AT406847B

AT406847B - Verfahren zur regelung einer schneckenpresse

Info

Publication number: AT406847B
Application number: AT0024198A
Authority: AT
Inventors: Manfred Ing Scherz; Walter Dipl Ing Cadek
Original assignee: Andritz Patentverwaltung
Priority date: 1998-02-10
Filing date: 1998-02-10
Publication date: 2000-09-25
Also published as: NO990602L; FI990252A; NO322648B1; SE523155C2; ATA24198A; US6217710B1; SE9900314D0; DE19902480C2; FI114904B; NO990602D0; FI990252A0; DE19902480A1; CA2260379A1; SE9900314L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer Schneckenpresse, insbesondere zur
Entwässerung einer Faserstoffsuspension.

Bei den derzeitigen Schneckenpressen wird das Niveau im Zulaufkasten gemessen Bei einem Anstieg des Niveaus wird entweder die Drehzahl der Schneckenpresse erhöht oder der Zulauf der zu entwässernden Suspension verringert Dies wird vor allem bei Schlammentwässerungspressen durchgeführt, da hier die Verweilzeiten sehr lang sind und sich eine Änderung der Befüllung auch erst um diese Verweilzeit, in der Grössenordnung von 20 Minuten, versetzt bemerkbar macht
Bei Faserstoffschneckenpressen kommt meist ein Drehmomentregler zum Einsatz. Damit wird das Drehmoment unabhängig von Drehzahl und Durchsatz konstant gehalten.

Die Regelgüte dafür ist relativ schlecht, was dann an der Leistungsaufnahme des nachfolgenden Mischers zu erkennen ist Die Ursache für die grossen Leistungsschwankungen ist der unterschiedliche Austrittstrockengehalt, da bei hoher Drehzahl ein niedriger und bei niederer Drehzahl ein hoher Austrittstrockengehalt erreicht wird
Die DE 36 23 679 A1 (Wemer & Pfleiderer) beschreibt ein Verfahren zum Betrieb eines Schneckenextruders und eine entsprechende Vorrichtung Dieses Dokument beschreibt ein Verfahren, bei dem die Drehzahl in Abhängigkeit der spezifischen Energieeinleitung geregelt wird, so dass diese spezifische Energieeinleitung konstant gehalten wird Dazu ist eine Einrichtung zur Messung der Antriebsenergie sowie zumindest eine Einrichtung zur Messung des Durchsatzes und in weiterer Folge eine Einrichtung zur Quotientenbildung erforderlich.

Die DE 40 19 880 A1 (VEB-Schwermaschinenbau) beschreibt eine recht komplexe Messung Hier wird die Schwingung des Motorstromes der Stopfvorrichtung bei steigender hoher Belastung gemeinsam mit der Gleichrichtung und der Dämpfung gemessen und mit einer zulässigen Schwingungsamplitude verglichen.

Die US 4,671,908 A (Gwinn et al ) beschreibt ein System zur Regelung eines Schneckenextruders, bei dem vor allem der Durchsatz und die Drehzahl gemessen wird. Weiters wird ein sogenannter &num;drag flow" aus den maschinentechnischen Werten und der Drehzahl errechnet. Nach Berechnung und Gewinnung verschiedenster Signale wird die Drehzahl entsprechend dem berechneten Zielverhältnis und dessen Abweichung geregelt. Weiters wird auch hier die spezifische Energie errechnet. Ziel der Erfindung ist es, dass auch bei schwankenden Zulaufbedingungen immer ein konstanter Endtrockengehalt erzielt wird. Weiters soll ein konstanter Betrieb erreicht werden, ohne dass es zu einem Aufschaukeln kommt.

Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl in Abhängigkeit des Drehmomentes variiert wird, wobei die Regelung entsprechend einer Drehmomentkennlinie erfolgen kann Dadurch wird erreicht, dass das Trockenprofil der Faserstoffsuspension entlang der Schneckenachse auch bei unterschiedlichen Produktionsraten gleichmässig ist.

Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Drehzahl bei einem Anstieg des Drehmomentes erhöht wird.

Erhöht sich die zugeführte Stoffmenge, so wird die Schnecke mehr gefüllt und das Drehmoment erhöht sich. Es ergäbe sich eine höhere Austrittskonzentration. Durch Anheben der Soll-Drehzahl reduziert sich der Füllgrad der Presse entsprechend und die Austrittskonzentration bleibt konstant
Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem vorgegebenen Bereich des Drehmomentes bei einer Änderung des Drehmomentes die Drehzahl konstant gehalten wird. Dadurch kann ein Aufschaukeln des Betriebes durch die Regelung unter- bunden werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei steigendem Drehmoment der Gegendruck verringert wird. Dadurch kann vor allem in der Anfahrphase rasch ein konstanter Betrieb erreicht werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment im Bereich von 1 zu 6, bevorzugt 1 bis 3, variiert wird. In diesem Bereich des Drehmomentes ergibt sich eine besonders stabile Regelung.

Eine günstige Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl im Bereich von 1 bis 4, bevorzugt 1 bis 2,5, variiert wird. Dadurch kann auch bei sprunghaften Änderungen der Produktion eine konstante Regelung erreicht werden, wodurch auch die Leistungsaufnahme eines nachfolgenden Mischers sehr konstant ist.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei Fig 1 eine Regelung der Drehzahl nach dem Drehmoment, Fig 2 die zusätzliche Regelung des Gegendruckes, Fig 3 eine Regelung entsprechend Fig. 2 mit einem Totband für die Drehzahlanderung und Fig. 4 die Regelung in Abhängigkeit der Produktion darstellt.

Fig. 1 zeigt einen Regelkreis einer Schneckenpresse 1 mit Antriebsmotor 2 und Getriebe 3 Die zu entwässernde (Faserstoff-) Suspension wird über einen Einlass 4 der Schneckenpresse zugeführt und am Ende über einen Auslass 5 wieder abgeführt. Ausserdem wird das ausgepresste Filtrat 6 abgeführt. Am Ende der Schneckenwelle ist eine Gegendruckeinrichtung 7 vorgesehen, die eine Einstellung zur Erzielung eines gewünschten Endtrockengehaltes ermöglicht. Die aktuelle Leistungsaufnahme 8 (P [kW] ) und Drehzahl 9 (n [rpm] ) ergeben das aktuelle Drehmoment 10 (T [kNm] ). Ausgehend von diesem Drehmoment T wird entsprechend einer vorgegebenen Abhängigkeit 11 eine Soll-Drehzahl 12 (S [rpm] ) für den Frequenzregler 13 des Antriebsmotors 2 vorgegeben.

Durch entsprechende Vorgabe von minimalem und maximalem Drehzahlsollwert bzw. minimalem und maximalem Drehmomentsollwert ergeben sich auch alle Zwischenwerte.

Überschreitet das Drehmoment den minimalen Drehmomentsollwert, so wird entsprechend der Überschreitung die Drehzahl 12 vom minimalen Drehzahlsollwert bis zum maximalen Drehzahlsollwert beim maximalen Drehmomentsollwert angehoben. Der zur Verfügung stehende Drehzahlbereich wird meist sehr gross gewählt, da die Stoffeigenschaften (Temperatur, Freeness, etc. ) einen sehr hohen Einfluss auf die benötigte Drehzahl haben. Bei gleicher Produktionsmenge und Type der Schneckenpresse 1 kann daher die Drehzahl praktisch im Bereich von 1 zu 2 schwanken. Wird nun der Drehzahlsollwert 12 verkleinert, erhöht sich der Füllgrad der Schneckenpresse 1 Dadurch wird eine bessere Entwässerung erreicht, da der Stoff mehr Zeit zum Entwässern hat Umgekehrt reduziert sich der Füllgrad der Schneckenpresse 1 bei einer Verkleinerung des Drehzahlsollwertes 12.

Die Einstellung der Grenzwerte für den Drehmomentsollwert erfolgt in Abhängigkeit des gewünschten End- (Austritts-) trockengehaltes, so dass dieser sowohl bei minimaler als auch bei maximaler Produktion erreicht wird. Das zur Entwässerung benötigte Drehmoment wird ebenfalls stark von der Stoffqualität beeinflusst. Somit kann auch das Drehmoment bei gleicher Produktion im Bereich von 1 zu 2 schwanken um gleichen Austrittstrockengehalt zu erreichen.

Durch Änderungen in der Stoffzufuhr bzw. des Gegendruckes ergibt sich dann eine Änderung der aktuellen Leistungsaufnahme 8 des Motors 2, wodurch die Regelung wieder in Gang gesetzt wird. Nachteilig ist, dass die Regelparameter und die Auswirkungen deren Änderungen für den Operator sehr schwer verständlich sind.

In Fig. 2 ist die zusätzliche Regelung des Gegendruckes dargestellt. Ausgehend vom aktuellen Drehmoment 10 wird entsprechend einer vorgegebenen Abhängigkeit 14 ein Sollwert 15 für den Gegendruck der Gegendruckeinrichtung 7 vorgegeben. Bei niedrigem Drehmoment wird stark dagegengepresst, bei steigendem Drehmoment nur mehr gering. Dadurch wird vor allem in der Anfahrphase rasch ein konstanter Betrieb und ein konstanter Austrittstrockengehalt erreicht.

Fig. 3 zeigt eine Regelung analog zu Fig. 2, wobei jedoch die Abhängigkeit 11' der Drehzahl vom Drehmoment zu Fig. 2 unterschiedlich ist. In einem vorgegebenen Bereich des Drehmomentes zwischen T, und T2 bleibt die Soll-Drehzahl S konstant. Der Drehmomentbereich beträgt dabei vorteilhaft zwischen 5 und 20 kNm. Durch diesen auch Totband genannten Bereich des Drehmomentes kann verhindert werden, dass bei geringfügigen Schwankungen des Drehmomentes auch die Drehzahl immer angepasst wird, wodurch sich das System aufschaukeln würde.

Fig. 4 zeigt eine noch komplexere Regelung. Diese vereinfacht jedoch die Bedienung für das Personal erheblich. Zur Festlegung der Soll-Drehzahl S (12) wird zusätzlich die Produktion herangezogen. Dazu wird der aktuelle Durchsatz 16 (F [I/min]) und die aktuelle Konsistenz 17 (C [%]) gemessen und der Durchsatz 18 ( P [bdmt/d]) bestimmt. Daraus wird einerseits ein Sollwert 20 für die Drehzahl S1 [rpm] gemäss einer vorgegebenen Abhängigkeit 19 bestimmt. Zusätzlich wird in Abhängigkeit 21 von der Produktion ein optimaler Drehmomentwert 22 (Ts [kNm] ) bestimmt, aus dem dann mit einer vorgegebenen Bandbreite 23 (D [kNm]) die Grenzwerte T, (24) und T2 (25) für das sogenannte Totband der Abhängigkeit 11' resultieren.

Mittels der Abhängigkeit 11' wird nun die Schwankungsbreite 12' (S2 [rpm] ) der Drehzahl vorgegeben, wobei diese im Totband zwischen T, und T2 konstant bleibt. Die Drehzahlen 20 (S1) und 12' (Sz) ergeben dann die Drehzahl 12 (S) für

den Frequenzregler 13 zur Steuerung des Antriebsmotors 2 Der Vorteil dieser Regelung besteht darin, dass die einstellbaren Regelparameter wie minimale Drehzahl und minimales Drehmoment bei minimaler Produktion bzw maximale Drehzahl und maximales Drehmoment bei maximaler Produktion für den Operator verständlicher sind und eine Änderung dieser Werte von ihm auch in einfacher Weise vorgenommen werden kann.

Bei Produktionsänderungen erfolgt eine sofortige Drehzahländerung zur Anpassung des Austrittstrockengehaltes Nachteilig ist allerdings, dass die Messung der Durchflussmenge 16 und der Konsistenz 17 sehr genau sein müssen, da sie einen direkten Einfluss auf die Drehzahl haben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Regelung einer Schneckenpresse, insbesondere zur Entwässerung einer Faserstoffsuspension, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl in Abhängigkeit des Drehmomentes variiert wird
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung entsprechend einer Drehmoment-Kennlinie erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll-Drehzahl bei einem Anstieg des Drehmomentes erhöht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vorgegebenen Bereich des Drehmomentes bei einer Änderung des Drehmomentes die Drehzahl konstant gehalten wird
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei steigendem Drehmoment der Gegendruck verringert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment im Verhältnis von 1 zu 6, bevorzugt 1 bis 3, variiert wird
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl im Verhältnis von 1 bis 4, bevorzugt 1 bis 2,5, variiert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlsollwert in Abhangigkeit der Produktion eingestellt wird.

HIEZU 4 BLATT ZEICHNUNGEN