Меню

Материал подготовлен Содиковым Исмоилом, инженером инновационно-технологического центра "Современные технологии переработки биоресурсов Севера".  

Если вы нашли неточности в переводе, свяжитесь, пожалуйста, с Исмоилом. Вы можете написать Исмоилу, какие темы в области ЦБП вам интересны, и мы о них напишем. С Исмоилом можно связаться по телеграмму. 

Если у вас есть интересные материалы и наработки, которыми вы хотели бы поделиться с коллегами, мы с радостью их опубликуем. Также мы ищем редакторов направлений Целлюлоза, Лайнеры, Другие картоны (специальные виды картонов). Если бы вы хотели писать и редактировать статьи на технические темы, свяжитесь с Ириной Летягиной.  

Онлайн-датчики важны для современной бумажной промышленности, так как позволяют непрерывно измерять свойства продукции и оперативно реагировать на изменения в процессе, либо вручную, либо с помощью автоматизированного управления. Несмотря на первоначальные капитальные вложения, установка онлайн-датчиков быстро окупается за счет сокращения брака и ускорения смены сортов продукции.

В большинстве случаев внедрение онлайн-датчиков изменяет роль лабораторных испытаний — теперь их основной задачей становится обеспечение точности измерений, выполняемых датчиками. Ключевым аспектом является динамическая корреляция датчиков, что побуждает многие целлюлозно-бумажные комбинаты разрабатывать стратегии корреляции.

Лу Атнос, менеджер сервисных счетов в компании ABB и руководитель группы TAPPI по корреляции датчиков, помогает предприятиям разрабатывать стратегии корреляции и гарантировать точность онлайн-измерений, а также соответствие лабораторных методов отраслевым стандартам.

«Калибровка требует сравнения эталонного стандарта с измерением, выполняемым прибором», — говорит Атнос. «Проще говоря, процесс калибровки сравнивает выходные данные прибора с эталонными стандартами и определяет их соотношение».

Например, при калибровке онлайн-датчика толщины его показания сравниваются с одним или несколькими стандартами, имеющими известную толщину. «После начальной калибровки можно использовать набор эталонных стандартов для проверки стабильности и воспроизводимости датчика», — отмечает Атнос. «Часто такие проверки выполняются ежемесячно».

Атнос добавляет, что важно обеспечивать долгосрочную корреляцию онлайн-датчиков с лабораторными измерениями. Это включает регулярное сравнение показаний датчиков с результатами измерений, полученными в лаборатории.

При выполнении корреляции датчиков должны быть установлены «ожидаемые пределы отклонений» для объективной оценки расхождений между лабораторными и онлайн-измерениями. «Ожидаемые отклонения зависят от трех основных факторов: точности датчика, вариации процесса и точности лабораторных испытаний», — поясняет Атнос.

«Точность датчика должна быть указана его производителем. Свойства бумаги постоянно изменяются в процессе производства, поэтому во время тестов корреляции невозможно и непрактично отбирать образец точно в том месте, где измеряет датчик. Необходимо учитывать влияние изменений в процессе. Лабораторные погрешности могут включать такие факторы, как ошибки отбора проб, точность прибора, его чувствительность и ошибки кондиционирования образцов».

Существует несколько методов корреляции датчиков. Например, для массы основы можно использовать:

- Вес рулона или бобины: расчет массы основы по длине полотна, ширине обреза и весу рулона или бобины с последующим сравнением с массой основы, указанной в отчете системы контроля качества.

- Одноточечный динамический метод: перевод датчика в режим измерения в одной точке и сравнение результатов с лабораторными измерениями образцов, вырезанных из того же места по ширине полотна.

«Важно понимать, что калибровка и корреляция датчиков — это разные вещи», — отмечает Атнос. «Калибровка обеспечивает точность, а корреляция датчиков — достоверность измерений».

Практический пример

Один из американских заводов, специализирующихся на упаковке, не мог добиться стабильных результатов корреляции массы покрытия между лабораторными измерениями и онлайн-датчиками. Операторы ожидали отклонение до 0,5 фунтов на 3 000 фут², но фактически наблюдали отклонения в 10 раз больше. Первоначально считалось, что проблема связана с онлайн-датчиком, но дальнейшее исследование показало, что причиной была высокая изменчивость процесса на машине и нестабильные лабораторные тесты.

“Важно понимать, что калибровка датчика и корреляция датчиков — это разные вещи. Калибровка обеспечивает точность, а корреляция датчиков обеспечивает точность”.

Изменчивость процесса

Два онлайн-сканера (измеряющих массу основы до и после нанесения покрытия) были переведены в «одноточечный режим», после чего были собраны данные о массе основы. Краткосрочная изменчивость массы основы составила примерно 5 фунтов на 3 000 фут² между максимальными и минимальными значениями. Однако менее чем за неделю, после устранения проблемы в процессе, изменчивость массы основы значительно снизилась — до 1,3 фунта на 3 000 фут². Это подтвердило, что изменчивость процесса влияла на результаты корреляции.

Лабораторная изменчивость

Операторы проанализировали лабораторную изменчивость, отбирая образцы размером 1 × 3 дюйма и весом около 13 граммов в трех точках рулона: спереди, в середине и сзади. Целью было выяснить, насколько воспроизводимы лабораторные результаты для этих смежных полос бумаги. Лабораторные тесты показали разброс массы покрытия до 2 фунтов на 3 000 фут²между образцами. Чтобы снизить изменчивость, было рекомендовано использовать более крупные образцы, что позволило бы уменьшить влияние случайных лабораторных и выборочных ошибок и повысить точность измерений.

Результаты

Производитель бумаги был удивлен, обнаружив, что причина нестабильных результатов корреляции не связана с работой онлайн-датчика. Важным итогом проекта стало обсуждение способов улучшения продольного контроля массы покрытия, что в дальнейшем позволило сэкономить на расходе покрывного материала. Было установлено, что уменьшение массы покрытия на 0,5 фунта, сохраняя высокое качество продукции, может привести к экономии 4,1 % материалов.

К другим распространенным причинам слабой корреляции между лабораторными и онлайн-измерениями относятся:

- несоблюдение стандартов TAPPI или PAPTAC при проведении измерений,

- недостаточная защита бумажных образцов после отбора (бумага гигроскопична, поэтому образцы следует немедленно запечатывать в пластиковые пакеты),

- измерение не той стороны бумаги при тестах, чувствительных к двусторонним свойствам материала.

Стратегии корреляции датчиков

Каждому производителю бумаги, использующему онлайн-датчики, необходима надежная стратегия корреляции датчиков. Она должна включать аудит методов корреляции и улучшение точности измерений качества продукции. Также важно установить правильные стандартные операционные процедуры для обеспечения стабильных результатов.

Использование онлайн-датчиков с правильной корреляцией улучшает точность измерений качества и может привести к значительной экономии сырья и повышению эффективности за счёт сокращения брака и снижения энергопотребления. Тщательная программа корреляции датчиков необходима всем производителям бумаги для обеспечения качества продукции и прибыльности бизнеса.