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Abrisserfassung in einer Papiermaschine: Anforderungen, Sensortypen, Einbaupraxis
Inhaltsverzeichnis
Bahnabrisse gehören zu den teuren Störungen, die in einer Papiermaschine auftreten können, aber auch zum Alltag der Papiermacher.
Papierbahn-Abrisssensoren erkennen und melden einen Bahnabriss in Sekundenbruchteilen wodurch automatisch die notwendigen Schutzfunktionen – wie die Umleitung der Papierbahn in den Pulper – ausgelöst, sowie notwendige Reinigungsmaßnahmen angestoßen werden können.
Auf dieser Seite erfahren Sie, wie Papierbahn-Abrisssensoren funktionieren, an welchen Stellen der Papiermaschine sie eingesetzt werden, welche Sensortypen es gibt und worauf Sie bei der Auswahl achten sollten.
Hinweis: Die auf sensorikaustria.com beschriebenen Abrisssensoren sind speziell für die Überwachung der Papierbahn in Papiermaschinen konzipiert. Sie sind nicht für andere Anwendungen wie Fadenüberwachung, Bandförderer oder Drahtbruchkontrolle vorgesehen.
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Was ist ein Papierbahn-Abrisssensor?
Ein Papierbahn-Abrisssensor ist ein Sensor, der kontinuierlich überwacht, ob die Papierbahn an einer bestimmten Position in der Maschine vorhanden ist.
Reißt die Bahn, erkennt der Sensor die fehlende Bahn und meldet dies unmittelbar an die Maschinensteuerung.
Die Steuerung kann daraufhin automatisch reagieren, zum Beispiel durch:
- Aktivierung von Spritzrohren zur Reinigung der Walzen
- Auslösen eines Alarms für das Bedienpersonal
- Anpassung der Bahnspannung oder Geschwindigkeit
- Dokumentation des Ereignisses für die Prozessanalyse
Da ein Bahnabriss sich innerhalb der Maschine sehr schnell fortsetzen kann (ein Abriss in der Siebpartie führt oft zu Folgeabrissen in der Pressen- oder Trockenpartie), ist eine schnelle und zuverlässige Erkennung entscheidend, um Folgeschäden zu begrenzen.
Warum reißt die Papierbahn?
Ein Abrisssensor behandelt die Folge, nicht die Ursache – für das Verständnis der Anwendung lohnt sich dennoch ein Blick auf typische Abrissursachen:
- Schwankungen in der Faserstoffqualität oder Blattbildung
- Unregelmäßige Feuchte- oder Trockenverteilung über die Bahnbreite
- Fehlerhafte Bahnführung oder Spannungsspitzen
- Ablagerungen, Löcher oder Schwachstellen im Blatt
- Störungen beim Rollenwechsel oder an der Aufrollung
Abrisssensoren ersetzen keine Prozessoptimierung, verkürzen aber die Reaktionszeit auf einen Abriss erheblich und verhindern, dass sich ein einzelner Riss zu einem langen Maschinenstillstand ausweitet.
Folgen von nicht oder zu spät erkannten Bahnabrissen
Reißt die Papierbahn zwischen Pressenpartie und Aufrollung drohen hohe Folgekosten:
- Produktionsausfall,
- aufwändige Reinigungsarbeiten, bis hin zu
- Schäden an Trockensieb (wie am Foto rechts zu sehen), oder
- gar Walze.
Einbauorte in der Papiermaschine
Papierbahn-Abrisssensoren werden an mehreren kritischen Stellen entlang der Maschine eingesetzt, da ein Abriss an unterschiedlichen Positionen unterschiedliche Schutzmaßnahmen erfordert:
- Pressenpartie
Erkennung von Abrissen zwischen den Pressnips, um Schäden an Filzen und Walzenbezügen zu vermeiden.
- Trockenpartie
Überwachung entlang der Trockenzylinder, wo ein Abriss zu Wicklungen um die Zylinder führen kann – hier ist besonders schnelle Erkennung wichtig.
- Aufrollung / Tambour
Kontrolle der Bahn kurz vor dem Aufwickeln, um fehlerhafte Rollen und Folgeschäden an der Aufrolleinheit zu vermeiden.
Eingesetzte Technologien und Messprizipien
Technologie | Funktionsweise | Vorteile | Typischer Einsatzbereich |
Optisch (Lichtschranke/Reflexion) | Erkennt Unterbrechung eines Lichtstrahls durch die Bahn | Berührungslos, schnelle Reaktionszeit | Pressenpartie, Trockenpartie |
Ultraschall | Misst Abstand/Vorhandensein der Bahn per Schallwelle | Unempfindlich gegen Staub, Dampf, Feuchte | Pressenpartie, Trockenpartie |
Kamerabasiert | Bildauswertung der Bahnkante bzw. Bahnvollständigkeit | Zusätzliche Bahnlauf- und Kantenkontrolle möglich | Aufrollung, Qualitätsüberwachung |
Messprinzip | Erkennt Anwesenheit der Papierbahn durch | Vorteile | Nachteile |
Freier Zug | |||
Lichtschranke | Unterbrechung des Lichtstrahls vom Sender | einfach; kostengünstig | empfindlich gegen hohe Temperaturen, Dampf, Verschmutzung; u.U. schwierige Einrichtung; keine Zustandsüberwachung möglich |
Reflexions- | wie oben | einfach; kostengünstig | empfindlich gegen hohe Temperaturen, Dampf, Verschmutzung, Verzug (Spiegel); u.U. schwierige Einrichtung; keine Zustandsüberwachung möglich |
Reflex-Taster | Auswertung der empfangenen Lichtintensität | einfach; kostengünstig; Zustandsüberwachung möglich | empfindlich gegen hohe Temperaturen, Verschmutzung |
Faseroptischer Reflextaster | wie oben | unempfindlich gegen hohe Temperaturen; flexible Ausrichtung; Zustandsüberwachung und Reinhaltefunktion möglich | teurer; aufwändigere Installation |
Hintergrund Trockensieb | |||
Faseroptischer Reflextaster | Auswertung der empfangenen Lichtintensität | wie FO-Taster; bekanntes Messprinzip | geringe Signaldifferenz zwischen Papier und Trockensieb |
Farb- | Farbunterschied zu Trockensieb | wie FO-Taster (wenn faseroptisch); Farbunterschied visuell nachvollziehbar | empfindlich gegen Farbänderung von Papier oder Trockensieb |
Material- | Material-Fingerprint | wie FO-Taster (wenn faseroptisch); robust gegen Farbänderung von Papier oder Trockensieb | Signalunterschied visuell nicht nachvollziehbar; wenig verbreitet; teurer |
Auswahlkriterien für Papierbahn-Abrisssensoren
Die Wahl des passenden Prinzips hängt vor allem von der Umgebung am Einbauort ab: Temperatur, Dampf und Kondensat, Messhintergrund stellen in der Trockenpartie andere Anforderungen als Staub und Fasernebel in der Siebpartie.
Bei der Auswahl eines Sensors für Ihre Papiermaschine sollten Sie folgende Punkte berücksichtigen:
- Einsatzort: Messung inner- oder außerhalb der Trockengruppe
- Messbedingungen: Überwachung der Papierbahn im Freien Zug, vor Hintergrund Sieb oder Zylinder
- Umgebungsbedingungen: Temperatur, Dampf, Feuchtigkeit, Staub und Faserflug am Einbauort
- Bahnbreite und Einbauposition: Punktuelle Überwachung oder Kontrolle über die gesamte Bahnbreite
- Wartungsfreundlichkeit: laufende Information über Zustand des Sensorystems, Zugänglichkeit für Reinigung und Justage
- Anschlusstechnik: Digitale/analoge Signalübertragung, Integration in die bestehende Maschinensteuerung (z. B. über Relais oder Analogsignal)
- Schutzart (IP-Klasse): Ausreichender Schutz gegen Feuchtigkeit und Verschmutzung des Sensorkopfes
- Reaktionszeit: Wie schnell muss der Abriss erkannt werden, um Folgeschäden zu vermeiden?
Vorteile für den Produktionsprozess
Der Einsatz zuverlässiger Papierbahn-Abrisssensoren wirkt sich direkt auf mehrere Kennzahlen der Produktion aus:
- Bessere Prozessdaten: Abrissereignisse werden dokumentiert und können zur Ursachenanalyse genutzt werden
- Kürzere Stillstandszeit: Automatisierte Schutzfunktionen greifen sofort nach einem Abriss
- Geringere Folgeschäden: Schnelle Erkennung verhindert Wicklungen an Zylindern und Walzen
- Erhöhung der Produktivität: eine zuverlässige und schnelle Abrisserkennung
Passende Lösungen von Sensorik Austria
Sensorik Austria entwickelt Papierbahn-Abrisssensoren speziell für den Einsatz in Papiermaschinen – abgestimmt auf die jeweiligen Mess- und Umgebungsbedingungen in Pressen- und Trockenpartie oder vor der Aufrollung.