Effiziente Entwässerung in der Pressenpartie - gernsbacher-meister ...

Effiziente Entwässerung
in der Pressenpartie
Jahrestreffen der
Gernsbacher Meister
10.05.2010
Peter Mödl
Voith , Paper Fabric & Roll Systems

Agenda
- Einleitung
- Pressfilze
- Walzenbezüge
- Analyse Tools
- Praxisbeispiele
- Zusammenfassung
,

Agenda
- Einleitung
,

Entwässerungsleistung und Energieverbrauch der
verschiedenen Sektionen
Siebpartie Pressenpartie Trockenpartie
Trockengehalt 16% - 22% 40%-55% 90%-96%
Anteilige Entwässerungsmenge 94% 5% 1%
Normalisierter *)
Energieverbrauch
1
3
20
Anteil elektr. Energie *)
Anteil Dampfenergie
*) Bsp. einer „realen“ PM
| | 4

Entwässerungsleistung und Energieverbrauch der
verschiedenen Sektionen
elektrische Energie
~0,08€/kWh
Dampf Energie
15 €/t
~0,023 €/kWh
Forming Pressing Drying
Trockengehalt 16% - 22% 40%-55% 90%-96%
Faktor ~ 3 bis 4
Anteilige Entwässerungsmenge 94% 5% 1%
Normalisierter *)
Energieverbrauch
1
10
100
Anteil elektr. Energie *)
Anteil Dampfenergie
*) Bsp. einer „realen“ PM
| | 5

Energieeffiziente Optimierung
Einsparpotential Energie / Trockengehalt
Ziel: Höchstmöglicher Trockengehalt mit energieeffizientem Pressen
Presse:
– Pressenkonzept
– höhere Stofftemperatur (DBK)
– höhere Linienlast
– Fahrweise
– Bespannung aufeinander abgestimmt
– Walzenbezüge
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Rohrsaugervakuum und Antriebsleistung
Rohrsaugerarbeit
ist abhängig von:
*) Rohrsaugerarbeit benötigt zusätzliche Antriebsleistung
• Filz-
- Oberfläche
- Steifigkeit
- Durchlässigkeit
• Schmierung
• Vakuumhöhe
• Belag
• Spaltweite
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Rohrsaugervakuum und Antriebsleistung
Mögliche Energieeinsparungen,Pressenpartie
Maschine:
PM
Sorte:
Zeitungsdruck
Energiekosten:
6 Ct/kWh
Gewicht:
45 g/m²
Jährlicher Betrieb:
95%
Geschwindigkeit:
1750 m/min
Pressentyp:
Trockengehalt nach Presse:
Maschinenbreite:
Anzahl der Rohrsauger:
Pick Up
1.Presse unten
3.Presse
49%
10400 mm
Vakuum (kPa)
2 x 2 x 15 mm 55
2 x 2 x 15 mm 55
1 x 2 x 15 mm 40
Kosten
Antriebsenergie: 3 724 kW
Energieverbrauch: 30 990 MWh/a
Energiekostent: 1 828 393 €/a
4.Presse
ohne 0
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Rohrsaugervakuum und Antriebsleistung
Mögliche Energieeinsparungen, Pressenpartie
Maschine:
PM
Sorte:
Zeitungsdruck
Energiekosten:
6 Ct/kWh
Gewicht:
45 g/m²
Jährlicher Betrieb:
95%
Geschwindigkeit:
1750 m/min
Pressentyp:
Trockengehalt nach Presse:
Maschinenbreite:
Anzahl der Rohrsauger:
Pick Up
1.Presse unten
3.Presse
49%
10400 mm
Vakuum (kPa)
2 x 2 x 15 mm 55
2 x 2 x 15 mm 55
1 x 2 x 15 mm 0
Kosten
Antriebsenergie: 558 kW
Energieverbrauch: 4 645 MWh/a
Energiekostent: 274 042 €/a
4.Presse
ohne 0
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Energieeffiziente Optimierung
Einsparpotential Energie / Trockengehalt
Ziel:
– Höhere Nipentwässerung
– Weniger Rohrsauger-Vakuumbedarf
– Geringere Antriebsenergie
– Höherer Trockengehalt
– Weniger Hochdruck durch Reinigung im Nip
– Weniger chem. Wäsche
– .................
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Nipentwässerung
X
X
X
Versuche an den VPM´s und in der
Praxis haben gezeigt, daß es
möglich ist, ohne RS oder mit stark
reduziertem Vakuum zu fahren. Die
Pick-up-Position sollte diskutiert
werden!
Voraussetzung ist eine V-PM von
- > ca. 800 m/min,
- geeignete Walzenbezugsoberflächen
- ausreichend dimensionierte,
kurze Fließwegen
- auf Nipentwässerung optimierte
Filze
- funktionierende Walzenkonditionierung
und Fangwannen
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Agenda
- Pressfilze
,

Energieeffiziente Optimierung
Einfluß Filzdesign auf Nipentwässerung
Gesamtentwässerung 1.Presse
280
Wassermenge Wanne [l/min]
260
240
220
200
180
160
140
120
Gewebt
Planar
(Non woven)
100
1200 1200 1200 1000 800 1200
Linienlast [kN/m]
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Energieeffiziente Optimierung
Einfluß Filzdesign auf Nipentwässerung
| | 14

Energieeffiziente Optimierung
Filzparameter
Diverse Versuche haben gezeigt, daß die klassischen
Filzparameter wie Permeabilität, Dicke, Flächengewicht,
Vliesfeinheit usw. die Eignung eines Filzes speziell für
Nipentwässerung nicht genügend beschreiben
Entscheidend sind Filzsättigung im Nip, Entwässerungsverlauf in
x-y bzw. z-Richtung, Rücksprungvermögen und Porenvolumen
Eine dynamische Messung dieser Parameter ist schwierig bis
unmöglich, deshalb hat Voith zusammen mit dem Fraunhofer-
Institut eine neuartige Simulation entwickelt, mit der jedes
Filzmodul (Gewebe, Gelege, Vlies) charakterisiert und als
Gesamtmodell im Pressnip dargestellt wird
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µCTs unterschiedlicher Ebenen
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Simulation des Wasserflusses in z-Richtung
Blickrichtung in CMD
Paperside
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Simulation des Wasserflusses in z-Richtung
Blickrichtung in z-Richtung
| | 18

Energieeffiziente Optimierung
Filzmodule für Nipentwässerung
Single Base
Vector
Arcus
Spectra
E-Flex
| | 19

Agenda
- Walzenbezüge
,

Fließübergang vom Filz in die Bezugsoberfläche –
eine Herausforderung an die Oberflächenstabilität
Speicherräume füllen sich mit
unterschiedlicher Geschwindigkeit
Wasser fließt leichter in die Rillen
wegen geringeren Gegendruck
Blindbohrungen füllen sich bei
zunehmenden Fließwiderstand
Blindbohrungen lassen sich nicht
komplett entwässern
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Hydraulische Druckverhältnisse –
gleichmäßige Oberflächengestaltung ist entscheidend
kurze Fließwege gewährleisten eine
rasche Entwässerung
Rillendesign ist maßgeblich an der
Entwässerungseffizienz beteiligt
Je höher die Rillenkapazität,
um so effizienter die
Nipentwässerung
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Rückbefeuchtung aus der Bezugsoberfläche –
auch bestimmt über den hydraulischen Druckaufbau
bei Trennung von Filz & Walze
entstehen hohe Adhäsionskräfte
in der Entspannungsphase
wird zum Teil Wasser an die
Bespannung zurückgeführt
die „Saugwirkung“ im Filz
begünstigt die Wasseraufnahme
aus der Walzenstruktur und es
kommt zu Rückbefeuchtung
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Energieeffiziente Optimierung
Tiefere Rillen für höheres Speichervolumen
1500
1450
ml/m²
1400
1350
1300
1250
1200
Aqualis
AquaFlow
SolarFlow
1150
Speichervolumen
Aqualis
Rillendimensionen
Rillenbreite: 0,5 – 0,8 mm
AquaFlow
Rillendimensionen
Rillenbreite: 0,5 – 0,9 mm
SolarFlow
Rillendimensionen
Rillenbreite: 0,4 – 0,9 mm
Stegbreite:
2,0 – 3,0 mm
Stegbreite:
2,0 – 2,5 mm
Stegbreite:
1,8 – 2,5 mm
Rillentiefe:
1,6 – 2,0 mm
Rillentiefe:
2,0 – 2,3 mm
Rillentiefe:
2,5 – 3,0 mm
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VPM6 – Nipentwässerung versus Bezug & Filzdesign
l/min
300
260
220
180
140
100
Rille 1 Rille 2 Rille 3 Max.
Rille
Filz 3
Filz 2
Filz 1
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Energieeffiziente Optimierung
Zusammenspiel Rillengeometrie – Filzdesign
E-Flex Design
Standard Press Fabric
Versuche zur optimierten Rillenabdeckung bei höchster Nipbelastung
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Agenda
- Analyse Tools
,

Total Press Management – Know How Tools
Water
Balance
Start up
asistance
NipSense/
NipMaster
FeltView
Thermo
graphy
VOITH
Vibration
Analysis
Felt
analysis
TAPIO
Analysis
Process
Solutions
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NipMaster
NipMaster ist ein Kalkulationsprogramm zur Pressenanalyse mit
mehr als 120 Ergebnissen
Nip Kalkulation
- Belastung
- Wasserbilanz
Thermomechanische Analyse Bombierungsanalyse
Process Supplier for the Press Section
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NipSense
NipSense ist ein elektronisches Meßgerät zur Nipmessung in der PM
Einsatz des NipSense-System in einer Presse und einem Speedsizer
Process Supplier for the Press Section
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FeltView
FeltView ist eine Online-Messung für Pressfilze mit drei Messgrößen:
– Permeabilität
– Feuchtegehalt
– Temperatur
FeltView ist ausgelegt für alle Maschinentypen zur Verbesserung
der Presseneinstellungen und Prozesstransparenz.
Permeabilität Feuchtegehalt Temperatur
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Agenda
- Praxisbeispiele
,

Beispiel 1: Packaging 1100 m/min
Umstellung auf Nipentwässerung
Das Problem
Offene Filze mit hohem
Porenvolumen in der
3.Presse (NipcoFlex)
Die Lösung
Nonwoven Filze mit “eingestelltem”
Porenvolumen plus gerilltem
QualiFlex Mantel
0,70
Vak uum RS1 / 1 * 8,5mm (bar):
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Arbeitstage:
Vakuum RS über Laufzeit
MultiFlex V3 Planar
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Beispiel 1: Packaging 1100 m/min
Umstellung auf Nipentwässerung
Filzkosten
Kosten Filz (€)
Laufzeit (Tage)
Filzwechsel pro Jahr
Vacuum RS (bar)
Antrieb (MWh/a)
Ersparnis
Filzkosten (€)
Red. Antrieb (€)
Filzverschleiß
HD Spritzrohr
Wettbewerb
17.000
~55
7
~0,40
Ca. 200-250 g/m²
Voith
19.040
~55
7
aus
-2500
+14.280
-87.000
Ca. 100 – 150 g/m²
Reduziert oder aus
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Beispiel 2: SC Papier 1550 m/min
Besserer Start und längere Laufzeit
Das Problem
Einlaufzeit des Filzes bis zur
optimalen Sättigung für hohe
Nipentwässerung (Pickup/1.unten)
Poren Volumen [cm³µm/m²]
Porenradius [µm]
Vergleich Porenvolumen
Index:
Planar (neu)
Planar (eingelaufen)
Standardfilz (neu)
Standardfilz (eingelaufen)
Die Lösung
Nonwoven Membran Filze für
schnellen Start u. Laufzeit
plus gerillter G2000 Bezug
PrintFlex S3 Planar
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Beispiel 2: SC Papier 1550 m/min
Besserer Start und längere Laufzeit
Filzkosten
Kosten Filze (€)
Laufzeit (Wochen)
Filzwechsel pro Jahr
Filzwechselzeit (h)
Produktionsverlust (t)
Ersparnis
Filzkosten (€)
Mehrumsatz (€)
Höherer TG s-u
mit besserer
Runability
Mehrerlös SC-B
Wettbewerb
32.500
4
13
3,5
1.593
Nach 4 Tagen SC-B Produktion
möglich
Voith
37.239
6
9
3,5
1.102
-87.349
+243.045
Nach 1 Tag SC-B Produktion
möglich
+252.200
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Agenda
- Zusammenfassung
,

Effiziente Entwässerung in der Pressenpartie
• Höhere Nipentwässerung ist an vielen Maschine möglich
• „Viel hilft viel“ Motto ist nicht unbedingt zielführend
• Produkte und Analyse Tools für Optimierungen sind vorhanden
• Die Kombination von Produkten und KnowHow ist der Schlüssel
• Neben der „reinen“ Energieeinsparung lassen sich weitere
Vorteile für den Lauf der Presse bzw. für das Endprodukt erzielen
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