 |
Ученые Пермского Политеха нашли способ улучшить качество бумаги и картона
Ученые Пермского Политеха впервые в России разработали систему, которая диагностирует состояние воды в реальном времени. Это позволит в несколько раз быстрее отслеживать ухудшение ее качества и оперативно реагировать на него, сокращая убытки предприятий и снижая себестоимость товаров.
Статья опубликована в журнале «Научно-технический вестник Поволжья».
Производство бумаги и картона — один из самых сложных технологических процессов в промышленности, который требует не только специальных условий, но и огромного количества воды. Именно поэтому на предприятиях внедрен замкнутый цикл: жидкость очищают и применяют повторно, а не сбрасывают в канализацию.
Однако при таком многократном использовании, даже после очистки, в стоках остаются мелкие органические примеси — частицы древесного волокна и реагентов. Они постепенно накапливаются и создают идеальную среду для размножения бактерий, грибков и других микроорганизмов. Их количество напрямую влияет на химический состав воды. Она закисает и портится, а бумага из-за этого теряет прочность и легко рвется. Чем больше образуется загрязнений, тем больше средств предприятию приходится направлять на очистку или полную замену жидкости в стоках.
Чтобы отслеживать состояние воды, проводят лабораторные анализы. Технологи берут пробы и на основе полученных данных принимают решения, например, добавляют реагенты для подавления бактерий. Тем не менее, сейчас контролировать производственные условия в реальном времени невозможно.
Анализы делают периодически, поэтому специалист получает результаты с задержкой, когда показатели в стоках уже изменились. Это значит, что оценки специалистов оказываются некорректными, и на их основе уже невозможно правильно выбрать эффективный режим очистки, поэтому решения могут не давать нужного результата.
В итоге ухудшение качества продукции негативно сказывается на ее цене. Бумага теряет прочность, идет в брак, а предприятие компенсирует эти убытки через повышение стоимости. Это значит, что затраты в конечном счете ложатся на потребителей, поскольку все дополнительные расходы производитель закладывает в цену товара.
Проблема в том, что целлюлозно-бумажная промышленность сегодня обеспечивает нас огромным количеством продукции: бумагой, картоном для упаковки, санитарно-гигиеническими изделиями (салфетками, полотенцами) и сырьем для строительства, фильтрации и электроизоляции. Ежегодно в России производят более 10 миллионов тонн таких товаров. Даже небольшой процент брака оборачивается потерями миллионов рублей, которые ложатся не только на предприятия, но и на конечных потребителей.
Ученые Пермского Политеха впервые в России создали автоматизированную систему диагностики воды целлюлозно-бумажной промышленности. В отличие от существующих решений, она работает в реальном времени, поэтому предотвращает ухудшение качества бумаги и позволяет предприятиям сокращать убытки, а значит, сдерживать рост цен для потребителей.
Сегодня известно, что больше всего на размножение микроорганизмов в воде влияют температура, кислотность среды и количество органических загрязнений. При этом эти параметры на производствах до сих пор измеряют и оценивают отдельно.
В реальности же бактерии реагируют на сочетание разных факторов. Например, небольшое повышение температуры и кислотности по отдельности могут быть безопасны, но вместе они запускают более активный рост микроорганизмов. Именно поэтому ученые предложили учитывать одновременное воздействие разных факторов при диагностике.
Для этого исследователи разработали математическую модель, которая позволяет свести все показатели (температуру, кислотность и уровень загрязнений) к одному значению и показывает, насколько состояние воды отклоняется от нормы.
— Для проверки модели мы использовали данные из известных экспериментальных исследований, где на реальном предприятии были замерены ключевые параметры жидкости с разной периодичностью. Далее мы подставили эти сведения в свою модель, с ее помощью определили общее состояние воды и сопоставили результат с тем, что в действительности происходило в экспериментах. В ходе сравнения оказалось, что наши расчеты совпадают с изменениями, которые были зафиксированы на производстве. Чем больше результаты модели отклонялись от нормы, тем сильнее ухудшались свойства бумаги, — рассказала Ольга Билоус, старший преподаватель кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» ПНИПУ.
Также ученые спроектировали систему управления для целлюлозно-бумажного производства, которая позволит в реальном времени отслеживать состояние оборотной воды и подавать сигнал при первых признаках ухудшения. Сначала в цехе устанавливаются датчики, которые постоянно измеряют температуру, кислотность и электропроводность. Потом все данные с них поступают в небольшой промышленный компьютер, который с помощью созданной модели обрабатывает информацию и вычисляет общий показатель состояния воды.
— Чтобы система могла отличать норму от отклонения, мы также определили допустимые значения диагностического показателя: когда условия считаются безопасными, а когда необходимо принять меры. Для этого проанализировали данные, полученные в ходе экспериментальных исследований: сведения о показателях воды (температура, кислотность, содержание органики) и соответствующие им характеристики готовой продукции, — отметила Ольга Билоус.
Система работает в несколько раз быстрее, чем лабораторные анализы, и позволяет выявлять отклонения не тогда, когда бумага уже потеряла прочность, а на этапе возникновения благоприятных для бактерий условий. Кроме того, она полностью автоматизирована и способна отслеживать необходимые параметры без участия человека.
В результате за счет своевременного обнаружения проблем система поможет сократить объемы испорченной воды, уменьшить количество бракованной бумаги и картона, а также снизить расход химических реагентов на очистку. В зависимости от масштабов предприятия предложенное решение позволит сэкономить от сотен тысяч до миллионов рублей ежегодно. Это напрямую снижает себестоимость продукции, в которую сегодня закладываются огромные издержки на переработку брака, очистку и замену воды.
Контактное лицо: Татьяна (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 22:45, 17.07.2026
Количество просмотров: 457
Страна: Россия
| Ученый Пермского Политеха рассказал, когда ждать Оленью Луну, ПНИПУ, 07:31, 05.08.2026, Россия |
32 |
| С 28 по 29 июля на небе взойдет Оленья Луна – полнолуние, которое ежегодно приходится на середину лета. О том, как атмосфера влияет на цвет, как название связано с коренными народами Северной Америки и почему спутник будет казаться полным целых две ночи, рассказал ученый ПНИПУ. |
|
| Инженеры «Швабе» предложили новые подходы для совершенствования радаров и систем связи нового поколения, Холдинг «Швабе» Госкорпорация Ростех, 07:13, 05.08.2026, Россия |
29 |
| Специалисты холдинга «Швабе» Госкорпорации Ростех прорабатывают новые решения для преодоления одного из ключевых ограничений современных радаров и систем связи. Они позволят эффективнее принимать и обрабатывать большие объемы данных на высоких частотах, что необходимо для создания более быстрых и точных радиолокационных комплексов, а также систем спутниковой и мобильной связи нового поколения. |
|
| Ученые Пермского Политеха развеяли 7 популярных мифов о загаре, ПНИПУ, 15:16, 03.08.2026, Россия |
143 |
| Наступило лето, а значит мы все подвергаемся более интенсивному воздействию солнечных лучей. Ученые Пермского Политеха рассказали, правда ли ультрафиолет лечит акне, как работает автозагар, можно ли использовать масло вместо защитного крема и как сметана и кефир могут усугубить солнечный ожог. |
|
| Ученая Пермского Политеха назвала 7 самых агрессивных сорняков на даче и рассказала, как с ними бороться, ПНИПУ, 15:02, 03.08.2026, Россия |
42 |
| 23 июля в России отмечается День дачника. Ученая ПНИПУ назвала семь самых агрессивных растений, которые распространены во всех регионах нашей страны, и рассказала, какой урон они наносят культурам, что помогает им размножаться с такой силой, как с ними бороться и можно ли извлечь из них пользу. |
|
|
|
