Online-Überwachungs- und Steuerungssystem für Papierproduktionslinien: Der Kern der Online-Überwachung und automatischen Steuerung in Papiermaschinen-Produktionslinien liegt im QCS (Quality Control System) und DCS (Distributed Control System), die in Verbindung mit verschiedenen spezialisierten Sensoren und Aktoren eine geschlossene{0}Loop-Steuerung über den gesamten Prozess vom Zellstoff bis zum fertigen Papier ermöglichen und so eine hohe{1}Geschwindigkeit, stabile Produktion- hoher Qualität gewährleisten. Detaillierte Einführung in Kernsysteme, wichtige Überwachungsinstrumente, automatische Steuerungsgeräte und typische Anwendungsszenarien:
Kernkontrollsysteme
1. QCS-Funktionen (Quality Control System): Online-Überwachung wichtiger Papierparameter wie Flächengewicht, Feuchtigkeitsgehalt, Dicke, Aschegehalt und Glanz. Der Scanrahmen führt Querscans durch, die in Kombination mit Längsdaten eine zweidimensionale Qualitätsverteilungskarte erzeugen. Kernausrüstung: Scanrahmen: Überspannt die Papierbahn, ist mit mehreren Sensoren ausgestattet und scannt mit konstanter Geschwindigkeit quer. Erkennungssensoren: Beta--Flächengewichtssensor, Infrarot-Feuchtigkeitssensor, Röntgen-Aschegehaltssensor, Laser-Dickensensor. Steuerlogik: Basisgewicht → Stoffdurchflussrate anpassen; Feuchtigkeitsgehalt → Dampfdruck in den Trockenzylindern einstellen; Aschegehalt → Füllstoffdosierung anpassen.
2. DCS-Funktionen (Distributed Control System): Steuert Prozessabschnitte einschließlich Stofffluss, Siebpartie, Pressenpartie, Trockenpartie und Wickelpartie; Schnittstellen zu QCS, SPS und Frequenzumrichtern, um eine stabile Steuerung von Geschwindigkeit, Spannung, Druck und Flüssigkeitsständen zu erreichen. Kernausrüstung: Ingenieurstation, Bedienstation, Kontrollstation, E/A-Module, Kommunikationsnetzwerk.
Online-Überwachungsinstrumente (Sensoren)
1. Konzentrationsmessgerät zur Bestandsüberwachung (Nasspartie): Mikrowelle/Ultraschall/optisch, misst die Stoffkonzentration zur Steuerung der Stoffzufuhrrate, Genauigkeit ±0,5 %. Durchflussmesser: Elektromagnetische Durchflussmesser (für leitfähigen Zellstoff) und Coriolis-Massendurchflussmesser (hohe Präzision) messen die Durchflussraten von Zellstoff, Wasser und Chemikalien, um eine genaue Dosierung sicherzustellen. pH-Messgeräte/Leitfähigkeitsmessgeräte: Überwachen Sie den pH-Wert des Zellstoffs, um Leimungs- und Bleicheffekte zu kontrollieren. Freier-Durchflussmesser: Misst online die Zellstoffentwässerungsleistung (CSF/SR-Werte), um die Mahlung zu optimieren.
2. Überwachung der Bahnqualität (Trockenende) Flächengewichtssensor: Beta--Strahlenübertragungsmethode, misst g/m², Genauigkeit ±0,8 g/m², installiert auf dem Scanrahmen. Feuchtigkeitssensor: Infrarot-Absorptionsmethode, misst den Feuchtigkeitsgehalt zur Steuerung der Trocknungsintensität in den Trockenzylindern, Genauigkeit ±0,5 %. Dicken-(Kompaktheits-)Sensor: Lasertriangulationsmethode, Genauigkeit im Mikrometerbereich, berührungslose Dickenmessung zur Vermeidung von Oberflächenschäden. Aschegehaltssensor: Röntgenfluoreszenzmethode, misst den Füllstoffgehalt, um Kosten und Festigkeit zu kontrollieren. Erkennung von Oberflächenfehlern: Hochgeschwindigkeits-Zeilenkamera und intelligente Beleuchtung (z. B. ISRA PAPER MASTER) erkennen Oberflächenfehler wie Löcher, ausgefranste Kanten, Falten und Staub. Bahnüberwachungssystem (WMS): Hochauflösende Kameras, Echtzeitüberwachung des Bahnzustands in der Siebpartie, der Pressenpartie und der Trockenpartie, automatische Erfassung und Rückverfolgbarkeit von Bahnrissen.
3. Drucktransmitter zur Prozessparameterüberwachung: Überwachung des Stoffauflaufdrucks, des Presswalzendrucks und des Dampfdrucks, Genauigkeit ±0,2 % FS. Temperatursensoren: Thermoelemente/RTDs, die die Oberflächentemperatur des Trocknerzylinders, die Zellstofftemperatur und die Umgebungstemperatur messen. Spannungssensoren: magnetostriktiv/faseroptisch, messen die Bahnspannung, um die Auf-/Abwickelgeschwindigkeit zu steuern und Papierrisse und Falten zu verhindern. Füllstandsmessgeräte: Radar/Ultraschall/Differenzdruck, Messung des Stoffauflaufkasten-Füllstands, des Zellstofftank-Füllstands und des Siebwassertank-Füllstands.
Aktuatoren zur automatischen Einstellung (Hände und Füße)
Kontrolle des Zellstoffflusses
Stoffauflauf: Lippenfeinabstimmungsaktuator (elektrisch/pneumatisch), der die Lippenöffnung anpasst, um die seitliche Konsistenz zu steuern.
Zellstoffpumpe mit variabler-Frequenz: PID-Geschwindigkeitsregelung basierend auf Konzentrations- und Durchflussrückmeldung zur Stabilisierung der Zellstoffzufuhrrate zum Sieb.
Verdünnungswassersteuerung: Hochpräzises Durchflussventil + Verdünnungswasser-Zweigleitung zur Anpassung der lokalen Konzentration und Korrektur seitlicher Flächengewichtsabweichungen.
Drahtabschnitt und Pressensteuerung
Brustwalzen-/Druckwalzenantrieb: Servomotor + Spannungsregelung mit geschlossenem Regelkreis, Anpassung der Siebgeschwindigkeit an den Stofffluss, um die Faserorientierung zu verbessern.
Druckregelung der Presswalze: Hydraulisches/pneumatisches Drucksystem, das den Leitungsdruck automatisch an die Papiersorte anpasst, um die Entwässerungsrate zu steuern.
Steuerung der Trockenpartie
Dampfregelventile: Pneumatische/elektrische Regelventile, die den Zylinderdampfdruck basierend auf der Feuchtigkeitsrückmeldung anpassen, um die Trocknungsrate zu steuern.
Steuerung der Zylindertemperaturzone: Mehrzonen-Dampfkreisläufe + Temperatursensoren optimieren die Trocknungskurve, um eine Übertrocknung oder Untertrocknung zu verhindern.
System zur erneuten Befeuchtung der Bahn: Dampfsprüh-/Wassernebelsystem, das die Feuchtigkeitsverteilung in Querrichtung reguliert, um Verformungen zu reduzieren.
Aufzugs- und Antriebssteuerung
Steuerung der Wickelspannung: Antrieb mit variabler Frequenz + Spannungssensor, Wicklung mit konstanter Spannung, um kompakte Rollen und flache Enden zu gewährleisten.
Geschwindigkeitssynchronisierungssystem: Elektronische Nocke + Encoder für eine präzise Synchronisierung von Siebpartie, Pressen-, Trocknungs- und Wickelgeschwindigkeit, um Papierbrüche zu reduzieren.
Typischer Regelprozess mit geschlossenem Regelkreis (am Beispiel des Basisgewichts)
Erkennung
Die Betastrahlensensoren des Scanrahmens führen ein Querscannen durch, um Echtzeit-Basisgewichtsdaten zu erfassen.
Vergleich
Das QCS-System vergleicht die Messwerte mit dem Sollwert, um die Abweichung zu berechnen.
Einstellung
Das DCS gibt ein Signal aus, um die Öffnung der Stoffauflaufkastenlippe oder die Geschwindigkeit der variablen-Frequenzstoffpumpe fein abzustimmen und so den Stofffluss zum Sieb zu verändern.
Rückmeldung
Sensoren überwachen weiterhin und bilden einen geschlossenen Regelkreis, bis die Abweichung beseitigt ist.
Spezielle Konfigurationen für Spezialpapiermaschinen
Hochpräzises QCS: Flächengewichtsabweichung kleiner oder gleich ±0,5 g/m², Dickenvariationskoeffizient kleiner oder gleich 2 %.
Spezialisierte Sensoren:
Medizinischer Artikel: Mikrobielle Erkennung und Luftdurchlässigkeitssensoren.
Elektrisches Papier: Dielektrizitätskonstanten- und Durchbruchspannungssensoren.
Filterpapier: Porengrößenverteilung und Luftdurchlässigkeitssensoren.
Saubere-Aktuatoren: Edelstahlkonstruktion und ölfreie-Schmierung, erfüllen die Lebensmittel-/medizinischen-Anforderungen.
1300 geneigtes Netz 26 kleine Zylinder 800x1500 Zylinder-Papierpolstermaschine
1575 lange Netz-Dreidruck-12+6-Zylinder-Papiermaschine
2400 Double Mesh Double Large Zylinder-Papiermaschine
Zusammenfassung
Online-Überwachung: Konzentriert sich auf den QCS-Scanrahmen und spezielle Sensoren und deckt alle wichtigen Parameter ab, einschließlich Flächengewicht, Feuchtigkeitsgehalt, Dicke und Defekte.
Automatische Anpassung: Basierend auf den DCS + Aktuatoren ermöglicht dieses System eine geschlossene-Regelung von Beschichtungsvolumen, Druck, Temperatur und Spannung;
Es reduziert Flächengewichtsschwankungen von ±5 % auf ±1 %, Feuchtigkeitsschwankungen von ±1,5 % auf ±0,5 % und reduziert Papierbrüche um mehr als 50 %, was die Ausbeute und Produktionseffizienz deutlich verbessert.
Videopräsentation
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