EP4222308A1 - Steuerung der faserstoffbehandlung - Google Patents

Steuerung der faserstoffbehandlung

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Publication number
EP4222308A1
EP4222308A1 EP21786124.4A EP21786124A EP4222308A1 EP 4222308 A1 EP4222308 A1 EP 4222308A1 EP 21786124 A EP21786124 A EP 21786124A EP 4222308 A1 EP4222308 A1 EP 4222308A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
treatment
distance
gap
value
total power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21786124.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Kemper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP4222308A1 publication Critical patent/EP4222308A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • D21D1/002—Control devices
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a device for treating fibrous material, the device having a housing in which at least a first treatment tool and a second treatment tool are arranged.
  • the treatment tools are each mounted on a base plate and have a rotationally symmetrical shape and are arranged coaxially with one another and rotate relative to one another about a common axis.
  • the treatment tools delimit a treatment gap through which the fibrous material flows and each have a treatment profile pointing towards the treatment gap, with at least one base plate of a treatment tool being mounted in an axially displaceable manner to compensate for the wear of the treatment profiles.
  • the width of the treatment gap is adjusted until the predetermined total power is reached.
  • Devices of the above kind become e.g. B. used to improve the quality of pulp, TMP or pulp that was obtained from waste paper.
  • the grinding surfaces are formed by replaceable grinding sets screwed to the corresponding base plate.
  • the beating clothing In order to achieve the desired fiber properties, in particular the degree of beating, the beating clothing must be optimally adapted to the fibrous material to be treated, also in order to prevent excessive wear of the clothing.
  • a constant overall performance is regulated by an axial displacement of the axially displaceable base plate.
  • the object of the invention is to enable safe and efficient operation of these devices with the simplest possible means.
  • the object is achieved in that the distance between the base plates of the treatment tools of a treatment gap is changed during operation of the device for controlling the total power, and the value of the total power is selected as a function of the measured distance between the base plates of the treatment gap.
  • the measured distance is also understood to mean, in particular, a change in distance starting from an initial value.
  • the distance can be measured directly by measuring the distance, for example, between the treatment tools or the base plates on which the treatment tools are attached.
  • the distance can also be measured indirectly.
  • the position of the drive for tracking the axially displaceable base plate of the treatment tool can be inferred from the change in distance.
  • the total power which is made up of the no-load or pump power and the specific power relevant to the desired treatment intensity, must be adjusted accordingly. In this way, an unwanted increase in the specific power and thus also the intensity of the treatment of the fibers can be effectively and easily counteracted.
  • the usual width of the treatment gap is many times smaller than the profile height of the treatment tools and so the width of the treatment gap can be neglected in the control.
  • a treatment gap is formed during operation and a treatment gap width is set until a predetermined overall output is reached. Since the gap width of the treatment gap is negligible compared to the profile height, the variation in the gap width of the treatment gap is thus also the treatment gap width also dependent on the throughput can be negligible compared to the change in position due to wear of the clothing.
  • the profile height can thus be determined from the measured distance/distance change, or a change in the profile height based on an initial value.
  • the profile height corresponds to half the distance between the base plates and in a device with two treatment gaps, the profile height after deducting the width of the distances caused by non-profile components is a quarter of the determined distance value.
  • the reduction in the distance can also be determined by measurement and the reduction in the profile heights can be determined directly from this.
  • the corresponding overall performance is set.
  • the wear of each set should be indicated rounded to 0.1 mm, preferably rounded to 0.5 mm.
  • a displacement sensor or an incremental encoder can be used as sensors for determining the position or the change in position.
  • the value of the total power should be chosen solely as a function of the measured distance between the base plates of the treatment gap or in connection with the desired grinding energy.
  • the measured distance corresponds to the determination of the profile height.
  • the relationships between the profile height and the idle power associated with it are preferably stored in a characteristic map. This characteristic map can be read in by the operator before it is put into operation or it can also be made available by the manufacturer of the device. This means that it is not necessary to determine the no-load power during operation.
  • the rotor is mounted in a floating manner in a device with a double gap. This allows an adjustment of the distance between the treatment tools corresponding to the Height of the profiles for both gaps is carried out by an axially displaceable treatment tool.
  • a more precise control is possible if the value of the total output is selected taking into account other values such as flow and consistency and/or the quality of the pulp suspension.
  • the value of the total power should be adjusted at least when a change in the distance between the base plates of the treatment gap of at least 1 mm is detected. This corresponds to a reduction of each treatment profile of 0.5 mm at a treatment gap.
  • the value of the total power is reselected at predetermined time intervals at most once a day, preferably at least once a week, depending on the measured change in the distance between the base plates of the treatment gap. Between these time intervals, the distance between the base plates is reduced according to the wear of the treatment profile in order to keep the total output constant at the current value.
  • the no-load power which relates to the throughput of fibrous material per unit of time and is usually between 40 and 250, in particular between 40 and 150, kWh per ton of dry weight in refiners, should also be included if possible.
  • a distance value measured when opening and/or closing the treatment gap can be used once as a new output value for no-load power for establishing a reference to an interleaved characteristic map.
  • further links with other parameter values can be used to control the overall performance and thus also the specific performance of the device.
  • a determination of the no-load power is determined only after a predetermined minimum operating time. This prevents the no-load power being determined every time the device is stopped several times a day. An idle determination every 1 to 2 weeks is completely sufficient due to the stored maps and a corresponding tracking of the overall performance. As a result, an undesirably high grinding capacity can be reliably prevented.
  • the value of the total power for controlling the device should be selected in such a way that the specific power of the device relevant to the desired treatment intensity, which results from the difference between the total power and the no-load power, is constant over the operating period. This ensures a constant treatment intensity will.
  • the specific power is regarded as constant if the specific power deviates by less than 5% from its arithmetic mean.
  • the length of these time intervals must be selected in such a way that possible changes due to wear of the processing profile with regard to the then increasing specific power are tolerable.
  • a change of less than 5% of the last assumed idle power and/or a change in position of less than 1 mm per gap is considered to be tolerable.
  • values stored in a memory of the controller should advantageously be used.
  • the stored values or the map were specified by the manufacturer of the device or determined in advance by the operator of the device in tests.
  • one treatment tool should rotate and the other should not, with at least one treatment tool being mounted so that it can be displaced axially.
  • the treatment tool and base plate can also be made in one piece. It is also possible for the housing to have several, in particular two parallel, treatment gaps arranged next to one another, each with a treatment tool rotating on a shaft and a non-rotating treatment tool. As a rule, the two treatment tools adjacent to the other treatment gap are attached to a common base plate, this common base plate and at least one of the treatment tools not attached to this base plate being mounted so as to be axially displaceable.
  • the fibrous material can in particular also be TMP, high-yield cellulose, MDF fibrous material, wood chips or similar substances.
  • Figure 1 a schematic cross section through a refiner
  • Figure 2 the change in no-load power PL and the adjustment of the total power PG over time t and over the distance s between the base plates 7.8.
  • the paper pulp 1 is pressed directly into the central, i.e. radially inner area of the refiner clothing, which is formed by the two treatment tools 3,4.
  • the treatment tools 3.4 each have a rotationally symmetrical shape, with the two annular grinding surfaces being arranged parallel to one another.
  • the treatment gap 6 between the grinding surfaces is adjusted via an axial displacement in order to achieve a predetermined overall performance.
  • the treatment intensity of the paper pulp 1 flowing into the gap also referred to as fiber suspension, is determined by the gap width of the treatment gap 6 .
  • the axial extent of this gap width of the treatment gap 6 is negligible in comparison with the height of the treatment profiles 9 of the treatment tools 3 , 4 .
  • the rotating grinding surface 9 is here moved in the direction of rotation by a shaft rotatably mounted in the housing 2 .
  • This shaft is driven by a drive that is also present in the housing 2 .
  • the fiber suspension 1 to be ground passes via an inlet through the center into the treatment gap 6 between the grinding surfaces of the two treatment tools 3,4.
  • the fiber suspension 1 passes the interacting beating surfaces radially outwards and leaves the adjoining annular space through an outlet.
  • Both grinding surfaces are each formed by a plurality of grinding plates, each of which extends over a peripheral segment of the corresponding grinding surface. Arranged side by side in the circumferential direction, the grinding plates form a continuous grinding surface.
  • the refining plates and thus also the refining surfaces have a treatment profile 9 directed towards the treatment gap 6, which is generally formed by a multiplicity of essentially radially running grinding bars and grooves in between.
  • the means known per se, with which the non-rotating treatment tool 3 is displaced axially, are not shown.
  • the extent of this axial displacement is measured by a displacement sensor 10.
  • the rotating treatment tool 4 does not change its axial position. It can also be measured by means of an incremental encoder on the drive for setting the axial position of the non-rotating but axially displaceable treatment tool 3 (not shown).
  • the treatment tools 3.4 are attached to corresponding base plates 7.8.
  • the treatment gap 6 can run not only perpendicular but also inclined to the axis of rotation 5, as in the case of cone refiners.
  • the housing 2 can also include several, in particular two, treatment gaps 6 .
  • FIG. 2 illustrates the change in the real no-load power PL of the refiner over the distance S, which decreases with increasing operating time t and thus also with increasing wear of the treatment profile 9 of the treatment tools 3, 4.
  • the total power PG which is supplied to the treatment device, is made up of the no-load power PL and the specific power Ps responsible for the treatment intensity of the fibrous material 1, i.e. the beating power.
  • the total power is set to a predetermined value that corresponds to the desired treatment intensity with a known idle power.
  • the assumed no-load power PL depends on the measured distance s between the base plates 7 , 8 or the distance between the treatment tools 3, 4 is adjusted accordingly with recourse to the stored values or the stored characteristics map.
  • the value of the total power PG is preferably chosen such that the specific power Ps of the device, which is relevant for the desired treatment intensity, is as constant as possible over the operating time.
  • values stored in a memory of the controller are used, which are specified by the manufacturer of the device or determined by the operator of the device in tests.
  • the value of the total power PG specified for the control of the device can be continuously adapted to the distance s between the base plates 7, 8 of the treatment gap 6, as shown in FIG. 2 as a dashed line.
  • the total power PG in FIG. 2 it is also possible to readjust the value of the total power PG to the distance s between the base plates 7.8 of the treatment gap 6 at specific time intervals.
  • the total power is adjusted as a function of the change s. The adaptation is based on the no-load power assigned to the distance s.
  • the specified value of the total power PG remains constant between the respective adjustments.
  • the slight increase in the specific power Ps that has occurred in the meantime can be tolerated.
  • the value of the no-load power PL relevant for the control of the treatment device is updated via the measured distance.
  • a no-load power PL is verified when fibrous material 1 is present during an opening and/or closing of the treatment gap 6 with normal operating parameters such as pressure, flow rate and consistency. This verification can be scheduled every 1-2 weeks up to once a day.
  • the no-load power PL of the treatment device is measured when the treatment gap is opened and/or closed, and it is checked whether the assumed value of the no-load power PL matches the measured value.
  • a malfunction in the distance measurement can also be reliably detected if the measured value of the no-load power deviates significantly from the value stored for the respective distance.
  • the no-load power PL is measured when the treatment gap 6 is closed and stored in the memory as a starting value for the controller.
  • the knowledge of the at least approximately real no-load power PL not only has an influence on the specific power and the corresponding total power to be adjusted, but if a specified, minimum no-load power PL is not reached, a correspondingly high level of wear on the treatment tools 3.4 can be concluded, which makes change necessary. Provision can also be made for informing the user if the distance falls below a predetermined value, so that the user can plan and prepare for an soon-to-be-needed replacement of the grinding sets.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Behandlung von Faserstoff (1), wobei die Vorrichtung ein Gehäuse (2) besitzt, in welchem zumindest ein erstes Behandlungswerkzeug (3) und ein zweites Behandlungswerkzeug (4) angeordnet ist, die Behandlungswerkzeuge (3,4) jeweils auf einer Grundplatte (7,8) befestigt sind, eine rotationssymmetrische Form haben, koaxial zueinander angeordnet sind, sich relativ zueinander um eine gemeinsame Achse (5) drehen, einen vom Faserstoff (1) durchströmten Behandlungsspalt (6) begrenzen und jeweils ein zum Behandlungsspalt (6) weisendes Behandlungsprofil (9) besitzen, wobei wenigstens eine Grundplatte (7,8) eines Behandlungswerkzeuges (3,4) zum Ausgleich des Verschleißes der Behandlungsprofile (9) axial verschiebbar gelagert ist. Dabei soll die Steuerung der Vorrichtung dadurch verbessert werden, dass der Abstand (s) zwischen den Grundplatten (7,8) der Behandlungswerkzeuge (3,4) eines Behandlungsspaltes (6) ermittelt wird und zur Steuerung der Gesamtleistung (PG) dabei der Wert der Gesamtleistung (PG) in Abhängigkeit von einer Veränderung des Abstandes (s) zwischen den Grundplatten (7,8) des Behandlungsspaltes (6) angepasst wird.

Description

Steuerung der Faserstoffbehandlung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Behandlung von Faserstoff, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse besitzt, in welchem zumindest ein erstes Behandlungswerkzeug und ein zweites Behandlungswerkzeug angeordnet ist. Die Behandlungswerkzeuge sind jeweils auf einer Grundplatte befestigt und haben eine rotationssymmetrische Form und sind koaxial zueinander angeordnetund drehen sich relativ zueinander um eine gemeinsame Achse. , Die Behandlungswerkzeuge begrenzen einen vom Faserstoff durchströmten Behandlungsspalt und besitzen jeweils ein zum Behandlungsspalt weisendes Behandlungsprofil, wobei wenigstens eine Grundplatte eines Behandlungswerkzeuges zum Ausgleich des Verschleißes der Behandlungsprofile axial verschiebbar gelagert ist. Zur Einstellung der Gesamtleistung wird die Breite des Behandlungsspaltes eingestellt, bis die vorbestimmte Gesamtleistung erreicht ist.
Durch die relativ hohe Konsistenz, die der Faserstoff bei der Behandlung hat, ist eine intensive mechanische Bearbeitung bei derartigen Vorrichtungen (Refiner, Disperger, Entstipper) möglich, obwohl sich die relativ zueinander bewegbaren Behandlungswerkzeuge nicht berühren, sondern sich vielmehr in einem geringen Abstand aneinander vorbeibewegen. Dabei treten ganz erhebliche Kräfte auf.
Vorrichtungen der o. g. Art werden z. B. zur Qualitätsverbesserung von Zellstoff, TMP oder Faserstoff eingesetzt, der aus Altpapier gewonnen wurde.
Es ist seit langem bekannt, Zellstofffasern, d.h. Frischzellstoff und/oder Altpapierfasern zu mahlen, um bei der daraus hergestellten Faserstoffbahn die gewünschten Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Festigkeit, Porosität, Formation und Oberfläche erreichen zu können.
Bei den dabei zum Einsatz kommenden Refinern werden die Mahlflächen wegen des relativ schnellen Verschleißes von auswechselbaren, mit der entsprechenden Grundplatte verschraubten Mahlgarnituren gebildet. Für das Erreichen der gewünschten Fasereigenschaften, insbesondere den Mahlgrad, müssen die Mahlgarnituren dem zu behandelnden Faserstoff bestmöglich angepasst werden, auch um einen übermäßigen Verschleiß der Garnituren zu verhindern.
Außerdem wird zur Effizienzsteigerung der Faserbehandlung eine optimale Nutzung der verfügbaren Mahlfläche angestrebt.
Aus der US 2004 / 0112 997 A1 wie auch der DE 2 939 587 A1 sowie der DE 3 602 833 A1 ist es bekannt, die Leerlaufleistung vor Inbetriebnahme einmalig zu messen oder zu berechnen und als Basis für die Maschinensteuerung zu benutzen.
Kommt es infolge Verschleiß zu einer Verminderung der Höhe des Behandlungsprofils der Behandlungswerkzeuge, so führt dies zu einer Verminderung der Leerlauf- bzw. Pumpleistung. Bei gleichbleibender Gesamtleistung führt dies gleichzeitig auch zu einer Erhöhung der für die angestrebte Behandlungsintensität relevanten spezifischen Leistung der Vorrichtung und damit zu einer zu starken Behandlung, insbesondere Mahlung der Fasern. Dabei wird eine gleichbleibende Gesamtleistung durch eine axiale Verschiebung der axial verschiebbaren Grundplatte geregelt.
Bei einem zu kleinen Spalt wiederum besteht die Gefahr einer zu hohen, elektrischen Stromaufnahme und des Kontakts der Behandlungswerkzeuge.
Aus der DE 10 2016 207 726 A1 ist es bekannt im Betrieb die Leerlaufleistung zu bestimmen. Dafür ist es jedoch erforderlich den Refiner Leerzulaufen bzw. mit Wasser zu fluten und den Behandlungsspalt zu öffnen und zu schließen und dabei die Leerlaufleistung zu messen. Die dann gemessene Leerlaufleistung wird dann im weiteren Betrieb zugrunde gelegt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es mit möglichst einfachen Mitteln einen sicheren und effizienten Betrieb dieser Vorrichtungen zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Abstand zwischen den Grundplatten der Behandlungswerkzeuge eines Behandlungsspaltes während des Betriebs der Vorrichtung zur Steuerung der Gesamtleistung verändert und dabei der Wert der Gesamtleistung in Abhängigkeit vom gemessenen Abstand zwischen den Grundplatten des Behandlungsspaltes gewählt wird. Unter dem gemessenen Abstand wird insbesondere auch eine Abstandsänderung ausgehend von einem Ausgangswert verstanden. Der Abstand kann zum einen direkt gemessen werden, in dem der Abstand z.B. der Behandlungswerkzeuge oder der Grundplatten, auf dem die Behandlungswerkzeuge befestigt sind gemessen wird. Der Abstand kann aber auch indirekt gemessen werden. So kann zum Beispiel bei einer Ausführung die Position des Antriebes zur Nachführung der axial verschiebbaren Grundplatte des Behandlungswerkzeuges auf die Abstandsänderung geschlossen werden.
Da sich die Leerlaufleistung der Vorrichtung während der Betriebsdauer der Behandlungswerkzeuge mit zunehmendem Verschleiß des Profils der Behandlungswerkzeuge relativ stark verringert, ist die Gesamtleistung, welche sich aus der Leerlauf- bzw. Pumpleistung und der für die angestrebte Behandlungsintensität relevanten spezifischen Leistung zusammensetzt, entsprechend anzupassen. Hierdurch kann einem ungewollten Anstieg der spezifischen Leistung und damit auch der Behandlungsintensität der Fasern wirkungsvoll und einfach begegnet werden.
Möglich wird dies insbesondere auch deshalb, weil die übliche Breite des Behandlungsspaltes um ein Vielfaches geringer ist, als die Profilhöhe der Behandlungswerkzeuge und so die Breite des Behandlungsspaltes bei der Steuerung vernachlässigt werden kann. Bei zugeführter Fasersuspension wird die Ausbildung eines Behandlungsspaltes im Betrieb erreicht und es wird eine Behandlungsspaltbreite eingestellt bis eine vorbestimmte Gesamtleistung erreicht ist. Da die Spaltbreite des Behandlungsspaltes im Vergleich zu der Profilhöhe vernachlässigbar ist, ist somit auch die Variation der Spaltbreite des Behandlungsspaltes, wobei die Behandlungsspaltbreite auch vom Durchsatz abhängig sein kann, vernachlässigbar im Vergleich zu der Positionsänderung aufgrund des Verschleißes der Garnituren. Somit kann aus dem gemessenen Abstand/Abstandsänderung die Profilhöhe bzw. ausgehend von einem Ausgangswert eine Änderung der Profilhöhe ermittelt werden. Bei einer Vorrichtung mit einem Behandlungsspalt entspricht die Profilhöhe dem halben Abstand zwischen den Grundplatten und bei einer Vorrichtung mit zwei Behandlungsspalten beträgt die Profilhöhe nach Abzug der Breite der durch nicht Profilbestandteile begründeten Abstände einem Viertel des ermittelten Abstandswertes. Es kann auch ausgehend von einem anfänglichen Abstandswert die Reduzierung des Abstandes durch Messung ermittelt werden und daraus direkt die Reduzierung der Profilhöhen bestimmt werden. In Abhängigkeit von der bestimmten Profilhöhe und von der gewünschten Behandlungsintensität wird die entsprechende Gesamtleistung eingestellt.
Bei einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, den Verschleiß einer jeden Garnitur gerundet auf 0,1mm vorzugsweise auf 0,5mm gerundet, anzugeben. Als Sensoren für die Bestimmung der Position oder der Positionsänderung kann ein Wegsensor oder auch ein Inkrementalgeber verwendet werden.
Zur Vereinfachung der Steuerung sollte der Wert der Gesamtleistung allein in Abhängigkeit vom gemessenen Abstand zwischen den Grundplatten des Behandlungsspaltes oder in Verbindung mit der gewünschten Mahlenergie gewählt werden. Dabei entspricht der gemessene Abstand der Bestimmung der Profilhöhe. Vorzugsweise sind die Relationen von Profilhöhe und der damit verbundenen Leerlaufleitung in einem Kennfeld hinterlegt. Dieses Kennfeld kann vor Inbetriebnahme durch den Betreiber eingelesen werden oder auch von dem Hersteller der Vorrichtung zur Verfügung gestellt worden sein. Dadurch ist es nicht erforderlich die Leerlaufleistung im Betrieb zu bestimmen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Rotor bei einer Vorrichtung mit doppeltem Spalt schwimmend gelagert ist. Dadurch kann eine Nachstellung des Abstandes der Behandlungswerkzeuge korrespondierend zu der Höhe der Profile für beide Spalte durch ein axial verschiebbares Behandlungswerkzeuges erfolgt.
Eine genauere Steuerung wird möglich, wenn der Wert der Gesamtleistung unter Berücksichtigung weiterer Werte, wie Durchfluss und Stoffdichte und/oder der Qualität der Faserstoffsuspension gewählt wird.
Mit Vorteil sollte dabei der Wert der Gesamtleistung zumindestens bei einer detektierten Abstandsänderung zwischen den Grundplatten des Behandlungsspaltes von mindestens 1mm angepasst werden. Das entspricht einer Verminderung jeden Behandlungsprofils von 0,5 mm bei einem Behandlungsspalt.
Oft genügt es aber auch bereits, wenn der Wert der Gesamtleistung in vorbestimmten Zeitabständen maximal einmal täglich, vorzugsweise mindestens einmal in der Woche, in Abhängigkeit vom der gemessenen Veränderung des Abstandes zwischen den Grundplatten des Behandlungsspaltes neu gewählt wird. Zwischen diesen Zeitabständen wird der Abstand zwischen den Grundplatten entsprechend dem Verschleiß des Behandlungsprofils zur Konstanthaltung der Gesamtleistung auf dem jeweils aktuellen Wert vermindert.
Bei der Steuerung bzw. Regelung der Vorrichtung sollte nach Möglichkeit auch die Leerlaufleistung, welche sich auf die Durchsatzmenge an Faserstoff pro Zeiteinheit bezieht und beispielweise bei Refinern meist zwischen 40 und 250, insbesondere zwischen 40 und 150 kWh pro Tonne Trockengewicht liegt, einfließen.
Nach einem Eingriff in die Vorrichtung, z.B. durch Erneuerung nur eines Teils der Garnituren kann einmalig ein, beim Öffnen und/oder Schließen des Behandlungsspaltes gemessener Abstandswert als neuer Ausgangswert einer Leerlaufleistung für die Herstellung eines Bezugs zu einem interlegten Kennfeld herangezogen werden. Bei der nachfolgenden Steuerung der Gesamtleitung können neben dem Abstandswert hinaus weitere Verknüpfungen mit anderen Parameterwerten zur Steuerung der Gesamtleistung und damit auch der spezifischen Leistung der Vorrichtung herangezogen werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Leerlaufleistung vor jedem Abstellen des Refiners gemessen wird. Darüber hinaus kann zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, dass eine Ermittlung der Leerlaufleistung nur nach einer vorbestimmten Mindestbetriebszeit ermittelt wird. Dadurch wird verhindert, dass bei häufigen Stopps der Vorrichtung mehrmals täglich jedes Mal die Leerlaufleistung ermittelt wird. Eine Leerlaufermittlung ist alle 1 bis 2 Wochen aufgrund der hinterlegten Kennfelder und einer dementsprechenden Nachführung der Gesamtleistung völlig ausreichend. Dadurch kann zuverlässig eine unerwünscht hohe Mahlleistung verhindert werden.
Bisher ist es üblich die Leerlaufleistung der Vorrichtung bei der Inbetriebnahme zu bestimmen und für die Steuerung abzuspeichern oder hierfür einen vorgegebenen Wert zu verwenden.
Mit voranschreitender Betriebszeit der jeweiligen Behandlungswerkzeuge und damit auch zunehmendem Verschleiß derselben, insbesondere deren Profils vermindert sich die aktuelle Leerlaufleistung der Vorrichtung. Infolgedessen müsste die gesamte Leistungsaufnahme entsprechend abgesenkt werden.
Da die Leerlaufleistung bei bisherigen Steuerungen/Regelungen jedoch als konstant angesehen wird, kann es dazu kommen, dass die gesamte aufgenommen Leistung für die angestrebte Behandlungsintensität um Werte von 20% und mehr zu hoch angesetzt ist.
Um nach einem Wechsel wenigstens eines Behandlungswerkzeuges einen Startwert für die Steuerung im Speicher ablegen zu können, kann es vorteilhaft sein, die Leerlaufleistung vom Servicepersonal zu messen und einzugeben oder aber die Leerlaufleistung insbesondere beim Schließen des Behandlungsspaltes durch die Steuerung selbst messen zu lassen.
Unabhängig davon sollte der Wert der Gesamtleistung für die Steuerung der Vorrichtung so gewählt werden, dass die für die angestrebte Behandlungsintensität relevante spezifische Leistung der Vorrichtung, welche sich aus der Differenz zwischen der Gesamtleistung und der Leerlaufleistung ergibt, über die Betriebsdauer konstant ist. Dadurch kann eine gleichbleibende Behandlungsintensität sichergestellt werden. Als konstant wird die spezifische Leistung angesehen, wenn die spezifische Leistung um weniger als 5% von ihrem arithmetischen Mittelwert abweicht.
Erfolgt die Neubestimmung des Wertes der Gesamtleistung nicht kontinuierlich sondern in bestimmten Zeitabständen, so ist die Länge dieser Zeitabstände so zu wählen, dass möglich Veränderungen infolge von Verschleiß des Bearbeitungsprofils hinsichtlich der dann zunehmenden spezifischen Leistung tolerierbar sind. Als tolerierbar wird eine Veränderung von weniger als 5% der zuletzt angenommenen Leerlaufleistung und/oder einer Positionsänderung von weniger als 1 mm pro Spalt angesehen.
Bei der Bestimmung des Wertes der Gesamtleistung in Abhängigkeit vom Abstand zwischen den Grundplatten des Behandlungsspaltes sollte mit Vorteil auf in einem Speicher der Steuerung abgelegte Werte, insbesondere auf ein Kennfeld, zurückgegriffen werden. Die abgelegten Werte bzw. das Kennfeld wurden vom Hersteller der Vorrichtung vorgegeben oder vom Betreiber der Vorrichtung bei Versuchen vorab ermittelt.
Diese im Speicher abgelegten Werte basieren auf Kenntnissen oder Erfahrungen bezüglich der Leerlaufleistung bei dem entsprechenden Abstand zwischen den beiden Grundplatten des Behandlungsspaltes und damit zusammenhängend auch dem Grad des Verschleißes der Behandlungsprofile. Unter Berücksichtigung der gewünschten Behandlungsintensität der Fasern und damit der spezifischen Leistung ergibt sich so der vorgegebene Wert für die Gesamtleistung der Steuerung als Summe.
Im Interesse eines einfachen Aufbaus der Vorrichtung sollte ein Behandlungswerkzeug rotieren und das andere nicht, wobei zumindest ein Behandlungswerkzeug axial verschiebbar gelagert ist.
Bei speziellen Ausführungen können Behandlungswerkzeug und Grundplatte auch einstückig ausgeführt sein. Genauso ist es möglich, dass das Gehäuse mehrere, insbesondere zwei parallele, nebeneinander angeordneten Behandlungsspalte mit vorzugsweise je einem auf einer Welle rotierenden und einem nicht-rotierenden Behandlungswerkzeug besitzt. Dabei sind in der Regel die beiden, zum jeweils anderen Behandlungsspalt benachbarten Behandlungswerkzeuge an einer gemeinsamen Grundplatte befestigt, wobei diese gemeinsame Grundplatte sowie wenigstens ein, der nicht an dieser Grundplatte befestigten Behandlungswerkzeuge axial verschiebbar gelagert sind.
Besonders vorteilhaft ist die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Refiner, insbesondere LC(Niedrigkonsistenz)-Refiner, wobei die Stoffdichte des Faserstoffs zwischen 2 und 6, vorzugsweise zwischen 3,5 und 4,5 % des Trockengewichtes liegt.
Bei dem Faserstoff kann es sich insbesondere auch um TMP, Hochausbeute- Zellstoff, MDF-Faserstoff, Hackschnitzel aus Holz o.ä. Stoffe handeln.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In der beigefügten Zeichnung zeigt:
Figur 1 : einen schematischen Querschnitt durch einen Refiner und
Figur 2: die Veränderung der Leerlaufleistung PL und die Anpassung der Gesamtleistung PG über die Zeit t sowie über den Abstand s zwischen den Grundplatten 7,8.
Der Papierfaserstoff 1 wird gemäß Figur 1 direkt in den zentralen, d.h. radial inneren Bereich der Refiner-Garnitur, welche von den beiden Behandlungswerkzeugen 3,4 gebildet wird, gedrückt.
Während ein Behandlungswerkzeug 3 feststehend und damit als Stator ausgebildet ist, ist das andere Behandlungswerkzeug 4 rotierbar im Gehäuse 2 des Refiners gelagert. Die Behandlungswerkzeuge 3,4 haben jeweils eine rotationssymmetrische Form, wobei die beiden kreisringförmigen Mahlflächen parallel zueinander angeordnet sind. Der Behandlungsspalt 6 zwischen den Mahlflächen wird über eine axiale Verschiebung, eingestellt zur Erreichung einer vorbestimmten Gesamtleistung. Durch die Spaltbreite des Behandlungsspaltes 6 wird die Behandlungsintensität des in den Spalt strömenden Papierfaserstoffes 1 , auch als Fasersuspension bezeichnet, festgelegt. Diese Spaltbreite des Behandlungsspaltes 6 ist dabei in seiner axialen Ausdehnung vernachlässigbar im Vergleich mit der Höhe der Behandlungsprofile 9 der Behandlungswerkzeuge 3,4.
Die rotierende Mahlfläche 9 wird hier von einer im Gehäuse 2 rotierbar gelagerten Welle in Rotationsrichtung bewegt. Angetrieben wird diese Welle von einem ebenfalls im Gehäuse 2 vorhandenen Antrieb. Die zu mahlende Fasersuspension 1 gelangt bei dem gezeigten Beispiel über einen Zulauf durch das Zentrum in den Behandlungsspalt 6 zwischen den Mahlflächen der beiden Behandlungswerkzeuge 3,4.
Die Fasersuspension 1 passiert die zusammenwirkenden Mahlflächen radial nach außen und verlässt den sich anschließenden Ringraum durch einen Ablauf.
Beide Mahlflächen werden jeweils von mehreren Mahlplatten gebildet, die sich über jeweils ein Umfangsegment der entsprechenden Mahlfläche erstrecken. In Umfangsrichtung nebeneinander gereiht ergeben die Mahlplatten eine durchgehende Mahlfläche.
Die Mahlplatten und damit auch die Mahlflächen weisen ein zum Behandlungsspalt 6 gerichtetes Behandlungsprofil 9 auf, welches in der Regel von einer Vielzahl von im Wesentlichen radial verlaufenden Mahlleisten und dazwischenliegenden Nuten gebildet wird.
Nicht dargestellt sind die an sich bekannten Mittel, mit denen das nicht rotierende Behandlungswerkzeug 3 axial verschoben wird. Das Maß dieser Axialverschiebung wird durch einen Wegesensor 10 gemessen. Das rotierende Behandlungswerkzeug 4 verändert seine axiale Lage nicht. Es kann auch mittels eines Inkrementalgebers an dem Antrieb für eine Einstellung der axialen Position des nicht rotierenden aber axial verschiebbaren Behandlungswerkzeuges 3 gemessen werden, nicht dargestellt.
Des Weiteren sind die Behandlungswerkzeuge 3,4 auf entsprechenden Grundplatten 7,8 befestigt.
Im Unterschied zu dem hier gezeigten Beispiel kann der Behandlungsspalt 6 nicht nur senkrecht sondern wie bei Kegel-Refinern auch geneigt zur Rotationsachse 5 verlaufen. Außerdem kann das Gehäuse 2 auch mehrere, insbesondere zwei Behandlungsspalte 6 umfassen.
Figur 2 veranschaulicht die Veränderung der realen Leerlaufleistung PL des Refiners über den Abstand S, welcher sich mit zunehmender Betriebsdauer t und damit auch mit zunehmendem Verschleiß des Behandlungsprofils 9 der Behandlungswerkzeuge 3,4 vermindert.
Dabei setzt sich die Gesamtleistung PG, welche der Behandlungsvorrichtung zugeführt wird, aus der Leerlaufleistung PL und der für die Behandlungsintensität des Faserstoffs 1 , d.h. die Mahlleistung verantwortlichen spezifischen Leistung Ps zusammen.
Die Gesamtleistung wird auf einen vorgegebenen Wert, der der gewünschte Behandlungsintensität entspricht bei bekannter Leerlaufleistung eingestellt. Um zu vermeiden, dass die spezifische Leistung Ps über die Betriebsdauer der Behandlungswerkzeuge 3,4 wesentlich höher wird, als dies für die angestrebte Behandlungsintensität des Faserstoffs 1 erforderlich wäre, wird die angenommene Leerlaufleistung PL in Abhängigkeit von dem gemessenen Abstand s zwischen den Grundplatten 7,8 bzw. dem Abstand zwischen den Behandlungswerkzeugen 3,4 unter Rückgriff auf die hinterlegten Werte oder dem hinterlegten Kennfeld entsprechend angepasst. Über die Veränderung des Abstandes s zwischen den Grundplatten 7,8 der Behandlungswerkzeuge 3,4 des Behandlungsspaltes 6 während des Betriebs kann die von der Vorrichtung aufgenommene Gesamtleistung PG einfach und effizient gesteuert werden. Erfindungswesentlich ist dabei, dass der Wert der Gesamtleistung PG in Abhängigkeit vom Abstand s zwischen den Grundplatten 7,8 des Behandlungsspaltes 6 gewählt wird.
Hierbei wird der Wert der Gesamtleistung PG bevorzugt so gewählt, dass die für die angestrebte Behandlungsintensität relevante spezifische Leistung Ps der Vorrichtung über die Betriebsdauer möglichst konstant ist.
Bei der Wahl des Wertes der Gesamtleistung PG in Abhängigkeit vom Abstand s zwischen den Grundplatten 7,8 des Behandlungsspaltes 6 wird auf in einem Speicher der Steuerung abgelegte Werte zurückgegriffen, welche vom Hersteller der Vorrichtung vorgegeben oder vom Betreiber der Vorrichtung bei Versuchen ermittelt wurden.
Der für die Steuerung der Vorrichtung vorgegebene Wert der Gesamtleistung PG kann dabei, wie in Figur 2 als gestrichelte Linie dargestellt, kontinuierlich an den Abstand s zwischen den Grundplatten 7,8 des Behandlungsspaltes 6 angepasst werden.
Alternativ ist aber gemäß der durchgehenden Linie für die Gesamtleistung PG bei Figur 2 ebenso möglich, den Wert der Gesamtleistung PG in bestimmten Zeitabständen an den Abstand s zwischen den Grundplatten 7,8 des Behandlungsspaltes 6 neu anzupassen. Alternativ kann auch vorgesehen sein die Gesamtleistung in Abhängigkeit von der Veränderung s anzupassen. Es wird bei der Anpassung die dem Abstand s zugeordnete Leerlaufleistung zugrunde gelegt.
Zwischen den jeweiligen Anpassungen bleibt der vorgegebene Wert der Gesamtleistung PG konstant. Die hierbei sich zwischenzeitlich einstellende geringfügige Erhöhung der spezifischen Leistung Ps kann toleriert werden. Der für die Steuerung der Behandlungsvorrichtung relevante Wert der Leerlaufleistung PL wird über den gemessenen Abstand aktualisiert.
Ein verifizieren einer Leerlaufleistung PL erfolgt bei Anwesenheit von Faserstoff 1 während eines Öffnens und/oder Schließens des Behandlungsspaltes 6 bei normalen Betriebsparametern wie Druck, Durchfluss und Stoffdichte. Dieses Verifizieren kann alle 1-2 Wochen bis zu einmal täglich vorgesehen sein.
Hierzu wird beim Öffnen und/oder Schließen des Behandlungsspaltes die Leerlaufleistung PL der Behandlungsvorrichtung gemessen und überprüft ob der angenommene Wert der Leerlaufleistung PL mit dem gemessenene Wert übereinstimmt. Dadurch kann auch eine Fehlfunktion der Abstandsmessung sicher erkannt werden, wenn der gemessene Wert der Leerlaufleistung deutlich von dem zu dem jeweiligen Abstand hinterlegten Wert abweicht.
Auch bei der Inbetriebnahme der Behandlungsvorrichtung oder einem Wechsel der Behandlungswerkzeuge 3,4 bzw. ihrer Garnituren wird die Leerlaufleistung PL beim Schließen des Behandlungsspaltes 6 gemessen und als Startwert für die Steuerung im Speicher abgelegt.
Die Kenntnis von der zumindest annähernd realen Leerlaufleistung PL hat nicht nur einen Einfluss auf die spezifische Leistung und der dementsprechenden einzuregelnden Gesamtleistung sondern es kann bei Unterschreiten einer vorgegebenen, minimalen Leerlaufleistung PL auf einen entsprechend hohen Verschleiß bei den Behandlungswerkzeugen 3,4 geschlossen werden, was deren Wechsel notwendig macht. Es kann auch vorgesehen sein, bei unterschreiten eines vorbestimmten Abstandswertes den Nutzer auf diesen Hinzuweisen, so dass der Nutzer einen bald erforderlichen Austausch der Mahlgarnituren einplanen und vorbereiten kann.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Steuerung einer Vorrichtung zur Behandlung von Faserstoff (1 ), wobei die Vorrichtung ein Gehäuse (2) besitzt, in welchem zumindest ein erstes Behandlungswerkzeug (3) und ein zweites Behandlungswerkzeug (4) angeordnet sind, die Behandlungswerkzeuge (3,4) jeweils auf einer Grundplatte (7,8) befestigt sind, eine rotationssymmetrische Form haben, koaxial zueinander angeordnet sind, sich relativ zueinander um eine gemeinsame Achse (5) drehen, mindestens einen vom Faserstoff (1 ) durchströmten Behandlungsspalt (6) begrenzen und jeweils ein zum Behandlungsspalt (6) weisendes Behandlungsprofil (9) besitzen, wobei wenigstens eine Grundplatte (7,8) eines Behandlungswerkzeuges (3,4) zum Ausgleich des Verschleißes der Behandlungsprofile (9) axial verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Grundplatten (7,8) der Behandlungswerkzeuge (3,4) eines Behandlungsspaltes (6) während des Betriebs der Vorrichtung gemessen wird und dabei der Wert der Gesamtleistung (PG) in Abhängigkeit vom Abstand (s) zwischen den Grundplatten (7,8) des Behandlungsspaltes (6) gewählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Gesamtleistung (PG) allein in Abhängigkeit vom Abstand (s) zwischen den Grundplatten (7,8) des Behandlungsspaltes (6) gewählt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Gesamtleistung (PG) in Verbindung mit weiteren Werten in Abhängigkeit vom Abstand (s) zwischen den Grundplatten (7,8) des Behandlungsspaltes (6) gewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Gesamtleistung (PG) zumindestens bei einer detektierten Abstandsänderung zwischen den Grundplatten (7,8) des Behandlungsspaltes (6) von mindestens 1 mmangepasst wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der Gesamtleistung (PG) in vorbestimmten Zeitabständen, mindestens alle 1 bis 2 Wochen in Abhängigkeit vom Abstand (s) zwischen den Grundplatten (7,8) des Behandlungsspaltes (6) angepasst wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Wechsel wenigstens eines Behandlungswerkzeuges (3,4) die Leerlaufleistung (PL) vorzugsweise beim Schließen des Behandlungsspaltes (6) gemessen und in einem Speicher als Ausgangswert für die Steuerung abgelegt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Soll-Behandlungsintensität eine relevante spezifische Leistung (Ps) der Vorrichtung, welche sich aus der Differenz zwischen der Gesamtleistung (PG) und der Leerlaufleistung (PL) ergibt, über die Betriebsdauer konstant gehalten wird und dabei eine sich ändernde Leerlaufleistung berücksichtigt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung des Wertes der Gesamtleistung (PG) in Abhängigkeit vom Abstand (s) zwischen den Grundplatten (7,8) des Behandlungsspaltes (6) auf, in einem Speicher der Steuerung abgelegte Werte, insbesondere Kennfeld, zurückgegriffen wird. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei einem Refiner, insbesondere einem LC-Refiner. . Vorrichtung zur Behandlung von Faserstoff, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse (2) besitzt, in welchem zumindest ein erstes Behandlungswerkzeug (3) und ein zweites Behandlungswerkzeug (4) angeordnet sind, die Behandlungswerkzeuge (3,4) jeweils auf einer Grundplatte (7,8) befestigt sind, eine rotationssymmetrische Form haben, koaxial zueinander angeordnet sind, sich relativ zueinander um eine gemeinsame Achse (5) drehen, mindestens einen vom Faserstoff (1) - 15 - durchströmten Behandlungsspalt (6) begrenzen und jeweils ein zum Behandlungsspalt (6) weisendes Behandlungsprofil (9) besitzen, wobei wenigstens eine Grundplatte (7,8) eines Behandlungswerkzeuges (3,4) zum Ausgleich des Verschleißes der Behandlungsprofile (9) axial verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor zur Bestimmung der Position des axial verschiebbaren Behandlungswerkzeuges vorgesehen ist und ein Kennfeld in einem Speicher hinterlegt ist, wobei das Kennfeld eine Abhängigkeit einer Leerlaufleistung in Abhängigkeit von einer Abstandsänderung der Behandlungswerkzeuge (3,4) enthält. . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Verschleißanzeige der Behandlungswerkzeuge (3,4) umfasst, wobei bei Unterschreiten eines vorbestimmten Abstandwertes oder einer vorbestimmten Abstandsänderung ein Signal ausgelöst wird.
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