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| Abb.3 Querprofile für lutro Flächengewicht und Feuchte aus einer Produktionslinie |
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| 08.02.2010 - Ausgabe: Papier + Technik 02/2010 |
Neue Infrarot Feuchtemessung an der Papierbahn
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Die 4 einzelnen Infrarotdetektoren und die Spekralfilter werden in Ihrer Temperatur über thermoelektrische Kühler sehr sorgfältig auf Konstanz geregelt, die mehrkanalige Verstärkerelektronik ist hochempfindlich, stabil und rauscharm aufgebaut. Ein in die Empfangseinheit integrierter Mikroprozessor bereitet die Messsignale mit 16bit Auflösung auf und übergibt die Messdaten über eine Profibus-Schnittstelle an ein übergeordnetes Qualitätsleitsystem (QLS). Eine schematische Darstellung des optomechanischen Systemaufbaus ist in Abb. 1 gezeigt. Abb.2 zeigt den kompakten Aufbau der Empfängereinheit ohne Gehäuse.
Um den Einfluss von Temperaturänderungen, Komponentenalterungen und Verschmutzungen auf die Messsignale zu eliminieren, wird jedes Messsystem zyklisch standardisiert. Aus unserer beschriebenen Empfangseinheit wird ein Messsystem für Remissionsmessung, indem dort eine kleine Lichtquelle mit fokussierender Optik zusätzlich eingebaut wird. Diese Erweiterung beinhaltet keine sonstigen Änderungen an dem optischen Empfangssystem. In der Sendereinheit ist die Lichtquelle abgeschaltet, ein entsprechender Reflektor wird eingeschwenkt.
Praxisbeispiele
Innerhalb eines QLS ist der neue Sensor zusammen mit Sensoren für Flächengewicht, Aschegehalt und Dicke an der PM2 bei der Hahnemühle FineArt GmbH in Dassel installiert. Die Abb. 3 zeigt Querprofile für das lutro Flächengewicht und die Feuchte aus laufender Produktion. An dieser PM wird das Papier hinter der Trockenpartie mit einem System der Rotorenfeuchtung nachbefeuchtet. Der Sollwert für das Flächengewicht ist in diesem Fall
398 g/m2, die AB ist 104 cm. Das Feuchtequerprofil zeigt eine schwach ausgeprägte periodische Struktur. Dieses spiegelt die periodische mechanische Struktur der rotierenden Räder wieder. Die Messstelle ist ca. 8 m Bahnlänge hinter der Rückfeuchtung installiert. Während der Transportzeit ist das Wegschlagen des Wassers in die trockene Bahn zeitlich noch nicht vollständig abgeschlossen. Das Feuchteprofil zeigt deswegen noch die leichte, periodische Variation in der Dichte des integralen Sprühfächers. Diese Rest-Inhomogenität ist nur von der Grösse +/- 0.1 % Feuchte, wie man aus der vertikalen Skalierung und dem
2- Sigma-Wert entnehmen kann. Sie wird aber von dem neuen Messsystem mit einer Auflösung von 0.02 % Feuchte klar und reproduzierbar erkannt. Selbstverständlich wird nach einer gewissen Reifungszeit das Feuchte-Querprofil flach werden.
Diese Daten demonstrieren eindeutig den messtechnischen Fortschritt, den das neuartige Messsystem zur Papierfeuchte auch bei hohen Flächengewichten ermöglicht.
Mittlerweile ist der Feuchtesensor MRP-IR2006 an mehreren weiteren Papier- und Weiterverarbeitungsmaschinen erfolgreich im Einsatz. Deutlich sind die Vorteile der neuen Entwicklung gegenüber den herkömmlichen Filterradsystemen dokumentiert. Besonders bei leichteren Papieren sind die Vorteile unübersehbar. Hier gibt es Installationen, in denen sowohl die herkömmliche Technik als die neue MRP Technik für einen Testzeitraum parallel betrieben worden sind. Bei den unterschiedlichsten Installationen liegt der Arbeitsbereich sowohl in Bereichen von wenigen % Feuchte als auch in Bereichen von über 50% Feuchte.
Ein besonderer Dank gilt dem Bundesland Rheinland-Pfalz, welches dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt finanziell gefördert hat.
Dipl.-Ing. (FH) Manfred Reusch, GF;
Dipl.-Ing. (FH) Nico Theobald, Entwicklungsingenieur;
MRP Automatisierungstechnik GmbH, Mayen, Deutschland; info@mrp-at.de
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