Kontrolowanie nawilżaczy parowych w celu zmniejszenia zwijania się krawędzi i poprawy płaskości sieci dzięki profilowi nawilżenia krzyżowego

Problemy związane z zwijaniem się krawędzi i płaskimi układaniami są często rozwiązywane za pomocą środków nawilżających w przemyśle produkcyjnym etykiet i konwersji. Nierównomierne rozwarstwienie wilgoci może powodować skurcz lub rozszerzanie się włókien celulozowych, ponieważ równoważą się, powodując zwijanie się, szczególnie na krawędziach wstęgi papieru. Wariancja wilgoci w warstwach podczas procesu laminowania może również powodować problemy z leżeniem, zwłaszcza gdy w przypadku wkładek uwalniających powlekanych silikonem stosuje się wysokie temperatury. Zwinięty materiał stanowi problem w operacjach drukowania i pakowania, które wymagają spójnego płaskiego produktu dla wydajnej pracy i niskiej konserwacji. Producenci etykiet często ponownie nawilżają produkt po wysuszeniu lub utwardzeniu, aby podnieść wilgotność do pierwotnego poziomu, a tym samym zmniejszyć lub wyeliminować zwijanie się. Typowe metody ponownego nawilżania obejmują systemy aplikacji cieczy (LAS), dyski wodne i spraye oraz kurtyny parowe lub aplikatory.

Systemy aplikacji cieczy (LAS)

Systemy aplikacji płynnych (LAS) nasycają wstęgę wodą lub roztworami chemicznymi na bazie wody za pomocą aplikatora i systemu rolek dozujących. Systemy te czasami zawierają trzecią rolkę, aby nasycić cały arkusz. Przetwornik wilgoci MCT460 służy do pomiaru wilgotności i wysyłania sygnału analogowego 4-20mA, który służy do sterowania prędkością rolowania aplikatora i osiągania wartości zadanej. Wyjście cyfrowe jest wysyłane do oddzielnego komputera w celu archiwizacji rolki produktu.

LAS jest zwykle używany do ponownego nawilżania papieru w celu wyeliminowania zwijania się krawędzi lub do nadania do papieru składnika chemicznego, takiego jak inhibitor pleśni (produkty spożywcze) lub środek ognioodporny (papiery papierosowe). Inhibitor pleśni stosowany w produktach spożywczych może być następnie pokryty woskiem w celu uszczelnienia papieru.

Zazwyczaj istnieją trzy punkty kontroli dla nawilżaczy LAS. Szczelina, pochylenie i prędkość toczenia aplikatora. Szczelina ogranicza ilość nałożonej cieczy, pochylenie reguluje wyrównanie rolki, a prędkość aplikatora kontroluje ilość płynu nałożonego na daną szczelinę. Luka jest ustawiana zgodnie ze specyfikacjami producenta i próbnymi przebiegami. Skośność jest ręcznie regulowana przez operatora dla równomiernego profilu lub może być automatyczna za pomocą sterownika PLC. Prędkość rolki aplikatora musi być regulowana wraz ze zmianą prędkości wstęgi. Włączenie przetwornika wilgoci po LAS znacznie poprawia kontrolę jakości, przyspiesza uruchamianie i zapewnia płynną pracę niezależnie od prędkości sieci.

Dyski wodne

Dyski wodne lub wirniki są dostarczane z wodą lub roztworem, a szybki obrót wytwarza mikroskopijne kropelki, które są kontrolowane przez wentylatory natryskowe. Obszary lub strefy natrysku muszą być płynne i zrównoważone w całej sieci.

Nawilżacze parowe

Nawilżacze parowe mogą być prysznicami pasywnymi lub systemami zamkniętymi. Prysznice pasywne są zasadniczo rurą z równomiernie rozmieszczonymi otworami w poprzek wstęgi i podlegają zatykaniu i kondensacji, co może prowadzić do nierównomiernego nakładania wilgoci i zanieczyszczenia. Systemy zamknięte obejmują uderzenie, strumieniowanie i prostą parę. Strumień strumieniowy (para emitowana równolegle do wstęgi) i prosta para zazwyczaj wymagają dłuższego czasu przebywania i niższych prędkości wstęgi, aby wilgoć mogła zostać przekazana papierowi. Opryski ciśnieniowe uderzające (para skierowana do wstęgi) wymuszają szybką nasyconą parę nasyconą do włókien celulozowych, co pozwala na nadawanie papieru wyższego poziomu wilgoci. Steam może być zastosowany na jednej lub obu stronach sieci w zależności od zastosowania. Prędkość sieci, temperatura, gęstość pary i czas przebywania wpływają na zdolność nawilżacza pary do wpuszczania wilgoci do papieru. Rolki chłodzące są czasami stosowane przed komorą parową w celu obniżenia temperatury papieru (125° F lub mniej), aby zapewnić najwyższy poziom kondensacji na wstęgach.

Komora parowa składa się z szeregu równomiernie rozmieszczonych zaworów parowych i płyt dyfuzora w szczelnej obudowie, aby zapobiec ucieczce, skraplaniu i kapaniu na wstęgę uciekających się emisji. Powinien również zawierać komorę próżniową lub ssącą, aby zapobiec gromadzeniu się cieczy w komorze parowej. Zawór pary jest uruchamiany za pomocą sygnału regulacji ciśnienia zwykle w zakresie od 0 do 30 psig. Wilgotność względna, temperatura i zmiany rolki mogą wpływać na wymaganą gęstość pary w celu osiągnięcia wartości zadanej wilgotności. Zawory parowe mogą również zużywać się lub zatkać z czasem, wpływając na wydajność. Profil wilgotności wstęgi krzyżowej umożliwia automatyczne sterowanie ciśnieniem zaworu parowego w celu zapewnienia wartości zadanej wilgotności.

Przetworniki wilgoci

Nadajniki bliskiej podczerwieni (NIR) są zwykle używane do pomiaru wilgotności papieru. Idealnie zastosowano dwa nadajniki NIR, aby umożliwić sterowanie posuwem do przodu. Jeden przetwornik wilgoci jest zainstalowany przed ponownym nawilżaniem w pobliżu wyjścia suszarki lub stacji utwardzania, a drugi przy wyjściu z kremu nawilżającego. Często pojedynczy przetwornik wilgoci jest zamontowany przy wyjściu tylko w celu kontroli sprzężenia zwrotnego. Wyjściowy przetwornik wilgoci musi być zainstalowany wystarczająco daleko w dół rzeki, aby umożliwić rozproszenie wszelkich papierowych oparów wodnych obecnych bezpośrednio po aplikatorze pary. Zwykle znajduje się to 10 do 20 stóp od komory, w zależności od prędkości wstęgi. Tani termometr na podczerwień jest często zamknięty w przetworniku wilgoci NIR lub zamontowany obok niego w celu monitorowania temperatury wstęgi.

Przetwornik wilgoci będzie miał proporcjonalne wyjścia analogowe i cyfrowe, a także numeryczny wyświetlacz procentowej wilgotności. Przetwornik wilgoci jest zamontowany w odległości od 6 do 16 cali od wstęgi papieru i ustawiony pod kątem 15 do 20° od normy, jeśli powierzchnia jest błyszcząca, aby uniknąć odbicia lustrzanego. Przetworniki wilgoci NIR mierzą absorpcję wody na 1,94 mikrona i porównują z jedną lub dwiema niepochłaniającymi długościami fal, takimi jak 1,82 lub 2,05 mikrona (szczyt celulozy), aby zapewnić pomiar wilgoci w całości. Dokładność tych przetworników zazwyczaj przekracza dokładność laboratoryjną ze względu na problemy związane z obsługą próbek związanych z transportem próbek papieru do laboratorium, ale mieszczą się w zakresie 0,1% lub więcej. Normy kalibracyjne służą do potwierdzania wydajności kalibracji co trzy miesiące.

Krzyżowy profil sieci Web Moisture

Z System profilowania stron internetowych Guardian HD, przetwornik wilgoci NIR jest zamontowany na automatycznej ramie skanującej z enkoderem pozycji, aby umożliwić mapowanie krzyżowego profilu wilgoci papieru na komputerze przemysłowym. Wyświetlacz operatora lokalnego wyświetli średnie strefy w sieci, które graficznie zilustrują profil. Strefy te umożliwiają operatorowi szybki podgląd profilu i zawierają alarmy kolorowe, zazwyczaj zielono-dobre (w specyfikacji), żółty alarm, czerwony alarm. Profil jest średnią ruchomą wybranej przez operatora liczby skanów (zwykle 2 skany) z zarysem poprzedniej aktualizacji w tle, dzięki czemu operator może zobaczyć wyniki wszelkich ręcznych zmian warunków pracy. Przetwornik wilgoci i enkoder pozycji zasilają płytkę kontrolera ramy skanującej, która przekazuje informacje do komputera przemysłowego przez Ethernet.

Komputer przesyła surowe dane, w tym pomiary wilgotności i temperatury, położenie sieci, stan ruchu lub parkowania oraz tryb ręczny lub automatyczny do programowalnego kontrolera logicznego (PLC) lub interfejsu ludzkiej maszyny (HMI). Aplikacja serwerowa Open Process Control (OPC) działa jako interfejs między warstwą sprzętową a warstwą aplikacji, aby ułatwić komunikację z HMI. Ważne jest, aby posiadać flagi stanu wskazujące pozycję w ruchu lub w pozycji zaparkowanej, aby kontroler procesu potwierdził, że nadajnik skanuje i nie sprawował kontroli w sieci na podstawie pomiaru pojedynczego punktu, jeśli nadajnik został umieszczony w pozycji stałej lub zaparkowanej na sieci w trybie ręcznym.

Dane muszą być analizowane zgodnie z szerokością wstęgi i położeniem zaworu parowego. Chociaż operator może wybrać liczbę stref i szerokość stref do wyświetlania profilu sieciowego, strefy te mogą nie pasować do poszczególnych stref pary dla różnych szerokości sieci. Na przykład konwerter może mieć maksymalną szerokość 96 cali, ale może również działać produkt 64 i 48 cali dla różnych produktów lub klientów. Komory parowe musiałyby pokryć pełne 96 cali, a gdyby zawory parowe były oddalone od siebie o 6 cali, miałyby łącznie 16 zaworów. Po zmianie produktu na wstęgę 64-calową, zewnętrzne strefy po obu stronach zostałyby wyłączone, a tylko 10 do 12 stref zostanie aktywowanych w zależności od pozycjonowania i splotu wstęgi. Zmiana szerokości wstęgi na 48 cali wymagałaby aktywacji co najmniej 8 stref.

Jeśli operator wybrałby segmenty stref 2” do wyświetlania profilu WWW, miałby wyświetlone 48 stref dla szerokości wstęgi 96”, ale tylko 24 strefy dla szerokości wstęgi 48”. Gromadząc surowe dane niezależne od wyświetlanego profilu sieciowego, dane mogą być analizowane w celu dopasowania do aktywowanych stref pary dla każdej szerokości sieci, jednocześnie umożliwiając operatorowi wyświetlanie wizualnej reprezentacji w mniejszych segmentach. Pozwala to PLC kontrolować każdy pojedynczy siłownik zaworu parowego za pomocą sygnału pneumatycznego w celu zwiększenia lub zmniejszenia gęstości pary, a tym samym wilgotności papieru w każdej strefie. Automatyczne wykrywanie krawędzi jest preferowaną opcją uwzględniającą splot wstęgi, który czasami występuje przy zmianie rolki lub w wyniku niewłaściwej kontroli naprężenia.

Połączenie systemu profili sieciowych przetwornika wilgoci i PLC z HMI ma tę zaletę, że upraszcza operacje. Zamiast wprowadzania zmiany produktu przez operatora oddzielnie do HMI, parowego nawilżacza PLC i systemów profili krzyżowych (CD), operator może wprowadzić zmianę produktu do HMI, który przekaże nowy produkt do profilera sieciowego CD i PLC bezpośrednio za pośrednictwem aplikacji serwera OPC. Różne produkty mogą mieć różne wartości docelowe wilgotności, powłoki i szerokości wstęgi, a zastosowanie HMI upraszcza procedurę dla operatorów zmniejszając ryzyko błędu operatora.

Nawilżacze parowe są coraz częściej stosowane w celu zmniejszenia zwijania się krawędzi i składają się z szeregu komór parowych w sieci. Komory te zwykle mają szerokość od czterech do ośmiu cali i mogą być jedno- lub dwustronne w zależności od zastosowania.Modernizacja folii/skrzynki parowej do automatycznej kontroli przyspiesza uruchamianie, zmniejsza ilość odpadów i poprawia kontrolę jakości.Rozważając aktualizację, należy wziąć pod uwagę kilka punktów, aby zmaksymalizować wartość.

Najlepszymi danymi do wykorzystania z profilu sieciowego są dane surowe zamiast średnich stref profili wilgotności, ponieważ mogą one nie pasować do komór strefy nawilżacza pary, gdy zmienia się szerokość wstęgi. Surowe dane muszą zostać przeanalizowane w celu dopasowania do stref komory, co oznacza, że profiler musi rozpoznać różne szerokości wstęgi za pomocą receptury. Analizowane dane są następnie przesyłane do programowalnego sterownika logicznego (PLC) w celu sterowania indywidualnym zaworem siłownika każdej strefy pary.

Zamiast ręcznie wprowadzać te dane receptury do profilera, gdy zmieniają się szerokości produktu, preferowane jest, aby stacja operatora HMI (Human Machine Interface) komunikowała się z profilerem za pośrednictwem interfejsu graficznego, takiego jak Wonderware, Genesis, Interlution, SCADA lub inny przy użyciu sieci Ethernet, Modbus, Profinet lub innego odpowiedniego protokołu. Zmniejsza to liczbę zadań operatora i przyspiesza zmianę produktu. Dane profilu wilgotności powinny być również przechowywane oddzielnie w celu archiwizacji danych, zazwyczaj za pośrednictwem łącza Ethernet.

Podsumowanie

Systemy aplikacji cieczy, dyski wodne i nawilżacze pary, które zmniejszają zwijanie się krawędzi i poprawiają płaskość, korzystają z włączenia Przetworniki wilgoci NIR do schematu kontroli.