Att hitta optimalt koncept i samband med förändringar i produkt, kapacitet är av yttersta vikt. I en studie kommer ett flertal koncept nagelfaras. Ombyggnad i ett processavsnitt påverkar i regel annan del i maskinen.
Vanlig start är att definiera flaskhalsar vid olika produkter/ytvikter.
Figur 1. Flaskhalsanalys ger en överskådlig bild av maskinens begränsningar och är en bra start
Inloppslådor:
Arbetsgången, beroende på målet för ombyggnad, kan t.ex. vara:
- Avstämning av lådans verkliga flöde mot uppdaterade designdata.
- Jämförelse med referensanläggningar.
- Hur förändra flödeshastigheter i lådan, om nödvändigt.
- Definiera ombyggnadskrav och budgetanbudsförfrågan.
- Anbudsjämförelse Teknik & Garantier.
En vanlig fråga är vilka ombyggnader som krävs vid ändring av flödet. Det kan gälla allmän kapacitetsökning, helt nya produkter eller kvalitetsproblem. Oftast klarar inloppsådan ett visst ”överflöde”, men vanligare, åtminstone för hydrauliska lådor, är instabilitet p.g.a. för lågt flöde. För åtskilliga lådtyper, kan flödeshastigheten i tubpaketet ändras genom utbyte av rör i fördelningssteget, s.k. ”inserts”.
Figur 2. Inloppslåda för en tvåviramaskin
Avvattning:
Kapacitetsökning eller förändrad produktmix, kan kräva ytterligare avvattningselement. Kritiskt blir, om ytvikten ska ökas vid samma produktion. Avvattningssträckan är grovt kvadratiskt beroende av ytvikten, men ”bara” proportionell mot hastigheten.
Avvattningslängd= konst.1 Hastighet*(ytvikt)²/(Ret*konst.2)
Det här gäller generellt. I en planvira krävs ofta en förlängning av virapartiet. Speciellt komplicerat blir fallet om ytvikten ska ökas i ett tvåviraparti, typ valsformer. Här är man därutöver begränsad av en nedre körbar hastighet. Men samtliga fall låter sig enkelt beräknas och man kan hitta konceptlösningar utan större kompromisser.
Figur 3. Tvåviraformning begränsar klart övergång till högre ytvikter
Pressning:
Figur 4. Pressparti med två skopressar
Ombyggnad i presspartiet är mestadels drivet av önskan att höja kapaciteten i kombination med minskad ångförbrukning. Skopressen har blivit väldigt populär tack vare dess långa uppehållstid i pressnypet. För kraftpapper och wellråvaror går ökad torrhalt och förbättrade pappersegenskaper hand i hand. För bulkkänsliga kvaliteter, typ kartong, måste densifiering beaktas. En skopress ger, vid given torrhalt, högre bulk än vad en valspress ger. Men viktigt är att pressimpuls inte drivs för långt.
Pressimpuls=Tid*Tryck=Linjelast/Hastighet)
Då äventyras bulk och böjstyvhet. En skopressinstallation kan m.a.o. medföra sämre bulk . Det här finns åtskilliga exempel på. Speciellt kritiskt blir fallet med lättavattnad mäld och låg hastighet.
Figur 5. Val av dubbel- eller enkelfiltat nyp beror bl.a. på ytviktsområdet. Även arkets ytkrav liksom banföring har betydelse
För en ny torkmaskin är valet av pressparti självklart. Här ger en två-stegs skopress minst 5% ökad torrhalt, även om skopress i enbart sista nypet är vanligast. Skopressen förbättrar också vissa massaegenskaper typ knuthalt och defibreringsenergi.
Det finns dock smarta lågkostnadslösningar där presstorrhalten ökas nära 1 %, genom dubbelfiltning av första pressen, där denna tidigare varit enkelfiltad. Den här lösningen kallas ofta för reptricket.
Ett tjugotal sådana enkla ombyggnader har gjorts. Trots gemensam filt genom två nyp fungerar pressarna ganska bra.
Figur 6. I en torkmaskin kan dubbelfiltning åstadkommas genom förlängning av guskanpressens filt in till första pressen. Torrhalten ökar nära 1 %
En annan möjlighet är att höja bantemperaturen, där detta är möjligt.
Figur 7. 10 graders ökning av bantemperatur ökar presstorrhalten med 1 %. Det här gäller pressnyp som är typiskt flödesbegränsade, vilket t.ex. är fallet i en torkmaskin
Torkning:
Vanliga åtgärder för ökad kapacitet:
•Tillkommande torkcylindrar
•Högre ångtryck
•Högre torkviraspänning
•Effektivare fickluftsventilation
Ökad kapacitet i torkpartiet i torkpartiet eller högre presstorrhalt kräver ofta förbättrad körbarhet i förtorken, för att till fullo kunna utnyttja den högre kapaciteten. Speciellt de lägre ytvikterna vid högre hastigheter kan kräva ytterligare slalomviraföring, spårade undercylindrar eller vakuumförsedda sådana kombinerade med stabiliseringslådor. Här finns klara riktlinjer att gå efter.
Figur 8 Bred bana och korta drag ger mer inspänd torkning till gagn för styvhet och vissa styrkeegenskaper. (Wahlström et al)
Töjbara produkter kan kräva ytterligare uppdelning i torkgrupper för att kunna krympa i tillräcklig grad och det här går relativt lätt att räkna på. De flesta andra kvaliteter, e.g. liner, gynnas av inspänd torkning. Geometrin i torkpartiet, i huvudsak förhållandet mellan bredd och öppet drag, spelar en avgörande roll för arkegenskaper. Ändringar i geometri kräver stora ombyggnader, som man i första hand inte genomför. Men det bör beaktas vid ombyggnader.
Ökas hastigheten på maskinen, förskjuts torkkurvan motsvarande och kan kräva omflyttning av torkcylindrar från en ånggrupp till en annan.
En detaljerad flaskhalsanalys ger en bra översikt över vilka flaskhalsar som begränsar produktion idag och i framtiden. För sällan körda ytvikter, har kanske begränsningarna ingen större betydelse.
Figur 9 En detaljerad flaskhalsanalys ger en bra bild av nuvarande och kommande begränsningar.