Назад
1174
Онлайн-датчики важны для современной бумажной промышленности, так как позволяют непрерывно измерять свойства продукции и оперативно реагировать на изменения в процессе, либо вручную, либо с помощью автоматизированного управления. Несмотря на первоначальные капитальные вложения, установка онлайн-датчиков быстро окупается за счет сокращения брака и ускорения смены сортов продукции.
В большинстве случаев внедрение онлайн-датчиков изменяет роль лабораторных испытаний — теперь их основной задачей становится обеспечение точности измерений, выполняемых датчиками. Ключевым аспектом является динамическая корреляция датчиков, что побуждает многие целлюлозно-бумажные комбинаты разрабатывать стратегии корреляции.
Лу Атнос, менеджер сервисных счетов в компании ABB и руководитель группы TAPPI по корреляции датчиков, помогает предприятиям разрабатывать стратегии корреляции и гарантировать точность онлайн-измерений, а также соответствие лабораторных методов отраслевым стандартам.
«Калибровка требует сравнения эталонного стандарта с измерением, выполняемым прибором», — говорит Атнос. «Проще говоря, процесс калибровки сравнивает выходные данные прибора с эталонными стандартами и определяет их соотношение».
Например, при калибровке онлайн-датчика толщины его показания сравниваются с одним или несколькими стандартами, имеющими известную толщину. «После начальной калибровки можно использовать набор эталонных стандартов для проверки стабильности и воспроизводимости датчика», — отмечает Атнос. «Часто такие проверки выполняются ежемесячно».
Атнос добавляет, что важно обеспечивать долгосрочную корреляцию онлайн-датчиков с лабораторными измерениями. Это включает регулярное сравнение показаний датчиков с результатами измерений, полученными в лаборатории.
При выполнении корреляции датчиков должны быть установлены «ожидаемые пределы отклонений» для объективной оценки расхождений между лабораторными и онлайн-измерениями. «Ожидаемые отклонения зависят от трех основных факторов: точности датчика, вариации процесса и точности лабораторных испытаний», — поясняет Атнос.
«Точность датчика должна быть указана его производителем. Свойства бумаги постоянно изменяются в процессе производства, поэтому во время тестов корреляции невозможно и непрактично отбирать образец точно в том месте, где измеряет датчик. Необходимо учитывать влияние изменений в процессе. Лабораторные погрешности могут включать такие факторы, как ошибки отбора проб, точность прибора, его чувствительность и ошибки кондиционирования образцов».
Существует несколько методов корреляции датчиков. Например, для массы основы можно использовать:
- Вес рулона или бобины: расчет массы основы по длине полотна, ширине обреза и весу рулона или бобины с последующим сравнением с массой основы, указанной в отчете системы контроля качества.
- Одноточечный динамический метод: перевод датчика в режим измерения в одной точке и сравнение результатов с лабораторными измерениями образцов, вырезанных из того же места по ширине полотна.
«Важно понимать, что калибровка и корреляция датчиков — это разные вещи», — отмечает Атнос. «Калибровка обеспечивает точность, а корреляция датчиков — достоверность измерений».
Практический пример
Один из американских заводов, специализирующихся на упаковке, не мог добиться стабильных результатов корреляции массы покрытия между лабораторными измерениями и онлайн-датчиками. Операторы ожидали отклонение до 0,5 фунтов на 3 000 фут², но фактически наблюдали отклонения в 10 раз больше. Первоначально считалось, что проблема связана с онлайн-датчиком, но дальнейшее исследование показало, что причиной была высокая изменчивость процесса на машине и нестабильные лабораторные тесты.
“Важно понимать, что калибровка датчика и корреляция датчиков — это разные вещи. Калибровка обеспечивает точность, а корреляция датчиков обеспечивает точность”.
Изменчивость процесса
Два онлайн-сканера (измеряющих массу основы до и после нанесения покрытия) были переведены в «одноточечный режим», после чего были собраны данные о массе основы. Краткосрочная изменчивость массы основы составила примерно 5 фунтов на 3 000 фут² между максимальными и минимальными значениями. Однако менее чем за неделю, после устранения проблемы в процессе, изменчивость массы основы значительно снизилась — до 1,3 фунта на 3 000 фут². Это подтвердило, что изменчивость процесса влияла на результаты корреляции.
Лабораторная изменчивость
Операторы проанализировали лабораторную изменчивость, отбирая образцы размером 1 × 3 дюйма и весом около 13 граммов в трех точках рулона: спереди, в середине и сзади. Целью было выяснить, насколько воспроизводимы лабораторные результаты для этих смежных полос бумаги. Лабораторные тесты показали разброс массы покрытия до 2 фунтов на 3 000 фут²между образцами. Чтобы снизить изменчивость, было рекомендовано использовать более крупные образцы, что позволило бы уменьшить влияние случайных лабораторных и выборочных ошибок и повысить точность измерений.
Результаты
Производитель бумаги был удивлен, обнаружив, что причина нестабильных результатов корреляции не связана с работой онлайн-датчика. Важным итогом проекта стало обсуждение способов улучшения продольного контроля массы покрытия, что в дальнейшем позволило сэкономить на расходе покрывного материала. Было установлено, что уменьшение массы покрытия на 0,5 фунта, сохраняя высокое качество продукции, может привести к экономии 4,1 % материалов.
К другим распространенным причинам слабой корреляции между лабораторными и онлайн-измерениями относятся:
- несоблюдение стандартов TAPPI или PAPTAC при проведении измерений,
- недостаточная защита бумажных образцов после отбора (бумага гигроскопична, поэтому образцы следует немедленно запечатывать в пластиковые пакеты),
- измерение не той стороны бумаги при тестах, чувствительных к двусторонним свойствам материала.
Стратегии корреляции датчиков
Каждому производителю бумаги, использующему онлайн-датчики, необходима надежная стратегия корреляции датчиков. Она должна включать аудит методов корреляции и улучшение точности измерений качества продукции. Также важно установить правильные стандартные операционные процедуры для обеспечения стабильных результатов.
Использование онлайн-датчиков с правильной корреляцией улучшает точность измерений качества и может привести к значительной экономии сырья и повышению эффективности за счёт сокращения брака и снижения энергопотребления. Тщательная программа корреляции датчиков необходима всем производителям бумаги для обеспечения качества продукции и прибыльности бизнеса.
В большинстве случаев внедрение онлайн-датчиков изменяет роль лабораторных испытаний — теперь их основной задачей становится обеспечение точности измерений, выполняемых датчиками. Ключевым аспектом является динамическая корреляция датчиков, что побуждает многие целлюлозно-бумажные комбинаты разрабатывать стратегии корреляции.
Лу Атнос, менеджер сервисных счетов в компании ABB и руководитель группы TAPPI по корреляции датчиков, помогает предприятиям разрабатывать стратегии корреляции и гарантировать точность онлайн-измерений, а также соответствие лабораторных методов отраслевым стандартам.
«Калибровка требует сравнения эталонного стандарта с измерением, выполняемым прибором», — говорит Атнос. «Проще говоря, процесс калибровки сравнивает выходные данные прибора с эталонными стандартами и определяет их соотношение».
Например, при калибровке онлайн-датчика толщины его показания сравниваются с одним или несколькими стандартами, имеющими известную толщину. «После начальной калибровки можно использовать набор эталонных стандартов для проверки стабильности и воспроизводимости датчика», — отмечает Атнос. «Часто такие проверки выполняются ежемесячно».
Атнос добавляет, что важно обеспечивать долгосрочную корреляцию онлайн-датчиков с лабораторными измерениями. Это включает регулярное сравнение показаний датчиков с результатами измерений, полученными в лаборатории.
При выполнении корреляции датчиков должны быть установлены «ожидаемые пределы отклонений» для объективной оценки расхождений между лабораторными и онлайн-измерениями. «Ожидаемые отклонения зависят от трех основных факторов: точности датчика, вариации процесса и точности лабораторных испытаний», — поясняет Атнос.
«Точность датчика должна быть указана его производителем. Свойства бумаги постоянно изменяются в процессе производства, поэтому во время тестов корреляции невозможно и непрактично отбирать образец точно в том месте, где измеряет датчик. Необходимо учитывать влияние изменений в процессе. Лабораторные погрешности могут включать такие факторы, как ошибки отбора проб, точность прибора, его чувствительность и ошибки кондиционирования образцов».
Существует несколько методов корреляции датчиков. Например, для массы основы можно использовать:
- Вес рулона или бобины: расчет массы основы по длине полотна, ширине обреза и весу рулона или бобины с последующим сравнением с массой основы, указанной в отчете системы контроля качества.
- Одноточечный динамический метод: перевод датчика в режим измерения в одной точке и сравнение результатов с лабораторными измерениями образцов, вырезанных из того же места по ширине полотна.
«Важно понимать, что калибровка и корреляция датчиков — это разные вещи», — отмечает Атнос. «Калибровка обеспечивает точность, а корреляция датчиков — достоверность измерений».
Практический пример
Один из американских заводов, специализирующихся на упаковке, не мог добиться стабильных результатов корреляции массы покрытия между лабораторными измерениями и онлайн-датчиками. Операторы ожидали отклонение до 0,5 фунтов на 3 000 фут², но фактически наблюдали отклонения в 10 раз больше. Первоначально считалось, что проблема связана с онлайн-датчиком, но дальнейшее исследование показало, что причиной была высокая изменчивость процесса на машине и нестабильные лабораторные тесты.
|
 |
Два онлайн-сканера (измеряющих массу основы до и после нанесения покрытия) были переведены в «одноточечный режим», после чего были собраны данные о массе основы. Краткосрочная изменчивость массы основы составила примерно 5 фунтов на 3 000 фут² между максимальными и минимальными значениями. Однако менее чем за неделю, после устранения проблемы в процессе, изменчивость массы основы значительно снизилась — до 1,3 фунта на 3 000 фут². Это подтвердило, что изменчивость процесса влияла на результаты корреляции.
Лабораторная изменчивость
Операторы проанализировали лабораторную изменчивость, отбирая образцы размером 1 × 3 дюйма и весом около 13 граммов в трех точках рулона: спереди, в середине и сзади. Целью было выяснить, насколько воспроизводимы лабораторные результаты для этих смежных полос бумаги. Лабораторные тесты показали разброс массы покрытия до 2 фунтов на 3 000 фут²между образцами. Чтобы снизить изменчивость, было рекомендовано использовать более крупные образцы, что позволило бы уменьшить влияние случайных лабораторных и выборочных ошибок и повысить точность измерений.
 |
|
Плотность покрытия зависит от результатов лабораторных исследований в поперечном направлении (CD) и машинном направлении (MD) образцов бумаги, взятых с передней, средней и задней сторон (F, M, B) рулона бумаги. |
Производитель бумаги был удивлен, обнаружив, что причина нестабильных результатов корреляции не связана с работой онлайн-датчика. Важным итогом проекта стало обсуждение способов улучшения продольного контроля массы покрытия, что в дальнейшем позволило сэкономить на расходе покрывного материала. Было установлено, что уменьшение массы покрытия на 0,5 фунта, сохраняя высокое качество продукции, может привести к экономии 4,1 % материалов.
К другим распространенным причинам слабой корреляции между лабораторными и онлайн-измерениями относятся:
- несоблюдение стандартов TAPPI или PAPTAC при проведении измерений,
- недостаточная защита бумажных образцов после отбора (бумага гигроскопична, поэтому образцы следует немедленно запечатывать в пластиковые пакеты),
- измерение не той стороны бумаги при тестах, чувствительных к двусторонним свойствам материала.
Стратегии корреляции датчиков
Каждому производителю бумаги, использующему онлайн-датчики, необходима надежная стратегия корреляции датчиков. Она должна включать аудит методов корреляции и улучшение точности измерений качества продукции. Также важно установить правильные стандартные операционные процедуры для обеспечения стабильных результатов.
 |
|
Производители бумаги, использующие онлайн-датчики, должны иметь стратегию корреляции датчиков. |
