DE102009003148A1

DE102009003148A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Kompensation von sich in Maschinenrichtung auf die Qualität einer Faserstoffbahn auswirkenden Variationen in der Betriebsweise einer Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen

Info

Publication number: DE102009003148A1
Application number: DE200910003148
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Schwarz
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2009-05-15
Publication date: 2010-11-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verfahren und eine Vorrichtung zur Kompensation von sich in Maschinenrichtung (MD) auf die Qualität einer Faserstoffbahn (F) in Längsrichtung auswirkenden Variationen in der Betriebsweise der Maschine (1) zur Herstellung von Faserstoffbahnen (F). Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest einer Erfassungseinrichtung (10.2-10.3, 10.41, 10.42, 10.6-10.8) in Echtzeit zumindest eine eine Eigenschaft der Faserstoosuspension (FS) und/oder Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-FS, X-F) in Längsrichtung dieser erfasst und an eine adaptive Reglereinheit (11, 11.2-11.3, 11.41, 11.42, 11.6-11.8) zur Durchführung einer Frequenzanalyse des Verhaltens dieser Eigenschaft über einen vordefinierten Beurteilungsbereich (B) unter Erkennung/Identifizierung periodisch auftretender als Ereignisse (E1-En) bezeichneter Abweichungen übermittelt werden, und eine Ansteuerung zumindest eines Aktuators (A, A(FS), A(FS), A(FS), A(F), A(F), A(F), (FS)) zur Erzeugung einer Reaktion, die den erfassten Ereignissen (E1-En) zugrundeliegenden, durch wenigstens einen Erreger verursachten Variationen entgegenwirken, erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von sich in Maschinenrichtung auf die Qualität einer Faserstoffbahn auswirkenden Variationen in der Betriebsweise einer Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen.
Die Qualität einer Materialbahn, insbesondere der Faserstoffbahn in Form einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn kann anhand unterschiedlicher Parameter charakterisiert werden. Ein wesentliches Qualitätsmerkmal besteht in der Gleichmäßigkeit der Flächenmasse der hergestellten Faserstoffbahn. Diesbezüglich treten häufig Schwankungen auf, bedingt durch Störfaktoren im Herstellungsprozess, die die Gleichmäßigkeit der Flächenmasse in Breitenrichtung, das heißt bezogen auf die Maschine in Maschinenquerrichtung der Faserstoffbahn betrachtet als auch in Längsrichtung, das heißt in Maschinenrichtung, ungünstig beeinflussen können. Als Störfaktoren gelten beispielsweise Temperaturschwankungen, Druckschwankungen, Fertigungstoleranzen, Fehler bei der Einstellung der Prozessparameter innerhalb der Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen. Zur Kompensation dieser Störfaktoren werden Vorrichtungen und Verfahren zur Steuerung und Regelung des Flächengewichts, insbesondere des Flächengewichtsquerprofils eingesetzt. Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind beispielhaft aus den Druckschriften DE 40 19 593 A1 , DE 40 05 281 A1 oder aus der DE 42 38 037 A1 vorbekannt. Dabei wird in den beschriebenen Regelverfahren gemäß der Druckschriften DE 40 05 281 A1 oder DE 42 38 037 A1 das Flächengewichtsquerprofil der Faserstoffbahn im Endbereich der Maschine zur Herstellung derartiger Faserstoffbahnen ermittelt und über ein Prozessleitsystem die notwendige Verstellung der Stellglieder zur sektionalen Beeinflussung des Flächengewichts bewirkt. Demgegenüber ist aus der Offenlegungsschrift DE 20 19 175 weiterhin vorbekannt, auch das Schrägprofil und das Längsprofil der Flächenmasse zu ermitteln und zur Steuerung beziehungsweise Regelung der Flächenmasse einer Faserstoffbahn zu nutzen.
Ein Nachteil dieser bekannten Verfahren besteht vor allem darin, dass diese durch ein relativ träges Verhalten mit langen Reaktionszeiten charakterisiert sind und ferner auch Schwankungen nur im niederfrequenten Bereich kompensiert werden können. Zur Lösung dieser Problematik offenbart die Druckschrift EP 0 898 014 B1 eine Ausführung mit zwei Regelkreisen, wobei in einem ersten Regelkreis die Istwerte der Flächenmasse am Ende der Faserstoffbahn im Herstellungsprozess erfasst und bei Abweichung von einem Sollwert die Dickstoffzufuhr zum Stoffauflauf gesteuert beziehungsweise eingeregelt werden. Mit dieser Ausführung können im Wesentlichen langwellige Schwankungen kompensiert werden. Der zweite Regelkreis kompensiert die Trägheit des ersten und ermöglicht kurze Reaktionszeiten durch Erfassung eines, auf den sich einstellenden Istwert schließenden Parameters in der Faserstoffsuspension nach Austritt aus dem Stoffauflauf und eine schnelle aktive Einflussnahme auf die Stoffzufuhr, insbesondere der einzelnen, die Faserstoffsuspension bildenden Bestandteile Dickstoffstrom und Siebwasserstrom, insbesondere Verdünnungswasserstrom.
Bei Verwendung von traversierenden Scannern zur Erfassung der Istwerte können unter Berücksichtigung der Laufzeiten dieser sowie der Totzeiten der Aktuatoren nur Schwankungen, welche eine bestimmte Zeitdauer überschreiten, ausgeregelt werden. Stochastische oder periodische Abweichungen der Eigenschaftswerte innerhalb dieser Zeitdauer werden gar nicht als solche erkannt, weshalb auch keine Reaktion zur Kompensation dieser möglich ist, was in einer entsprechend verschlechterten Qualität der herzustellenden Faserstoffbahn resultiert.
Durch Schwingungen im Herstellungsprozess bedingte Störungen werden bisher auf unterschiedliche Art und Weise kompensiert. Dies betrifft insbesondere Vibrationen, die innerhalb des Stoffauflaufes auftreten, wobei bei einer aus der Druckschrift DE 33 16 008 A1 bekannten Stoffauflaufanordnung am Stoffauflaufkasten in der Vibrationsebene eine vibrationsabsorbierende Einrichtung für Fremdvibrationen vorgesehen ist, wobei unter anderem auch Vibrationen in Maschinenlängsrichtung entgegengewirkt wird.
Die EP 03 65 890 A1 offenbart eine Vorrichtung zur aktiven Dämpfung von Schwingungen in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, bei welcher mittels eines durch einen Regler gesteuerten Stellmotors der zu dämpfenden Schwingungsbewegung entgegengewirkt wird.
Aus EP 133 3 123 B1 ist ebenfalls ein Verfahren zur aktiven Dämpfung von Schwingungen in einer Vorrichtung zur Bearbeitung einer laufenden Bahn beschrieben, bei welchem die Faserstoffbahn mit dem Walzenmantel zumindest einer Walze zusammenwirkt. Die aktive Dämpfung erfolgt phasenversetzt zur Schwingung der in der Achse oder Welle der Walze eingeleiteten Biegemomente.
Die WO 99/04181 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Überwachung von in einem Kalander auftretenden Vibrationen, bei der Dickenschwankungen der Faserstoffbahn unter anderem durch einen zwischen den Walzen vorgesehenen adaptiven Schwingungsdämpfer entgegengewirkt wird.
Bei Beeinflussung der Qualität einer Faserstoffbahn durch Schwingungsanregung wird diesen bisher zur Kompensation durch eine Entkopplung von der Erregermasse, Tilgung und Dämpfung oder die Reduzierung von Anregungen durch Vornahme von Versteifungen an den betroffenen Bauteilen entgegengewirkt. Hierbei handelt es sich zum Großteil um konstruktive und im Vorfeld bei der Auslegung der Maschine zu berücksichtigende Maßnahmen. Die Auslegung erfolgt im Hinblick auf einen konkreten Schwingungsfall und führt ferner nicht immer zu befriedigenden Ergebnissen, zumal die Schwingwege klein sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer die Qualität einer Faserstoffbahn wenigstens mittelbar beschreibenden Größe derart zu verbessern, dass sich auf diese Größen auswirkende Variationen in der Betriebsweise der Maschine zur Herstellung der Faserstoffbahnen, welche periodisch über einen kurzen Zeitraum auftreten, vorausschauend örtlich, zeitlich, größenmäßig hinsichtlich der Art ihrer Einflußnahme kompensiert werden können.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 29 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Kompensation von sich in Maschinenrichtung auf die Eigenschaften und/oder Qualität einer Faserstoffbahn in Längsrichtung auswirkenden Variationen in der Betriebsweise der Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen, ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest einer Erfassungseinrichtung in Echtzeit zumindest eine, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension und/oder Faserstoffbahn wenigstens mittelbar beschreibende Größe in Längsrichtung dieser erfasst und an eine adaptive Reglereinheit zur Durchführung einer Frequenzanalyse des Verhaltens dieser Eigenschaft über einen vordefinierten Beurteilungsbereich unter Erkennung/Identifizierung periodisch auftretender, als Ereignisse bezeichneter Abweichungen übermittelt werden und eine Ansteuerung zumindest eines Aktuators zur Erzeugung einer Reaktion, die den erfassten Ereignissen zugrundeliegenden durch wenigstens einen Erreger verursachten Variationen entgegenwirkt, erfolgt.
Die erfindungsgemäße Lösung der online-Erfassung von Längsprofilen von die Eigenschaften der Faserstoffbahn und/oder einer Faserstoffsuspension zumindest mittelbar charakterisierenden Größen und die Analyse des Verhaltens dieser über einen Beurteilungsbereich ermöglicht gegenüber konventionellen Reglereinheiten eine zeitnahe und effektive Erfassung und Erkennung periodischer Variationen in der Betriebsweise der Maschine auch innerhalb sehr kleiner Beurteilungsbereiche, wobei diesen in Abhängigkeit der Größe der Abweichungen aufgrund sehr kurzer Beurteilungsbereiche zeitnah entgegengewirkt werden kann.
Als die, die Eigenschaften der Faserstoffbahn und/oder Faserstoffsuspension zumindest mittelbar beschreibenden Größen werden dabei Größen verstanden, die entweder die Eigenschaften direkt charakterisieren, wie beispielsweise Flächenmasse, Aschegehalt, Stoffdichte, Konsistenz etc. oder aber Größen darstellen, die mit diesen in einer Abhängigkeit stehen, insbesondere einem funktionalen Zusammenhang, einem Modell oder über Proportionalitäten.
Dabei erfolgt mit den Erfassungseinrichtungen eine Istwertermittlung dieser, die Eigenschaften der Faserstoffsuspension oder Faserstoffbahn wenigstens mittelbar beschreibenden Größen in Echtzeit, wodurch eine zeitnahe Auswertung und kurze Reaktionszeiten erzielt werden.
Bei den erfassten Größen handelt es sich dabei vorzugsweise um Absolutwerte, deren Änderungsverhalten über den vordefinierten Beurteilungsbereich ermittelt wird.
Unter einer Frequenzanalyse wird eine Beurteilung und Auswertung des Änderungsverhaltens der zu beurteilenden Größe über den Beurteilungsbereich verstanden.
In besonders vorteilhafter Ausführung erfolgt über die adaptive Reglereinheit eine dem periodischen Erregungsmuster der einzelnen Variationen entsprechende vorausschauende Beaufschlagung des Aktuators. Unregelmäßigkeiten im Längsprofil einer Eigenschaft der Faserstoffbahn können somit vermieden werden.
Unter einem Ereignis wird eine Abweichung des ermittelten Istabsolutwertes der mit der Erfassungseinrichtung ermittelten, die Eigenschaft der Faserstoffsuspension und/oder Faserstoffbahn wenigstens mittelbar beschreibenden Größe von einem Sollwert verstanden, wobei in einer besonders vorteilhaften Ausführung nur Ereignisse außerhalb eines vordefinierten Toleranzbandes, das heißt ab einer zulässigen Abweichungsgröße vom eigentlichen Sollwert in die Frequenzanalyse einbezogen werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn bereits eine Grundregelung dieser Größe eingesetzt wird, die nunmehr adaptiv durch das erfindungsgemäße Verfahren überlagert wird. Dabei wird vorzugsweise das Toleranzband derart gewählt, dass alle Abweichungen in optimaler Weise durch Ausnutzung des Regelbereiches der Grundregelung und der adaptiven Regelung kompensiert werden können, d. h. bei Abweichungen innerhalb des Toleranzbandes ist die Grundregelung aktiv, während bei Abweichungen außerhalb die adaptive Regelung wirkt.
Die Ansteuerung des Aktuators erfolgt dabei ebenfalls über die adaptive Regelung, wobei hier zumindest eine Stellgröße für den einzelnen Aktuator bestimmt wird. Diese Stellgröße wird dabei im Wesentlichen als Funktion der Abweichung vom vordefinierten Sollzustand, insbesondere der Amplitude der als Abweichung auftretenden Ereignisse bestimmt.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung können die einzelnen innerhalb eines Beurteilungsbereiches erfassten Abweichungen bei periodischem Auftreten hinsichtlich ihrer Art klassifiziert werden, wobei die einzelnen, eine Abweichung charakterisierenden Ereignisse einer jeweiligen Ereignisgruppe oder Ereignisklasse zugeordnet werden, welche jeweils durch Abweichungen gleicher Art charakterisiert sind. Es kann dann hinsichtlich der einzelnen Klassen eine Unterscheidung getroffen werden, für welche der Klassen ein Ausgleich erfolgt und für welche nicht beziehungsweise es kann für jede einzelne Klasse jeweils eine separate Ansteuerung des Aktuators vorgenommen werden.
Die Erfassung kann verschiedenartig erfolgen. Dabei kann unter Ausnutzung nur einer Erfassungseinrichtung die Erfassung nur eines oder einer Mehrzahl von, die Eigenschaften der Faserstoffsuspension oder Faserstoffbahn wenigstens mittelbar beschreibenden Größen erfolgen. In letztgenannten Fall kann der Aufwand für die Erfassungseinrichtung minimiert werden. Die Auswertung erfolgt innerhalb der adaptiven Regelung, wobei hier eine Filterung unter Zuordnung zu den einzelnen Erregern erfolgt.
Die vorausschauende Beaufschlagung erfolgt dabei vorzugsweise durch Korrektur der Stellgröße am Aktuator, wobei diese zeitlich, richtungsmäßig und/oder größenmäßig vorgenommen werden kann.
Bezüglich der Wahl der Beurteilungsbereiche ergeben sich zumindest zwei grundsätzliche Möglichkeiten. Diese sind entweder unabhängig vom Durchfluss der Faserstoffsuspension beziehungsweise der Geschwindigkeit der Faserstoffbahn oder abhängig. Gemäß dem ersten Ansatz wird als Beurteilungsbereich eine Zeitdauer gewählt, wobei unabhängig davon innerhalb dieser eine Relativbewegung zwischen der Faserstoffsuspension oder Faserstoffbahn und der Erfassungseinrichtung erfolgt. Die gewählte Zeitdauer beträgt dann vorzugsweise zwischen 1 s bis 10 min, besonders bevorzugt 1 s bis 5 min. Gemäß dem zweiten Ansatz erfolgt die Festlegung des Beurteilungsbereiches durch Festlegung einer die Erfassungseinrichtung passierenden Bahnlänge, das heißt, diese wird bei Bewegung gegenüber der Erfassungseinrichtung abgescannt. Das gleiche gilt in Analogie für die Faserstoffsuspension in Durchflussrichtung, wobei hier ein Volumenstrom gescannt wird. Dabei kann es sich um Volumenströme der Faserstoffsuspensionsbestandteile handeln, insbesondere den Volumenstrom für Dickstoff und/oder Verdünnungswasser oder aber in besonders vorteilhafter Ausführung die Faserstoffsuspension selbst, das heißt den Gesamtstoffstrom.
Als die die Eigenschaften der Faserstoffsuspension oder Faserstoffbahn zumindest mittelbar charakterisierenden Größen werden vorzugsweise angesehen:

– Flächenmasse
– Gesamtstoffdichte
– Faserstoffdichte
– Füllstoffdichte
– Aschegehalt
– Füllstoffgehalt.

Die Flächenmasse beschreibt dabei das Gewicht in g/m² unter konditionierten Bedingungen, wobei die Gesamtmasse sich aus der Summe der Fasern, Füllstoffe sowie Additiven und Wasser ergibt.
Unter Gesamtstoffdichte wird die Gesamttrockenmasse als Summe aus Fasern, Füllstoffen und Additiven pro Volumeneinheit verstanden.
Unter Faserstoffdichte wird die Fasermasse pro Volumeneinheit verstanden. Diese wird auch als Faserkonsistenz bezeichnet.
Der Aschegehalt beschreibt den sich in der Papierbahn aus den anorganischen Stoffen ergebenden Verbrennungsrückstand. Der Aschegehalt ist durch die mineralischen Anteil innerhalb der Faserstoffbahn charakterisiert, insbesondere dem Anteil an Füllstoffen.
Bezüglich der Erfassung der einzelnen genannten Größen bestehen eine Vielzahl von Möglichkeiten zur Ausführung der jeweiligen Erfassungseinrichtung. Dabei können berührungslose Systeme eingesetzt werden, die auf der optischen Erfassung, beispielsweise mittels Licht, insbesondere Streulicht oder Durchlicht beruhen. Weitere Möglichkeiten bestehen insbesondere für den Aschegehalt in der Verwendung radiometrischer Sensoren. Desweiteren ist auch der Einsatz von Sensoren, basierend auf dem Mikrowellenprinzip oder von Infrarot denkbar.
Die Bestimmung der Flächenmasse kann ebenfalls auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Auch hier sind optische Systeme, Ultraschall- oder andere Systeme denkbar. Ferner kann im Bereich der Faserstoffsuspension bereits nach dem Austritt aus dem Stoffauflauf über das Wassergewicht Rückschluss auf die später in der Faserstoffbahn an dieser Stelle vorliegende Flächenmasse gezogen werden.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist es möglich, die einzelne adaptive Regelung als Bestandteil einer Steuer- und/oder Regelung dieser jeweiligen Eigenschaft auszubilden. In diesem Fall wird die adaptive Regelung quasi der anderen Regelung überlagert und vorzugsweise derart eingesetzt, dass diese immer bei Auftreten entsprechender Variationen zum Einsatz gelangt und die entsprechende aktuelle Stellgröße beeinflusst.
Bei allen Lösungen können dabei die einzelnen Stellgrößen selbst wiederum Bestandteil einer Steuerung und/oder Regelung sein, wobei die adaptive Regelung der die Eigenschaften der Faserstoffsuspension oder Faserstoffbahn zumindest mittelbar beschreibenden Größen der jeweiligen Steuer- und/oder Regelung der einzelnen Stellgrößen bevorrechtigt ist.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführung wird als Eigenschaft die Abweichung der Flächenmasse in Längsrichtung der Faserstoffbahn von einem Sollwertverlauf, insbesondere einem konstanten Sollwert ermittelt. Dabei wird als Aktuator eine Einrichtung zur Einstellung der Stoffdichte angesteuert, insbesondere eine den Dickstoffstrom beeinflussende Ventileinrichtung. Die Stoffdichte fungiert als Stellgröße.
In einer weiteren Ausführung wird als die die Faserstoffsuspension charakterisierende Größe die Stoffdichte gewählt, wobei als Stellgröße hier der Anteil an Verdünnungswasser und/oder Dickstoff gewählt wird. Dazu werden entsprechende Aktuatoren zur Steuerung dieser Volumenströme angesteuert.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine Variation des Aschegehaltes vorzunehmen, bei diesem erfolgt die Regelung der Stoffdichte im Stoffauflauf, insbesondere Verdünnungswasser oder Dickstoff.
In besonders vorteilhafter Ausführung werden dabei das Flächengewicht beziehungsweise die einzelnen Regelgrößen in Maschinenrichtung möglichst konstant gehalten. Die einzelnen Steuer- und/oder Regelungen können mit einer Steuer- und/oder Regelung zur Querprofilregelung kombiniert werden. Diesbezüglich bestehen keine Restriktionen.
Vorrichtungsmäßig wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, dass diese zumindest eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung von in der Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen auftretenden Variationen und eine adaptive Reglereinheit umfasst, wobei das von der Erfassungseinrichtung gelieferte Signal der adaptiven Reglereinheit zugeführt wird und über die adaptive Reglereinheit zumindest ein Aktuator in der Funktion als Stelleinrichtung derart beaufschlagt wird, dass durch diesen in der Maschine Reaktionen erzeugt werden, die den erfassten Variationen zugrundeliegenden Erregungen entgegenwirken.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen folgendes dargestellt:
1a verdeutlicht mögliche Anordnungen und Ausbildungen erfindungsgemäß eingesetzter Steuer- und/oder Reglereinheiten, insbesondere adaptiver Reglereinheiten in einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn;
1b verdeutlicht anhand eines Signalflußbildes den Grundablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kompensation von sich in Maschinenrichtung auf die Qualität einer Faserstoffbahn in Längsrichtung auswirkender Variationen in der Betriebsweise der Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen,
1c verdeutlicht anhand eines Signalflußbildes die Integration eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Kompensation von sich in Maschinenrichtung auf die Qualität einer Faserstoffbahn in Längsrichtung auswirkender Variationen in der Betriebsweise der Maschine zur Herstellung von Faserstoffbahnen in eine Grundregelung;
2 verdeutlicht anhand eines Blockschaltbildes die Überlagerung einer Grundregelung durch eine adaptive Regelung;
3 zeigt beispielhaft eine vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung der Flächenmasse;
4 zeigt beispielhaft anhand eines Diagramms das sich einstellende Längsprofil für die Flächenmasse an der Faserstoffbahn;
5 zeigt beispielhaft eine vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung der Stoffdichte;
6 zeigt beispielhaft eine vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung des Aschegehaltes.
Die 1a bis 1c verdeutlichen in schematisiert stark vereinfachter Darstellung anhand einer Maschine 1 zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn in Form einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, und eines Signalflußbildes eine Grundausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur aktiven Regelung einer die Eigenschaften X der Faserstoffsuspension FS und/oder Faserstoffbahn F zumindest mittelbar charakterisierenden Größe X-FS, X-F in Längsrichtung dieser. Zur Verdeutlichung der einzelnen Richtungen ist an die Darstellung der Maschine 1 ein Koordinatensystem angelegt. Die X-Richtung entspricht der Längsrichtung, welche mit der Durchlaufrichtung der Faserstoffbahn F korrespondiert und auch als Maschinenrichtung MD bezeichnet wird. Die Y-Richtung beschreibt die Breitenrichtung und wird als Maschinenquerrichtung CD bezeichnet. Die Z-Richtung entspricht der Höhenrichtung.
Die Maschine 1 ist dabei nur schematisch mit den wesentlichen Funktionseinheiten dargestellt. Diese umfasst einen einer Stoffbereitstellungseinrichtung 2 zur Bereitstellung einer Faserstoffsuspension FS und einen nachgeordneten Stoffauflauf 3 über welchen die Faserstoffsuspension FS in die Formiereinheit 5 eines nachfolgenden Nassteils 4 eingebracht wird. In der Formiereinheit 5 erfolgt die Formation der Faserstoffbahn F, welche an eine dieser nachgeordnete Pressenvorrichtung 6 zur mechanischen Entwässerung weitergeleitet wird. Nach der Pressenvorrichtung 6 ist eine Trockenvorrichtung 7 vorgesehen, an welche sich weitere Funktionseinheiten 8 zur Nachbehandlung anschließen, wie eine Glätteinrichtung und/oder Vorrichtung zum Auftragen von flüssigem oder pastösem Auftragsmedien auf die Oberfläche der Faserstoffbahn F, welche on- oder offline, das heißt in einer Maschine 1 integriert oder als räumlich von der Maschine 1 getrennt angeordnete Funktionseinheiten ausgeführt sein können, in welchen eine Behandlung und/oder Veredelung der Faserstoffbahn F demzufolge bereits bei Herstellung oder zeitlich versetzt zu dieser erfolgen kann. Innerhalb der Maschine 1 ist zumindest eine, vorzugsweise sind eine Mehrzahl von Erfassungseinrichtungen 10.2 bis 10.8 zur Erfassung zumindest einer, die Eigenschaft X-FS einer Faserstoffsuspension FS oder X-F einer Faserstoffbahn F wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe zumindest in Maschinenrichtung MD, das heißt Längsrichtung der Faserstoffbahn F in Echtzeit vorgesehen. 1a verdeutlicht beispielhaft mögliche Anordnungen dieser zumindest einen Erfassungseinrichtung, die in einer oder einer Vielzahl von Funktionseinheiten, auch jeder Funktionseinheit 2 bis 8 vorgesehen sein kann und hier entsprechend der Zuordnung zu jeweils einer einzelnen Funktionseinheit mit 10.2 bis 10.3. 10.41, 10.42, 10.6 bis 10.8 bezeichnet ist. Dabei dienen beispielhaft jeweils die

– Erfassungseinrichtung 10.2 der Erfassung zumindest einer, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension FS wenigstens mittelbar beschreibenden Größe X-FS₂ in der Stoffbereitstellungseinrichtung 2, einschließlich Zulauf zum Stoffauflauf 3,
– Erfassungseinrichtung 10.3 der Erfassung zumindest einer, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension FS wenigstens mittelbar beschreibenden Größe X-FS₃ im Stoffauflauf 3,
– Erfassungseinrichtung 10.41 der Erfassung zumindest einer, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension FS wenigstens mittelbar beschreibenden Größe X-FS₄ in der Formiereinheit 4,
– Erfassungseinrichtung 10.42 der Erfassung zumindest einer, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn F wenigstens mittelbar beschreibenden Größe X-F₄ am Ende der Formiereinheit 4,
– Erfassungseinrichtung 10.6 der Erfassung zumindest einer, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn F wenigstens mittelbar beschreibenden Größe X-F₆ in der Pressenvorrichtung 6,
– Erfassungseinrichtung 10.7 der Erfassung zumindest einer, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn F wenigstens mittelbar beschreibenden Größe X-F₇ in der Trockenvorrichtung 7,
– Erfassungseinrichtung 10.8 der Erfassung zumindest einer, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn F wenigstens mittelbar beschreibenden Größe X-F₈ in der Funktionseinheit 8 zur Nachbehandlung.

Die einzelnen Erfassungseinrichtungen 10.2 bis 10.3. 10.41, 10.42, 10.6 bis 10.8 werden in Abhängigkeit der zu erfassenden Eigenschaft innerhalb der Maschine 1 zur Herstellung einer Faserstoffbahn F einer Funktionseinheit zugeordnet angeordnet, wobei die Anordnung innerhalb der einzelnen Funktionseinheiten entweder frei wählbar ist oder aber durch die zu erfassende Eigenschaft begrenzt ist. Mittels einer einzelnen Erfassungseinrichtung 10.2 bis 10.3. 10.41, 10.42, 10.6 bis 10.8 können die Istwerte Xist einer, eine Eigenschaft die Faserstoffsuspension FS oder die Faserstoffbahn F wenigstens mittelbar beschreibenden Größe in Längsrichtung, das heißt Maschinenrichtung MD über einen Beurteilungsbereich B erfasst werden, hier beispielhaft Xist-FS₂, Xist-FS₃, Xist-FS₄, Xist-F₄, Xist-F₆, Xist-F₇ und Xist-F₈ und einer Steuer- und/oder Reglereinheit 11, hier beispielhaft 11(FS₂), 11(FS₃), 11(FS₄), 11(F₄), 11(F₆), 11(F₇) und 11(FS₈) zugeführt werden, wobei es sich um jeweils für die einzelnen Regelaufgaben separate, den einzelnen Funktionseinheiten und/oder den zu erfassenden Eigenschaften zugeordnete Reglereinheiten oder aber vorzugsweise eine für alle Aufgaben gemeinsam nutzbare Steuer- und/oder Reglereinheit handeln kann. Bei dieser handelt es sich erfindungsgemäß um eine adaptive Steuer- und/oder Reglereinheit, welche geeignet ist, eine Grundregelung I durchzuführen und dieser Grundregelung I ein weiteres dieser übergeordnetes System, insbesondere adaptive Regelung VA zum Zwecke der Anpassung an ein sich veränderndes Regelstreckenverhalten zu überlagern. Vorrichtungsmäßig wird dazu zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung beziehungsweise ein Steuer-/Regelgerät eingesetzt, das mit den jeweiligen Erfassungseinrichtungen 10x und Aktuatoren Ax gekoppelt ist. Die Grundregelung kann verschiedenartig erfolgen, im einfachsten Fall erfolgt beispielhaft eine Einregelung der die Eigenschaft der Faserstoffsuspension FS oder Faserstoffbahn F wenigstens mittelbar beschreibenden Größe unter dem Einfluss von Störfaktoren in Längs- und/oder Breitenrichtung, das heißt MD- und/oder CD-Richtung. Dabei werden über einen vordefinierten Beurteilungsbereich B im Rahmen einer Frequenzanalyse periodisch auftretende und als Ereignisse E1–En deklarierte Abweichungen dieser Eigenschaften aufgrund von Variationen in der Betriebsweise der Maschine 1 erkannt/identifiziert und zumindest ein Aktuator zur Erzeugung einer Reaktion, die den erfassten Ereignissen zugrundeliegenden, durch wenigstens einen Erreger verursachten Variationen entgegenwirkt, angesteuert. Dazu werden mit der einzelnen Steuer- und/oder Reglereinheit 11, hier beispielhaft 11(FS₂), 11(FS₃), 11(FS₄), 11(F₄), 11(F₆), 11(F₇) und 11(FS₈) Akuatoren Ax als Stelleinrichtung zur Beeinflussung dieser Eigenschaft, hier beispielhaft A(FS₂), A(FS₃), A(FS₄), A(F₄), A(F₆), A(F₇) und A(FS₈) angesteuert, indem aus den erfassten Istwerten Xist-FS₂, Xist-FS₃, Xist-FS₄, Xist-F₄, Xist-F₆, Xist-F₇ und Xist-F₈ über einen Beurteilungsbereich B zumindest eine Stellgröße Y(FS₂), Y(FS₃), Y(FS₄), Y(F₄), Y(F₆), Y(F₇) und Y(FS₈) gebildet wird, die als Funktion der Stellgröße der Grundregelung und einer Korrekturvariablen und/oder Korrekturfunktion, insbesondere einem Korrekturwert K gebildet wird. Innerhalb der Steuer- und/oder Reglereinheit 11(FS₂), 11(FS₃), 11(FS₄), 11(F₄), 11(F₆), 11(F₇) und 11(FS₈) erfolgt im Rahmen einer Frequenzanalyse eine Beurteilung des Verhaltens dieser Istwerte Xist-FS₂, Xist-FS₃, Xist-FS₄, Xist-F₄, Xist-F₆, Xist-F₇ und Xist-F₈ über einen vordefiniertem Beurteilungsbereich B, das heißt unter Erkennung/Identifizierung periodisch auftretender und als Ereignisse E1 bis En bezeichneter Abweichungen und eine Ansteuerung zumindest eines Aktuators A(FS₂), A(FS₃), A(FS₄), A(F₄), A(F₆), A(F₇) und A(FS₈) zur Erzeugung einer Reaktion, die den erfassten Ereignissen zugrundeliegenden durch wenigstens einen Erreger verursachten Variationen entgegenwirkt.
Die 1b verdeutlicht dazu anhand eines Signalflußbildes den Grundablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens VA zur Erkennung von periodischen Abweichungen einer, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension FS oder der Faserstoffbahn F wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe Xist_x ohne Darstellung der Grundregelung dieser. Im ersten Verfahrensschritt wird ein Istwert zumindest einer, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension FS oder der Faserstoffbahn F wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe Xist_x, hier Xist-FS_x oder Xist-F_x mit x = 2, 3, 4, 6, 7, 8 für die jeweilige Funktionseinheit, in welcher die Ermittlung erfolgt, zumindest in Maschinenrichtung MD online, das heißt in Echtzeit erfasst. Die Erfassung wird über einen vordefinierten Beurteilungsbereich B einer Frequenzanalyse unterzogen. Als Beurteilungsbereich B kann im einfachsten Fall eine vordefinierte Zeitdauer t aber auch der eine Einrichtung 10x passierende Volumenstrom der Faserstoffsuspension FS, des Dickstoffes D und/oder des Verdünnungswassers V oder die eine Einrichtung 10x passierende Faserstoffbahnlänge gesetzt werden. Dazu wird die, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension FS oder der Faserstoffbahn F wenigstens mittelbar charakterisierende Größe Xist_x, hier Xist-FS_x oder Xist-F_x über den Beurteilungsbereich B analysiert. Die ermittelten auftretenden Abweichungen, zumindest die Abweichungen, die aus einem vordefinierten Toleranzband herausfallen, werden als Ereignisse E1 bis En (Xist-FS_x(B)) beziehungsweise E1 bis En (Xist-F_x(B)) identifiziert und deren zeitliches Verhalten über den Beurteilungsbereich B bestimmt. Ist die Frequenz dieser > 1, das heißt deren Auftreten innerhalb eines Beurteilungsbereiches B wiederholt sich (B/n(E1 bis En(F_x, FS_x,) > 1), wird die Stellgröße Y-FS_X, Y-Fx der Grundregelung für diese Abweichungen angepasst, insbesondere durch Vorgabe einer Korrekturvariablen und/oder Korrekturfunktion zur Stellgröße Y-FS_x, Y-F_x zur Bildung einer an die Verhältnisse angepassten Stellgröße Y-Fs_xneu, Y-Fs_xneu als Funktion der der Grundregelung zugrundeliegenden Stellgröße Y-FS_x, Y-F_x und einer Korrekturvariablen und/oder Korrekturfunktion K, wobei die Korrekturvariable beispielsweise als Korrekturfaktor, Korrektursummand, Korrektursubtrahent vorliegen kann. Die Korrekturvariable und/oder Korrekturfunktion wird dabei in Abhängigkeit der Amplitude des einzelnen Ereignisses E1 bis En gebildet. Es ergibt sich dann eine neue Stellgröße Y-FS_xneu, Y-F_xneu = f(Y-FS_x, Y-F_x K), welche als Stellgröße Y-FS_x, Y-F_x für diese Abweichungen gesetzt wird. Die Stellgrößen Y-FS_x, Y-F_x werden genutzt, um in Abhängigkeit des zeitlichen Verhaltens des Auftretens dieser Abweichungen/Ereignisse E1 bis En einer, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension FS oder der Faserstoffbahn F wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe Xist_x die Aktuatoren Y_x anzusteuern und periodische Schwankungen vorausschauend in einem Verfahrensschritt VAV auszugleichen.
Die 1c verdeutlicht anhand eines Signalflußbildes eine Grundregelung I einer, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension FS oder der Faserstoffbahn F wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe Xist_x mit Überlagerung durch die adaptive Regelung VA gemäß 1b. Dabei wird der Istwert zumindest einer, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension FS oder der Faserstoffbahn F wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe Xist_x, hier Xist-FS_x oder Xist-F_x mit x = 2, 3, 4, 6, 7, 8 für die jeweilige Funktionseinheit mit einem vordefinierten Sollwert Xsoll-FSx, Xsoll-F_x verglichen, das heißt

– Xist-FS_x = Xsoll-FS_x?
– Xist-F_x = Xsoll–F_x?.

Ergibt der Vergleich eine Abweichung, erfolgt die Einstellung gemäß der Grundregelung durch Vorgabe einer Stellgröße Y-Fs_x, Y-F_x. Dieser Regelung I wird jedoch VA überlagert, indem das Längsprofil dieser Eigenschaft, das heißt der Verlauf der Istwerte in Maschinenrichtung MD erfasst und über einen Beurteilungsbereich B ausgewertet wird. Bei Erfassung eines periodischen Abweichungsverhaltens wird mittels VA der jeweilige Aktuator Ax in vorausschauender Weise angesteuert.
Die 2 zeigt in schematisiert vereinfachter Darstellung die Funktion einer adaptiven Reglereinheit 11x gemäß der Darstellungen in den 1a bis 1c anhand eines Blockschaltbildes. Dabei ist nur die Grundfunktion der Adaption dargestellt. Nicht dargestellt sind weite Störgrößen sowie mögliche Modifikationen. Der Regler dient der Durchführung der als Grundregelung I bezeichneten Regelung. Bei über den Beurteilungszeitraum B variantes Verhalten innerhalb der Regelstrecke dieser wird der Regler diesem varianten Vehalten durch die Adaption VA angepasst.
Die 3 verdeutlicht in schematisiert stark vereinfachter Darstellung anhand eines Ausschnittes aus einer Maschine 1 zur Herstellung einer Materialbahn, insbesondere Faserstoffbahn in Form einer Papier-, Karton- oder Tissuebahn, eine Grundausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur aktiven Regelung einer, zumindest eine Eigenschaft der Faserstoffbahn F zumindest mittelbar charakterisierenden Größe am Beispiel der Flächenmasse FM, welche der Masse eines Materials in Abhängigkeit von der Fläche entspricht. Diese Flächenmasse wird auch als Flächengewicht bezeichnet. Die Flächenmasse FM wird gemäß einer ersten beispielhaften Ausführung in der 3 mittels eines Regelkreises einer Grundregelung I eingeregelt. Die Maschine 1 ist dabei nur schematisch mit den für den Regelkreis wesentlichen Maschinenteilen dargestellt. Diese umfasst, wie in 1a bereits erläutert, einen einer Stoffbereitstellungseinrichtung 2 nachgeordneten Stoffauflauf 3 mit einem nachfolgenden Nassteil 5, welcher in der Regel von einer Formiereinheit 4 und einer dieser nachgeordneten, hier nicht dargestellten Pressenvorrichtung 6 gebildet wird. Dabei ist in einem Bereich innerhalb der Maschine 1 zur Herstellung der Materialbahn, vorzugsweise im Endbereich, hier einer Funktionseinheit 8 zur Nachbehandlung an der fertigen Faserstoffbahn F, eine Erfassungseinrichtung 10₈ zur Erfassung der die Flächenmasse FM wenigstens mittelbar beschreibenden Größe vorgesehen. Diese Erfassungseinrichtung 10₈ kann verschiedenartig ausgeführt sein, in der Regler als Sensor, der traversierend oder stationär angeordnet ist und mit einer Steuer- und/oder Reglereinheit 11 des Regelkreises der Grundregelung I gekoppelt ist. Diese verarbeitet die mit der Einrichtung 10₈ erfassten Istwerte Xist-FM entsprechend einem vorgegebenen Sollwert Xsoll-FM. Bei Abweichung des Istwertes Xist-FM vom Sollwert Xsoll-FM wird eine Stellgröße Y zur Ansteuerung eines Aktuators, hier einer Stelleinrichtung 9 in Form einer Ventileinrichtung gebildet, um die Beeinflussung der Zufuhr 12 von Dickstoff D zur Stoffbereitstellungseinrichtung 2 zu regeln, und damit die Konzentration der entstehenden und dem Stoffauflauf 3 zugeführten Faserstoffsuspension FS zu beeinflussen. Der Zulauf 14 der Faserstoffsuspension ist in einem geschlossenen Kreislauf für das Wasser der Formiereinheit 4, insbesondere Siebwasserkreislauf 13 angeordnet und führt das mit Dickstoff D angereicherte Siebwasser als Faserstoffsuspension FS dem Stoffauflauf 3 zu. Mit diesem Regelkreis der Grundregelung 1 wird dabei das mittlere Flächengewicht FM_mittel der Faserstoffbahn F geregelt. Erfindungsgemäß erfolgt eine Echtzeitmessung der Flächenmasse FM bezogen auf die Maschinenrichtung MD, das heißt Durchlaufrichtung der Faserstoffbahn F. Dadurch wird in Durchlaufrichtung der Faserstoffbahn F das sich ergebende Längsprofil, welches auch als MD-FM-Profil bezeichnet wird, an der Faserstoffbahn F ermittelt. Die Ermittlung der Istwerte Xist-FM kann dabei örtlich in Maschinenquerrichtung CD an nur einer Stelle, vorzugsweise jedoch zusätzlich in Maschinenquerrichtung CD erfolgen. Im Idealfall wäre der Verlauf des MD-Profils durch eine gerade Linie charakterisiert, das heißt, die Flächenmasse FM wäre in Längsrichtung der Faserstoffbahn F konstant. Treten jedoch Abweichungen auf, ergibt sich jeweils ein Ausschlag in Längsrichtung der Faserstoffbahn F gemessen. Diese Istwerte Xist-FM werden dazu über einen Beurteilungsbereich B, insbesondere Zeitdauer t, wie in 4 dargestellt, aufgetragen, das heißt MD-FM(B), insbesondere MD-FM(t) und einer Frequenzanalyse hinsichtlich auftretender Abweichungen als Ereignisse E1 bis En unterzogen. Die Sollkennlinie für die Flächenmasse FM ist als strichpunktierte Linie wiedergegeben. Sie durchgezogene Linie verdeutlicht das Istprofil. Treten dabei periodisch wiederholt Schwankungen auf, werden diese ausgewertet. Die Anzahl derartiger Schwankungen, insbesondere Ereignisse innerhalb des Beurteilungsbereiches B, insbesondere einer vordefinierten Zeitdauer t entspricht dabei der Frequenz dieser. Neben der Frequenz werden für die einzelnen Ereignisse E1 bis En, welche den Schwankungen entsprechen und die hier beispielhaft in der 4 in einem Diagramm aufgetragen sind, die Ereignisse E1–En vorzugsweise gemäß einer ersten Ausführung in Ereignisgruppen EG1 und EG2 klassiert wobei die Klassierung im Hinblick auf das Ereignis und die maximale Auslenkung erfolgt. Dabei können Ereignisgruppen gebildet werden, die aus Ereignissen bestehen, die sich periodisch mit einer bestimmten Frequenz wiederholen und im Wesentlichen durch die gleiche Amplitude charakterisiert sind, wobei mehrere derartige Ereignisgruppen, hier EG1, EG2 auftreten können. Im dargestellten Fall betrifft dies die Ereignisse E1, E3 und E5 der Ereignisgruppe EG1 sowie E2, E4 der Ereignisgruppe EG2. Für diese wird jeweils aus der Amplitude der auftretenden Abweichungen eine Korrekturvariable und/oder Korrekturfunktion, insbesondere ein Korrekturwert K-FM für die einzelnen Ereignisgruppen EG1 und EG2, insbesondere in Form eines Flächenmassenverstärkungsfaktors gebildet, welcher der Stellgröße zur Beeinflussung der mittleren Flächenmasse FM_mittel zugeordnet wird und aus dieser eine vorausschauende Beaufschlagung der Dickstoffzufuhr, insbesondere der Ventileinrichtung als Stelleinrichtung 9 zeitlich, richtungsmäßig und/oder größenmäßig vorgenommen werden kann, um diesen periodischen Schwankungen, welche durch die Ereignisse E1–En mit unterschiedlichen Flächenmassen in Längsrichtung der Faserstoffbahn F charakterisiert sind, entgegenzuwirken.
Die Steuer- und/oder Reglereinheit des Regelkreises der Grundregelung I ist dabei als adaptiver Regler ausgeführt, der geeignet ist, die entsprechende Stelleinrichtung, hier die Stelleinrichtung 9, welche dem Aktuator A entspricht, so zu beaufschlagen, dass durch diesen bei der Herstellung der Faserstoffbahn F Reaktionen erzeugt werden, die den erfassten Schwankungen aufgrund der einzelnen Ereignisse entgegenwirken und damit diese nach Möglichkeit vermeiden. Bei der adaptiven Regelung handelt es sich dabei um eine Regelung, welche ihre Parameter auf einen Prozess anpassen kann. Im dargestellten Fall wird den Variationen in der Betriebsweise der Maschine 1, welche die Ereignisse der Ereignisgruppe EG1 verantworten, durch entsprechend zeitlich vorausschauende Beaufschlagung der Stelleinrichtung 9 mit dem Korrekturwert K-FM für die erste Ereignisgruppe 1 entgegengewirkt. In Analogie wird die Stelleinrichtung 9 für die vorausschauende Beaufschlagung im Hinblick auf das Auftreten von Ereignissen der Ereignisgruppe 2 erzeugenden Variationen mit einer Stellgröße als Funktion des mittleren Flächengewichtes und des sich aus der Amplitude der Abweichungen ergebenden Korrekturwertes K-FM für die zweite Ereignisgruppe EG2 beaufschlagt. Dabei kann je nach Art des Ereignisses die Stelleinrichtung 9 dahingehend beaufschlagt werden, dass die Dickstoffzufuhr erhöht oder verringert wird.
Eine Klassierung in Ereignisgruppen EG1 bis EGn ist nicht zwingend erforderlich. Denkbar ist es auch, den einzelnen Abweichungen hinsichtlich ihres Verlaufs über den Beurteilungsbereich B mit sich in zeitlicher Abfolge änderndem Korrekturwert entgegenzuwirken.
Die in 3 dargestellte Ausführung und Funktionsweise der adaptiven Reglereinheit 11 ist beispielhaft. Diese kann hinsichtlich der Regelaufgaben in diesem weiter modifiziert werden und/oder mit anderen Reglereinheiten, insbesondere ebenfalls adaptiven Reglereinheiten kombiniert werden, insbesondere eine hier nicht dargestellte Steuer- und/oder Reglereinheit zur Steuer- und/oder Regelung der Flächenmasse FM in Maschinenquerrichtung CD. Diese ist mit zumindest einer Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer die Flächenmasse FM in Maschinenquerrichtung wenigstens mittelbar beschreibende Größe gekoppelt und bestimmt aus dem sich daraus ergebenden Flächenmassenquerprofil an der entstehenden Faserstoffbahn die notwendigen Regeleingriffe.
Die 5 verdeutlicht eine Ausführung zur Regelung der Stoffdichte SD, welche als Stellgröße einer Regelung der Flächenmasse, insbesondere Flächenmasse in Längsrichtung fungieren kann. Dabei erfolgt die Erfassung der Stoffdichte SD vor dem Stoffauflauf 3 im Zulauf 14 zum Stoffauflauf 3 mit einer Erfassungseinrichtung 10.2 zur Erfassung zumindest einer die Stoffdichte SD wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe, vorzugsweise der Stoffdichte SD selbst. Auch hier erfolgt die Messung der Stoffdichte SD fortlaufend und wird in Durchlaufrichtung beziehungsweise Strömungsrichtung am Volumenstrom der Faserstoffsuspension FS im Zulauf 14 zum Stoffauflauf 3 ermittelt.
Dabei wird auch hier das Auftreten von Abweichungen, welche als Ereignisse E1– En bezeichnet werden, ermittelt und diese über eine Zeitdauer t, die vorzugsweise vordefiniert ist, erfasst und ausgewertet. Liegt innerhalb dieser Zeitdauer eine Periodizität im Auftreten dieser Ereignisse vor, werden diese vorzugsweise entsprechend klassiert und die entsprechenden Maßnahmen für die theoretisch auftretenden periodischen Ereignisse gebildet. Aus diesen kann auf zukünftig sich an der Faserstoffbahn F einstellende Abweichungen der Flächenmasse FM geschlossen werden, wobei nunmehr durch Steuerung beziehungsweise Ansteuerung der entsprechenden Stoffzufuhr, insbesondere Zufuhr von Dickstoff D, aktiv Einfluss genommen werden kann.
Dazu ist ein entsprechender, eine Grundregelung II beschreibender Regelkreis vorgesehen, der auch hier durch eine adaptive Steuer- und/oder Reglereinheit 11 gebildet wird, umfassend jeweils Steuer- und/oder Regeleinrichtungen, die Aktuatoren Ax und Erfassungseinrichtungen 10.2 sowie deren Kopplungen miteinander. In dieser werden die erfassten Istwerte Xist-SD für eine die Stoffdichte SD zumindest mittelbar beschreibende Größe mit einem Sollwert Xsoll-SD verglichen, bei Abweichung eine Stellgröße Y-SD gebildet und der entsprechende Aktuator Ax, hier die Stelleinrichtung 9, insbesondere die Ventileinrichtung zur Steuerung des Dickstoffstromes D angesteuert. Ferner wird der zeitliche Verlauf der Abweichungen ermittelt und anhand dessen eine aktive Beeinflussung, örtlich, zeitlich und hinsichtlich der Richtung vorausschauend vorgenommen.
Gegenüber der 5 verdeutlicht die 6 eine weitere Ausführung zur Aschegehaltsregelung. Äquivalent zu der in 5 beschriebenen Messung, Analyse und adaptiven Regelung von Stoffdichteschwankungen kann auch der Füllstoff- beziehungsweise Aschegehalt absolut oder im proportionalen Verhältnis zur Gesamtstoffdichte gemessen, analysiert und korrigiert werden. Die Erfassung erfolgt mit einer Einrichtung 10.2 zur Erfassung zumindest einer, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension FS wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe, hier beispielhaft der Füllstoff- beziehungsweise Aschegehalt zumindest über einen Beurteilungsbereich. Die Analyse der erfassten Istwerte erfolgt analog zu der in 5 beschriebenen sowie die Bildung der Stellgrößen, wobei hier als Stellgröße der Füllstoffstrom FST fungiert. Bei Abweichungen wird der Füllstoffstrom FST, welcher aus einem Füllstoffbehälter 15 gespeist wird, durch eine Stelleinrichtung 16, umfassend zumindest eine Ventileinrichtung mengengesteuert zugegeben. Dabei wird auch hier der zeitliche Verlauf der Abweichungen ermittelt und anhand dessen eine aktive Beeinflussung, örtlich, zeitlich und hinsichtlich der Richtung vorausschauend vorgenommen.
Die einzelnen Möglichkeiten können dabei miteinander kombiniert zum Einsatz gelangen. Diese stellen lediglich grundlegende Möglichkeiten dar, die weiter variiert werden können.

1: Maschine zur Herstellung einer Materialbahn
2: Stoffaufbereitungseinrichtung
3: Stoffauflauf
4: Nassteil
5: Formiereinrichtung
6: Pressenvorrichtung
7: Trockenvorrichtung
8: Funktionseinheiten zur Nachbehandlung der Faserstoffbahn
9: Stelleinrichtung
10.2–10.3. 10.41, 10.42, 10.6–10.8: Erfassungseinrichtung
11, 11.2–11.3. 11.41, 11.42, 11.6–11.8: Steuer- und/oder Reglereinheit
12: Zufuhr von Dickstoff
13: Siebwasserkreislauf
14: Zulauf Faserstoffsuspension
15: Füllstoffbehälter
16: Stelleinrichtung
I: Grundregelung Flächenmasse
II: Grundregelung Stoffdichte
A_x, A(FS₂), A(FS₃), A(FS₄), A(F₄), A(F₅), A(F₇), (FS₈): Aktuator
B: Beurteilungsbereich
CD: Maschinenrichtung
D: Dickstoff
E1–En: Ereignis
EG1, EG2: Ereignisgruppe
F: Faserstoffbahn
FS: Faserstoffsuspension
FM: Flächenmasse
FM_mittel: mittlere Flächenmasse
FST: Füllstoff
K: Korrekturvariable oder Korrekturfunktion
K-FM: Korrekturwert mittlere Flächenmasse
MD: Maschinenrichtung
n: Anzahl
SD: Stoffdichte
t: Zeitraum
Xist-FS₂, Xist-FS₃, Xist-FS₄, Xist-FS_x: Istwert Faserstoffsuspension
Xist-F₄, Xist-F₆, Xist-F₇, Xist-F₈, Xist-F_x: Istwert Faserstoffbahn
Xist-FM: Istwert Flächenmasse
Xsoll-FS_x: Sollwert Faserstoffsuspension
Xsoll-F_x: Sollwert Faserstoffbahn
Xsoll-FM: Sollwert Flächenmasse
Xist-SD: Istwert Stoffdichte
Xsoll-SD: Sollwert Stoffdichte
V: Verdünnungswasser
VA: Adaption
VAV: Verfahrensschritt
x: Nummerierung der Funktionseinheit
Y-FS_xneu, Y-FS_x: Stellgröße Faserstoffsuspension
Y-F_xneu, Y-F_x: Stellgröße Faserstoffbahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 4019593 A1 [0002]
- DE 4005281 A1 [0002, 0002]
- DE 4238037 A1 [0002, 0002]
- DE 2019175 A [0002]
- EP 0898014 B1 [0003]
- DE 3316008 A1 [0005]
- EP 0365890 A1 [0006]
- EP 1333123 B1 [0007]
- WO 99/04181 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Kompensation von sich in Maschinenrichtung (MD) auf die Qualität einer Faserstoffbahn (F) in Längsrichtung auswirkenden Variationen in der Betriebsweise der Maschine (1) zur Herstellung von Faserstoffbahnen (F), dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest einer Erfassungseinrichtung (10.2-10.3, 10.41, 10.42, 10.6–10.8) in Echtzeit zumindest eine, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension (FS) und/oder Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-FS_x, X-F_x) in Längsrichtung dieser erfasst und an eine adaptive Reglereinheit (11, 11.2–11.3, 11.41, 11.42, 11.6–11.8) zur Durchführung einer Frequenzanalyse des Verhaltens dieser Eigenschaft in einem vordefinierten Beurteilungsbereich (B) unter Erkennung/Identifizierung periodisch auftretender als Ereignisse (E1–En) bezeichneter Abweichungen übermittelt werden und eine Ansteuerung zumindest eines Aktuators (A_x, A(FS₂), A(FS₃), A(FS₄), A(F₄), A(F₆), A(F₇), (FS₈)) zur Erzeugung einer Reaktion, die den erfassten Ereignissen (E1–En) zugrundeliegenden durch wenigstens einen Erreger verursachten Variationen entgegenwirken, erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die adaptive Reglereinheit (11, 11.2–11.3. 11.41, 11.42, 11.6–11.8) eine dem periodischen Erregungsmuster der einzelnen Variationen entsprechende vorausschauende Beaufschlagung des jeweiligen Aktuators (A_x, A(FS₂), A(FS₃), A(FS₄), A(F₄), A(F₆), A(F₇), (FS₈)) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine adaptive Regelung (AV) derart durchgeführt wird, dass den Variationen zeitlich, richtungsmäßig und/oder größenmäßig entgegengewirkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer einzelnen Erfassungseinrichtung (10.2–10.3. 10.41, 10.42, 10.6–10.8) mehrere, zumindest eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension (FS) und/oder Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibende Größen (X-FS_x, X-F_x) erfasst werden, Ereignisse (E1–En) für diese, zumindest eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension (FS) und/oder Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibende Größen (X-FS_x, X-F_x) identifiziert werden und aus den Ereignissen (E1–En) mittels eines Triggers oder einer Mehrzahl von Triggern ein dem jeweiligen Erreger zur Erzeugung einer der Erregung entgegenwirkenden Reaktion zur Ansteuerung zugeordnetes repräsentatives Signal in der adaptiven Reglereinheit (11, 11.2–11.3. 11.41, 11.42, 11.6–11.8) berechnet/ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Beurteilungsbereich (B) eine vordefinierte Zeitdauer (t) der Erfassung einer, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension (FS) und/oder Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibenden Größe (X-FS_x, X-F_x) in Längsrichtung gewählt wird, welche zwischen 1 s bis 10 min, bevorzugt 1 s bis 5 min beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Beurteilungsbereich (B) eine, die zumindest eine Erfassungseinrichtung (10.42, 10.6–10.8) in Durchlaufrichtung der Faserstoffbahn (F) passierende Faserstoffbahnlänge gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Beurteilungsbereich (B) ein, die zumindest eine Erfassungseinrichtung (10.2–10.3, 10.41) in Strömungsrichtung passierender Volumenstrom der Faserstoffsuspension (FS) gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Beurteilungsbereich (B) ein, die zumindest eine Erfassungseinrichtung (10.2–10.3, 10.41) in Strömungsrichtung passierender Volumenstrom eines Bestandteiles der Faserstoffsuspension (FS), insbesondere Volumenstrom an Dickstoff (D) und/oder Volumenstrom an Verdünnungswasser (V), insbesondere Siebwasser gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-FS_x, X-F_x) an der Faserstoffbahn (F), insbesondere im Bereich zumindest einer der nachfolgend genannten Funktionseinheiten erfasst wird: – einer Pressenvorrichtung (6); – einer Trockenvorrichtung (7); – einer Funktionseinheit (8) zur Nachbehandlung, insbesondere an einem Glättwerk und/oder einer Vorrichtung zum Auftrag von flüssigem oder pastösem Medium, insbesondere Streicheinrichtung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-FS_x _, X-F_x) an der Faserstoffsuspension (FS) nach dem Austrag aus dem Stoffauflauf (3) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-FS_x, X-F_x) in der Faserstoffsuspension (FS) im Zulauf (14) dieser vor dem Stoffauflauf (3) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-FS_x _, X-F_x) im Volumenstrom für Dickstoff (D), insbesondere der Zufuhr (12) von Dickstoff (D) vor dem Stoffauflauf (3) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-FS_x _, X-F_x) im Volumenstrom für Siebwasser Verdünnungswasser (V) vor dem Stoffauflauf (3) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension (FS) wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-FS_x) über zumindest eine Grundregelung (II) geregelt wird, insbesondere in Abhängigkeit einer Sollwertvorgabe (Xsoll-FS_x) der Faserstoffsuspension (FS) gesteuert/geregelt wird, indem ein Istwert (Xist-FS₂, Xist-FS₃, Xist-FS₄, Xist-FS_x) der, eine Eigenschaft einer Faserstoffsuspension (FS) wenigstens mittelbar beschreibenden Größe (X-FS_x) in Längs- und/oder Querrichtung erfasst, mit dem Sollwert (Xsoll-FS_x) verglichen und bei Abweichung der Aktuator (A_x, A(FS₂), A(FS₃), A(FS₄)) zur Beeinflussung dieser Größe (Xsoll-FS_x) angesteuert wird, und die adaptive Regelung (VA) die Grundregelung (II) überlagert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-F_x) über zumindest eine Grundregelung (I) geregelt wird, insbesondere in Abhängigkeit einer Sollwertvorgabe (Xsoll-F_x) der Faserstoffbahn (F) gesteuert/geregelt wird, indem ein Istwert (Xist-F₄, Xist-F₆, Xist-F₇, Xist-F₈, Xist-F_x) der, eine Eigenschaft einer Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibenden Größe (X-F_x) in Längs- und/oder Querrichtung erfasst, mit dem Sollwert (Xsoll-F_x) verglichen und bei Abweichung der Aktuator (A(F₄), A(F₆), A(F₇), (FS₈)) zur Beeinflussung dieser Größe angesteuert wird, und die adaptive Regelung (VA) die Grundregelung (II) überlagert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass aus der bei der Frequenzanalyse ermittelten Amplitude für ein Ereignis eine Korrekturvariable und/oder Korrekturfunktion (K), insbesondere Verstärkungsfaktor für die Regelstrecke, insbesondere Stellgröße (Xsoll-FS_x, Xsoll-F_x) zur Einstellung der eine Eigenschaft einer Faserstoffsuspension (FS) und/oder Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibenden Größe (X-FS_x, X-F_x) gebildet wird und mit der zu diesem Ereignis (E1–En) erkannten Frequenz der zur Beeinflussung dieser Eigenschaft vorgesehene Aktuator (A_x, A(FS₂), A(FS₃), A(FS₄), A(F₄), A(F₆), A(F₇), (FS₈)) angesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Regelung (VA) erst bei Ereignissen (E1–En) außerhalb eines vordefinierten Toleranzbandes aktiv ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Ereignisse (E1–En) eines Beurteilungsbereiches (B) in Ereignisgruppen (EG1, EG2) klassiert werden und für jede Ereignisgruppe (EG1, EG2) über die adaptive Reglereinheit (11, 11.2–11.3, 11.41, 11.42, 11.6–11.8) eine dem periodischen Erregungsmuster der einzelnen, den Ereignissen (E1–En) einer Ereignisgruppe (EG1, EG2) zugrundeliegenden Variationen entsprechende vorausschauende Beaufschlagung des jeweiligen Aktuators (A_x, A(FS₂), A(FS₃), A(FS₄), A(F₄), A(F₆), A(F₇), (FS₈)) erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-FS_x, X-F_x) fortlaufend erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mit der adaptiven Regelung (VA) die, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-FS_x, X-F_x) in Längsrichtung der Faserstoffbahn (F) beziehungsweise Maschinenrichtung (MD) geregelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Regelung (AV) der, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn wenigstens mittelbar beschreibende Größe in Längsrichtung Bestandteil einer Regelung (I, II) der, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-FS_x, X-F_x) der Faserstoffbahn (F) in Längs- beziehungsweise Maschinenrichtung (MD) und/oder Maschinenquerrichtung (CD) ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mit der adaptiven Regelung (VA) die Flächenmasse (FM) der Faserstoffbahn (F) in Längsrichtung der Faserstoffbahn (F) beziehungsweise Maschinenrichtung (MD) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass als die, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-FS_x, X-F_x) eine die Flächenmasse (FM) der Faserstoffbahn (F) zumindest mittelbar beschreibende Größe erfasst wird und diese über einen Aktuator (A_x, A(FS₂), A(FS₃), A(FS₄)) zur Steuerung/Regelung der Stoffdichte (SD) oder Konsistenz der Faserstoffsuspension (FS) beeinflusst wird.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass aus der bei der Frequenzanalyse ermittelten Amplitude für die Abweichung der Flächenmasse (FM) ein Massenverstärkungsfaktor (K-FM) zur mittleren Flächenmasse (FM_mittel) errechnet wird und mit der erkannten Frequenz einer Stelleinrichtung (9) zur Einstellung der Zufuhr von Dickstoff (12) als Kompensation aufgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass mit der adaptiven Regelung (VA) der Aschegehalt der Faserstoffsuspension (FS) oder Faserstoffbahn (F) in Maschinenrichtung (MD) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass als die, eine Eigenschaft der Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-FS_x, X-F_x) eine den Aschegehalt der Faserstoffbahn (F) zumindest mittelbar beschreibende Größe erfasst wird und diese über einen Aktuator (A_x, A(FS₂), A(FS₃), A(FS₄)) zur Steuerung/Regelung der Stoffdichte (SD) beeinflusst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass mit der adaptiven Regelung (VA) die Stoffdichte (SD) der Faserstoffsuspension (FS) in Maschinenrichtung (MD) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass als die, eine Eigenschaft der Faserstoffsuspension wenigstens mittelbar beschreibende Größe (X-FS_x, X-F_x) eine die Stoffdichte (SD) zumindest mittelbar beschreibende Größe erfasst wird und diese über einen Aktuator (A_x, A(FS₂), A(FS₃), A(FS₄)) zur Steuerung/Regelung der Zufuhr von Sieb- beziehungsweise Verdünnungswasser (V) und/oder Zufuhr von Dickstoff (D) angesteuert wird.
Vorrichtung zur Kompensation von sich in Maschinenrichtung (MD) auf die Qualität einer Faserstoffbahn (F) in Längsrichtung auswirkender Variationen in der Betriebsweise der Maschine (1) zur Herstellung von Faserstoffbahn (F), dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest eine Erfassungseinrichtung (10.2–10.3, 10.41, 10.42, 10.6–10.8) zur Erfassung zumindest einer, die Eigenschaften der Faserstoffsuspension (FS) und/oder Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibenden Größe (X-FS_x, X-F_x), zumindest einen Aktuator (A_x, A(FS₂), A(FS₃), A(FS₄), A(F₄), A(F₆), A(F₇), (FS₈)) zur Beeinflussung einer, die Eigenschaften der Faserstoffsuspension (FS) und/oder Faserstoffbahn (F) wenigstens mittelbar beschreibenden Größe (X-FS_x, X-F_x) und eine adaptive Reglereinheit (11, 11.2–11.3, 11.41, 11.42, 11.6–11.8), welche mit der zumindest einen Erfassungseinrichtung (10.2–10.3, 10.41, 10.42, 10.6–10.8) und dem zumindest einen Aktuator (A_x, A(FS₂), A(FS₃), A(FS₄), A(F₄), A(F₆), A(F₇), (FS₈)) gekoppelt ist, wobei das von der Erfassungseinrichtung (10.2–10.3, 10.41, 10.42, 10.6–10.8) ermittelte Signal der adaptiven Reglereinheit (11, 11.2–11.3, 11.41, 11.42, 11.6–11.8) zugeführt wird, in dieser über eine Auswerteinrichtung einer Frequenzanalyse unterzogen wird und eine Stellgröße zur Ansteuerung zumindest eines Aktuators (A_x, A(FS₂), A(FS₃), A(FS₄), A(F₄), A(F₆), A(F₇), (FS₈)) derart erzeugt werden, dass durch diesen in der Maschine (1) Reaktionen erzeugt werden, die den durch wenigstens einen Erreger verursachten Störungen entgegenwirken.
Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine einzelne Erfassungseinrichtung (10.2–10.3, 10.41, 10.42, 10.6–10.8) eine traversierende Erfassungseinrichtung ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine einzelne Erfassungseinrichtung (10.2–10.3, 10.41, 10.42, 10.6–10.8) als stationäre Erfassungseinrichtung ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung (10.2–10.3, 10.41, 10.42, 10.6–10.8) zumindest einen berührungslosen optischen, radiometrischen, mit Infrarot oder Mikrowellen arbeitenden Sensor umfasst.