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WO2017060046A1 - Verfahren und anlage zur bestimmung der hydraulisch/mechanischen beanspruchung von zellstoffbahnen - Google Patents

Verfahren und anlage zur bestimmung der hydraulisch/mechanischen beanspruchung von zellstoffbahnen Download PDF

Info

Publication number
WO2017060046A1
WO2017060046A1 PCT/EP2016/071550 EP2016071550W WO2017060046A1 WO 2017060046 A1 WO2017060046 A1 WO 2017060046A1 EP 2016071550 W EP2016071550 W EP 2016071550W WO 2017060046 A1 WO2017060046 A1 WO 2017060046A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
web
pulp
pulp web
unevenness
camera
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/071550
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmuth HARRER
Thomas Kefer
Christoph SPIELMANN
Original Assignee
Andritz Ag
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 Andritz Ag filed Critical Andritz Ag
Publication of WO2017060046A1 publication Critical patent/WO2017060046A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/86—Investigating moving sheets
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F7/00—Other details of machines for making continuous webs of paper
    • D21F7/06—Indicating or regulating the thickness of the layer; Signal devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G9/00—Other accessories for paper-making machines
    • D21G9/0009—Paper-making control systems
    • D21G9/0036—Paper-making control systems controlling the press or drying section
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/306—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces for measuring evenness

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for assessing the
  • Hydraulic / mechanical loading of a pulp web during production in a pulp drying plant consisting of a web formation part, a press part and a thermal drying plant, with the aim of predicting and avoiding web break.
  • Pulp is a raw material among other things for the paper industry and is produced on plants with up to several thousand tons per day. The investment volume for these plants can amount to several hundred million euros.
  • the production process is similar to papermaking. After recovering the pulp fibers in a cooking process, a pulp suspension is sprayed onto screens or transport felts. The pulp is now transported and dewatered along the machine at speeds of up to 300 m / min on the wire or between sieves and felts. During transport, the pulp continuously loses water. In the course of the wet part (forming and pressing zone) of the production machine, the pulp passes through several dewatering and
  • the pressing stages consist of roller pairs which form a gap through which the pulp is transported under high pressure.
  • Rollers are often used to improve drainage performance
  • Vacuum suction, radial bores and / or executed with grooves in the circumferential direction Vacuum suction, radial bores and / or executed with grooves in the circumferential direction.
  • the basic strength of a pulp web in terms of demolition and delamination is largely determined by the type of wood, fiber texture, basis weight, the
  • the pulp web In the dewatering elements, the pulp web is often loaded too high hydraulically and thereby destroyed. Above all, when passing through a press nip, the pulp web is subjected to adjustable line pressures which lead to a pressure gradient in the production direction and force the water out of the gap. With increasing production speed and increasing
  • Line pressure increases this pressure gradient on the inlet side of the gap and leads to ever greater flow velocities of the water and forces on the fibers within the pulp web.
  • Edge trimming eg due to wear of the water jet nozzles as well as through Air pockets due to intake air due to wear on seals. Both weakens the pulp web and leads to tears, in particular in the edge region and as a result of more frequent breaks in the pulp web.
  • the object of the invention is to detect the degree of unevenness or depth of the furrows, the unevenness of the edge trimming and the number of thin spots and in particular cracks in the edge area by measurement and the
  • the invention is characterized in that an optical system simultaneously detects a plurality of parameters and forms therefrom measurement variables which describe the state of the pulp web, in particular the degree of unevenness or the depths of furrows with regard to the strength of the pulp web.
  • a favorable development of the invention is characterized in that both parameters of the pulp web and the edge of the pulp web are detected simultaneously. This allows several influencing parameters to be recorded simultaneously with one measuring device.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the measurement of the parameters by the optical system takes place after a press part before the thermal drying plant. This allows prompt reactions to changes in the railway structure.
  • a favorable embodiment of the invention is characterized in that the pulp web illuminated from the top and with a camera the
  • Intensity distribution of the translucent light is detected as transmitted light on the underside.
  • Intensity difference of the translucent light between light and dark areas is formed, and also for determining the intensity difference, the standard deviation of the intensity of the average over a certain area can be formed as a measure.
  • a favorable development of the invention is characterized in that additionally local peak values of the intensity are taken into account, the intensity preferably being normalized to the mean value before the brightness differences are calculated.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that one or more laser lines are projected onto the pulp web at a certain angle, wherein the deviation of the projected laser line or lines from the straight line determined by the camera is used as a measure of the unevenness of the pulp web.
  • a favorable embodiment of the invention is characterized in that the determination of the degree of unevenness is carried out in a time-sequential, traversing across the width of the pulp web.
  • the invention also relates to a system for the evaluation of
  • Hydraulic / mechanical loading of a pulp web during production in a pulp drying plant consisting of a web formation part is characterized in that an optical system consisting of a
  • Lighting device, a camera and a control system is provided, which is arranged after a press part in front of the thermal drying plant.
  • An advantageous development of the invention is characterized in that the illumination on the upper side and the camera are arranged on the underside of the pulp web. Thus, the camera can always work in the area that is not affected by the steam of the web.
  • a favorable embodiment of the invention is characterized in that in addition to the illumination device, a laser unit is provided.
  • An advantageous development of the invention is characterized in that a fork-shaped device is provided, wherein the pulp web runs between the two arms of the fork and advantageously the fork-shaped device in the vertical and horizontal directions can be moved.
  • the production speed can not reduce the influence of these process parameters
  • Parameters are determined on the unevenness of the pulp web (model).
  • a model-based controller first uses those parameters, taking into account the process engineering limits for the control, which do not reduce the production speed. So it is possible to build up a knowledge of experience and / or rules and to automatically categorize typical manifestations in the pictures.
  • the categories can either be defined as a rule or automatically formed by learning behavior. A combination is also conceivable.
  • the pulp web is due to the design obliquely upward 7 and after a deflection perpendicular 6 up to the dryer 3 out.
  • the vertical part 6 of the pulp web is dense on both sides
  • the top of the pulp web 18 is covered by dense vapor mist, which also does not allow optical inspection with sufficient accuracy.
  • the vapor rises in particular at the edges upwards and thus forms in the edge region a zone which is sufficiently free of condensing vapor to allow an optical inspection of the surface with the required resolutions ⁇ 0.2 mm.
  • the inspection of the weak points in the pulp web is carried out by
  • the invention describes a device in combination with a selected position on the plant which makes it possible under the described environmental conditions to determine the above-described weak spots of the pulp web in operation in comparable quality as in the laboratory.
  • the camera 17 is at the edge, below the pulp web at an angle
  • the image section is selected so that the web edge 15 can be seen and its position in the image can be measured.
  • the edge 15 differs by a dark brightness value from the very bright area outside the pulp web.
  • the deviation of the edge line 15 from the straight line shows the quality of the
  • Edge trimming with small deviations corresponding to a clean cut On the underside of the pulp web, one or more laser lines 14 are projected onto the pulp web.
  • the laser 20 is mounted at a certain angle to the camera 17, so that the deviation of the line from the straight line
  • the position of the pulp web changes operationally in the vertical direction as well as in the horizontal direction. To compensate for these movements is the
  • the vertical adjustability ensures that the camera and the laser are always in focus and that the illumination intensity remains constant due to the constant distance to the pulp web.
  • the horizontal adjustability ensures that the web edge is always visible and the average brightness changes due to unequal coverage.
  • Fig. 4 is a camera image of a pulp web with edge region
  • Fig. 5 represent an inventive arrangement for determining the unevennesses in the transmitted light.
  • Fig. 1 shows the scheme of a Zellstofftrockêtsanange, in which a
  • Pulp suspension is fed via a headbox onto a sieve 4. It can be a fourdrinier with or without Top Former, as shown, but also a twin wire, in which the pulp suspension between two screens in a first wedge-shaped dewatering zone is abandoned. In the wet part 1 then follow several pressing stages 2, which as shown may have a common felt 4 or as separate presses with separate felts for each
  • Fig. 2 shows the different unevenness viewed with a transmitted light method, i. Lighting unit and camera are arranged on different sides of the pulp web. Depending on the composition and the
  • Fig. 3 shows this situation when using a line laser.
  • one (shown here) or several laser lines are projected onto the pulp web with a suitable optical system.
  • the deviation from the straight line is then a measure of the unevenness of the pulp web. It can be seen here with a smooth surface 11 practically a straight line, at beginning irregularities 12 a slightly wavy line and deep grooves 13 a jagged line.
  • the standard deviation or a rating of the peak values can be used as a measure of the deviation from the straight line.
  • Fig. 4 shows a camera image of the pulp web with the detection of the edge region.
  • 3 laser lines 14 are shown, with which the surface texture at several positions of the pulp web can be measured simultaneously.
  • the smoothness of the web edge 15 is used here as a parameter, with the lighter surface representing the lighting unit directly.
  • Partial air pockets (blistering) 16 are also present in the marginal area. 16. Extremely irregular edges 15 as well as air pockets 16 can lead to unexpected tears and thus
  • FIG. 5 shows the arrangement of a system for assessing the hydraulic / mechanical load of a pulp web during production
  • a lighting device 19 is arranged above the pulp web 18.
  • a camera 17 which detects the intensity distribution of the penetrating light. The difference in intensity between light and dark areas then forms a parameter for the unevenness of the pulp web 18. Based on this measured variable and corresponding limit values, a control of the system can then take place in such a way that breaks or delamination of the pulp web are avoided.
  • a variant of the determination of the unevenness of the web is shown by means of laser 20. For this purpose, one or more lines are projected by means of a suitable optics at a certain angle to the pulp web 18.
  • Deviation of the projected line from the straight line is then a measure of the
  • this measurement is combined with a measurement by means of transmitted light method.
  • the laser 20 further serves to determine the exact position of the measuring device 23 in relation to the pulp web 18 and optionally, the position is corrected starting from the measuring signal such that the distances provided are optimally adjusted both in height and transverse to the web running direction. For adjusting the distance of the
  • Measuring device 23 is a motor 21 and to adapt to the position transverse to the web running direction, a motor 22 is provided.
  • the invention is not limited by the illustrated examples. Thus, e.g. Also, several cameras arranged side by side can be installed or the camera traversing over the web width can be provided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beurteilung der hydraulisch/mechanischen Belastung einer Zellstoffbahn während der Produktion. Es ist vornehmlich dadurch gekennzeichnet, dass durch ein optisches System eine Messgröße gebildet wird, welche den Grad der Unebenheit bzw. die Tiefen der Furchen in der Zellstoffbahn beschreibt. Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens bei der ein optisches System bestehend aus einer Beleuchtungseinrichtung (19), einer Kamera (17) und einem Regelsystem vorgesehen ist. Mit einem derartigen Verfahren bzw. einer derartigen Anlage wird es möglich die Ursachen von Abrissen und Delaminationen von Zellstoffbahnen frühzeitig zu erfassen und entsprechend gegenzusteuern um die Abrisse bzw. Delaminationen zu verhindern.

Description

VERFAHREN UND ANLAGE ZUR BESTIMMUNG DER
HYDRAULISCH/MECHANISCHEN BEANSPRUCHUNG VON ZELLSTOFFBAHNEN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Beurteilung der
hydraulisch/mechanischen Belastung einer Zellstoffbahn während der Produktion in einer Zellstofftrocknungsanlage bestehend aus einem Bahnformationsteil, einem Pressenteil und einer thermischen Trocknungsanlage, mit dem Ziel der Vorhersage und Vermeidung von Bahnabriss.
Zellstoff ist ein Rohstoff unter anderem für die Papierindustrie und wird auf Anlagen mit bis zu mehreren 1000 Tagestonnen produziert. Das Investitionsvolumen für diese Anlagen kann dabei mehrere 100 Millionen Euro betragen.
Der Produktionsprozess verläuft ähnlich der Papierherstellung. Nach der Gewinnung der Zellstofffasern in einem Kochprozess wird eine Zellstoffsuspension auf Siebe oder Transportfilze aufgespritzt. Auf dem Sieb beziehungsweise zwischen Sieben und Filzen wird nun der Zellstoff mit Geschwindigkeiten von bis zu 300m/min entlang der Maschine transportiert und entwässert. Während des Transportes verliert der Zellstoff kontinuierlich Wasser. Im Verlauf des Nassteils (Formier- und Pressenzone) der Produktionsmaschine durchläuft der Zellstoff mehrere Entwässerungs- und
Pressstufen mit dem Ziel den Wassergehalt kontinuierlich zu reduzieren. Während in der Formierzone meist sanfte Entwässerungselemente mittels Flächenlast
(volumetrische Verdrängung in keilförmigen Elementen, gravitäre und/oder vakuumunterstützte Entwässerungstische mittels perforierten Platten oder Leisten) verwendet werden, bestehen die Pressstufen aus Walzenpaaren, die einen Spalt bilden durch welchen der Zellstoff unter hohem Druck hindurchtransportiert wird.
Zur Verbesserung der Entwässerungsleistung werden Walzen oftmals mit
Vakuumabsaugung, radialen Bohrungen und/oder mit Rillen in Umfangsrichtung ausgeführt.
Nachdem der Zellstoff die Pressstufen durchlaufen hat erfolgt eine weitere
Reduzierung des Trockengehaltes durch thermische Trocknung. Nach Erreichen eines vorgegebenen Endtrockengehaltes typisch um 90 % - 95 %, aber auch darüber, wird die Zellstoffbahn zu Blättern geschnitten, gestapelt und zu Ballen verpresst. Im Gegensatz zur Papierherstellung ist die Oberflächenbeschaffenheit der
Zellstoffbahn von Untergeordneter Bedeutung.. Das wichtigste Optimierungskriterium bei der Zellstoffproduktion besteht darin mit einer gegebenen Anlage eine möglichst hohe Produktionskapazität unter Einhaltung des Endtrockengehaltes zu erreichen ohne, dass die Zellstoffbahn abreißt oder sich in Schichten aufspaltet (Delamination) und die Bahn reißt. Abrisse führen so zu einer ungewollten und kostspieligen
Produktionsunterbrechung.
Die Grundfestigkeit einer Zellstoffbahn hinsichtlich Abriss und Delamination wird großteils von der Holzart, Faserbeschaffenheit, Flächengewicht, der
Produktionsgeschwindigkeit, Maschineneinstellungen, den zugesetzten Chemikalien und Zustand von Entwässerungselementen sowie von Filzen und Sieben bestimmt. Diese Parameter sind während des Produktionsprozesses schwer bestimmbar, veränderlich und liefern keinen unmittelbaren Hinweis auf bevorstehenden Abriss aufgrund verminderter Bahnfestigkeit oder Delamination.
In den Entwässerungselementen wird die Zellstoffbahn oft zu hoch hydraulisch belastet und dadurch zerstört. Vor allem beim Durchlaufen eines Pressspaltes (Nip) wird die Zellstoffbahn einstellbaren Liniendrücken ausgesetzt welche zu einem Druckgradienten in Produktionsrichtung führen und das Wasser aus dem Spalt drängen. Mit zunehmender Produktionsgeschwindigkeit und zunehmenden
Liniendrücken beispielsweise erhöht sich dieser Druckgradient auf der Einlaufseite des Spaltes und führt zu immer größeren Strömungsgeschwindigkeiten des Wassers und Kräften auf die Fasern innerhalb der Zellstoffbahn.
Abhängig von der Grundfestigkeit und Faserzusammensetzung der Zellstoffbahn werden schwächer bindende Fasern von der Strömung ausgewaschen und lagern sich an Stellen geringerer Druckkräfte wieder an. Es entstehen Kanäle zwischen immer dichteren Faseransammlungen in denen sich die Strömungsgeschwindigkeit zusätzlich erhöht und die weitere Auswaschung von Fasern begünstigt.
Diese so entstandenen Schwachstellen werden mit zunehmender
Produktionsgeschwindigkeit und zunehmenden Liniendrücken immer ausgeprägter und werden als eigentliche Ursache für Bahneinriss, Abriss und Delamination gesehen.
Schwachstellen in der Zellstoffbahn entstehen weiters durch unsauberen
Randbeschnitt z.B. infolge Verschleiß der Wasserstrahl Düsen sowie durch Lufteinschlüsse infolge angesaugter Luft über Verschleiß an Dichtungen. Beides schwächt die Zellstoffbahn und führt insbesondere im Randbereich zu Einrissen und in Folge häufigeren Abrissen der Zellstoffbahn.
Abhängig von der Grundfestigkeit der Zellstoffbahn und vom Zustand der
Produktionsmaschine bilden sich diese Schwachstellen bei größeren oder kleineren Produktionsgeschwindigkeiten und Liniendrücken und bilden daher ein von anderen Parametern weitgehend unabhängiges Gesamtkriterium für die Belastung der Zellstoffbahn.
Das optische Erscheinungsbild der Zellstoffbahn verändert sich somit bei
zunehmender Belastung von einer glatten Struktur zu einer unebenen knotigen Struktur mit belastungsabhängig unterschiedlich tiefen Furchen, bis hin zu Rissen und Löchern in der Zellstoffbahn.
Aufgabe der Erfindung ist es den Grad der Unebenheiten bzw. Tiefe der Furchen, die Unebenheit des Randbeschnitts sowie die Zahl dünner Stellen und insbesondere Rissen im Randbereich messtechnisch zu erfassen und die
Produktionsgeschwindigkeit oder andere Einflussgrößen so zu regeln, dass ein vorgegebener Sollwert dieser Messgrößen bestmöglich eingehalten wird und damit die größtmögliche Produktionskapazität der Anlage unter den gerade gegebenen Randbedingungen erreicht wird.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass durch ein optisches System mehrere Parameter gleichzeitig erfasst und daraus Messgrößen gebildet werden, welche den Zustand der Zellstoffbahn, insbesondere den Grad der Unebenheit bzw. die Tiefen von Furchen hinsichtlich der Festigkeit der Zellstoffbahn beschreiben.
Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Parameter der Zellstoffbahn als auch des Randes der Zellstoffbahn gleichzeitig erfasst werden. Damit können mit einer Messeinrichtung mehrere Einflussparameter gleichzeitig erfasst werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Parameter durch das optische System nach einem Pressenteil vor der thermischen Trocknungsanlage erfolgt. Damit kann auf Veränderungen in der Bahnstruktur zeitnah reagiert werden. Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zellstoffbahn von der Oberseite beleuchtet und mit einer Kamera die
Intensitätsverteilung des durchscheinenden Lichtes als Durchlicht auf der Unterseite erfasst wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messgröße zur Beschreibung der Unebenheit der Zellstoffbahn durch den
Intensitätsunterschied des durchscheinenden Lichts zwischen hellen und dunklen Bereichen gebildet wird, wobei auch zur Bestimmung des Intensitätsunterschieds die Standardabweichung der Intensität vom Mittelwert über eine bestimmte Fläche als Messgröße gebildet werden kann.
Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich lokale Spitzenwerte der Intensität berücksichtigt werden, wobei vorzugsweise vor der Berechnung der Helligkeitsunterschiede die Intensität auf den Mittelwert normiert wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Laserlinien unter einem bestimmten Winkel auf die Zellstoffbahn projiziert werden, wobei die von der Kamera ermittelte Abweichung der projizierten Laserlinie bzw. Linien von der Geraden als Maß für die Unebenheit der Zellstoffbahn herangezogen wird.
Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Grades der Unebenheit zeitlich sequenziell, über die Breite der Zellstoffbahn traversierend durchgeführt wird.
Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Grades der Unebenheit zeitlich parallel durch mehrere
nebeneinander angeordnete optische Systeme, insbesondere Kamerasysteme, durchgeführt wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Anlage zur Beurteilung der
hydraulisch/mechanischen Belastung einer Zellstoffbahn während der Produktion in einer Zellstofftrocknungsanlage bestehend aus einem Bahnformationsteil. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches System bestehend aus einer
Beleuchtungseinrichtung, einer Kamera und einem Regelsystem vorgesehen ist, das nach einem Pressenteil vor der thermischen Trocknungsanlage angeordnet ist. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung auf der Oberseite und die Kamera auf der Unterseite der Zellstoffbahn angeordnet sind. Damit kann die Kamera immer im Bereich arbeiten, der vom Dampf der Bahn nicht betroffen ist. Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Beleuchtungseinrichtung eine Lasereinheit vorgesehen ist. Damit kann einerseits die Unebenheit der Zellstoffbahn erfasst werden, andererseits auch die Lage des optischen Systems für die Messung optimal eingestellt werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine gabelförmige Vorrichtung vorgesehen ist, wobei die Zellstoffbahn zwischen den beiden Armen der Gabel verläuft und vorteilhafterweise die gabelförmige Vorrichtung in vertikaler und horizontaler Richtung verfahrbar ist.
Zur Vermeidung von Bahnabriss oder Delamination wird in erster Linie die
Produktionsgeschwindigkeit reduziert wenn ein vorher eingestellter Sollwert für die Unebenheit der Zellstoffbahn überschritten wird.
In vorteilhafter Weise kann empirisch durch Verändern anderer Prozessparameter welche die Produktionsgeschwindigkeit nicht verringern der Einfluss dieser
Parameter auf die Unebenheit der Zellstoffbahn ermittelt werden (Modell). Durch einen modellbasierenden Regler werden in Folge zuerst jene Parameter unter Berücksichtigung der prozesstechnischen Grenzen zur Regelung herangezogen, welche die Produktionsgeschwindigkeit nicht verringern. So ist es möglich ein Erfahrungs- und/oder Regelwissen aufzubauen und typische Erscheinungsformen in den Bildern automatisch zu Kategorisieren. Die Kategorien können entweder als Regel definiert oder durch Lernverhalten automatisch gebildet werden. Auch eine Kombination ist denkbar.
Das optische Erscheinungsbild der Zellstoffbahn verändert sich somit bei
zunehmender Belastung von einer glatten Struktur 8, 11 zu einer unebenen knotigen Struktur 10,13 mit belastungsabhängig unterschiedlich tiefen Furchen, bis hin zu Löchern und Einrissen 16 in der Zellstoffbahn.
Sinngemäß erfolgt die Erfassung der oben beschriebenen Parameter nach der letzten Pressstufe 5, da erst danach keine weiteren wesentlichen mechanischen Beanspruchungen mehr zu erwarten sind, welche die Festigkeit der Zellstoffbahn verringern. Eine Erfassung nach der Trocknung 3 erweist sich als ungünstig, da die Parameter erst nach minutenlanger Verzögerung ermittelt werden können.
Unmittelbar nach der letzten Pressstufe 5 wird die Zellstoffbahn bauartbedingt schräg nach oben 7 und nach einer Umlenkung senkrecht 6 nach oben in den Trockner 3 geführt. Der vertikale Teil 6 der Zellstoffbahn ist beidseitig von dichtem
aufsteigendem Dampf umgeben und für eine optische Inspektion ungeeignet.
Im schräg nach oben führenden Abschnitt 7 ist die Oberseite der Zellstoffbahn 18 von dichtem Dampfnebel bedeckt, der eine optische Inspektion mit hinreichender Genauigkeit ebenfalls nicht zulässt. An der Unterseite steigt der Dampf insbesondere an den Rändern nach oben auf und bildet somit im Randbereich eine Zone die hinreichend frei von kondensierendem Dampf ist um eine optische Inspektion der Oberfläche mit den erforderlichen Auflösungen <0,2mm zu ermöglichen.
Die Inspektion der Schwachstellen in der Zellstoffbahn erfolgt durch ein
Kamerasystem im Durchlicht in gleicher weise wie die visuelle Inspektion im Labor erfolgt. Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung in Kombination mit einer ausgewählten Position an der Anlage welche es ermöglicht unter den beschriebenen Umgebungsbedingungen die oben beschriebenen Schwachstellen der Zellstoffbahn im Betrieb in vergleichbarer Qualität zu ermitteln wie im Labor.
Dabei wird die Kamera 17 am Rand, unterhalb der Zellstoffbahn im schräg
aufsteigenden Teil 7 der Zellstoffbahn 18 montiert. Die Beleuchtung 19 wird auf der Oberseite der Zellstoffbahn 8 angebracht. Während sich die Dampfentwicklung im Bereich oberhalb der Zellstoffbahn positiv auf eine gleichmäßige Beleuchtungsstärke auswirkt verhindert die Montage der Kamera in deutlichem Abstand unterhalb der Zellstoffbahn ein Kondensieren von Feuchtigkeit auf der Linse.
Der Bildausschnitt wird so gewählt dass der Bahnrand 15 erkennbar ist und seine Position im Bild gemessen werden kann. Der Rand 15 unterscheidet sich durch einen dunklen Helligkeitswert vom sehr hellen Bereich außerhalb der Zellstoffbahn. Die Abweichung der Randlinie 15 von der Geraden zeigt die Qualität des
Randbeschnitts wobei geringe Abweichungen einem sauberen Schnitt entsprechen. Auf die Unterseite der Zellstoffbahn werden eine oder mehrere Laserlinien 14 auf die Zellstoffbahn projiziert. Der Laser 20 ist unter einem bestimmten Winkel zur Kamera 17 angebracht, sodass aus der Abweichung der Linie von der Geraden die
Oberflächenrauigkeit berechnet werden kann. Schwachstellen der Zellstoffbahn zeigen sich im Durchlicht als hellere Bereiche wobei die Helligkeit ein Maß für die Schwächung der Zellstoffbahn darstellt. Entsprechend ihrer Art werden die hellen Stellen als Risse (längliche dünne Objekte) oder Blasen (flächige große Objekte) klassifiziert und gezählt. Alle beschriebenen Größen zusammen geben ein
Zustandsbild der Zellstoffbahn, welches eng mit der Abrisswahrscheinlichkeit korreliert ist.
Die Position der Zellstoffbahn ändert sich betriebsbedingt in vertikaler Richtung als auch in horizontaler Richtung. Um diese Bewegungen auszugleichen ist die
Vorrichtung in diesen beiden Richtungen automatisch verfahrbar. Durch die vertikale Verstellbarkeit ist gewährleistet, dass sich Kamera und Laser immer im Fokus befinden und die Beleuchtungsintensität durch konstanten Abstand zur Zellstoffbahn gleich bleibt. Durch die horizontale Verstellbarkeit wird gewährleistet, dass der Bahnrand immer gleich sichtbar ist und sich die mittlere Helligkeit durch ungleiche Überdeckung verändert. Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei
Fig. 1 das Schema einer Zellstofftrocknung Produktionsanlage,
Fig. 2 die Oberfläche einer Zellstoffbahn mit unterschiedlichen Unebenheiten bei Durchlicht,
Fig. 3 die Oberfläche einer Zellstoffbahn mit unterschiedlichen Unebenheiten bei Bestrahlung mit einem Linienlaser,
Fig. 4 ein Kamerabild einer Zellstoffbahn mit Randbereich und
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Anordnung zur Bestimmung der Bahnunebenheiten im Durchlicht darstellen.
Fig. 1 zeigt das Schema einer Zellstofftrocknungsanlange, bei der eine
Zellstoffsuspension über einen Stoffauflauf auf ein Sieb 4 aufgegeben wird. Es kann sich dabei um ein Langsieb mit oder ohne Top Former, wie dargestellt, aber auch um ein Doppelsieb handeln, bei dem die Zellstoffsuspension zwischen zwei Siebe in eine erste keilförmige Entwässerungszone aufgegeben wird. Im Nassteil 1 folgen dann mehrere Pressstufen 2, wobei diese wie dargestellt einen gemeinsamen Filz 4 aufweisen können oder als separate Pressen mit getrennten Filzen für jede
Pressstufe ausgebildet sein können. Nach der Nasspartie 1 folgt dann eine thermische Trockenstufe 3. Der Übergang der Zellstoffbahn 18 in den Trockner 3 erfolgt in einem freien Zug im schräg nach oben führenden Abschnitt 7 und nach einer Umlenkung in einem senkrecht nach oben führenden Teil 6. Anschließend daran wird die Zellstoffbahn mit einem üblichen Endtrockengehalt von ca. 90 % - 95% zu Blättern geschnitten, gestapelt und zu Ballen verpresst, wobei die Ballen dann zu den Papierfabriken oder anderen Zellstoff verarbeitenden Verbrauchern für eine Weiterverarbeitung transportiert werden.
Fig. 2 zeigt die unterschiedlichen Unebenheiten mit einem Durchlichtverfahren betrachtet, d.h. Beleuchtungseinheit und Kamera sind auf unterschiedlichen Seiten der Zellstoffbahn angeordnet. Abhängig von der Zusammensetzung und der
Belastung der Zellstoffbahn in den Pressen (Pressnips 5) entstehen Schwachstellen, die zu ungewünschten Abrissen bzw. zur Delamination der Bahnschichten führen können. Auch hier wechselt das optische Erscheinungsbild von einer glatten
Oberfläche 8 praktisch ohne Schwachstellen über beginnende Unebenheiten 9 zu einer unebenen knotigen Struktur 10 mit belastungsabhängigen Furchen. In weitere Folge treten dann Löcher oder Risse in der Zellstoffbahn auf. Diese Schwachstellen sind die eigentliche Ursache für Bahnabrisse und Delamination.
Fig. 3 zeigt diese Situation bei Verwendung eines Linienlasers. Dazu werden mit einer geeigneten Optik eine (hier dargestellt) oder mehrere Laserlinien auf die Zellstoffbahn projiziert. Die Abweichung von der Geraden ist dann ein Maß für die Unebenheiten der Zellstoffbahn. Man erkennt hier bei glatter Oberfläche 11 praktisch eine gerade Linie, bei beginnenden Unebenheiten 12 eine leicht gewellte Linie und bei tiefen Furchen 13 eine gezackte Linie. Als Maß für die Abweichung von der Geraden kann die Standardabweichung oder auch eine Bewertung der Spitzenwerte herangezogen werden.
Fig. 4 zeigt ein Kamerabild der Zellstoffbahn mit der Erfassung des Randbereiches. Hier sind 3 Laserlinien 14 dargestellt, mit denen die Oberflächenbeschaffenheit an mehreren Positionen der Zellstoffbahn gleichzeitig gemessen werden kann. Weiters wird hier die Glattheit des Bahnrandes 15 als Parameter herangezogen, wobei die hellere Fläche die Beleuchtungseinheit direkt darstellt. Im Randbereich gibt es auch teilweise Lufteinschlüsse (Blasenbildung) 16. Sowohl stark unregelmäßige Ränder 15 als auch Lufteinschlüsse 16 können zu unerwarteten Einrissen und somit
Bahnabrissen führen. Fig. 5 zeigt die Anordnung einer Anlage zur Beurteilung der hydraulisch/ mechanischen Belastung einer Zellstoffbahn während der Produktion und
Bestimmung der Bahnunebenheiten im Durchlicht. Oberhalb der Zellstoffbahn 18 ist eine Beleuchtungseinrichtung 19 angeordnet. Unterhalb der Zellstoffbahn 18 befindet sich eine Kamera 17, die die Intensitätsverteilung des durchdringenden Lichts erfasst. Der Unterschied der Intensität zwischen hellen und dunklen Bereichen bildet dann eine Messgröße für die Unebenheit der Zellstoffbahn 18. Ausgehend von dieser Messgröße und entsprechenden Grenzwerten kann dann eine Regelung der Anlage derart erfolgen, dass Abrisse bzw. eine Delamination der Zellstoffbahn vermieden werden. Ergänzend ist eine Variante der Bestimmung der Bahnunebenheiten mittels Laser 20 dargestellt. Dazu werden eine oder mehrere Linien mittels einer geeigneten Optik unter einem bestimmten Winkel auf die Zellstoffbahn 18 projektiert. Die
Abweichung der projizierten Linie von der Geraden ist dann ein Maß für die
Unebenheiten. Zur Verbesserung der Aussagekraft wird diese Messung mit einer Messung mittels Durchlichtverfahrens kombiniert. Der Laser 20 dient weiters dazu, die genaue Position der Messvorrichtung 23 im Verhältnis zur Zellstoffbahn 18 zu bestimmen und gegebenenfalls wird ausgehend vom Messsignal die Position derart korrigiert, dass die vorgesehenen Abstände sowohl in der Höhe als auch quer zur Bahnlaufrichtung optimal eingestellt sind. Zur Abstandsanpassung der
Messvorrichtung 23 dient ein Motor 21 und zur Anpassung an die Position quer zur Bahnlaufrichtung ist ein Motor 22 vorgesehen.
Die Erfindung ist nicht durch die dargestellten Beispiele beschränkt. So können z.B. auch mehrere nebeneinander angeordnete Kameras installiert werden oder die Kamera traversierend über die Bahnbreite vorgesehen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Beurteilung der hydraulisch/mechanischen Belastung einer Zellstoffbahn während der Produktion in einer Zellstofftrocknungsanlage bestehend aus einem Bahnformationsteil, einem Pressenteil und einer thermischen Trocknungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein optisches System mehrere Parameter gleichzeitig erfasst und daraus
Messgrößen gebildet werden, welche den Zustand der Zellstoffbahn (18), insbesondere den Grad der Unebenheit bzw. die Tiefen von Furchen hinsichtlich der Festigkeit der Zellstoffbahn beschreiben.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Parameter der Zellstoffbahn als auch des Randes (15) der Zellstoffbahn gleichzeitig erfasst werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die
Messung der Parameter durch das optische System nach einem Pressenteil (2) vor der thermischen Trocknungsanlage (3) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellstoffbahn (18) von der Oberseite beleuchtet (19) und mit einer Kamera (17) die Intensitätsverteilung des durchscheinenden Lichtes als Durchlicht auf der Unterseite erfasst wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messgröße zur Beschreibung der Unebenheit der Zellstoffbahn durch den
Intensitätsunterschied des durchscheinenden Lichts zwischen hellen und dunklen Bereichen gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Intensitätsunterschieds die Standardabweichung der Intensität vom Mittelwert über eine bestimmte Fläche als Messgröße gebildet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich lokale Spitzenwerte der Intensität berücksichtigt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Berechnung der Helligkeitsunterschiede die Intensität auf den
Mittelwert normiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Laserlinien (14) unter einem bestimmten Winkel auf die Zellstoffbahn projiziert werden, wobei die von der Kamera (17) ermittelte Abweichung der projizierten Laserlinie bzw. Linien von der Geraden als Maß für die Unebenheit der Zellstoffbahn (18) herangezogen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Grades der Unebenheit zeitlich sequenziell, über die Breite der Zellstoffbahn traversierend durchgeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Grades der Unebenheit zeitlich parallel durch mehrere nebeneinander angeordnete optische Systeme, insbesondere
Kamerasysteme, durchgeführt wird.
12. Anlage zur Beurteilung der hydraulisch/mechanischen Belastung einer
Zellstoffbahn (18) während der Produktion in einer Zellstofftrocknungsanlage bestehend aus einem Bahnformationsteil (1 , 2, 4), dadurch gekennzeichnet, dass ein optisches System bestehend aus einer Beleuchtungseinrichtung (19), einer Kamera (17) und einem Regelsystem vorgesehen ist, das nach einem Pressenteil (2) vor der thermischen Trocknungsanlage (3) angeordnet ist. 3. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtung (19) auf der Oberseite und die Kamera (17) auf der Unterseite der
Zellstoffbahn (18) angeordnet sind.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Beleuchtungseinrichtung eine Lasereinheit (20) vorgesehen ist.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine gabelförmige Vorrichtung (23) vorgesehen ist, wobei die Zellstoffbahn (18) zwischen den beiden Armen der Gabel verläuft und vorteilhafterweise die gabelförmige Vorrichtung (23) in vertikaler (mittels Motor 21 ) und horizontaler (mittels Motor 22) Richtung verfahrbar ist.
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