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Temperaturregeleinrichtung für die Trockenzylinder einer Papiermaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperaturregeleinrichtung für die Trockenzylinder einer Papiermaschine mit mehreren, den Einzelzylindern oder Gruppen von Zylindern zugeordneten Reglern, deren Sollwerte von einer zentralen Stelle aus ferneinstellbar sind. Damit die Papiermaschine optimal arbeitet, muss sich die Temperatur der hintereinander angeordneten Trockenzylinder der Trockenpartie nach einer bestimmten Funktion ändern. Der günstigste Verlauf der Funktion ist dabei abhängig von der Laufgeschwindigkeit der Maschine und der stofflichen Zusammensetzung des Papiers. Für eine bestimmte Papiersorte ergibt sich z. B. als optimal der in Fig. 1 der Zeichnung Kurve 1 dargestellte Temperaturverlauf.
Auf der Abszisse ist hier der Abstand der einzelnen aufeinanderfolgenden Trockenzylinder einer Trockenpartie mit elf Zylindern aufgetragen, während auf der Ordinate z. B. die Temperatur an der Oberfläche der Zylinder angegeben ist. Die Trockenzylinder werden mit Sattdampf beheizt und der jedem Trockenzylinder zugeordnete Dampfdruck, der seiner Solltemperatur entspricht, über einen pneumatischen oder elektrischen Regler gehalten. Die gewünschte Funktion der Temperatur wird dadurch erhalten, dass der Sollwert jedes einzelnen Reglers individuell auf den der Kurve 1 entsprechenden Wert eingestellt wird.
Wenn die Papiermaschine mit einer andern Laufgeschwindigkeit arbeiten oder eine andere Papiersorte hergestellt werden soll, müsste die Sollwerteinstellung an jedem Einzelregler geändert werden.
Es ist bereits ein Regelverfahren bekannt, bei welchem der Differenzdruck und damit die Temperaturdifferenz zwischen den einzelnen Trockenpartien oder der betreffenden Sammelleitung konstant gehalten wird. Wird hiebei der Führungsdruck oder der Sollwert des Führungsreglers von Hand verstellt, so folgen alle Einzelregler an den Trockenpartien um den gleichen Betrag nach. Dieses Verfahren lässt demnach nur eine Parallelverschiebung des Temperaturverlaufes über die Trockenpartien zu. Mit einer Änderung der Laufgeschwindigkeit der Maschine soll jedoch nicht eine zur Kurve 1 parallel verschobene Kurve des Temperaturverlaufes gefahren werden, sondern z.
B. die Kurve 2, die sich von der Kurve 1 dadurch unterscheidet, dass der Abstand von der Kurve 1 bei höherer Temperatur grösser und bei niedriger Temperatur kleiner wird oder für Sonderfälle ein umgekehrter Verlauf mit kleinem Abstand bei höheren Temperaturen und grösserem Abstand bei niedrigen Temperaturwerten. Ein solcher Temperaturverlauf lässt sich bei der bekannten Regeleinrichtung durch eine Änderung der Druckdifferenzen in den Sammelleitungen nicht erzielen. Es muss hiezu der Sollwert jedes Einzelreglers neu eingestellt werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Regeleinrichtung anzugeben, mit der sich von einer zentralen Stelle aus eine Verschiebung der Temperatursollwerte in einem gewünschten einstellbaren Verhältnis, z. B. nach Fig. 1, erzielen lässt. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass jedem Regler ein Rechenglied, z. B. eine Multipliziereinrichtung, vorgeschaltet ist, dessen Ausgang die Sollwerteinstellung des zugeordneten Reglers verändert, abhängig von der am Rechenglied individuell eingestellten Übersetzung und entsprechend der von einer zentralen Einstellvorrichtung jedem Rechenglied zugeführten gleichen Eingangsgrösse. Es kann dann durch eine einzige Einstellung von der zentralen Stelle aus für jeden Einzelregler der Sollwert nach einer gewünschten Funktion verändert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen an Hand der Fig. 2 und 3 der Zeichnung kurz erläutert werden. In Fig. 2 ist die aus elf Trockenzylindern bestehende Trockenpartie einer Papiermaschine mit pneumatischen Regelgliedern schematisch dargestellt. Jedem Trockenzylinder wird aus einer Sammelleitung 12 Sattdampf zur Beheizung zugeführt. Ein Drosselventil M-Mn des zugeordneten Reglers DR1 bis DRn in der Zweigleitung 1-11 beeinflusst den Dampfdruck im entsprechenden Trockenzylinder. Der Dampfdruck wird mit Hilfe eines Druckmessumformers Pi-Pn in einen proportionalen pneumatischen Wert umgeformt und dem Regler als Eingangsgrösse zugeführt.
Der Sollwert des Druckes, den der Regler einstellt, kann am Scilwertsteller -i für jeden Regler individuell eingestellt werden. Da der Druck des Sattdampfes ein Mass für dessen Temperatur ist, lässt sich z. B. der in Fig. 1 dargestellte Temperaturverlauf erhalten. Jedem der einzelnen Regler ist ein pneumatisches Multipliziergerät Rel-Ren vorgeschaltet.
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Derartige Geräte sind bekannt und z. B. in dem Buch "Ein kombiniertes Regelsystem für die Verfahrensindustrie" von Pavlik und Machei, Oldenbourg-Verlag München 1960, Seite 159-161 beschrieben.
Sämtliche Multipliziergeräte sind an einen pneumatischen Druckgeber 13 angeschlossen, mit dem der Druck
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PEingangswert multipliziert wird. Vom Druckgeber 13 aus kann somit für jede gewünschte Laufgeschwindig- keit der Maschine ein Kurvenverlauf entsprechend Fig. 1 eingestellt werden, bei dem sich die Temperatur- werte an den aufeinanderfolgenden Zylindern gemeinsam in einem gewünschten prozentualen Verhältnis ändern. Statt jedem Trockenzylinder einen Regler zuzuordnen, können auch mehrere Trockenzylinder zu einer Gruppe zusammengefasst und von einem gemeinsamen Regler geregelt werden.
In Fig. 3 ist schematisch ein Beispiel für die Verwendung von elektrischen Reglern Ri-ri angegeben.
Jedem Regler ist eine Eingangsbrückenschaltung W1#W11 zugeordnet, in der ein Widerstandsthermometer oder ein elektrischer Druckmessumformer Ti- ? n liegt, der die Temperatur oder den Druck des zugeordneten
Trockenzylinders misst. Der Sollwert der Messgrösse wird an einem Abgriff ru-ri eines Widerstandes der Brückenschaltung eingestellt. Die übrigen Brückenwiderstände haben feste Werte. Der Regler R1#R11 liegt mit seinem Eingang in der Messdiagonale der zugehörigen Brücke. In dieser Diagonale ist zusätzlich noch eine Spannung U eingeschaltet, die vom Ausgang eines Verstärkers Vu-vu geliefert wird. Sämtliche Brücken ! P -IPi werden mit einer konstanten Spannung gespeist.
Im Ausgang eines zusätzlichen Verstärkers V13 wird ein eingeprägter Strom erzeugt, der die in Reihe geschalteten Potentiometer A, =A, durchfliesst. Die Grösse dieses eingeprägten Stromes lässt sich mit Hilfe eines Einstellgliedes K im Eingang des Verstärkers Fig einstellen. An den Abgriff der Potentiometer Al-An sind die Eingänge der Verstärker Fi-Fu angeschlossen. An diesen Abgriffen lässt sich somit für jeden einzelnen Regler der Faktor einstellen, um den sich dessen Sollwert ändern soll, wenn das Einstellglied K um einen bestimmten Betrag verstellt wird. Durch die Verstellung des einen Einstellgliedes K kann somit ein Funktionsverlauf gemäss Fig. 1 erzielt werden.
An Stelle von elektrischen oder pneumatischen Reglern können auch elektropneumatische Regler, d. h. Regler mit elektrischem Eingang und pneumatischem Ausgang, verwendet werden. Die Sollwertverstellung für die einzelnen Regler kann auch dadurch erfolgen, dass jedem elektrischen Regler ein pneumatischer Sollwertsteller vorgeschaltet ist, der einen Einstellwiderstand in der Eingangsbrückenschaltung des Reglers verstellt. Pneumatische sollwert steller sind an sich bekannt, und setzen einen pneumatischen Eingangswert in einen mechanischen Stellungswert, z. B. eines Widerstandsabgriffes, um. In diesem Fall wird ebenfalls von einem Druckgeber 13 der zentralen Stelle der Eingangsdruck für die Sollwertstellen und damit der Sollwert für jeden Einzelregler in einem gewünschten Verhältnis verändert.
An Stelle von Multipliziergliedern können auch andere Recheneinrichtungen, z. B. Radizierglieder, verwendet werden, die den Eingangswert in eine der Quadratwurzcl des Eingangswertes proportionale
Grösse umformen. Auch derartige Radiziereinrichtungen für pneumatische und elektrische Regler sind bekannt.
Statt den Druck des Sattdampfes für die einzelnen Trockenzylinder und damit deren Oberflächentel11- peratur zu regeln, kann auch direkt die Temperatur des Messdampfes für die Trockenzylinder mit geeigneten
Gebern, z. B. Widerstandsthermometern, erfasst und geregelt werden.
Es ist auch möglich, von der zentralen Stelle aus selbsttätig über einen Regler nach der Temperatur oder der Feuchte der Papierbahn am Ende einer Trockenpartie die Einzelregler zu beeinflussen. In diesem
Fall ist z. B. nach Fig. 2 ein Regler TR vorgesehen, der mit einem Fühler Z die Feuchte oder die Temperatur der Papierbahn misst. Der Sollwert dieses Reglers wird an der Stelle S eingestellt und die Stellgrösse wirkt auf den Druckgeber 13. Die gleiche Anordnung ist möglich bei elektrischen oder elektropneumatischen
Reglern gemäss Fig. 3, wobei entweder Vl3 durch einen elektrischen Regler mit kontinuierlichem Stell- strom, z. B. 0... 50 mA Gleichstrom oder das Einstellglied durch einen elektrischen Schrittregler in Verbindung mit einem elektrischen Stellantrieb ersetzt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Temperaturregeleinrichtung für die Trockenzylinder einer Papiermaschine mit mehreren, den einzelnen Zylindern oder Gruppen von Zylindern zugeordneten Reglern, deren Sollwerte von einer zentralen Stelle aus ferneinstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Regler ein Rechenglied (Rel... Rel, bzw. ... I iJ, z. B. eine Multipliziereinrichtung oder Radiziereinrichtung vorgeschaltet ist, dessen Ausgang die Sollwerteinstellung des zugeordneten Reglers (DRi... D2 ? n bzw. R1...R11) verändert, abhängig von der am Rechenglied individuell eingestellten Übersetzung (Fi... ii bzw. fi... !'n) und entsprechend der von einer zentralen Einstellvorrichtung (K bzw.. M) jedem Rechenglied zugeführten gleichen Eingangsgrösse.