Accueil Usines et Technologies Optimisation Augmenter l'étendue des contrôles de la partie humide; est-ce dans les plans ?

Augmenter l'étendue des contrôles de la partie humide; est-ce dans les plans ?

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Contrôles de la partie humide: troisième partie d'une série de trois segments

Les contrôles actuels de la partie humide pourraient être étendus afin d'inclure la préparation de la pâte et le processus de formation de la feuille, ainsi que le retour d'information de nombreuses mesures en ligne supplémentaires et des tests de laboratoire fonctionnels.

Les contrôles à variables multiples de la partie humide d'une machine à papier ainsi que les applications qui intègrent les contrôles de rétroaction à partir du scanner de la partie sèche,ont fait leurs preuves etont offert des avantages impressionnants. D'ailleurs, ils sont si bien implantés que les fournisseurs de contrôles de procédésinstallent leurs modèles de contrôle à variables multiples comme si il s'agissait de produitscourants. Ces contrôles assurent une stabilité de la partie humide qui se transporte tout au long du processus de fabrication du papier.

Un rêve illusoire ou un pas en avant?

Jusqu'à présent, nous contrôlonsprincipalement les bases de la fabrication du papier: l'eau collée et la consistance de caisse d'arrivée, l'électrochimie, les taux d'ajout de charges, le poids de base, l'humidité et la teneur en composites. Les propriétés de la feuille humide et de la feuille sèche sont stabilisées, ce qui réduit les pertes au démarrage, améliore l'exploitation de la feuille et les délais de reprise des opérations, et permet une certaine optimisation des coûts des composites de fabrication. Cependant, on pourrait en faire beaucoup plus pour étendre lescontrôles à variables multiples d'aujourd'hui. Plus de propriétés pourraient être ajoutées aux contrôles en incluant la préparation des composites de fabrication et les procédés de formation de feuilles, là mêmeoù la plupart des propriétés du papier sont développées. En combinant la gestion de ces nombreux processus, beaucoup demesures supplémentaires des parties humides et sèches pourraient être utilisées. Entre autres les propriétés de la fibre, les niveaux de fines, l'indice d'égouttage, le drainage sur fil, la formation de la feuille, la porosité et d'autres mesures de feuilles sèches. Il serait concevable d'ajouter l'humidité de la feuille et la sortie de presse au schéma de contrôle, puisque ces éléments sont aussi affectés par les conditions de la partie humide. En outre, en étendant les variables contrôlées pour inclure des tests de qualité en laboratoire, ou pourrait ajouter d'autres propriétés à une stratégie globalement assez complète. Passer de contrôles à variables multiples à un modèle multidimensionnel serait un pas en avant pour la science de la fabrication du papier. Comme nous le savons, l'ajustement chimique et la rétention par les flux d'additifs affecte un grand nombre de variables connexes. Par ailleurs,de nombreuses propriétés d'exploitation de lafeuille sont touchées par la préparation des composites et les processus de formage de la feuille. Tout compte fait, il est souvent difficile de trouver le point de rendement optimal, ou la fenêtre optimale comme disent les papetiers.

Ces contrôles étendus et multidimensionnels sont-ils dans les plans, ou s'agit-il pour l'instant d'un rêve illusoire ?

Preuves d'interrelations

Il existe déjà des cas documentés prouvant l'effet des interrelations entre les variables manipulées et contrôlées sur les fibres et sur la rétention de la charge, au-delà de l'effet des adjuvants de rétention et de l'électrochimie. Par exemple, le drainage est affecté par l'indice d'égouttage, la demande de charge cationique et le taux d'ajout de produits chimiques. En outre, la formation de la feuille est influencée par une variété de conditions de formation de la zone, incluant la dynamique des fluides, les propriétés des fibres, ainsi quela coagulation et la floculation d'ajouts chimiques. De plus, il est connu que la demande de charges influe sur le point oul'angle de relâche des rouleaux centraux de la presse, dont la stabilité affecte directement l'exploitation de la feuille. Selon unexpérimenté papetier européen, «À plus de 1500 m / min et avec un faible grammage, la fenêtre d'exploitation est très étroite et les tirages sont essentiels." Les contrôlespermettant aux papetiers de rester dans cette fenêtre étroite sont les bienvenus et offrent un bon retour sur l'investissement. La figure 1 montre que l'angle de relâche du rouleau central est influencé par la demande de charges. Dans ce cas-ci, l'angle de relâche a été mesurédans le tirage par un capteur laser. Mais pourquoi se casser la tête, si une machine à papier est déjà munie d'un système de caméras qui surveille en permanence le point de relâche ? Voir la figure 2. En cartographiant l'emplacement pixélisédu point de relâche, un avis automatique de stabilité du point de relâche pourrait être émis et, si le système de caméra est relié à un SCQ ou à un SCD, le contrôle du point de relâche serait possible. Quand verrons-nous des analyses de rupture en images reliées ou intégrées aux SCQ/SCD ? S'agit-il d'un autre rêve ?

 

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Figure 1: L'angle de relâche sur un rouleau central de presse est affecté par la demande de charges de composites. Une relation similaire entre la charge etl'humidité de la feuille de presse humide est également documentée.

 

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Figure 2: Le point de relâche de la feuille peut être surveilléen continu par un système d'analyse d'images. Pourquoi ne pas calibrer ce point de relâche par cartographie pixéliséeet relier cette mesure en temps réel à un contrôle automatisé d'un SCQ ou SCD? L'image de la caméra est une gracieuseté de Metso.


Élargir le champ d'application

Le formage de la feuille de papier et le développement des propriétés physiques sont également fortement influencés par le raffinage des fibres. Les analyseurs d'égouttage offrent des mesures que les papetiers utilisent pour déterminer l'énergie de raffinage spécifique requise, ce qui est généralement contrôlé automatiquement. La prochaine étape logique consiste à étendre la portée de ce contrôle afin d'inclure les réglages des indicateurs de fabrication de papier quant au drainage ou aux mesures de propriétés du papier, que ce soit en ligne ou en laboratoire. La figure 3 illustre comment une mesure en ligne du raffinage des composites de machine à carton double affecte l'aspiration de couche, la pression du séchoir, et influe également sur les tests de résistance du carton - Tests de compression Mullen et STFI. Ce type d'analyse en temps réel fait ressortir les forces du traitement de l'information offert par les systèmes d'informations ou SCD. Des lectures synchronisées de différentes variables de la fabrication de papier peuvent être comparées et un modèleinteractif et multidimensionnel peut être misen place.

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Figure 3: Les changements de niveauxde raffinage d'une machine à carton peuvent affecter les indicateurs de drainage, tel que l'aspiration de couche et la pression du séchoir, ainsi que les tests de résistance comme ceux de compression Mullen et STFI.


Les papetiers contrôlent déjà manuellement les propriétés des fibres en vue des testsfinaux des feuilles. Par exemple, un producteur de papier SC gère l'usure CD et la porosité, mesurant chaque bobine par un test laboratoire automatisé, de sorte qu'ils soient tous deux dans une fenêtre optimale.

Parfois, lorsqu'un changement au point de fonctionnement est effectué, les opérateurs doivent faire face à des réponses de processus qui affectent les tests de qualité de papier continu de manière contradictoire. De temps en temps, on accepte de faire un compromis lorsqu'une variable est priorisée tandis qu'une autre demeure dans un cadre contraignant. Les ingénieurs de contrôle ont les moyens de le faire avec les logiciels dont ils disposent.

Les systèmes deprocessus automatisés peuvent répliquer les meilleures pratiques d'exploitation et les exécuter de manière répétée, c'est donc un argument en faveur de l'automatisation en tant que moyen d'atteindre ce point de fonctionnement optimal de manière continue, indépendamment de l'expérience de l'opérateur. La constance est une vertu dans la fabrication du papier étant donné que l'exploitation se fait 24h/24, 7 jours sur 7.

Le point d'équilibre idéal

La connaissance de la chimie de procédés de la partie humide permet aux papetiers de fonctionner à un point d'équilibre idéal, là où les additifs sont les plus efficaces et ne sont pas gaspillés. Dans un exemple, illustré à la figure 4, un producteur de carton double a déterminé que, une fois atteint un certain dosage optimal d'agent de résistance à l'humidité, toute dose supplémentaire devient inefficace car lespartiesde fibres réactives aux charges sont saturées. Le personnel d'usine a conclu que les mesures de charges peuvent être utilisées pour atteindre de meilleures propriétés de résistance à l'humidité avec des doses chimiques inférieures. Un modèle permettant de lier les dosesd'additifs aux coûts, ainsi que l'électrochimie aux tests de propriété de la feuille, serait un candidat idéal pour les contrôlesmultidimensionnels.

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Figure 4. Le dosage de résistance à l'humidité a un effet moindre sur la traction humide au-delà d'un certain point où lesparties réactives aux charges se saturent. Les charges influencent également les niveaux d'écume des fosses sous toile.


 En attendant d'être utilisés

Bon nombre des mesures requises pour un modèle de contrôle multidimensionnel existent déjà et ont fait leurs preuves. Les dimensions des fibres et l'égouttage sont maintenant échantillonnésen ligne et ces propriétés influencent le processus de formation et de drainage. La rétention est bien mesurée et contrôlée aujourd'hui, mais la prochaine étape pourrait consister à aussi contrôler le drainage. (Avez-vous remarqué le nombre de nouvelles mesures de drainage qui ont été annoncées récemment?) L'électrochimie est un type de mesure bien établi, mais à quel point son potentiel de contrôle est-il réalisé ? La formation peut être mesurée à la partie humide et sèche, et la gamme de mesures de la partie sèches'agrandit. Et n'oublions pas les mesures automatisées en laboratoire qui sont faites après chaque bobine.

Les systèmes informatiques sont un autre ingrédient primordial, car ils peuvent établir un lien entre toutes ces données qui sont recueillies à des moments différents avec des cycles de mise à jour différents. Cependant, les systèmes de contrôle de procédés excellent à repérer les décalages dans le temps et effectuer des ajustements de contrôle appropriés.

Les propriétéscomplémentaires d'un modèle multidimensionnelne demandent qu'à être exploitées. Certains signes positifs sont perceptibles. Par exemple, un fournisseur de SCQ a publié un document technique montrant comment un contrôleà variables multiples permet de gérer et de stabiliser la rétention, le drainage et la formation de lafeuille tout en atteignant les objectifs de profit. Le but était d'augmenter la teneur en composites de la feuille, sans sacrifier la qualité et tout en produisant un retour sur l'investissement. Cet objectif a été atteint.

Un modèle profitable est essentiel

Afin que lescontrôles à variables multipless'étendent au-delà des frontières actuelles, leur justification et les objectifs de profit doivent être bien calculés par les papetiers et démontrés par les fournisseurs d'automatisation. Plus important encore, il doit y avoir un modèle de profit correspondant pour chaque modèle de contrôle.

Imaginez contrôler un processus de machine à papier en partantde la préparation de base jusqu'à la bobine afin de répondre à tous les besoins du client, et ce à coût de production minimum et à un taux d'exploitation maximum. C'est l'objectif rêvé des contrôles de fabrication du papier, et il ya un avantage économique important associé à sa réalisation. Cependant, c'est un objectif assez large et plutôt flou, donc cette approche globale est peut-être un peu trop dure à avaler d'un coup. Une approche plus ciblée, par étapes et orientée vers des résultats pourrait avoir plus de chances de succès.

De plus, les fournisseurs doivent être en mesure de démontrer que ce type de contrôle peut être économiquement viable sur le long terme. Les processus de fabrication du papier changent et les contrôles doivent évoluer avec eux pour parvenir aux meilleurs résultats.

C'est une opportunité, mais n'est-ce encore qu'un rêve pour l'instant? Le temps nous le dira.

 


Mark-Wiliamson
Mark Williamson, Ingénieur journaliste

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