3. Control De Secado Mejorado

1

Dryer Management System™Mejorando el Control de Secado

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Improved Dryer Control

Optimizando Operación de Secadores

• La operación eficiente de una secciónsecado requiere:– Sistema y equipos de diseño apropiado– Operación adecuada de los equipos

“Queremos operar nuestra máquinas dentro de los límites de los equipos más que dentro de loslímites de los operadores.”

Cita de un ejecutivo corporativo de una gran fábrica de papel

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Concepto de Dryer Management System™• Uso de “Supervisión Lógica” para manejar en

forma continua los setpoints del sistema– Operación consistente– Eficiencia de máquina mejorada– Eficiencia energética mejorada– Manejo de quiebres de hoja, cambios de gramaje,

partidas, lavados, etc– Posibilita facilidad de operación

• Incorpora conocimiento Kadant Johnson de sistemas y secado para operar la sección de secado más eficientemente– Modelo de secado On-line – Curvas de sifón– Curvas de Termocompresor

• Control reside en el DCS– DMS conecta al DCS para leer y escribir información– Los setpoints son manejados

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Sistemas Complicados

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Sistema Complejocon Control DMS

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Problemas Comunes de un Sistema• Operadores a menudo no entienden el sistema

– Sistemas se vuelven más complicados• Operación inconsistente• Inundación de secadores• Presiones diferenciales demasiado altas /bajas• Pérdida de vapor

– Válvulas de venteo abiertas al condensador– Mucha presión diferencial en secadores zona húmeda– Demasiado gasto de vapor motriz

• Incapacidad para operar a bajas presiones– Necesidad de desconectar secadores– Picking y suciedad en secadores de sección húmeda

• Potencial de secado no maximizado– Presiones operadas bajo el máximo para estar seguros

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Problemas Comunes de un Sistema

• Secadores demasiado calientes en enhebrado de hoja• Secadores demasiado frios en enhebrado de hoja• Largo tiempo de recuperacion luego de quiebras de

hojas– Tiempo hasta perfil de humedad 1ra calidad demasiado largo

• Tiempo de cambio de gramaje muy largo/ draw breaks• Pobre eficiencia de Termocompresor

– Choking, Mucho vapor motriz usado.• Start-ups demasiado largos • Contaminación por aire en secadores luego de partidas• Falla de rodamientos debido a rápidas partidas

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Características Funcionales del DMS™• Manejo de presiones• Manejo de presiones diferenciales• Manejo de quiebras de hoja• Lógica de cambio de secado por gramaje• Sistema de partida automático• Lógica anti-inundación• Lógica anti-choke para termocompresorOpcionales• Indicación de humedad de prensa• Manejo de energía• Manejo de secado por aire• Control de condiciones de operación de válvulas

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Seteo de Presiones Inadecuado

• Resultados– Sistema operado fuera de los límites de diseño– Pérdida de vapor– Operación de secado inconsistente– Potencial máximo de secado no logrado– Incapacidad para operar a bajas presiones

• Secadores desconectados– Control de perfil de humedad pobre– Quiebras de hoja en cambios de gramajes y velocidad

• Solución– Ajuste simultáneo de todas las presiones de secadores– Relación de curvas de presión de vapor predefinidas

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Manejo de Presiones

• Todos los setpoints de presión en secadores son generados desde una curva– Las curvas son especificadas para

cada máquina– La curva constantemente ajusta

las presiones de acuerdo al control de humedad

– Las curvas alinean la relaciónde presiones / temperaturaspara obtener un mejor control de humedad

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Manejo de Presiones Diferenciales• Control ineficiente de causas

de diferenciales:– Venteo de vapor – Inundación de secadores– Altas presiones diferenciales– Alto flujo de vapor de arrastre– Alto consumo de vapor motriz en termocompresor

• Soluciones– Ajuste de presiones diferenciales y flujo de vapor arrastre a

niveles óptimos basado en condiciones de operación actual– Uso de curvas de sifón para determinar puntos de operación– Eliminar necesidad de control de flujo de vapor arrastre– Setear presiones diferenciales en quiebras de hojas

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Logica Anti Inundacion• Lógica anti-inundación elimina secadores inundados

– Limites de operación del sistema son establecidos– Monitoreo de presiones actuales en el sistema– Continuo reseteo de límites

de control por algoritmospara mantener el sistemaoperando dentro de losparámetros de operación

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Control de Termocompresores• Lógica anti-bloqueo para Termocompresores

– Realimentación de posición da indicación precisa de posición del termocompresor en todo momento

– Características y presión de operación del termocompresor establecen el punto de bloqueo

– La lógica anti-bloqueo evita la operación sobre el puntode bloqueo

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Manejo de Quiebra de Hoja

• Resultado– Incremento de temperatura en cara del secador– Enhebrado de hoja ineficiente– Humedad fuera de rango alrededor de quiebras– Lenta recuperación de secado luego de quiebras– Secado inconsistente alrededor de quiebras– Pérdida de vapor durante quiebras

Muchos sistema adolecen de control propiodurante quiebras de papel

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Manejo de Quiebras de Hoja

• Lógica de quiebra de hoja para control del sietema y ayudar a recu-

peración luego de quiebras

• Modelo de interfcambiode calor on-line para óptimocálculo de óptima disminu-ción de temperatura/presión

• Número de fallas varía depen-diendo de condiciones deoperación.

• Modelo considera respuestadinámica de temperaturas

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285

290

295

300

305

310

315

320

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Minute

Tem

p

Estrategia de Quiebrade Hoja Optimizadapara RecuperaciónLuego de Quiebras

280

285

290

295

300

305

310

315

320

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Minute

Tem

p TemperaturasBajan

Demasiado

285

290

295

300

305

310

315

320

325

330

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Minute

Tem

p

Temperaturas No Bajan lo Suficiente

La correctadisminución sólopuede ser determinada porun modelodinámico.

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Caso Linerboard • Máquina de 1200 tpd mostró que 5+ minutos de mejora en

recuperación de quiebras es posible con control de presión tipo DMS

Simulated Sheet Break Temperature Trends

300

310

320

330

340

350

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0

Elapsed Time (minutes)

Surf

ace

Tem

pera

ture

(°F)

No DMS Pressure Control

With DMS Pressure Control

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Indicador de Humedad de Prensa On-Line

• Balance energético permite calcular cantidad de agua evaporada y humedad de prensa “on-line”

Datos requeridosVelocidad, gramaje, espesorde hoja, humedad finalPresión, temperatura de flujode vapor de recuperación.Presión y temperatura de retorno de condensadoPérdidas de energíacalculadas o medidas

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Humedad de Prensa calculadacon un Flujómetro

Investigar pérdidas de energía a través del condensador es una buenaherramienta de control de energía

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Beneficios de Humedad de Prensa• Optimización de zona húmeda y prensa• Condición del feltro de la Prensa• Quiebras de paño de prensa

– Aumento de velocidad más rápido luego de cambio de paño• Cambios de % de cenizas y refinación• Cambio en eficiencia de secado• Previsión de la velocidad de los secadores en gramajes

limitados por el secado• Consumo de energía• Predicción de cambio de grados• Manejo de aire de secado

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Lógica de cambio de gramajes• Pobre predicción de presiones de secadores es causa frecuente de

cambios de gramajes lentos o quiebre de hojas repentinos– Muchas máquinas cambian gramajes manualmente– Muchas máquinas dejan presiones de secadores en lento control de

humedad retroalimentada– Muchas máquinas necesitan que operador estime presión de secadores– Muchas máquinas necesitan que operador estime la velocidad final

gramajes con secado limitado– Calidad y velocidad del cambio de gramaje es dependiente del operador

con mucha frecuencia

• Solución– Usar indicador de humedad y modelo de secado para predecir mejor las

presiones de secado durante cambios de gramajes– Desarrollo de “base de datos” relativa a rendiemiento de secado y

humedad de prensa por gramaje. – Usar “modelo de secado” para predecir con excatitud presiones o

velocidad después de cambio de gramaje

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Humedad de Prensa por GramajePress Moisture by Grade Group

53.2

53.4

53.6

53.8

54.0

54.2

54.4

54.6

54.8

55.0

55.2

55.4

0 20 40 60 80 100 120 140

Base Sheet Wt. (lbs/3300ft2)

Pres

s M

oist

ure

(%)

70# 80# 100#

105# 119# 146Gusto

146CN… 146# 183Gusto

4th press nip relieved for

105#

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Rendimiento de secado por GramajeDrying Performance

by Grade Group

57

58

59

60

61

62

63

64

65

66

0 20 40 60 80 100 120 140Base Sheet Wt.

Perf

orm

ance

Inde

x

4th press nip relieved for

105#

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Caso Resultado en cambio de gramajes

Grade Change Pressure Prediction (119# to 100# Change)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0:43:12 1:55:12 3:07:12 4:19:12 5:31:12Time

BW

(lb/

3300

), St

m P

r. (p

si),

Moi

stur

e (%

))

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

Spee

d (fp

m)

Base Sheet Weight Target Base Sheet Moisture6th Section Steam Pressure Predicted 6th Steam PressureMachine Speed

predicted post-change pressure

Actual Pressure

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Resultados del Caso Presentado• Mejora general en tiempo de cambio de gramaje aprox 50%

• Cambios de gramaje hechos en approx. 1,5 gsm / min sin perder la humedad de la hoja

• Quiebras de hoja durante cambio de gramaje muy escasos (frecuentesantes de DMS)

• Predicción de cambio de presión con +/-0,17 bar para todos los cambiosde gramajes

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Transmisores de temperatu-ra de Condensado en estan-ques separadores usados en “Secuencia de PartidaAutomática”

Partida Automática

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Arquitectura

Sala de Control de Secado

Estaciones de Trabajo DCSConsola OperadorDMS

Estación de operador remota

Controladores DCS

Dispositivos de Terrenodel Sistema Secado y Drenaje

Servidor del Kadant Johnson’s Dryer Management System

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Áreas de Impacto de DMS™• Operación consistente

– Secadores operan de la misma manera, a pesar de condiciones de operación o experiencia de operación de operadores

– Consistencia aporta calidad y eficiencia a la máquina

• Consumo de energía – conducción y quiebra de hoja– Mantiene el sistema ajustado con adecuado manejo de presión y presión

diferencial– Reducción de quiebras de hojas– Reducción de vapor motriz en uso de termocompresores– Reducción de energía en capota y sistemas de secado por aire.

• Recuperación de quiebras de hoja– Preciso control de temperatura de secadores durante quiebras– Mejores temperaturas de enhebrado para todas las condiciones de

operación– Rápida recuperación hasta humedad de 1ra calidad

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Áreas de Impacto de DMS™• Cambio de gramajes

– Exacta predicción de presiones de secado o velocidades durante y despuésde cambio de gramajes

• DMS usa formulas de secado propias y crea una base de datos dependiente de cada gramaje para hacer proyeccciones

– Tiene potencial para reducir tiempos y eliminar los quiebras de hojasrepentinas durante cambios de gramajes

• Fácil operación– Minimiza necesidad de ajustes al sistema por operadores– Sistema de partida automática– Provee una interfasis operador – sistema clara

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Areas de Impacto de DMS™• Mejora monitoreo e indicación de problemas

– Indicación de humedad de prensa en línea– Cálculo de eficiencia de secado en línea– Reporte de eficiencia energética en línea– Clara información de factores críticos en pantalla al operador– Alarmas y avisos a pedido– Soporte de Kadant Johnson Systems en-sitio y fuera del sitio

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Mejorando el Control de Secado

FIN

Technology

3. Control De Secado Mejorado