CN1592805A - 用于调节网部操作的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及网部的操作的调节，其中确定浆料在网部(2)上的稠度的进展，确定上述所确定的稠度对纸幅(3)的构造形式和/或孔隙率的影响。基于纸的质量性能和/或通过优化价值函数，调节在网部上进展的稠度，所述纸的质量性能包括构造形式和/或孔隙率、和/或利用构造形式和/或孔隙率限定的组合形式，并且所述价值函数包括至少构造形式和/或孔隙率的影响。

Description

用于调节网部操作的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于调节网部操作的方法。
本发明还涉及一种用于调节网部操作的设备。
背景技术
造纸机包括流浆箱，来自于流浆箱的浆料被供给到网部或者成形器上，其中浆料在网部形成纤维纸幅或者纸页。纤维纸幅从网部被输送到压榨部，从压榨部输送到干燥部，接着利用卷筒卷取纸。
控制网部的操作的目的是在网部上提供尽可能均匀的纸幅。均匀性可以被评估为描述在纸幅水平位置处的基重小比例分布的构造形式。纸幅在Z方向的结构对于打印性能也必须是适合的。该构造形式影响纸的物理和光学性能。当该构造形式变差时，薄点出现的可能性增大，从而增加针孔的数量和强度性能的不均匀性增大。特别是制造涂布类型的纸，纸幅的透气性、孔隙率和可能出现的针孔的增加会对涂布机的运行性能造成不良影响。当对设有不良构造形式的纸幅进行砑光时，纸水平方向上的密度分布变得不均匀，并且使印刷油墨被不均匀地吸收，从而导致斑驳的印刷质量。当评估最终的纸的打印性能时，在纸幅的Z方向上的细小纤维分布也是重要的。特别是，在纸幅的上面和下面上的细小纤维量的差异应该尽可能地小。另外，在经过网部后的纸幅的干燥固体含量对于整个造纸机的操作是一个重要的因素。如果干燥固体含量太低，边缘切割变差，从而增加了边缘缺陷。同样，当纸幅从网部被输送到压榨部时，过低的干燥固体含量削弱操作的可靠性。另外，当干燥固体含量太低时，存在纸被压碎的可能性，例如当纸被压榨时，压榨部和干燥部之间的拉伸的差异必须被增大，特别是造纸机的运行性能降低。
通常，通过调整网部中的脱水元件的真空度和流浆箱的切片开口来调节网部。调节切片开口可影响流浆箱浆料的稠度，从而增加或者减少被输送到网部上的水量。也可调节网部中的网的张力，从而影响脱水元件的排水。
机器的操作者通常控制网部的操作，并且根据对被制造的纸的构造形式的目视估测来对该工艺的操作进行评估，有时可根据对适合的构造形式进行检测来对该工艺的操作进行评估。在一些情况下，利用排水检测观察排水状态，使操作者凭经验评估形成的纸幅质量，并且如果需要的话，调节脱水元件的真空度和流浆箱的切片开口。当改变辊时总是获得交织纸幅试样，即，通常一小时一次，根据交织纸幅试样可评估诸如构造形式的纸幅性能。
浆料的渗透性会对在网部上进行的排水产生很大的影响，浆料的渗透性主要取决于浆料的排水度、化学状态、纤维相互之间的粘附(即絮凝)、细小纤维含量和温度。目前不能在完全对应于造纸机的条件下测量浆料的渗透性，因此浆料在排水过程中在网部上的行为不能被完全预测。另外，由于不同纸等级所需的浆料性能不同，因此在造纸机上可能一天会改变几次排水工艺的行为。另外，由于废纸用量的变化而可能导致浆料成分中的用量相互比例发生改变，因此在浆料制备工艺中会出现困难。因此，操作者很难以最佳的方式管理网部的控制。由于除了利用少量获得的试样以外，纸底部的构造形式不能被评估，因此操作者为实现该控制必须留出很大的安全限度以便当纸受到装载纸幅的脱水元件的影响时避免纸幅压碎或者避免在进行采样之间由于浆料的渗透性可能发生改变而导致纸幅聚集。
FI公开号97 244示出了一种用于调节网部的排水的方法，其中每一个脱水单元设有排水策略。检测由每一个脱水单元排出的水量并且将检测的水量与设定值进行比较。如果排出的水量和设定值不同，例如调节脱水单元的真空泵的电机的转速。美国专利US 5 879 513披露了一种用于调节排水以检测在脱水元件中排出的水量并且基于检测的排水量调节真空容量的方法。但是，在上述两个公开文献中，操作者必须以上面所示的常规方式确定设定值。因此，所有问题存在于上述公开文献中所涉及的优化和调节网部的解决方案中。
论文“Effect of Vacuum Level and Suction Time on VacuumAssisted Drainge of a Paper Machine Wire Section”，Kari Risnen，Hannu Paulapuro and Ari Maijala，APITA 48th Annual GeneralConference，Melbourne 1994研究了网部的脱水元件中的真空度如何影响纸幅的构造形式。该论文还提出了一种趋于利用数学公式预测网部中的排水的方法。该构思能够使网部的能量消耗达到最小或者利用特定的能量消耗在纸幅中达到尽可能大的干燥固体含量。该解决方案没有适合地考虑浆料或者工艺中发生的快速变化，因此该解决方案不能根据所希望的那样精确地优化网部的操作。
FI公开19992430示出了一种确定造纸机的干燥固体含量以及进展和/或控制其的方法。在该方法中，基于测量的液体量和纸幅的干燥基重在所希望的点处确定干燥固体含量。检测在网部的脱水元件中的排水量并且考虑所确定的干燥固体含量，可在所希望的位置处确定纸幅的干燥固体含量。所获得的干燥浆料信息例如能够用于调节网部中的压力和/或真空水平以实现所需的干燥原料进展。但是，该解决方案不能根据所希望的那样精确地优化网部的操作。
EP公开1 063 348披露了一种控制在纸幅上的水量和防止在所生产的纸幅上形成凝絮的方法。在该方法中，在网部的不同位置处在纸幅的移动方向上确定纸幅上的水量，从而通过控制吸水箱的功能来调节从纸幅上去除的水量。另外，在压榨部和干燥部后，检测纸幅的透光性能，基于所检测的纸幅的透光性能控制被布置在网部上的叶片的操作，叶片用于产生扰动以破坏纤维凝絮。从而该控制基于对网部中的机械部件的角度的控制。但是，该解决方案不能根据所希望的那样优化网部的操作。
美国专利US 5 825 653示出了一种基于流体流型调节网部的方法，其中利用流动计算来调节网部。在该解决方案中基于网的排水和浆料悬浮液的流动状态形成物理流体流型。通过检测来自于不同位置的排水量，从网部上的几个位置检测网的排水，并且利用浆料喷射速度、网速度和浆料的稠度确定浆料悬浮液的流动状态。在造纸机的干燥端监测纸的质量。该模型确定目标流动状态以及目标流动状态和当前流动状态之间的差异，根据上述结果形成价值函数，以确定新的控制和设定值，从而达到目标流动状态。这样，该解决方案需要物理流体流型，因此该方法变得很复杂并且需要相当多的专门知识。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种能够以最佳的方式控制网部操作的方法和设备。
本发明的方法的特征在于，确定网部上的浆料的稠度的进展，确定上述所确定的稠度对纸幅的构造形式和/或孔隙率的影响，并且基于纸的质量性能和/或通过优化价值函数调节在网部上进展的稠度，所述纸的质量性能包括构造形式和/或孔隙率、和/或利用构造形式和/或孔隙率限定的组合形式，并且所述价值函数包括至少构造形式和/或孔隙率的影响。
本发明的设备的特征在于，包括用于确定网部上的浆料的稠度的进展的装置、用于确定上述所确定的稠度对纸幅的构造形式和/或孔隙率的影响的装置以及用于基于纸的质量性能和/或通过优化价值函数调节在网部上进展的稠度的装置，所述纸的质量性能包括构造形式和/或孔隙率、和/或利用构造形式和/或孔隙率限定的组合形式，并且所述价值函数包括至少构造形式和/或孔隙率的影响。
本发明的基本构思是，确定浆料在网部上的稠度的进展和确定稠度对纸幅的构造形式和/或孔隙率的影响。另外，基于所述纸的质量性能，即构造形式和/或孔隙率和/或通过优化价值函数调节在特定脱水元件处达到的稠度，所述价值函数包括构造形式和/或孔隙率的影响。第一实施例的构思是，以这样一种方式确定稠度的最佳值，即，确定所述纸的质量性能和/或价值函数的第一导数和稠度的第一导数之间的比率。第二实施例的构思是，通过确定所述纸的质量性能和/或价值函数的第一导数和稠度的第一导数之间的比率，确定稠度的校正控制方向；以及通过确定所述纸的质量性能和/或价值函数的第二导数和稠度的第一导数之间的比率，确定稠度的控制步骤的大小。第三实施例的构思是，通过确定在经过网部后的纸幅中干燥固体含量和检测由网部中的脱水元件排出的水量、以及根据排出的水量计算网部上的稠度的进展，来确定网部上的稠度的进展。第四实施例的构思是，通过调节流浆箱的切片开口和/或网部上的脱水元件的排水来调节稠度。第五实施例的构思是，使用模糊控制器调节稠度，其中为可调节的稠度和调节变量确定边界条件。第六实施例的构思是，根据包括质量偏差成本和控制成本的这样一种价值函数进行优化来调节稠度。这样，质量偏差成本考虑该工艺的运行性能和/或由不同元件、和/或网部和压榨部之间的纸的质量性能设定的干燥原料要求。另外，控制成本考虑为了实现排水所需的网部的动力和/或驱动输出。
本发明提供这样一个优点，即，可尽可能最佳地调节网部的操作以提供在构造形式、孔隙率和干燥固体含量等方面极好的纸幅。在使用价值函数的实施例中，所提供的价值函数能够确定涉及针对最优选操作点的调节检测的不同质量参数的加权。能够选择主要重点是否是构造形式或者孔隙率。本发明能够以这样一种方式调节在每一个脱水元件处达到的稠度，即，关于调节的安全限度可是很小。另外，本发明能够特别好地控制纸幅的稠度进展。
在本申请中，术语“纸”除了纸以外，还涉及纸板和薄纸。
附图说明
下面将参照附图对本发明进行详细描述，在附图中：
图1是示意性示出一种造纸机的侧视图；
图2和图3是表示网部的控制系统的框图；以及
图4是表示如何优化网部的操作的框图。
具体实施方式
图1示意性地示出了一个造纸机。造纸机包括流浆箱1，来自于流浆箱的浆料被供给到网部2上，该网部即成形器，其中浆料在网部形成纸幅3。纸幅3被输送到压榨单元4，从压榨单元4输送到干燥器单元5。纸幅从接着干燥器单元5被输送到卷筒6。造纸机还可包括其他部件，诸如尺寸压榨装置或者砑光机，为了清楚起见，图1中未示出。另外，造纸机的操作对于本领域技术人员是已知的，因此在这里不再对其进行详细描述。
在图1中，所谓的间隙成形器形成了网部2。间隙成形器包括内网7和外网8，并且流浆箱1的喷口被驱动到所述网之间的间隙中。网7和8被导辊9引导。其中一些辊是以这样一种方式被制成可移动的形式，即，可通过移动张紧辊17来调节网7和8的张力。在图1中，双端箭头表示可移动的张紧辊17。
利用成形辊10首先将水从网部2上的浆料中去除。成形辊10的排水量通常为流浆箱1的液流的65至80％。由内网7的张力产生的压力、由离心加速产生的朝向外网8的减小压力以及存在于成形辊10内部的压力影响成形辊10的排水压力。浆料中的水在靠近成形辊10的区域朝着成形辊10和在内网7的侧面排出。由于连续和对称地排水，因此用于将填料和细小纤维固定在纸上的纸的紧密表面层被渗透。在没有同时在两个方向上严重脉动的情况下去除水，通过将细小纤维带到其上使得纸幅表面更紧凑。
在成形辊10后，提供由几个叶片构成的脱水板组11。脱水板组的曲率半径产生排水压力。在脱水板组11的区域内，拖尾角形成在各个叶片上，拖尾角是由叶片的几何形状形成的。由于叶片，脱水板组11的排水变成脉动。由脱水板组和其他可装载的叶片18产生的压力脉冲在纸幅内的自由悬浮液中产生剪切力，进而产生速度梯度破坏悬浮液中的纤维凝絮。破坏纤维凝絮能够改善纸幅的构造形式。可装载的叶片18在所有成形器类型中不是必需的。如果成形器设有可装载的叶片18，那么所述叶片18能够在脱水板组11的区域内提高脉动的强度。脱水板组11通常包括几个低压腔，从而利用真空强化压力脉冲并且增加由所述元件的曲率半径产生的排水压力。增加脱水板组11的真空度还通常能够使纸幅紧凑。调节成形辊10和脱水板组11的排水能够影响纸的质量性能，诸如构造形式、孔隙率和填料分布的形式。成形辊10的排水间接影响构造形式、孔隙率和纸的粘合强度。如果成形辊10的排水增大过多，脱水板组的输入稠度被过分降低并且对纸的构造形式产生不良影响。同时，纸幅3变得更紧凑并且提高粘合强度。
被输送到网部2上的浆料的稠度可在0.2和1.2％的范围内变化。而，离开网部2的纸幅3的干燥固体含量通常在15和20％之间。利用成形辊10从流浆箱1的液流中去除大约65至80％的水，在这种情况，浆料的稠度在2和3％的范围内。在经过脱水板组11后，稠度大约为4至5％。在脱水板组11后，网部2还包括伏辊12和作为脱水元件的一个或者多个吸水箱13。另外，在伏辊12前面也可提供一个或者多个吸水箱。伏辊12和吸水箱13可仅对纸的质量性能产生轻微的影响。但是，脱水元件能够增加纸幅的干燥固体含量。
造纸机还包括用于检测纸幅3的性能的检测装置。例如布置与压榨部14相关的第一检测装置14，并且第二检测装置15可布置在干燥部5的后面。造纸机还包括控制单元16，关于纸幅3的性能的数据从检测装置14和15被供给到控制单元16。另外，来自于造纸机的处理元件的检测数据被供给到控制单元16。控制单元16例如控制网部2的脱水元件，诸如成形辊10、脱水板组11、伏辊12和吸水箱13，特别是其真空度。控制单元16还通过控制可移动的张紧辊17来控制网7和8的张力。另外，控制单元16调节流浆箱1的切片开口1a。
图2是表示网部的控制系统的框图。控制单元16是多变量控制器，它为本地控制器提供设定值。多变量控制器包括描述网部的操作的动态模型，根据检测结果更新该动态模型。本地控制器例如调节网部2中的脱水元件的真空度或者网7和8的张力或者流浆箱的切片开口1a。多变量控制器的作用是通过这样一种方式改变网部2的运行参数来稳定纸的质量性能，所述方式即，可防止在浆料渗透过程中可能发生的干扰对网部2的操作的影响，多变量控制器的另一个作用是调节能够影响纸的质量的用于网部中的元件的浆料的稠度，以使纸的构造形式和/或孔隙率尽可能地好。
这样，本地控制器影响提供纸的工艺。在这里不再对本地控制器进行详细描述，这是因为所述控制器的结构和功能对于本领域技术人员是显而易见的。
首先通过检测纸的质量性能来获得在调节中所需的反馈。例如可使用检测装置14和15检测纸的基重、湿度、在网构造形式和孔隙率。可利用实验室检测评价两侧面的情况。例如利用该工艺检测真空度、流动和稠度。可检测的性能包括流浆箱的液流、保持能力、排水、网速度、低压水平、提供真空度所用的驱动输出和动力。多变量控制器是能够基于检测结果计算用于较低水平的本地控制器的新的设定值的高水平控制器。
图3示出了优化网部的操作的优选方式。根据该解决方案，在利用构造形式控制纸的质量和通过考虑如何在网部2上进展稠度控制该工艺时考虑反馈。例如，可通过在经过干燥部5后检测光学在网构造形式，利用第二检测装置15确定构造形式。当利用在纸幅3的横向上前后移动的检测装置检测构造形式时，可特别考虑在纸幅3的这样一个位置上的构造形式，即在该位置发现构造形式容易受到排水方面变化的影响。例如，起始纸页压碎可表现为在纸幅3上的特定位置处的带。也可通过就地对其检测来确定稠度如何在网部上进展。但是进行稠度检测是一个苛求的任务，因此可使用计算确定的稠度。原则上，当流浆箱的稠度是已知的以及利用由网部中的每一个脱水元件排出的水量，可确定稠度的进展。但是，以这种方式计算的稠度是不准确的。但是，例如网部2的大部分排水发生在成形辊10的区域中会导致在该方法中的不准确性。这样，最好利用相反的计算来确定稠度。基础是在经过压榨部4后的纸幅3的干燥固体含量和在经过干燥部5后的基重。例如，利用检测装置14和15可获得这样的数据。在压榨部4上排出的水量可被检测，从而可确定在经过网部2后的干燥固体含量。当由网部2中的脱水元件排出的水量是已知的时，利用相反的计算可确定稠度如何在网部2上进展，即，根据稠度如何在网部2上进展来发展模型。
由于不同性能之间的关联性是非线性的并且该工艺包括几个干扰因素，最好利用一种模糊控制器进行调节来考虑这些干扰因素。例如，由于浆料性能的不同，难以明确地预测为了提供最佳的可能构造形式而在脱水元件处达到的稠度大小。因此，控制必须设有纸质量反馈。当涉及模糊控制器时，诸如最大片流、经过网部后的所需的干燥固体含量或者所需的构造形式和/或孔隙率的限制因素可被认为是边界条件。由于边界条件，例如不能为脱水元件提供太高的真空度作为一个设定值。当计算用于网部2上纸幅的上面和下面之间的排水的最佳分布时，在实验室检测过程中获得的细小纤维和填料分布的两侧面的情况可被考虑。当涉及第一脱水元件的低压设定值或者网部的网张力时，这些应该被考虑，从而可在纸幅的上下方向上更精确地控制排水。如果不调节网的张力，接着可通过为控制器提供边界条件防止在上面或者下面处的过多的排水，在边界条件的范围内可改变低压设定值，从而改变脱水分布。另外，边界条件的数据库例如可包括关于在经过脱水板组后允许的稠度或者在经过吸水箱后的稠度的数据。边界条件的数据库还可包括关于短程循环的流动的数据。
进行元件指定排水检测以计算不同元件之间的脱水分布。通过优化严重影响底部的构造形式的元件，即，成形辊10和脱水板组11的排水达到这样一点，其中构造形式和/或孔隙率检测提供一个设定值，可发现最佳的脱水分布。
例如根据图3中所示的原理以最佳的方式调节网部2的操作。稠度对纸幅构造形式的影响必须被确定以优化。在进行的测试中已经注意到，当到达特定脱水元件处的稠度降低时，构造形式却仅改善到一定程度。当稠度减小太多时，构造形式会变得很差，由于已经渗透的纤维缠结受损，当加载压力脉冲时，但稠度仍然太低。这种所谓的纸页压碎明显地在纸幅3上形成可检测的带。如图3中的曲线A所示形状的曲线表示在稠度改变时的构造形式的数值。曲线B的形状对应于曲线A的形状，在图3中曲线A和B表示网部的操作区域。
首先，必须确定操作区域，即，操作区域是否是曲线A或者曲线B或者形成其他位于水平轴线上的其它位置的形状基本上相同的曲线。需要关于造纸机结构和浆料的基本数据来确定操作区域。通过在网部的区域内识别造纸工艺来确定操作区域。利用对该工艺的检测根据连续指定的工艺发展动态模型。因此以试验的方式确定曲线A和B的形状。
当确定操作区域，例如A或者B时，可调节网部的操作以使提供最佳可能的构造形式的一个操作点，即，x0、y0，形成为操作点。因此操作点x0、y0应该尽可能地靠近曲线A或者B的顶点。如果操作点x0、y0精确地处于顶点处，当该工艺的起始点改变时，如果稠度过度减小，那么存在构造形式突然开始下降的危险。因此操作点x0、y0应该被选择略微在顶点的右侧。但是，在本发明的解决方案中，操作点x0、y0无需移动离开顶点，这是由于网部的操作可被完美地控制。当确定操作点x0、y0时，还应该考虑在经过网部2后纸幅3必须不能太湿。换言之，应该注意的是，当确定操作点时，网部的端部的脱水能力是充分的以提供适当高的干燥固体含量。
这样，曲线A和B是已知的，意味着它们以下列形式是已知的
y-y0＝f(x-x0)，其中
y是构造形式；
y0是在参考点的构造形式；
x是稠度；以及
x0是在参考点的的稠度。
因此，对于操作点x0、y0必须确定最佳值。如果曲线A或者B是平的，意味着，构造形式没有过快地减小到特定稠度以下，可利用第一导数确定操作点x0、y0。当确定操作点时，x轴上的性能，即稠度被系统地扰动，并且变量dy/dx同时被连续地确定，即，构造形式的第一导数和稠度的第一导数之间的比率，即，d(构造形式)/d(稠度)。扰动稠度意味着，例如通过改变脱水单元的真空度改变稠度。扰动以这样一种方式系统地发生，即，使稠度连续地发生微小的改变。稠度的变化必须自然地适当大，意味着稠度变化应该导致相应的改变，即在构造形式方面。这样，变量d(构造形式)/d(稠度)涉及在稠度已经改变后的构造形式的变化。变量dy/dx可被不断或者以适当的间隔确定。
在一种最佳情况下，以这样一个方向控制稠度，即，使导数或者dy/dx成为所需的，即，其数值足够接近零。这样，在曲线A或者B上搜索操作点，其中当操作点位于曲线的顶点右侧时，曲线的斜率是适当。当导数的大小比较接近零时，利用试验可相当容易地确定阈值。
当操作点被优化时，构造形式、孔隙率和干燥固体含量可被选择为可调节的性能，并且流浆箱的片流、成形辊的真空度和脱水板组的真空度可被选择为可调节的性能或者变量。在这样一种情况下，提供三个可调节的性能和三个可调节的变量，从而例如可以最佳的方式使用单一优化。
如果曲线A或者B的形状是不常规的，即，当稠度改变时，构造形式大大降低，在这样一种情况下也可发现最佳操作点，但接着可使用构造形式的第二导数。在这样一种情况下，确定构造形式的第一导数和稠度的第一导数之间的比率，接着确定构造形式的第二导数和稠度的第一导数之间的比率。基于第二导数确定在操作点x0、y0中的曲线形状。基于曲线的形状确定稠度的控制步骤的大小。如果第二导数很高，它表示曲线的方向很快改变，从而控制步骤的大小必须很小。第二导数的大小的适合阈值和基于第二导数的大小确定的控制步骤的大小可通过试验被相当容易地确定。控制步骤必须很小以使操作点没有被驱动到不希望的操作区域，这意味着，不应该大大地降低构造形式。显然在控制步骤之间应该考虑该工艺的停歇时间，所述停歇时间确定通常可如何提供控制步骤，即，通常可如何改变稠度。另外，如果第二导数表示曲线的方向很快改变，那么操作点不应该最佳地接近顶部，以便在很短启动的不希望的操作区域中使其没有处于顶部的左侧。另外，如果第二导数表示该曲线很平，能够使操作点的位置接近顶点。简言之，变量d(构造形式)/d(稠度)能够确定稠度的适合的控制方向，并且可利用变量d(构造形式)/d(稠度)再次确定控制步骤的大小。
如果必须改变稠度，将检查边界条件。如果边界条件阻止稠度改变，那么可没有变化，而是该工艺返回确定稠度和构造形式。如果边界条件允许改变，诸如控制流浆箱1的切片开口1a或者增大或者减小脱水元件的真空度，接着所示的控制方法优选优化排水状态，从而在网部上能够以这样一种方式划分不同元件之间的排水，即，获得关于排水的上面和下面的构造形式、孔隙率、分布和最终的干燥固体含量的最佳可能结果。
应该注意的是，当调节网部的操作时，在该工艺中，网部设有两个涉及稠度的速度常数。首先，当浆料的性能改变时，稠度可快速改变。因此，浆料中的扰动，诸如基重的扰动可使稠度快速改变。接着，当搜索稠度的最佳值时，稠度又相当慢地改变。因此，图3中所示的曲线A和B的形状很慢地改变。
孔隙率和构造形式对于不同的变化作出不同的反应。如果浆料变得比较紧凑，孔隙率降低。但是，已经发现，当调节网部时，如果浆料的性能保持不变并且网部同时以这样一种方式被调节，即，构造形式增大，同时孔隙率增大。因此，对于如何调节网部以提高构造形式，孔隙率可设定一个边界条件。代替用于提高构造形式，网部也可以这样一种方式被调节，即其目的是提供如下的一种孔隙率，即该孔隙度可尽可能地接近最终产品。基于孔隙率的调节可主要以与图3中所示的相应的方式进行。这样，构造形式自然地可设定关于如何调节孔隙率的边界条件。
代替确定图3中所示的构造形式的导数和稠度的导数之间的比率，可确定孔隙率的导数和稠度的导数之间的比率。另外，可确定纸的质量性能，包括构造形式和/或孔隙率和/或利用构造形式和/或孔隙率限定的组合形式。另外，除了或者代替上述可能性，可确定价值函数，所述价值函数包括至少构造形式和/或孔隙率的影响，并且例如还可包括，网部和/或其脱水元件对稠度的影响，并且通过优化价值函数调节在网部上进展的稠度。这样，当确定操作点和搜索稠度的适合控制方向时，确定纸的质量性能和/或价值函数的第一导数和稠度的第一导数之间的比率，并且当确定控制步骤的大小时，可确定纸的质量性能和/或价值函数的第二导数和稠度的第一导数之间的比率。
当改变等级时，存储在控制系统的数据库中的特定等级设定值可被用作粗略设定值；根据预定的斜坡引入特定等级设定值。该等级改变不会导致不稳定的操作区域并且在改变等级后可快速达到最佳运行值。
图4示出了一种解决方案，关于在网部的端部的脱水元件中的真空度如何可被最佳地分布在不同元件之间。在该阶段，稠度是如此大以致于纸幅的性能，诸如构造形式或者填料分布不再受到影响。当稠度很高以致于纤维不再进行相对移动时会出现这样的情况。通常，这种情况下出现在稠度在6至10％的范围内的情况下。由纸确定的是干燥度进展，从该工艺中确定元件的真空度和造纸机的速度。网部的结构几何形状也是已知的，因此可确定在每一个脱水元件中的有效抽吸时间。用虚线表示的曲线C1至C4代表在每一个脱水元件中的排水能力。一条完整的曲线描述作为真空度的影响时间的函数的干燥固体含量如何在纸幅中发展。例如可根据公开Risnen K.，“Water Removal byFlat Boxes and a Couch Roll on a Paper Machine Wire Section”，dissertation，University of Technology，Paper Technology Laboratory，Espoo，1998，page 62确定曲线C1至C4。曲线C1至C4可描述连续的伏辊和/或吸水箱的排水。另外，考虑有关网的磨损和低压泵的能量消耗的价值函数。边界条件的数据库包括在经过网部后的稠度和用于真空度的边界条件的限定值。基于这些值，确定最佳值，从而计算模型使得不同元件之间的真空度以这样一种方式分布，即，抽吸能量的需要尽可能地小并且网的磨损保持最小。利用在线工艺检测和稠度计算获得的是来自于干燥度的连续反馈，这样，可连续更新用作优化计算的基础的干燥度进展的模型。
由于网磨损，真空度必须改变以在成形器的特定位置上获得所需的稠度水平。另外，必须改变稠度的进展，如果真空度太高，在这种情况下，网会快速磨损。最好根据包括质量偏差成本和控制成本的这样一种价值函数进行优化来调节稠度。这样，质量偏差成本考虑该工艺的运行性能和/或由不同元件和/或网部和压榨部之间的纸的质量性能设定的干燥原料要求。另外，控制成本考虑为了实现排水所需的动力和/或网部的驱动输出。
这里涉及的附图和相关描述仅是由于描述本发明的构思。可在本发明的保护范围内改变描述的细节。这样，除了间隙成型机以外的其他类型的成型机可形成网部，并且除了或者代替图1中所示的脱水元件，可使用其他的脱水元件作为网部的脱水元件。其他除了网的真空和张紧以外的方法也可用于为纸幅提供脱水压力。

Claims (23)

1.一种用于调节网部的操作的方法，其特征在于，确定浆料在网部(2)上的稠度的进展，确定上述所确定的稠度对纸幅(3)的构造形式和/或孔隙率的影响，并且基于纸的质量性能和/或通过优化价值函数来调节在网部上进展的稠度，所述纸的质量性能包括构造形式和/或孔隙率、和/或利用构造形式和/或孔隙率限定的组合形式，并且所述价值函数包括至少构造形式和/或孔隙率的影响。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述价值函数包括网部(2)和/或其脱水元件的排水能力对稠度的影响。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以这样一种方式确定稠度的最佳值，即，确定所述纸的质量性能和/或价值函数的第一导数和稠度的第一导数之间的比率。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过确定所述纸的质量性能和/或价值函数的第一导数和稠度的第一导数之间的比率，确定稠度的校正控制方向；以及通过确定价值函数和/或纸的质量性能的第二导数和稠度的第一导数之间的比率，确定稠度的控制步骤的大小，从而查找该工艺关于纸的质量性能的最佳操作点(x0，y0)。
5.如上述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，通过确定在经过网部(2)后的纸幅(3)中干燥固体含量、和检测由网部(2)中的脱水元件排出的水量以及根据排出的水量计算网部(2)上的稠度的进展，来确定网部(2)上的稠度的进展。
6.如权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，通过检测来确定网部(2)上的稠度的进展。
7.如上述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，通过调节流浆箱(1)的切片开口(1a)和/或脱水元件的排水来调节稠度。
8.如上述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，根据包括质量偏差成本和控制成本的这样一种价值函数进行优化来调节稠度。这样，所述质量偏差成本考虑该工艺的运行性能和/或由不同元件和/或网部和压榨部之间的纸的质量性能所设定的干燥原料要求，并且所述控制成本考虑为了实现排水所需的网部的动力和/或驱动输出。
9.如上述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，利用涉及纸质量的在线检测来最佳地调节关于纸质量的稠度。
10.如上述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，形成涉及网部上的稠度进展的动态模型，根据检测结果更新所述动态模型。
11.如上述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，使用模糊控制器调节稠度，其中为可调节的稠度和调节变量确定边界条件。
12.如上述任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，确定在网部的端部中的脱水元件的排水能力作为时间的函数，并且基于所述限定，通过调节脱水元件的排水能力以最佳的方式调节由网部提供的纸幅的干燥固体含量。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，形成描述干燥原料的进展的动态模型，并且基于检测结果更新所述模型，根据所述模型判断网部(2)的最佳排水。
14.一种用于调节网部的操作的设备，其特征在于，包括用于确定浆料在网部(2)上的稠度的进展的装置、用于确定上述所确定的稠度对纸幅(3)的构造形式和/或孔隙率的影响的装置、以及用于基于纸的质量性能和/或通过优化价值函数来调节在网部(2)上进展的稠度的装置，所述纸的质量性能包括构造形式和/或孔隙率、和/或利用构造形式和/或孔隙率限定的组合形式，并且所述价值函数包括至少构造形式和/或孔隙率的影响。
15.如权利要求14所述的设备，其特征在于，所述价值函数包括网部(2)和/或其脱水元件的排水能力对稠度的影响。
16.如权利要求14或15所述的设备，其特征在于，包括用于通过确定所述纸的质量性能和/或价值函数的第一导数和稠度的第一导数之间的比率、确定稠度的最佳值的装置。
17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，包括用于通过确定纸的质量性能和/或价值函数的第一导数和稠度的第一导数之间的比率，来确定稠度的校正控制方向；以及用于通过确定价值函数和/或纸的质量性能的第二导数和稠度的第一导数之间的比率，确定稠度的控制步骤的大小的装置。
18.如权利要求14-17中任何一项所述的设备，其特征在于，包括用于确定在经过网部(2)后的纸幅(3)中干燥固体含量的装置、和用于检测由网部(2)的脱水元件所排出的水量的检测装置、以及被设置成根据所排出的水量计算网部(2)上的稠度的进展的计算装置。
19.如权利要求14-18中任何一项所述的设备，其特征在于，包括被设置成检测网部(2)上的稠度的进展的装置。
20.如权利要求14-19中任何一项所述的设备，其特征在于，用于调节稠度的装置包括用于调节网部(2)的脱水元件的排水的装置和/或用于调节流浆箱(1)的切片开口(1a)的装置。
21.如权利要求14-20中任何一项所述的设备，其特征在于，所述用于调节稠度的调节设备是多变量控制器(16)。
22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述多变量控制器(16)利用描述网部(2)上的稠度的进展的动态模型，该模型被设置成根据检测结果来被更新。
23.如权利要求14-22中任何一项所述的设备，其特征在于，包括模糊控制器，其中为可调节的稠度和调节变量确定边界条件。
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