application & selection catalogue - filter equipment

33
Preliminary Internal document – not for external distribution! © 2018 C.C. JENSEN A/S ǀ Ver. 001 ǀ May 2018 Application & Selection Catalogue Pulp & Paper Oil Maintenance

Upload: others

Post on 19-Apr-2022

2 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

Preliminary Internal document – not for external distribution! 

© 2018 C.C. JEN

SEN A/S ǀ Ver. 001 ǀ May 2018 

Application & Selection Catalogue

 

 

Pulp & Paper

Oil Maintenance 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

Page 2: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

2  

Table of Contents Paper & Pulp – The Application ...............................................................................................................................................................1 

Key Decisions Figures for CJCTM filters: ................................................................................................................................................1 

Pulp & Paper Questions .......................................................................................................................................................................1 

Vital Machines .....................................................................................................................................................................................1 

Paper & Pulp – CJCTM Filter Applications .................................................................................................................................................2 

Principle Drawing Harvesting ..............................................................................................................................................................2 

Principle Drawing Pulp & Paper Mill ....................................................................................................................................................2 

Harvesting ...............................................................................................................................................................................................3 

Log Handling Equipment .........................................................................................................................................................................4 

Pulp Mill ...................................................................................................................................................................................................5 

Paper Mill – Wire .....................................................................................................................................................................................6 

Paper Mill – Press, Dryer, and Calenders .................................................................................................................................................7 

Finishing ..................................................................................................................................................................................................8 

Water Treatment .....................................................................................................................................................................................9 

Filter Selection .......................................................................................................................................................................................10 

Filter Selection: HDU – Hydraulic...........................................................................................................................................................11 

Filter Selection: HDU – Gear ..................................................................................................................................................................12 

Filter Selection: PTU – Hydraulic ...........................................................................................................................................................13 

Filter Selection: PTU – Hydraulic/Lube ..................................................................................................................................................14 

Desorber Selection ................................................................................................................................................................................15 

Paper & Pulp References .......................................................................................................................................................................16 

Bearings and Bearings Houses from PM 6 & 7, Norway ....................................................................................................................16 

Paper Mill Lubricating System, Norway .............................................................................................................................................17 

Paper Mill Lubrication System, Canada .............................................................................................................................................18 

Hydraulic Power Pack, Debutter, Sawmill, Ireland ............................................................................................................................19 

Super Clalender, Hydraulic Oil, Sweden ............................................................................................................................................20 

Appendix #1 : The Application and Questions .......................................................................................................................................21 

Appendix #2 : Wood and Chips..............................................................................................................................................................22 

Appendix #3 : Pulp .................................................................................................................................................................................23 

Appendix #4 : The Paper Machine .........................................................................................................................................................25 

Appendix #5 : Paper Finishing and handling ..........................................................................................................................................29 

Appendix #6 : Water treatment ............................................................................................................................................................31 

Page 3: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

1  

Paper & Pulp – The Application

The paper making process  is a multistage process of harvesting, wood  chip  and  pulp manufacturing,  and paper  making  that  are  exposed  to  a  variety  of conditions. There are hundreds of oil  systems, which most can benefit from getting a CJCTM filter fitted.  

The two  latter stages consist of a Pulp Mill and Paper Mill  (Paper Making Machine) are  the  two most  ideal candidates  for  CJCTM  filters.  The  Mills  utilize  mass production  and  all  downtime  is  very  expensive.  It  is therefore  recommended  to  utilize  CJCTM  filters  to drastically  reduce  all  oil‐related  downtime.  It  is estimated  that  80%  of  all  problems  and water  in  oil systems are caused by contamination of particles and fitting  a  CJCTM  filter  can  remove  about  40  %  of  all downtime. (Rough estimates).  

Furthermore, pulp mills and paper mills work with heat, steam and water, which increase the possibility of water ingression through condensation or leakage. Water is a huge problem for any oil system and can drastically reduce the longevity of oil and oil system components. The heat can also generate problems with vanish and sludge. 

The harvesting stage  functions differently and consists of heavy mobile machinery  that are exposed  to  the environment such as temperature changes, dust and water, which easily can find their way into the system. Although these machines do not have high operating  hours  they  are  still  prone  to wear. When  in  use,  it  is  vital  that  the machines  operate  at  the  highest  efficiency  and contamination of the hydraulic system can slow productivity with up to 20 % before it is noticed, which corelates to about 1 day every week of lost efficiency. Clean oil will increase reliability, shorten maintenance intervals, decrease maintenance costs, and remove jerky, erratic operation.  

Important** Pulp mills and paper mills can have their own power plants but in this CJCTM application catalogue the focus is only on pulp & paper manufacturing. For power plant information, please see the CJCTM application catalogue for power generation. 

 

Key Decisions Figures for CJCTM filters:

To dimension CJC Oil Filters there are five important factors to investigate:   

Environment  Risk of water Ingression  Varnish issues 

 

Pulp & Paper Questions

  Which oil system do you spend the most time on? 

How do you do oil maintenance today? 

How many unscheduled stops did you have last year and what where the costs involved? 

How often do you change critical components and have you calculated the total cost of a component change? 

What does it mean to you to increase reliability and up‐time? 

 

Vital Machines

Paper Machine 

Refiner/Grinder 

Digester 

Super Calender See Appendix #1 for more information. 

Page 4: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

2  

Gear, Bearing & Hydraulic Filtration 

Gear & Bearing Filtration 

Debarker 

Gear & Bearing Filtration 

Gear & Hydraulic Filtration 

Gear & Bearing Filtration 

Central Lube System 

Gear, Bearing & Hydraulic Filtration 

Operation: Δ 2000 hours per year 

Selling  points:  Reduce  Maintenance  cost  and Increase Reliability 

Operation: 24/7 

Selling  points:  Reduce  downtime  and maintenance cost 

Paper & Pulp – CJCTM Filter Applications 

Principle Drawing Harvesting

 

 

 

 

 

 

Principle Drawing Pulp & Paper Mill

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Harvester  Forwarder 

Motor Lube & Hydraulic Filtration 

Page 5: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

3  

Harvesting

Harvesting is a general term used to describe the felling/cutting of trees and preparing them for transport to the mills. It includes both  thinning  and  clear‐cutting  operations.  The  harvesting  process  includes  a  variety  of  trucks,  such  as  the Harvester  and  the Forwarder. They all have hydraulic systems, may include gears and engines, which can benefit from CJC filtration. All vehicles utilize biodegradable oils due to legislations.  

 

 

The Problem

Harvesting  equipment  is  exposed  to  the  outdoor environment on daily basis when  in operation. This means they  are exposed  to  temperature  changes, dust  and water that easily can find its way into oil systems. Furthermore, this equipment is left overnight and the work locations.  

 

 

 

Environmental conditions 

Dust, water, temperature 

 

The Consequences

Lost productivity (slow hydraulics) 

Loss of reliability 

Increased maintenance costs 

 

The Solution

Due to the equipment being left in remote areas an on‐board solution  is  required.  It  is  important  to  keep  hydraulic  oil system cleanliness at ISO 16/14/11 and moisture at max 300 ppm. This can be achieved with a hydraulic filter, either HDU HDU 15/12, HDU 15/25, or HDU 27/27. Gear and engine oil can  also  benefit  from  a  CJC  filter.  Often,  a  HDU  15/25  is installed  directly  on  the  mobile  equipment.  For  a  more detailed  overview  of  filters  for  mobile  machines,  see  the Mining catalogue.  

The vital parameters  influencing the filter selection are oil system  volume,  water  ingression,  oil  temperature,  oil viscosity, and filter size. Filter selection can be found on 11 and onwards. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 6: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

4  

Log Handling Equipment

In  the  process  of  creating  wood  chips  needed  for  pulp manufacturing different  log handling equipment  is utilized. This  includes  a debarker,  a  chipper,  and a  grinder/refiner. Furthermore,  a  large  conveyor belt may be used  and each stretch may have several gearboxes, and a large hydraulic lift for  trucks may  be utilized,  if  the wood  chips  come  from  a more remote location, to unload the cargo. 

 

 

 

 

The Problem

Most  likely,  the mentioned  log handling equipment will be installed outdoor greatly increasing the contamination of the oil systems via temperature changes, dust and water. Aspects such as poor breathers, worn wiper seals and so forth greatly increase contamination. 

Contamination from particles 

Dust, especially from wood chips 

Water condensation 

 

 

 

 

 

The Consequences

Dirty and wet oil reduces equipment efficiency and result in short service life for the oil. Hard particles and varnish will cause servo and proportional valve  to  stick,  resulting  in unscheduled  stopping of equipment. Contamination often  cause up  to 20 %  loss of efficiency in the hydraulic systems where the oil cleanliness is often above ISO 22/20/16 and moisture above 1000 ppm. Each of these machines have gear and hydraulic oil systems that can benefit from CJC filtration.  

Short lifetime of oil and components 

Unscheduled downtime 

Loss of efficiency (about 20%) 

*Debarker often utilizes grease. Only if an oil system is utilized, then CJCTM filter can be fitted. 

 

The Solution

By doing oil maintenance on the above machinery there will be savings within maintenance due to a prolonged lifetime of oil and components, and  increase  to productivity and a  reduction of downtime. The  installation of a HDU system will both  remove  the particles, varnish and water contents from the oil. Check filter selection guide. The selection parameters depend on the oil system volume, oil viscosity and ambient temperature (oC). 

The refiner gear utilizes lube oil that can benefit from CJC filtration as it gets wet and dirty. This can be solved by a HDU with 20 – 50 % circulation ratio or PTU2 27/27 mobile cart depending on water ingression. 

The vital parameters influencing the filter selection are dirt ingression, oil system volume, oil temperature, and oil viscosity. Filter selection can be found on 11 and onwards. 

   

See Appendix #2 for more information. 

Page 7: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

5  

Pulp Mill

A pulp mill consists of a  long  line of different machinery that works with converting wood  chips or waste paper  into different  types of pulp. The machinery  that may  benefit  from  CJC  filtration  are;  the  digester,  pulp thickener,  refiner, pulper, deinking machine and  slab press. There may also be other machinery, unique  to  the pulp mill, with oil  systems  that benefit from filtration. 

 

The Problem

The pulp mill  is  located  in an  indoor but wet environment. This causes a larger water  ingression rate and contamination of the oil systems within the pulp mill. Furthermore, particles from wear and the manufacturing of pulp can also enter the oil systems. Some machines, such as the slab press may operate with high temperature oil causing varnish to form. 

Water contamination 

Varnish contamination 

Particle contamination 

Pulp, wear, dust 

 

The Consequences

High concentrations of water within oil greatly reduce the lifespan of the oil in the system and increase wear on components. 

Shorter lifespan on oil and components 

Increased downtime 

Frequent change of critical components and oil 

 

The Solution

The  solution  varies  a  bit  from machine  to machine  but  in  general  the  solution would  have  to  solve water  ingression  and  dirt contamination. Most have a gearbox that can benefit from CJC filtration. The digester has at least two gearboxes, agitator and worm gear type. Other machinery may have similar gearboxes. 

Agitator Gearbox – Continuous CJC offline filtration – HDU 15/25, BG 15/25, 45 l/h flow 

Worm type Gearbox – Part time CJC offline filtration – HDU 27/27, B 27/27, 90 l/h flow, mobile cart 

The slab press and other machines with constant high temperature oil would benefit greatly from the VRU 27/108 for a 3,000 – 5,000 liter hydraulic oil system. 

The vital parameters influencing the filter selection or oil system volume, water ingression, oil temperature, and oil viscosity. Filter selection can be found on 11 and onwards. 

 

Digester 

See Appendix #3 for more information. 

Page 8: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

6  

Paper Mill – Wire

The paper mill consist of a paper making machine, which is the most expensive, complex and critical machine in the paper mill. The largest of such setups, the Metso PM12 from Sweden, runs at 2,000 m/min and produces 420,000 tons of paper each year. The wet section reduces the water content of the paper from around 95 – 90 % to 50 %. This is done using wire system, where water is drained through the wire. Uptime and continuous paper manufacturing is a must and paper mills can therefore benefit from CJC filtration greatly. This page only considers the initial wire section of the paper machine, although the main lube system may be utilized for other components as well. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

The Problem

Usually  the paper machine has a main central  lube system  that consists of 5,000 – 30,000  l oil,  typically  ISO VG 220 – 460. The hydraulic oil is mostly ISO VG 46 and consists of around 1,000 – 3,000 l. The pulp consists of a lot of water and there is a large water ingression  in both  lube, gear and hydraulic oil on the wet end of the paper machine. The water in the main  lube systems creates emulsions with water. 

Large water contamination 

Possible varnish issues 

Particle contamination 

Wear from machines, dust 

The Consequences

The very high concentrations of water within the lube, gear and hydraulic oil greatly reduces the lifespan of the oil in the system and increase wear on components. 

Frequent change of oil and critical components 

Increased downtime 

Shorter lifespan on oil and components 

The Solution

Main lube system 

As the ISO VG 220 – 460 oil in the main lube system creates emulsions with the water a PTU cannot be utilized. A HDU with a BLA insert and a Desorber according to the oil system volume is recommended with a 10 – 15 % circulation ratio for the HDU 

Hydraulics system 

Most likely a PTU can be utilized on the hydraulic system otherwise a similar system as mentioned above. PTU 27/108 with a 15 % circulation ratio. If the system contains large varnish issues  VRU may be needed. Always make a demulsibility test if there is water in the system, to verify that the PTU will work. 

The vital parameters influencing the filter selection or oil system volume, water ingression, oil temperature, and oil viscosity. Filter selection can be found on 11 and onwards.   

See Appendix #4 for more information. 

Page 9: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

7  

Paper Mill – Press, Dryer, and Calenders

 

The press‐, dryer section, and calender stack are the following steps after wire section. The paper enters with around 50 % moisture and is reduced to 10 %. Often the same main lube system, as mentioned on the previous page, is utilized for each section. As can be seen in the provided picture, the paper mill consists of many rollers that utilize expensive spherical roller bearings costing around 6,000 – 8,000 euros each (two per roller). After the paper machine, the paper is put through the super calender that consists of many rollers with a large hydraulic system of about 10,000 – 20,000 l of oil. Since the super calenders bend under the constant pressure they utilize hydraulic controlled rolls. A typical system can have up to 76 hydraulic pistons.   

 

The Problem

There  is a  large water  ingression on  the hydraulic and  lube  systems causing damage to the components and oil systems. Varnish can also be an issue in these large oil systems. Furthermore, rollers that are put on  stock with  the  expensive  bearings  still  contain water, which will result in corrosion. 

Large water contamination 

Possible varnish issues 

Water contaminated bearings on stock 

The Consequences

The  large  water  contamination  issues  to  the  oil  systems  greatly increase wear on components and oil and the bearings put on stock with water increase corrosion and can reduce the lifespan of the bearings with up to 50 %. 

Shorter lifespan of critical components (bearings with up to 50 %) 

Unscheduled downtime 

Loss of hydraulic system efficiency 

The Solution

The sections may have their own lube oil and hydraulic oil systems that require a HDU with BLA insert and a desorber for the lube oil and a PTU filter for the hydraulic oil. The hydraulic oil system for the super calender can be solved with a HDU, often HDU 27/108, depending on the oil system volume. A 15% circulation ratio is recommended for the HDU a VRU may be needed if the system has large varnish issues. Rollers/Calenders can be cleaned before being put on stock with the Tonning Trolley. 

The  critical  factors  affecting  filter  selection  are  oil  system  volume, oil  temperature  (varnish  issues),  oil  viscosity,  and water ingression. Filter selection can be found on 11 and onwards.   

See Appendix #4 for more information. 

Page 10: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

8  

Finishing

When the paper has gone through the super calender it is  reeled  onto  rolls  and  then  coated  at  the  coater depending on the application of the paper and lastly cut into the desired size before packaging. The reeler, slitter, coater and handling system all have oil systems that can benefit from CJC filtration. 

 

The Problem

These machines  are  all  subjected  to  oil  contamination from varnish or particles. 

Particle contamination 

Dust, wear 

Varnish contamination 

 

The Consequences 

These  problems  reduce  efficiency  and  increase maintenance costs along with causing downtime. 

Reduce efficiency of hydraulics 

Increase maintenance costs 

More frequent downtime 

 

 

 

The Solution

The oil systems are not as large on these machines and for the hydraulics oil system a HDU B 27/27 with 150 l/h oil flow and for the lube oil system a HDU B 27/81 with heater if temperatures are not at about 55 oC are recommended. The hydraulics system can have a small HDU 15/25 CJC filter with a slightly lower flow and an oil temperature at around 55 oC. Some oil systems may be combined and or larger machines are in place, which would change the required CJC filter.  

The critical factors concerning CJC filter selection are oil viscosity, oil temperature and oil system volume. Filter selection can be found on 11 and onwards. 

 

 

  See Appendix #5 for more information. 

Page 11: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

9  

Water Treatment

 

The pulp and paper mill utilize a lot of water and produces a lot of effluent water. The water needs to be treated so it can be reused or can run off to river/lakes. The water is treated in large pools containing bacteria and is run by an agitator. If the agitator breaks down a loss of bacteria will follow, which will decrease the amount of water that can come through the water treatment facility and influence the manufacturing rate of the pulp or paper mill. 

The Problem

The agitator is driven by an electric motor connected to a gear box. It is located outdoor and exposed to dust and water that wear on the oil and gear. The gear can also develop lots of heat under the heavy load, which degrades the oil at a quick rate. 

‐ Outdoor installation ‐ Dust and water contamination ‐ Hot oil, increase degradation rate 

The Consequence

The gears lifespan is greatly reduced and needs to be changed frequently. 

‐ Decreased lifespan ‐ Frequent gear change ‐ Loss of reliability 

The Solution

Each agitator has an oil system volume of about 50 – 200 l with ISO VG 150 – 320 gear oil. For each agitator a HDU 15/25, 45 l/h, with BG inserts are recommended as cheap safety.  

The critical factors concerning CJC filter selection are oil viscosity, oil temperature and oil system volume. Filter selection can be found on 11 and onwards.   

See Appendix #6 for more information. 

Page 12: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

10  

Filter Selection

To select a CJCTM filter solution the following parameters must be known to provide the best fitted solution: 

Oil System Volume, L 

Oil Viscosity 

Ambient and Oil Operation Temperature, oC 

Water Ingression 

For larger systems, a demulsibility test is recommended. 

Environment 

Varnish Issues 

From this information a suitable insert can be selected and a suitable CJCTM filtration system can be selected. 

HDU 

PTU 

VRU 

Desorber 

 

Insert Type 

Insert ID (type and size)  K‐value (10‐6) 

B B 15/12  75 

B 15/25  49 

B BG 

B 27/27  11 

BG 15/12  50 

BG 15/25  25 

BLA(T) BLA 15/25  22 

BLA & BLAT 27/27  9  

The pressure drop, ∆ , must not exceed 0.3 bar and can be calculated using the following formula 

 

∆∗ 10 ∗ ∗

 

Q : Flow rate (l/h) 

n : number of inserts 

v : Viscosity 

 

For larger unique system the application specialist must be contacted.   

Page 13: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

11  

Filter Selection: HDU – Hydraulic

 

*The filters are multi‐voltage and can be delivered with a different voltage supply. 

Page 14: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

12  

Filter Selection: HDU – Gear

Will be added as soon as technical support has complete creating the require product numbers.   

Page 15: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

13  

Filter Selection: PTU – Hydraulic

Constant water ingression and oil doesn’t create emulsions with water.  

Check demulsibility: 

Max 20 min, max 4 ml emulsions, eg. 38/38/4 (20 min) 

 

*The filters are multi‐voltage and can be delivered with a different voltage supply. 

A different flow rate and or oil viscosity can change the parameters of selection. 

Page 16: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

14  

Filter Selection: PTU – Hydraulic/Lube

Check demulsibility, max 20 minutes 38/38/4. 

Lube oil with constant water ingression. 

 

* The filters are multi‐voltage and can be delivered with a different voltage supply. 

A different flow rate and or oil viscosity can change the parameters of selection. 

For oil types significantly lower than ISO VG 150, like hydraulic oil systems, follow the PTU selection guide to select an appropriate PTU separator solution. 

 

Page 17: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

15  

Desorber Selection

Oil with emulsions or higher than ISO VG 150. 

 

Page 18: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

16  

Paper & Pulp References

Bearings and Bearings Houses from PM 6 & 7, Norway

Norske Skog Union, Skien, Norway   

 

The Problem

Oil analysis indicated a very high water concentration that  caused  corrosion  and  wear  on  the  bearings deceasing their lifespan with up to 50 %. 

 

The Solution

Protect bearing against  corrosion by adding a  clean and  dry  oil  film.  Maintenance  Manager,  Torfinn Tonning, working at Noske Skog Paper, helped with the development – hence the Tonning Trolley. 

The PTU with two electrical pre‐heater are placed on top  of  a  rather  low  tank  containing  70  liters.  All necessary  equipment  is mounted  on  the  tank with panel  for  controlling  heaters  and  start/stop  of  the pump. 

 

The Result

Condensation  and  water  was  removed  from  the bearings and bearing houses and now they have dry oil and a protective membrane on the bearings before storage.  

When water  is removed from bearings  it will reduce corrosion damages in both bearing house and rollers. This will increase bearing life time. 

 

 

Case # N/A 

Paper & Pulp 

Page 19: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

17  

Paper & Pulp References

Paper Mill Lubricating System, Norway

Norske Skogindustrier ASA, Saugbrugsforeningen, Halden, Norway 

 

 

 

 

______________________________________________________ 

 

 

 

 

 

 

 

Comments

Maintenance Manager Per‐Erik Halvorsen: 

“The  results  proves  that  the  CJC Desorber we  have  purchased  is  an extremely efficient water removing device. We also have experienced that the desorber is very easy to operate and to maintain. After running‐in it requires no adjustments and almost no surveillance. It is remarkable how much water it is able to remove.  

CJCTM Desorber D38 GP‐EHIT 

The System

Central  lubricating  system  for PM 4 paper machine. The tank contains about 13,000 litres of Mobil DTE BB Oil PM mineral oil. The  tank  consists of 3 chambers (return, settling and suction). Oil temperature 60oC. A centrifuge  used  to  be  installed  on  the  lubricating system, but it could not keep up. 

 

The Problem

A high water content was detected over a long period of time on PM 4 at Norske Skogindustrier ASA. Large water drops were  to be  found under  the  top of  the tank. The oil was discolored and cloudy, and the water content was as high as 3.1 % (31,000 ppm).  

The situation become even more serious, when rust in both bearings and bearing housings was found during a maintenance stoppage. Bearings also seized due to rust formation. Several bearings and bearing housings had to be replaced during the stoppage. 

 

The Solution

 For water removal a CJC Desorber type D38 GP‐EH1T with a 1400  l/h  circulation pump was  installed. The desorber draws the oil from the return chamber and delivers the treated oil back to the suction chamber. 

 

The Result

The desorber has taken out an average amount of 0.5 l of water per hour  since  it was  installed. All visible water  drops  under  the  top  of  the  tank  have disappeared  and  the  oil  have  regained  its  original color and is clear. 

 

ASIN5014‐UK 

Paper & Pulp 

Page 20: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

18  

The System

Machine: Paper machine bowser lube system 

Oil  type: 12,000  liters of Chevron CLARITY 220 ISO VG220 

 

The Problem

Poor oil quality led to a reduction in the bearing life  expectancy.  Initial  ISO  code was  22/21/18 (2/5/15 μm). Target cleanliness level was set at 19/16/13. Water  ingress  was  also  a  problem, though  they already had a vacuum dehydrator installed to help dry the oil. 

 

The Solution

A CJCTM  Fine  Filter HDU  2*27/108 GP‐EPT was selected  to  bring  the  oil  down  to  the  target cleanliness level. This unit was fitted with a GP‐33‐4 pump at flow of 3,200 liters/hour. We chose a CJCTM Filter Insert BLA 27/27 for its ability to handle excessive water concentration. 

 

The Result

The  sample  results  show  a  dramatic  improve‐ment  in  the  first  three months;  particle  levels dropped to 18/17/14 as the oil quality improved. The  subsequent months  show  a more  gradual improvement,  highlighting  CJC’s  ability  to actually clean the inside surfaces of the lube oil system  (valves, hoses, etc.) by circulating clean oil. The most recent laboratory results indicated an ISO code of 16/14/11, roughly 1/100th of the initial particle count.  

Paper & Pulp References

Paper Mill Lubrication System, Canada

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CJCTM Fine Filter HDU 2*27/108 GP 

ASIN5062‐UK 

Paper & Pulp 

Page 21: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

19  

The System

Hydraulic power pack for the debutter system. A debutter (a butt end reducer) shaves off the flare on a log to leave it parallel and therefore easily cut.  The  hydraulic  power  unit  drives  all  the movements of this process. 

Oil Type: GEM 46 Volume: 600 L  

The Problem

Sticking  servo  valves,  that  had  to  be  cleaned every week, gave a lot of maintenance work on this  power  pack.  The  particle  level  was  high, mainly  due  to  the  harsh  environment.  The system  further  suffered  from  a  high  level  of varnish/resin that caused the valves to stick. 

 

The Solution

Due  to  the  contamination  level,  a  CJCTM  Fine Filter HDU 27/27 P, using a CJCTM Filter Insert B 27/27 was installed. 

 

The Result

After  installation  of  the  CJC™  Fine  Filter  HDU 27/27, the results were reduced from ISO Code 21/20/17  to  ISO  Code15/14/9  meaning  a reduction  on  2  μm  count  from  just  under 2,000,000  to  21,000  e.g.  a  reduction  factor of almost under 100 ‐ making cleaning of the servo valve unnecessary.  

Paper & Pulp References

Hydraulic Power Pack, Debutter, Sawmill, Ireland

BALCAS Timber Ltd. Largest sawmill plant in Ireland 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   

  ASIN5112‐UK 

Paper & Pulp 

Page 22: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

20  

The System

Hydraulic system. Top roll for super calender. Oil Volume: 3000 L Oil Type: Synthetic oil Shell Delima SW 320  

The Problem

The oil was heavily oxidized due to hot oil in the system,  normal  temperature  in  the  range  80‐90°C.  The  valves  controlling  the  bowls  were sticking,  causing  down  time,  and  had  to  be renovated at regular  intervals. The acidity  level of  the  oil  (TAN) was  0.62,  alarmingly  high.  In comparison, new oil has a TAN of 0.3. 

The Solution

CJCTM Fine Filter HDU 27/54 P. Pump  flow 600 L/h. CJCTM Filter Inserts 2 x BLA 27/27. 

 

The Result

The  inserts  retained very  large quantities of oil degradation products from the oil (see photos of the  inserts  to  the  right)  and  the  acidity  level (TAN) was reduced to 0.51 and stabilized at an acceptable level. 

Paper & Pulp References

Super Clalender, Hydraulic Oil, Sweden

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   ASIN5106‐UK 

Paper & Pulp 

Page 23: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

21  

Appendix #1 : The Application and Questions

Although paper making techniques have been refined in the last 20 years, the basic concept is still the same. You take paper pulp and pass it through multiple rolls to squeeze out the liquid and then dry it to produce paper. May sound easy, but a modern paper mill is divided into several sections, and often has its own power plant. There are hundreds of oil systems, which most can benefit from getting a CJC filter fitted.

Pulp is refined and mixed in water with other additives to make a pulp slurry. The head‐box of the paper machine (Fourdrinier machine) distributes the slurry onto a moving continuous screen, water drains from the slurry (by gravity or under vacuum), the wet paper sheet goes through presses and dries, and finally rolls into large rolls. The outcome often weighs several tons. 

Questions to ask  

S Situation questions 

Which equipment is the most important one(s) in the plant? 

Which oil system do you spend most time on? 

What kind of oil maintenance do you do today? 

P Problem  questions 

Do you have limits on oil sample results (cleanliness, metal in ppm etc.) 

Which spare parts/components are most expensive? 

How many unscheduled stops did you have last year and what where the cost involved? 

What do you do when you find varnish or water in the oil systems? 

I Implications/ Consequences  

What implications does oil change have on operation or production? 

What is the cost of lost production? 

How much time does the service people spend on” fire‐fighting tasks”? 

Do you guarantee delivery time to your customers which you cannot keep if the productions stop (e.g. day‐to‐day delivery)? 

N Need pay‐off Customer  benefits 

If I could reduce your maintenance cost by 60% ‐ what would that mean? 

What does it mean to you to increase reliability and up‐time? 

What would it mean to you if the service people could spend time on maintenance instead of fixing break‐downs? 

 

Wod log handling equipment (mobile machines, see CJC Mining Cat.) 

De‐barking of wood logs (bearing and gears) 

Chippers and Cutters (gearbox) 

Gearboxes and chip conveyor belts 

Hydraulic lift for trucks, dumping wood chips 

Chip feeder system (worm gear) 

Digester agitator gearbox 

Refiners/Defibrators/Jordan 

Lube & Hydraulics Wet section 

Lube & Hydraulics Drying Section incl. super calenders 

Reelers & Rewinders 

Wash and dewater presses 

Slab and bale presses 

Handling systems 

Slitters 

Gearboxes on agitators (aeration, water treatment) 

Gas and/or steam turbine (see CJC Power Cat.) 

Boiler feed pumps for steam generation (see CJC Power Cat. 

 

 

Page 24: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

22  

Appendix #2 : Wood and Chips

Log handling equipment 

Different types of trucks and cranes are used for moving the wood logs. They all have hydraulic systems, and may include gears and engines, which can benefit from CJC filtration. 

The problem 

Outdoor installation means they are exposed to the environment such as temperature changes, dust and water, which very easy find its way into the oil systems through poor breathers, worn wiper seals on hydraulic cylinder rods, shaft seals, tank openings etc. 

Dirty and wet oil reduces equipment efficiency and result in short service life for the oil.  Hard particles and varnish will cause servo and proportional valve to stick, resulting in unscheduled  stopping of  equipment. Particles will  furthermore wear on pumps, which loose efficiency ‐ often 20% ‐ costing vast of energy and slow reactions of the hydraulic systems.   ISO codes for cleanliness  is often above ISO 22/20/16 and water above 1,000 ppm. 

In order to keep these hydraulic systems reliable,  it  is  important to keep the oil varnish free, the cleanliness at ISO 16/14/11 and moisture at max 300 ppm.  

Chippers 

To cut the wood  into smaller chips ad Chipper is used. Often the design employs a steel disk with knives mounted upon  it as the chipping mechanism. In this design, reversible hydraulically powered wheels draw the material from the hopper towards the disk, which is mounted on a perpendicular angle to the incoming material. As the disk spins, the knives cut the material into chips. They are thrown out the chute by flanges on the drum. 

This design produces chips of much uniform shape and size. Most chippers currently used by commercial tree care companies are of this type. Disk‐style chippers usually have a material diameter capacity of 150 to 600 mm. 

Other Style of chippers 

Much  larger machines  for wood  processing  exist.  "Whole  tree  chippers"  and  "Recyclers," which  can  typically  handle material diameters of 0.5 to 2m, may employ drums, disks, or a combination of both. The largest machines used in wood processing, often called "Grinders," may handle a material diameter of 2.5m or greater, and used hardened hammers to tear wood rather than cut it. These machines usually have 500 to 1.000 KW motors on them. 

Conveyor belt gearboxes 

If the chipper is close to the paper plant the chips are transported to the next step in the process  by means  of  conveyor  belts,  operated  by  electric motors  and  gearboxes.Each stretch of conveyor belts may have several gearboxes. 

Solution: Often a HDU 15/25 or HDU27/27 are used 

 

 Hydraulic lifts for trucks 

If the chipper is located far from the paper plant, the chips are loaded into truck and transported to the plant. Upon arrival the whole truck with chip containers is lifted and angled up to 45 degrees to dump the chips. This large hydraulic lifting system contains thousand liters of oil  

Often ISO VG 46 from 500 to several 1,000 L hydraulic oil. 

Solution: HDU 27/108 with 4xB‐inserts and 900‐1,000 l/h flow 

 

 

Page 25: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

23  

Appendix #3 : Pulp

Digester 

Digesting is the process of removing lignin and other unwanted wood components from the cellulose fibers, which will be used to make paper. Lignin is the "glue" which holds the wood together; it rapidly decomposes and discolors paper if it is left in the pulp ‐ as in newspapers, which are usually made from groundwood pulp with little or no chemical treatment. One of the solutions is a "kraft" mill, where the lignin is removed by the action of sodium hydroxide ("caustic soda") and sodium sulfate under heat and pressure. The chips are fed into the top of a digester and mixed with the cooking chemicals, which are called "white liquor" at this point. As the chips and liquor move down through the digester, the lignin and other components are dissolved, and the cellulose fibers are released as pulp. At the bottom of the  digester,  the  pulp  is  rinsed,  and  the  spent  chemicals  (now  known  as  "black  liquor")  are separated and recycled or burned at the paper mill as an energy source.  

At this point, the "brownstock" pulp is free of lignin, but is too dark to use for most grades of paper. The next step is therefore to bleach the pulp by treating it with chlorine, chlorine dioxide, ozone, peroxide, or any of several other treatments. A typical mill uses multiple stages of bleaching, often with different treatments in each step, to produce a bright white pulp. Chlorine bleaching generally provides the best performance with the least damage to the fibers, but concerns about dioxins and other  byproducts  have  led  the  industry  to  move  towards  more  environmentally  friendly alternatives.As an additional  information,  the cellulose  fibers used  for CJC filters inserts are not bleached, since this destroy the strength of the cellulose. 

The digestor  incorporates at  least  two gearboxes. An agitator gearbox and a gearbox of the worm gear type for feeding chips into the digester. The agitator gearbox is cleaned best by installing a continuous CJC offline filtration,  

Solution: HDU 15/25, BG15/25 insert, 45 l/h flow 

The worm gear may only have 20 liters of ISO VG460 oil, so a mobile CJC filter cart is the best solution. Cleaning the oil and system often takes 2‐3 weeks, since they are so contaminated (ISO 26/25/24), have water, and lots of varnish due to the high temperature close to the steaming vessel. 

Solution: HDU 27/27 mobile cart with B27/27 insert and 90 l/h flow 

 

Refiners and defibrators 

The soft “digested” chips are led to a refiner also called a defibrator, which is equipped with two rotating disks that face each other. Radial grooves are cut into the surfaces of the disks, which are driven by powerful electric motors (2,000‐4,000 kW). The chips are passed between the disks and disaggregated (ground). This  is to reduce the size of the cellulose fibers and part of the process of converting wood into paper. The ground cellulose are usually fibers up to 6 mm in length and approx. 1/10 mm in width. 

   

Digester agitator gearbox 

Refiner types. See bearings on cut‐thru 

Page 26: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

24  

 Jordan refiner  

To further refine the cellulose into pulp, a Jordan is used. This breaks and de‐lump the cellulose, so the fibres can be dispersed evenly in the slurry/pulp.  

The Jordan refiner consists of a conical plug which fits into a matching conical shell. The outside of the plug and the inner surface of the shell are fitted with knives or bars. The plug is pushed into the shell to the point where the knives or bars facing each other are almost  touching. When  fibrous stock  in solution enters  the shell, usually at its smaller end, the knives or bars of the rotating plug and stationary shell macerate the fibrous material and help reduce it further.  

The Jordan Refiner help to brush up little hairs or fibrals on the fiber, causing the fibers to absorb large amounts of water and become more flexible and pliable. This process separates the fibers without cutting them, and result in small fiber sizes that would pass through a screen.  

The lube oil in the refiner/Jordan will get wet and dirty. ISO VG 150 up to ISO VG 1000 Solution: HDU is used with 20‐50% circulation ratio or PTU2 27/27 mobile cart 

 

 

 

   

Sunds Refiner with mobile PTU cart 

Page 27: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

25  

Appendix #4 : The Paper Machine

The paper machine is the most expensive, complex and critical machine in the paper plant. The world's largest paper machine, the Metso PM12 installed at Kvarnsveden, Sweden, is 300 meters long, 70 meters wide and 30 meters high. It has a calender width of 11.3 meters (37 ft.) and a machine speed of 2,000 meter per minute (120 km/t). The PM12 produces 420,000 tons of paper per year, and utilises 15,000 control elements handling 75,000 control signals and operates six shifts with only 9 operators per shift. The PM12 paper machine is considered to be as technically advanced as a modern jet aeroplane.  

    In a paper machine the “wire” is a continuous screen, where the pulp stock is sprayed onto, when the wire moves like an endless belt. Pulp stock is a slurry mixture of water and wood fibres (cellulose). 

The purpose of the wire is to dry the pulp stock, so water is drained and sucked out though the wire, consisting of a porous screen/membrane, in the early days made by woven wires, hence the name.  

On the wire the pulp stock dries from app. 3% solids to app. 7% solids when leaving the wire. 

The drawing below shows the “head box” spraying pulp stock onto “the wire”. 

Today paper machine manufactures have  improved the traditionally “wire” to  include two wires pressed against each other ‐ “Twin wire formers”. 

Instead of putting  the pulp  stock onto a  single horizontal wire,  the  stock  flows  from  the head box  through a  slit between  two (downward) vertically moving wires. These two wires form a nip in between them (a fine clearance). At this nip, suction is applied to one wire so that the web (or "sheet") adheres to that wire. That wire then moves forward to the press section of the paper machine. This innovation enable paper machines to move at much higher speeds and to yield better sheet formation. 

The PM wet end will get water into lube/gear oil. The main lube system consists of 5,000 ‐ 30,000 L oil, typical ISO VG 220 ‐ 460 of PM oil. Since PM oils create emulsions with water a CJC PTU cannot be used 

Solution: HDU with BLA and D30 or D40 is used. 10‐15% circulation ratio for HDU. Desorber according to oil volume. 

Hydraulic system on wet end is mostly ISO VG 46 and contains from 1,000 ‐ 3,000 liter. Most often we can utilize PTU. Circulation ratio of 15% of oil volume per hour ‐ max 800 L/h per PTU27/108. 

 

 

 

 

 

Page 28: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

26  

Paper drying 

When the paper sheet enters the drying section of the paper machine, it contains about 50% of water. The paper must be dried to less than 10% of water for a final product. The most common drying sections include steam cylinders and air dryers. Infrared dryers are most commonly used on coating lines. 

Drying occurs in three phases or zones (heating phase, constant rate zone and falling rate zone). In the heating phase the sheet enters at about 38°C  and  is  brought  up  to  about  80°C. Generally, the first 5 cylinders are considered as the heating phase.  In  the  constant  rate  zone, heat  is  added  at  about  the  same  rate  that evaporation is removing the heat. Most of the water is removed in the constant rate zone. The falling rate zone is the most difficult as it must remove the last 10% or so of moisture without causing problems  related  to un‐even or over‐drying. 

Dryer Types 

Steam Cylinders 

Steam  cylinders  are  1,2  to  1,6  metres  in diameter and slightly  longer than the width of the paper sheet. A typical paper machine has 40 to over 100 steam cylinders, depending on the line speed (normally about 1500 and up to 2000 metres per minute); the faster the line speed, the longer the drying section. Paper machines are as long as a football field and 3 to 5 stories tall. 

Air Dryers 

Air dryers are direct fired or use steam‐to‐air heat exchangers to produce a hot air stream that is forced over the surface of the paper. Hoods or caps are used to contain and direct the air flow. Air dryers tend to be used on lighter weights of paper, such as tissues, and to supplement the drying of steam cylinders. 

A yankee dryer is a specific kind of dryer used most commonly for tissue and toweling manufacturing that combines a large steam cylinder and an air hood. 

The flakt pulp dryer is also a special kind of air dryer that is used to dry market pulp (Pulp that is made in one location and sold for final paper manufacturing at another location). A flakt dryer is constructed in decks that the pulp serpentines through as hot air is blasted through it by a series of jets. 

Super calenders 

The calendering process is one of the final processes before eventually given a surface treatment with a coating.  

Most paper machines utilise 6 to 10 high‐precision Super calender rolls (SYM‐CD by Metso) with narrow zone profiling to produce paper with a higher gloss and smoother surface. CD stands for Cross Direction and the CD‐roll  is a device that corrects the cross directional  errors  on  the  paper  web.  Each  super calender contains up  to 76 hydraulic pistons placed  inside each  roll  to exert  forces at each  load  zone  to maintain a controlled profile across the complete width of the roll. These forces are hydrostatically counterbalanced on the opposite side of the roll. The force exerted by each piston is controlled by a Moog Servo valve and the pressure in the counterbalance zones with Servo‐Proportional Valves. In addition, four Moog Servo valves control the hydrostatic bearings located at either end of each roll. 

 

Page 29: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

27  

 

The calendering gives the paper its surface which is different depending on the final use i.e. news paper, glossy magazines etc. 

Oil systems in the dryer section. 

In the drying section there are two main oil systems. 

1.  A lubricating system for the bearings and for the internally gears in the rolls.  

2.  A  hydraulic  system  to  controlled  profile  across  the width  of  the  roll  and  additionally  hydraulic  components including super calenders 

A paper machine  is producing paper 24 hours a day and  it  is  therefore  important  that  the machinery  is able  to work without breakdown. Breakdowns generated from components in the different oil systems. The constantly increasing demands by larger, faster machines, higher steam temperatures and more accurate paper thickness/finish, will add to the challenge on the lubricant and lubrication delivery system.  

 

 

 

 

Lube oil for roll‐neck bearings and internal gears 

The rolls in the drying section of the paper machines are normally driven by an electric motor over a gear internally in the roll. A few paper machines don’t have gear between the rolls and the electric motor, but are driven directly by the motor. The gears internally in the rolls are lubricated from the main lube oil system. Oil volume: The main lube system normally contains 3,000 to 10,000 liters of oil. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 30: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

28  

Bearings 

Previously grease was used in the bearings of the rolls on the drying section of a paper machine. Today the rolls are lubricated with oil from a main lube oil system. By using a main lubricating system, the generated heat from the steam in the rolls, can be transported away by a flow of clean oil and thereby reduce the wear in the bearings. 

The  bearings  are  expensive  spherical  roller  bearings  costing 6,000‐8,000 EUR each (two per roll). 

If the rolls are put on stock with wet oil in the bearings, they will corrode and more  than 50% of  the  life will be  lost. A Tonning Troley,  PTU27/27  on  tank,  can  be  sued  to  dry  the  oil  in  the bearings before storage. 

Hydraulic oil system 

The hydraulic system for the super calenders contain hundreds of  sensitive  valves,  cylinders  etc.,  which  can  easily  seize  by particles,  water  or  varnish.  The  largest  hydraulic  systems incorporate up to 600 valves in the drying section.  

Oil volume is normally 10.000 to 20.000 liters of oil. 

Solution:  15%  circulation  ratio  of  oil  per  hour  for HDU  often HDU27/108 or VRU if the system has large varnish issues. 

The mentioned oil systems are only the main oils systems of the drying section. Depending of the machinery type and producer the oil systems will vary and include more systems.  

Yankee press 

In the manufacturing of tissue paper or paper towels one large dryer cylinder, known as  a  Yankee dryer,  is employed.  Yankee dryers  vary  in  size  from 5  ‐ 8 meters  in diameter  depending  on  the  size  of  the  paper machine.  The  paper  sheet  passes around a pressure roll, which presses the sheet against the Yankee dryer roll, so the sheet  adheres  to  the dryer  surface. As  the  sheet  rotates  around,  it  is eventually scraped off by a metal blade known as a crepe blade or “doctor”.  

The drying operation  is a short and  intensive process and  the Yankee dryer must perform well  in all  its functions. For conventional dry crepe machines, the system consists  of  a  Yankee  dryer  and  associated  high  velocity,  high  temperature impingement hood. It is a complex mechanical structure, exposed to steam pressure, and there are extremely high demands on safety and operational reliability. 

 

 

   

Page 31: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

29  

Appendix #5 : Paper Finishing and handling

Reelers and roll rewinders 

For  easy  storage  and  handling,  the  finished  paper  is most  often wound onto large rolls when coming off the last dryer of the paper machine. This is referred to as a “winder”. Rewinders rewind the roll off  the  original  winder.  Because  it  is  difficult  to  retain  perfect consistency of thickness and grain when the sheet is being wound on directly off the machine onto the first winder, rewinding the sheet can  help  even  out  stretches  and  crooked  sheets  and  other imperfections. 

It  is  very  important  that  the  paper  is wound  tight  on  the  roll  to prevent  slippage  of  layers  and  the  resultant  crepe  wrinkles  and uneven gloss. 

Some paper machines  incorporate  “multi  station winders”, which wind more rolls at the time for higher speed.  Up to 500 l of gear/hydraulic oil. Solution: CJC HDU 27/54? 

 

Slab and bale presses 

These presses are designed  to press pulp  into  large dry slabs or bales, which can be shipped  to customers without  the need  to transport water. 

The slab pressure uses large hydraulic systems to farce the cellulose into the “mold”.  

The hydraulic oil is stressed by fast cycle time, often less than 15 seconds, plus the oil is contaminated with dust, wear particles and water. This combined with hot spots of high temperatures will degrade the oil, create varnish, which reduce availability and accuracy of the press (servo valves and hydraulic motors). 

CJC filters uses different types of cellulose for filter production, where the raw material come in large slabs, which we dissolve in water to produce CJC filter inserts. 

Oil volume: 3,000 ‐ 5,000 L hydraulic ISO VG 46‐58 

Solution: For systems with constant high oil temperature a VRU 27/108 is the best CJC product  

On systems with alternating temperatures, a HDU 27/108 with B‐inserts can do a fine job. 

Case Sunds slab press, BC Canada 

Oil volume: 4,500 L ISO VG 68 

VRU trial period of 3 months on the hydraulic oil. After only 3 weeks the oil improved significantly 

 

 

Particle reduction using the VRU during 3 weeks see particle count per ml. 

Page 32: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

30  

 

87% reduction of 4‐micron size particles 88% reduction of 6‐micron size particles 

The conclusion based on the results 

No oil chance was needed (4.500 L x 5 USD = 22,500 USD), no downtime and less wear on components. 

On top of this the paper mill reduced their consumption of inline filters for the press during the 3‐month test period, which means from 117 to 54 per year, each filter costing 400 USD ‐ equal to 25,000 USD for filter saving alone. That alone paid for the VRU, so the client bought it and ordered two VRU more! 

   

Page 33: Application & Selection Catalogue - Filter Equipment

31  

Appendix #6 : Water treatment

The effluent water coming from the Paper plant need to be treated. Large pools containing bacteria is breaking down the effluent, so it can run off to rivers/lakes. If the agitator’s stops it means the bacteria will die and new ones can take up to one year to reproduce ‐ during this time the paper plant will need to run less speed/output.  

The agitator is driven by an electric motor connected to a gear box. Outdoor exposure to dust and water wear on the oil and gear. The gear can develop lots of heat under heavy load, which degrade the oil fast. 

Oil volume: 50 ‐ 200 L of ISO VG 150 ‐ 320 gear oil 

Solution:  HDU 15/25 with BG insert and 45 l/h flow on each agitator gear is a cheap safety.