Phần lớn bột giấy cellulose của Thụy Điển được sản xuất trong các thiết bị nấu liên tục. Khi chúng được giới thiệu lần đầu tiên, dịch nấu được thêm vào phía đỉnh của nồi nấu, cũng không quá khác biệt so với nồi nấu theo mẻ, khi mà hóa chất nguyên liệu nấu được châm vào trước khi bắt đầu mỗi mẻ. Về sau công nghệ nấu liên tục cải tiến (MCC) đã ra đời, trong đó hóa chất nấu được thêm vào và lấy ra tại nhiều điểm. Bây giờ, nguyên lý điều khiển trở nên phức tạp hơn vì thông số hàm lượng kiềm trở nên cần thiết.

Kể từ đó, một thách thức lớn được đặt ra cho các thiết bị nấu liên tục là đo lường và kiểm soát hàm lượng kiềm này dọc theo nồi nấu để lignin và nhựa gỗ, chất béo và terpen được hòa tan ra khỏi sợi gỗ. Tất cả những điều này phải được thực hiện cùng lúc với việc đạt được trị số Kappa mong muốn và ổn định ở đầu ra của nồi nấu, mà không làm giảm chất lượng hoặc sản lượng bột giấy trong quá trình dăm gỗ đi xuống qua các vùng nấu khác nhau. Chuyển động của cột dăm mảnh này đã trở thành một trong những đối tượng cần giám sát quan trọng nhất của nhân viên vận hành. Tỷ lệ chất lỏng so với dăm gỗ ảnh hưởng đến mức độ nén chặt và có thể dẫn đến ma sát quá mức cản trở chuyển động của khối cột dăm. Quá trình tách xơ cũng phụ thuộc nhiều vào thời gian và nhiệt độ, được bao hàm trong hệ số H, tích phân theo thời gian của nhiệt độ nấu. Thời gian phản hồi kéo dài 5 giờ gây khó khăn cho bộ điều khiển PID, để kiểm soát được hàm lượng kiềm, người ta cũng dựa vào thuật toán điều khiển dự đoán mô hình (MPC).

Các Biến số đầu vào

Ba biến số đầu vào rất quan trọng đối với MPC là:

1. Độ kiềm của dịch nấu

2. Trị số Kappa của bột giấy được sản xuất

3. Dòng chảy vào và ra khỏi nồi nấu và bể ngâm tẩm.

Độ kiềm và trị số Kappa có thể được lấy mẫu và hiệu chuẩn theo kết quả kiểm nghiệm trong trường hợp sai lệch.

Lưu lượng dịch không thể được lấy mẫu hoặc hiệu chuẩn trong quá trình vận hành và do đó trước đây đã tạo thành một nguyên nhân gây lỗi không xác định được.

Chỉ trong trường hợp phát sinh sự cố thuần hỏng hóc, khi mà đồng hồ đo lưu lượng bị hỏng rõ rệt hoặc có báo động với mã lỗi, bạn mới biết rằng việc thay thế ống đo là cần thiết, nhưng phải đợi cho đến khi bạn có thể dừng vận hành và thay thế chúng.

Mắc xích yếu

Lưu lượng kế loại “magmeter” (từ kế) cảm ứng điện từ là cách phổ biến nhất để đo lưu lượng của nồi nấu. Nhưng có một vấn đề tương đối là phát sinh khi đo chất lỏng có nhiệt độ thiết kế cao như dịch nấu ở +180c (356F), vì không có ngành nào khác sử dụng từ kế trong điều kiện khắc nghiệt như vậy.

Vấn đề có thể bắt nguồn từ việc ống từ kế được lót bằng PTFE hoặc PFA. Có thể thấy sự tương đồng khi so sánh với công nghệ màng, trong đó một màng bán thẩm thấu cho phép các thành phần nhất định thông qua, trong khi những phần khác được tách ra. Để các phân tử được vận chuyển qua màng, cần có một động lực. Động lực này có thể được tạo ra bởi chênh áp hai bên màng, hiệu điện thế, chênh lệch nhiệt độ, chênh lệch nồng độ hoặc chênh lệch áp suất thẩm thấu. Chất lỏng đã đi qua màng được gọi là “chất thẩm thấu”. Hiện tượng này đã được chứng minh là xảy ra bên trong các từ kế lắp dọc theo dòng chảy của nồi nấu.

Đồng hồ trông hoàn toàn mới ở bên ngoài có thể bị sai lệch tới -50% khi được đánh giá, mặc dù chúng có lớp lót PFA bền hơn. Một biểu hiện của hiện tượng này mà một số người có thể nhận ra là có nước trong vỏ kết nối của ống từ kế. Vì nước này hoàn toàn là nước trong, tinh khiết nên không quy chụp nó với hiện tượng khuếch tán qua lớp lót được (dịch sẽ có màu đen), còn chất thẩm thấu thì lại trong vắt như trong so sánh trước đây với công nghệ màng lọc. Vì các từ kế đo lưu lượng bằng các tín hiệu millivolt yếu, chúng bị ảnh hưởng bởi dòng thẩm thấu. Tín hiệu bị lệch từ từ và bắt đầu phát sinh sai số mà không bị nhân viên vận hành hoặc nhân viên bảo trì phát hiện.

Kỹ thuật mới

Công ty Endress+Hauser đã phát triển một phương pháp đo ngoại đã trở thành phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất trong các nhà máy nấu bột giấy kraft của Thụy Điển và là phương pháp có nhiều dẫn chứng nhất thuộc loại này. Phương pháp này là sóng âm 3G và là đại diện cho phương pháp đo không xâm lấn vĩnh cửu mới nhất. Phương pháp này tránh được sai số của các ống từ kế bị hỏng do hiện tượng khuếch tán. Lưu lượng kế Prosonic cho phép lắp đặt chỉ với khoảng chừa 2xD tính thẳng từ các khúc cua của đường ống. Bằng cách này, bạn có thể kẹp nó vào bất cứ vị trí nào dễ tiếp cận nhất mà không cần phải dựng giàn giáo. Cảm biến tiếp xúc sóng âm mạnh tích hợp khả năng xử lý tín hiệu tiên tiến đo được xuyên qua lớp cáu cặn đường ống và mức TS (hàm lượng rắn) cao đối với dịch đen.

Trong những năm gần đây, một số nhà máy bột giấy đã loại bỏ việc sử dụng từ kế và chuyển sang sử dụng loại vortex (một phương pháp thường dung để đo hơi nước và nước ngưng tụ) để có được một lưu lượng kế làm hoàn toàn bằng thép, không có lớp lót. Nhưng vì vortex là một công nghệ mà đầu dò hoặc thường được gọi là bộ thu, nằm bên trong ống đo, nên việc bảo trì đã chuyển sang việc thay thế bộ thu. Dấu hiệu ban đầu của cảm biến bị hỏng thường là đồng hồ vortex bắt đầu xuất tín hiệu đầu ra ở dạng dao động. Chúng cũng có thể bị bùn vôi bao phủ (trong dịch trắng) nên cảm biến ngừng cảm nhận dòng chảy (lưu lượng kế vortex đếm số xoáy trong dòng chảy).

Đối với những người muốn lắp đặt trực tiếp vào tuyến ống, cũng có một model có mặt bích lắp đặt trực tiếp có thể chịu được +200̊C. Cung cấp thêm khoảng biên độ an toàn lớn hơn +20̊C so với các từ kế đo nhiệt độ cao hiện nay bị giới hạn ở +180̊C. Model này của PROSONIC cũng đã được thử nghiệm tại các nhà máy bột giấy của Thụy Điển và được lắp đặt giống hệt như một từ kế, nhưng được làm hoàn toàn bằng thép chống axit 100%, không có lớp lót nhạy cảm.

PROSONIC giảm bớt công việc bảo trì đồng thời kéo dài thời lượng khả dụng và độ chính xác của kết qua đo lưu lượng dòng dịch nấu.