Stability Evaluation of a Paper Machine Wet End
Lahti, Juha (2005)
Diplomityö
Lahti, Juha
2005
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20051925
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20051925
Tiivistelmä
Työssä analysoidaanprosessin vaikutusta paperikoneen stabiiliuteen. Kaksi modernia sanomalehtipaperikonetta analysoitiin ja sen perusteella molemmista prosesseista rakennettiin fysiikan lakeihin perustuvat simulointimallit APROS Paper simulointiohjelmistolla. Työn tavoitteena on selvittää, miten kyseisten koneiden prosessit eroavat toisistaan ja arvioida, miten havaitut erot vaikuttavat prosessien stabiiliuteen. Työssä tarkastellaan periodisten häiriöiden vaimenemista prosessissa. Simuloinnissa herätteenä käytettiin puhdasta valkoista kohinaa, jonka avulla eri taajuistenperiodisten häiriöiden vaimenemista analysoitiin. Prosessien häiriövasteet esitetään taajuuskoordinaatistossa. Suurimmat erot prosessien välillä löytyivät viirakaivosta ja sen sekoitusdynamiikasta. Perinteisen viirakaivon todettiin muistuttavan käyttäytymiseltään sarjaan kytkettyjä ideaalisekoittimia, kun taas pienempitilavuuksisen fluumin todettiin käyttäytyvän lähes kuin putkiviive. Vaikka erotprosessitilavuudessa sekä viirakaivon sekoitusdynamiikassa olivat hyvin selkeät, havaittiin vain marginaalinen ero prosessin välillä periodisten häiriöiden vaimenemisessa, koska erot viiraretentiotasoissa vaikuttivat eniten simulointituloksia. Matalammalla viiraretentiolla operoivan paperikoneen todettiin vaimentavan tehokkaammin prosessihäiriöitä. Samalla retentiotasolla pienempitilavuuksisen prosessin todettiin vaimentavan hitaita prosessihäiriöitä marginaalisesti paremmin. Tutkituista paperikoneista toisella simuloitiin viiraosan vedenpoistomuutoksenvaikutusta viiraretentioon ja paperin koostumukseen. Lisäksi arvioitiin viiraretention säädön toimivuutta. Viiraosan listakengän vedenpoiston todettiin aiheuttavan merkittäviä sakeus- ja retentiohäiriöitä, mikäli sen avulla poistettavan kiintoaineen virtaus tuplaantuisi. Viiraretention säädön todettiin estävän häiriöiden kierron prosessissa, mutta siirtävän ne suoraan rainaan. Retention säädön eikuitenkaan todettu olevan suoranainen häiriön lähde. The effect of process on paper machine stability is analysed in this study. Two modernpaper machines were analysed and physical based simulation models were build byAPROS Paper simulation software. The objective is to find out differences between papermaking processes studied, and evaluate how the differences affect on process stability. Periodic disturbances and their attenuation in a process are examined in this study. Periodic variations are studied based on use of uniform distributed white noise. Disturbance responses of both processes are presented in afrequency domain. The main difference between the processes is found to be existed in wire pits and in their mixing behaviour. Traditional wire pit was analysed to behave like three ideal mixers installed in series, whereas smaller volumetric flume was analysed to behave almost like a plug flow model. Although differences at mixing dynamics were significant, only marginal differences at attenuation of periodic variations were observed, because the difference of used retention levels had the major effect on attenuation of disturbance. Paper machine with lower retention level was observed to have better attenuation ability. When paper machine were compared with equal retention level, system with smaller volume was observed to stabilise slower disturbances marginally better. Effects of de-watering change on wire retention and paper composition were simulated on one of paper machine studied. Also, the function of wire retention control was evaluated. Changes at multifoil shoe de-watering unit were observed to create significantconsistency and retention disturbances, if the de-watered solid flow rate was doubled. Closed loop wire retention control was observed to prevent the circulation of retention disturbances, but they were transferred to paper web. However, the wire retention control was not observed to be a disturbance source.