply of the temperature profile. appearance before and after an increase in Figure Sb: The appearance of the temperature profile before and after an increase in production.
Figur 6: Malspalt och slipning som funktion av den aktiva radien.Figure 6: Grinding gap and grinding as a function of the active radius.
Figur 7: Äng- och vattenhastigheterna som funktion av den aktiva radien.Figure 7: The meadow and water velocities as a function of the active radius.
Figur 8: Den absoluta ånghastigheten respektive temperaturprofilen som funktion av den aktiva radien.Figure 8: The absolute steam velocity and the temperature profile as a function of the active radius.
Figur 9: Schematisk återgivning av den oberoende malspalten samt skillnaden mellan motorlast och den framräknade integralen av energifördelningen utmed malzonen som funktion av antalet erforderliga iterationer för att nå ett förutbestämd skillnad mellan uppmätt motorlast och den från modellen frarriräknade integralen av energifördelningen utmed malzonen, det vill säga erforderligt estimerat arbete för att raffinera massan.Figure 9: Schematic representation of the independent grinding gap and the difference between motor load and the calculated integral of the energy distribution along the grinding zone as a function of the number of iterations required to achieve a predetermined difference between measured motor load and the model deducted integral of the energy distribution. required estimated work to refine the pulp.
Figur 10: Schematisk beskrivning över hur processen styrs med hjälp av estimerad malspalt.Figure 10: Schematic description of how the process is controlled using an estimated template gap.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0502784A SE530528C2 (en) | 2005-12-16 | 2005-12-16 | Pulp refiner grinding gap calculating system, comprises separate or combined pressure and temperature sensors for providing data combinable with material and process variables |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0502784A SE530528C2 (en) | 2005-12-16 | 2005-12-16 | Pulp refiner grinding gap calculating system, comprises separate or combined pressure and temperature sensors for providing data combinable with material and process variables |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE0502784L SE0502784L (en) | 2007-06-17 |
SE530528C2 true SE530528C2 (en) | 2008-07-01 |
Family
ID=38236385
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE0502784A SE530528C2 (en) | 2005-12-16 | 2005-12-16 | Pulp refiner grinding gap calculating system, comprises separate or combined pressure and temperature sensors for providing data combinable with material and process variables |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SE (1) | SE530528C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011002377A1 (en) * | 2009-07-03 | 2011-01-06 | Karlstroem Anders | Control arrangement for refiners with two refining zones |
-
2005
- 2005-12-16 SE SE0502784A patent/SE530528C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011002377A1 (en) * | 2009-07-03 | 2011-01-06 | Karlstroem Anders | Control arrangement for refiners with two refining zones |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE0502784L (en) | 2007-06-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100441719B1 (en) | Turbomachinery with variable-angle fluid guiding vanes | |
CN109799784A (en) | Cutter Abrasion detecting device, its detection method and cutter wear compensation method | |
US20100036638A1 (en) | Monitoring of heat exchangers in process control systems | |
JP2010506268A5 (en) | ||
Yang et al. | Real-time heat transfer model based on variable non-uniform grid for dynamic control of continuous casting billets | |
US20140175692A1 (en) | Method for monitoring a temperature control media supply | |
US5747707A (en) | Measuring device for refiners | |
CN111665882A (en) | Temperature control method and system | |
CN104793638A (en) | Threshing and pneumatic separating intelligent tracking control method | |
SE530528C2 (en) | Pulp refiner grinding gap calculating system, comprises separate or combined pressure and temperature sensors for providing data combinable with material and process variables | |
CN116238176A (en) | Artificial quartz stone plate raw material configuration control system | |
SE532558C2 (en) | Procedure for limiting process conditions in refiners to prevent fiber cutting and breakage of mill segments | |
US20160053748A1 (en) | Signal processing device for monitoring state of wind-power turbine blades and method thereof | |
CN114012053A (en) | Method for judging nodulation and blockage abnormal state of submerged nozzle of crystallizer | |
CN106984422B (en) | A kind of traditional Chinese medicine powder attrition process production line partial size monitoring system and fuzzy control method | |
CN108692963A (en) | Apparatus for diagnosing deterioration and method | |
SE506687C2 (en) | Method and apparatus for controlling the grinding process in a refiner | |
CA3037353A1 (en) | Mass flowmeter using thermal dispersion technology | |
TWI801555B (en) | Method for controlling at least one radial blower in a cooling system, as well as radial blower | |
KR101718156B1 (en) | Particle management system | |
KR20190013492A (en) | A method for determining the viscosity of a conveying fluid conveyed by means of a pump | |
JPS59183962A (en) | Method and apparatus for controlling continuous casting plant | |
SE0900916A1 (en) | Procedure for minimizing the difference between temperature profiles in refiners with two grinding zones | |
US7412350B2 (en) | System and method for estimating production and feed consistency disturbances | |
JPS5932590B2 (en) | Refiner control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |