DE102011075678A1 - Method for computer-aided optimization of overall efficiency of production plant for producing web of material e.g. paper, involves generating energy consumption data of energy consumers as function of consumed and calculated energy - Google Patents

Method for computer-aided optimization of overall efficiency of production plant for producing web of material e.g. paper, involves generating energy consumption data of energy consumers as function of consumed and calculated energy Download PDF

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Reinhard Kunicky
Marianne Kiniger
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Abstract

The method involves generating the energy consumption data of different energy consumers as a function of the energy consumption measurement and energy consumption calculation. The data related to the reference and calculated energy levels of the energy consumers, is stored in database/information processing system (6). The material web production plant is controlled using the database/information processing system, such that the energy cost of the energy consumers is minimized.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur computergestützten Optimierung des Gesamtwirkungsgrades einer Produktionsanlage oder zumindest einer Teileinheit einer Produktionsanlage zur Herstellung und/oder Veredelung einer Materialbahn.The invention relates to a method for computer-aided optimization of the overall efficiency of a production plant or at least a subunit of a production plant for the production and / or refinement of a material web.

Bei Anlagen zur Papierherstellung handelt es sich um technisch aufwändige Großanlagen, die neben der eigentlichen Papiermaschine mit Nassteil, Trockenteil, Kalander, Roller und zugehörigen Peripherieeinheiten vorgeschaltete Einheiten wie zum Beispiel Flotation, Sortierung, Deculatoren sowie nachgeschaltete Systeme wie Rollenwickeleinheiten sowie Rollenschneidmaschinen, die Rollenverpackung und den Rollentransport umfassen. Dazu gehören die jeweils erforderlichen elektrischen Antriebe, Pumpen, Vakuumanlagen, Chemikalienaufbereitung, Druckluftversorgung und/oder dergleichen. Equipment for papermaking is technically complex large-scale systems, in addition to the actual paper machine with wet end, dry part, calender, roller and associated peripheral units upstream units such as flotation, sorting, decolators and downstream systems such as reel winding units and slitter, the roll and the packaging Include reel transport. These include the required electrical drives, pumps, vacuum systems, chemical treatment, compressed air supply and / or the like.

Bei der Papiererzeugung in einer solchen Anlage wird sehr viel Energie verbraucht, die bisher nicht direkt erfasst werden kann, was den Gesamtwirkungsgrad der Anlage deutlich verringert. In paper production in such a plant, a lot of energy is consumed, which can not be detected directly so far, which significantly reduces the overall efficiency of the plant.

So treten in der Produktionsanlage beispielsweise Energieverluste auf, die keinem Energieverbraucher direkt zugeordnet werden können. For example, energy losses occur in the production plant that can not be directly attributed to any energy consumer.

Energieinformationen sind bislang in der Papierindustrie zwar in verschiedenen Systemen vorhanden, aber sie stehen nicht in der Form zur Verfügung, dass der Energieverbrauch optimiert werden kann.Energy information is present in different systems in the paper industry, but it is not available in the form that energy consumption can be optimized.

Zur Optimierung einer derartigen Anlage ist bereits bekannt, dass zur Nutzung von Abwärme Wärmetauscher, Wärmepumpen, thermoelektrische Generatoren (TEG) oder der Erzeugung von elektrischer Energie aus Wärme dienende Heißluft-Generatoren einzusetzen, wie sie z.B. in der DE 10 2006 018 446 A1 beschrieben sind. To optimize such a system is already known to use for the use of waste heat heat exchangers, heat pumps, thermoelectric generators (TEG) or the generation of electrical energy from heat serving hot air generators, as for example in the DE 10 2006 018 446 A1 are described.

Oder in der DE 10 2007 006 960 A1 ist bereits eine Vorrichtung zur Trocknung einer Faserstoffbahn mittels Heißluft beschrieben, bei der beim Trocknungsvorgang anfallende Abluft bei der Bereitstellung der Heißluft mit genutzt wird.Or in the DE 10 2007 006 960 A1 is already described an apparatus for drying a fibrous web by means of hot air, in which during the drying process occurring exhaust air is used in the provision of hot air.

Die vorgeschlagenen Maßnahmen können zwar den Energieverbrauch reduzieren, sind aber sehr aufwendig in der Umsetzung.Although the proposed measures can reduce energy consumption, they are very expensive to implement.

Aufgabe der Erfindung ist es ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, mit dem der Energieverbrauch in einer Produktionsanlage oder zumindest einer Teileinheit einer Produktionsanlage zur Herstellung und/oder Veredelung einer Materialbahn bewertet und zur Steuerung oder Regelung verwendet werden kann.The object of the invention is to provide an improved method with which the energy consumption in a production plant or at least a subunit of a production plant for the production and / or refinement of a material web can be evaluated and used for control or regulation.

Die Aufgabe wird mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.The object is achieved by means of a method having the features of claim 1.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren entsprechend dem oben genannten Gegenstand vorgeschlagen, bei dem von einer Mehrzahl von unterschiedlichen Energieverbrauchern der Energieverbrauch in Abhängigkeit von mindestens einer Energieverbrauchsmessung oder Energieverbrauchsberechnung als Funktion einer weiteren Produktionsbezugsgröße berechnet wird und die berechneten Energieniveauwerte in einer Datenbank abgelegt werden und mittels eines Informationsverarbeitungssystems die Produktionsanlage derart steuerbar wird, dass die Energiekosten minimiert werden. According to the invention, a method is proposed according to the above-mentioned subject matter, in which the energy consumption is calculated by a plurality of different energy consumers as a function of at least one energy consumption measurement or energy consumption calculation as a function of another production reference quantity and the calculated energy level values are stored in a database and by means of an information processing system Production plant is controlled so that the energy costs are minimized.

Durch diese Vorgehensweise wird erreicht, dass der Energieverbrauch nicht nur einfach erfasst wird, sondern ein Bezug auf eine Produktionsgröße hergestellt wird, so dass der Produktionsprozess als gesamtes betrachtet werden kann. By doing so, it is achieved that the energy consumption is not simply detected, but a reference to a production quantity is made, so that the production process can be considered as a whole.

Vorzugsweise wird der Energieverbrauch der unterschiedlichen Energieverbraucher durch eine Energieverbrauchsmessung die eine Dampf-, Gasverbrauchs- und/oder Stromverbrauchsmessung sein kann, ermittelt.The energy consumption of the different energy consumers is preferably determined by an energy consumption measurement which can be a steam, gas consumption and / or electricity consumption measurement.

Die Berechnung des Energieverbrauchs bei elektrischen Verbrauchern erfolgt vorzugsweise als Funktion von mindestens zwei der folgenden Werte: Drehzahl, Drehmoment, Drehmomentbereiche, Nennleistungen, Nennspannung und/oder Strom.The calculation of the energy consumption in electrical consumers is preferably carried out as a function of at least two of the following values: speed, torque, torque ranges, rated power, rated voltage and / or current.

Die Berechnung des Energieverbrauchs erfolgt bei thermischen Verbrauchern als Funktion von mindestens einem der folgenden Werte: Dampftemperatur, -druck und/oder -menge; Kondensattemperatur und -menge; Lufttemperatur und -menge; Heizmediumtemperatur und -menge.The calculation of the energy consumption for thermal consumers is a function of at least one of the following values: steam temperature, pressure and / or quantity; Condensate temperature and quantity; Air temperature and quantity; Heating medium temperature and quantity.

Des Weiteren kann der Energieverbrauch als Funktion weiterer Produktionsparameter berechnet werden, die vorzugsweise Geschwindigkeit, Flächengewicht, Feuchtemessungen und/oder Presseneinstellungen und/oder Vakuumeinstellungen sein können.Furthermore, the energy consumption can be calculated as a function of further production parameters, which may preferably be speed, basis weight, humidity measurements and / or press settings and / or vacuum settings.

In einem Weiteren Verfahrenschritt können die ermittelten Energieniveauwerte der Datenbank zur Optimierung einzelner Maschinenregelungen verwendet werden. In a further method step, the ascertained energy level values of the database can be used to optimize individual machine controls.

Vorteilhafterweise findet das Verfahren nach der vorgenannten Ausführung Anwendung in einer Maschine zur Papierherstellung, die eine Papiermaschine mit vorgeschalteter Stoffaufbereitung und Konstant-Teil zur Entlüftung der Faserstoffsuspension und zur Einstellung der Konzentration der Faserstoffsuspension sowie zumindest eine nachgeordnete Bahn-Aufwickeleinheit umfasst, wobei vorzugsweise die im Dauerbetrieb arbeitende Papiermaschine zusätzlich die Einheit zur Rohstoffherstellung umfasst, oder bei einer Anlage zur Veredelung einer Papier-, Karton-, Tissue-Faserstoffbahn oder dergleichen umfasst.Advantageously, the method according to the aforementioned embodiment finds application in a papermaking machine comprising a paper machine with upstream stock preparation and Constant part for deaerating the pulp suspension and for adjusting the concentration of the pulp suspension and at least one downstream web take-up unit, preferably wherein the continuous papermaking machine additionally comprises the unit for raw material production, or in a plant for processing a paper, cardboard, Tissue fibrous web or the like.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show:

1 ein Schema zur Darstellung des Verfahrens 1 a scheme for illustrating the method

2 ein erweitertes Schema zur Darstellung des Verfahrens mit der Ergänzung der Maschinenregelung. 2 an extended scheme to illustrate the method with the addition of the machine control.

In 1 wird ein Schema 1 zur Darstellung des Verfahrens gezeigt. In dieser Prinzipdarstellung werden die Zusammenhänge verdeutlicht. Die Messungen an den Energieverbrauchern 2 können Messungen des Dampfverbrauchs, Gasverbrauchs oder des Stromverbrauchs, am Verbraucher oder auch vom Stromversorger, sein. Des Weiteren werden die Produktionsbezugsdaten 3 ermittelt bzw. aus dem Produktionsleitsystem der Gesamtmaschine herausgelesen.In 1 becomes a scheme 1 to illustrate the method. In this schematic representation, the relationships are clarified. The measurements on the energy consumers 2 may be measurements of steam consumption, gas consumption or electricity consumption, at the consumer or even from the electricity supplier. Furthermore, the production reference data 3 determined or read out of the production control system of the entire machine.

Produktionsbezugsgrößen 3 können zum Beispiel Geschwindigkeiten, Flächengewicht, Feuchtemessungen oder Presseneinstellungen usw. sein, aber auch Energieoder Rohstoffpreise.Production benchmarks 3 For example, speeds, basis weight, humidity measurements or press settings, etc., but also energy or raw material prices.

Aus diesen Werten wird in dem Berechnungs-/Korrekturmodul ein Energieverbrauchswert als Funktion von einer Produktionsbezugsgröße 3 berechnet.From these values, an energy consumption value as a function of a production reference quantity is calculated in the calculation / correction module 3 calculated.

Beispiele: Examples:

  • – Berechnung von Energieverbrauch als Funktion von Drehmoment, Drehmomentbereichen und Nennleistung.- Calculation of energy consumption as a function of torque, torque ranges and rated power.
  • – Berechnung von Energieverbrauch als Funktion von Strom und Nennspannung - Calculation of energy consumption as a function of current and rated voltage
  • – Korrektur der Dampfmessung über die Bilanzen und Kraftwerksinformationen- Correct the vapor measurement over the balances and power plant information
  • – Korrektur von Energieverbrauchswerten über Bilanzrechnungen und Transformatormessungen - Correction of energy consumption values via balance and transformer measurements

Die berechneten Energieniveauwerte werden anschließend in einer Datenbank zur Analyse abgelegt und derart aufbereitet, dass sie auf einem Ausgabegerät anzeigt werden können. So können die Informationen gezielt in optisch eindeutiger Form und mittels Filtern z.B. nach Sorten oder Produktionsparametern gefiltert oder gruppiert dargestellt werden.The calculated energy level values are then stored in a database for analysis and processed so that they can be displayed on an output device. Thus, the information can be targeted in optically unambiguous form and by filtering e.g. Filtered or grouped by variety or production parameters.

Die Darstellung erlaubt somit eine Produktionsanlage oder Teilanlagen derart zu steuern, dass die Energiekosten oder aber auch die Produktionskosten minimiert werden.The representation thus allows a production plant or subsystems to be controlled in such a way that the energy costs or also the production costs are minimized.

Die auf dem Ausgabegerät angezeigten Daten bzw. die angezeigten Informationen erlauben eine einfache und zielgerichtete Anpassung an die Produktionsplanung und/oder an die Energiepreise zur Energie- und Kostenoptimierten Betriebsweise.The data displayed on the output device or the displayed information allow an easy and targeted adaptation to the production planning and / or energy prices for energy and cost-optimized operation.

In 2 ist das Schema um die Maschinenregelung erweitert. Die ermittelten Energieniveauwerte können erfindungsgemäß auch in die einzelnen Regelkreise der Gesamtmaschine mit einfließen. Das hat den Effekt, dass nun die Energieverbrauchsoptimierung unter Berücksichtigung wesentlicher Produktionsparameter direkt in der Regelung erfolgt. So kann die Presslast unter Berücksichtigung der Trocknungsenergie geregelt werden. Oder das Spitzenlastmanagement verbessert werden.In 2 is the scheme extended to the machine control. The determined energy level values can also be included in the individual control circuits of the overall machine according to the invention. This has the effect that the energy consumption optimization takes place directly in the control taking into account essential production parameters. Thus, the pressing load can be regulated taking into account the drying energy. Or the peak load management can be improved.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Schema scheme
22
Messung Energieverbrauch einzelner Verbraucher Measurement of energy consumption of individual consumers
33
Produktionsbezugsgrößen Production benchmarks
44
Berechnungs/Korrekturmodul Calculation / correction module
55
Produktionsmesswerte Production readings
66
Datenbank/Informationsverarbeitungssystem Database / information processing system
77
Ausgabegerät output device
88th
Maschinenregelungsmodul Engine control module
99
Produktionsparameter production parameters

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006018446 A1 [0006] DE 102006018446 A1 [0006]
  • DE 102007006960 A1 [0007] DE 102007006960 A1 [0007]

Claims (9)

Verfahren zur computergestützten Optimierung des Gesamtwirkungsgrades einer Produktionsanlage oder zumindest einer Teileinheit einer Produktionsanlage zur Herstellung und/oder Veredelung einer Materialbahn, dadurch gekennzeichnet, dass von einer Mehrzahl von unterschiedlichen Energieverbrauchern der Energieverbrauch in Abhängigkeit von mindestens einer Energieverbrauchsmessung (2) oder Energieverbrauchsberechnung als Funktion einer weiteren Produktionsbezugsgröße (3) berechnet wird und die berechneten Energieniveauwerte in einer Datenbank abgelegt werden und mittels eines Informationsverarbeitungssystems die Produktionsanlage derart steuerbar wird, dass die Energiekosten minimiert werden.Method for computer-aided optimization of the overall efficiency of a production plant or at least one subunit of a production plant for producing and / or refining a material web, characterized in that of a plurality of different energy consumers the energy consumption in dependence on at least one energy consumption measurement ( 2 ) or energy consumption calculation as a function of another production reference quantity ( 3 ) and the calculated energy level values are stored in a database and the production plant is controllable by means of an information processing system such that the energy costs are minimized. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverbrauchsmessung eine Dampf-, Gasverbrauchs- und/oder Stromverbrauchsmessung sein kann.A method according to claim 1, characterized in that the energy consumption measurement can be a steam, gas consumption and / or electricity consumption measurement. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieverbrauchsmessungen On-line erfasst werden.A method according to claim 1, characterized in that the energy consumption measurements are detected on-line. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Energieverbrauchs bei elektrischen Verbrauchern als Funktion vom mindestens zwei der folgenden Werte erfolgt: Drehzahl, Drehmoment, Drehmomentbereiche, Nennleistungen, Nennspannung und/oder Strom.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the calculation of the energy consumption in electrical consumers as a function of at least two of the following values: speed, torque, torque ranges, rated power, rated voltage and / or current. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Energieverbrauchs bei thermischen Verbrauchern als Funktion von mindestens einem der folgenden Werte erfolgt: Dampftemperatur, -druck und/oder -menge; Kondensattemperatur und -menge; Lufttemperatur und -menge; Heizmediumtemperatur und -menge.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the calculation of the energy consumption in thermal consumers as a function of at least one of the following values: steam temperature, pressure and / or amount; Condensate temperature and quantity; Air temperature and quantity; Heating medium temperature and quantity. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Energieverbrauch als Funktion weiterer Produktionsparameter berechnet wird, wie vorzugsweise Geschwindigkeit, Flächengewicht, Feuchtemessungen und/oder Presseneinstellungen und/oder Vakuumeinstellungen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the energy consumption is calculated as a function of further production parameters, such as preferably speed, basis weight, humidity measurements and / or press settings and / or vacuum settings. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Energieniveauwerte der Datenbank zur Optimierung einzelner Maschinenregelungen verwendet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determined energy level values of the database are used to optimize individual machine controls. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Energieniveauwerte der Datenbank zur Optimierung einzelner Maschinenregelungen verwendet werden. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determined energy level values of the database are used to optimize individual machine controls. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorgenannten Ansprüche bei einer Anlage zur Papierherstellung, die eine Papiermaschine mit vorgeschalteter Stoffaufbereitung und Konstant-Teil zur Entlüftung der Faserstoffsuspension und zur Einstellung der Konzentration der Faserstoffsuspension sowie zumindest eine nachgeordnete Bahn-Aufwickeleinheit umfasst, wobei vorzugsweise die im Dauerbetrieb arbeitende Papiermaschine zusätzlich die Einheit zur Rohstoffherstellung umfasst, oder bei einer Anlage zur Veredelung einer Papier-, Karton-, Tissue-Faserstoffbahn oder dergleichen.Use of the method according to one of the preceding claims in a plant for papermaking, comprising a paper machine with upstream stock preparation and constant part for venting the pulp suspension and for adjusting the concentration of the pulp suspension and at least one downstream web take-up unit, preferably working in continuous operation Paper machine additionally comprises the unit for raw material production, or in a plant for finishing a paper, cardboard, tissue fibrous web or the like.
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EP2838058A1 (en) * 2013-08-13 2015-02-18 Schneider Electric Automation Gmbh Method and system for optimising a production process

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DE102007006960A1 (en) 2007-02-13 2008-08-14 Voith Patent Gmbh Device for drying a fibrous web

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