DE102012202345A1

DE102012202345A1 - Regelsystem für eine Papierbahnherstellungsmaschine

Info

Publication number: DE102012202345A1
Application number: DE201210202345
Authority: DE
Inventors: Levi Dovillaire; Roland Scheiflinger; Stevan Lomic; Georg Bacovsky; Stephan Hampe
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-08-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, wie einer Papier- Tissue- oder Kartonbahn, bei dem das Regelsystem aus mindestens zwei Regelkreisen (12, 13) mit jeweils einer Mess-/Steuer-/Regelungs-Vorrichtung besteht, wobei der erste Regelkreis (13) und der zweite Regelkreis (12) miteinander gekoppelt sind, so dass die Messwerte des jeweils anderen Regelkreises zur jeweiligen Regelung mit verwendbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, wie einer Papier- Tissue- oder Kartonbahn. Derartige Maschinen benötigen zur Steuerung bzw. Regelung eine Vielzahl von Regelkreisen die unabhängig voneinander die verschiedenen Eigenschaftsparameter der herzustellenden Faserstoffbahn regeln.
Bei den bestehenden Maschinen zur Herstellung von ein- oder mehrlagigen Kartonund Verpackungspapierbahnen, kommt es bei der Regelung der Eigenschaftsparameter insbesondere darauf an, dass die Faserstoffbahn eine gewünschte Glätte, Dichte und Dicke aufweißt.
Diese Eigenschaften und/oder Eigenschaftsprofile werden in der Maschine vorzugsweise mittels verschiedener Pressen- und Kalandervorrichtungen erreicht. Eine derartige Pressvorrichtung ist beispielsweise in der DE 43 45 345 C2 und eine derartige Kalandervorrichtung in der DE 10 2006 040 683 A1 beschrieben.
Beim Kalandrierprozess kommt es neben der Glättung der Faserstoffbahn auch zu einer Verdichtung und damit zu einer Reduzierung der Dicke der Faserstoffbahn. Dies führt vor allem bei Kartonsorten zu einem Qualitätsverlust.
Um die gewünschte Qualität in Bezug auf die Glätte, Dichte und Dicke zu erreichen werden im Wesentlichen folgende Regelsysteme die nebeneinander arbeiten eingesetzt:

– Flächengewichtsregelung mit Verdünnungswasserregelung im Stoffauflauf
– Dickenprofilregelung am Kalender

Um vor allem den Dickenverlust am Kalander minimal zu halten, wird deshalb in der Praxis die Linienlast des Kalanders reduziert. Dies führt allerdings zu einer weniger effektiven Regelung des Dickenquerprofils wie auch zu einer Reduzierung der Glätte.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Regelsystem und ein Betriebsverfahren vorzuschlagen bzw. bereitzustellen, dass eine verbesserte Regelung der Faserstoffbahneigenschaften erlaubt.
Die Aufgabe wird mittels eines Regelsystems mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie einem Betriebsverfahren nach Anspruch 8 gelöst.
Es wird ein Regelsystem für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, wie einer Papier- Tissue- oder Kartonbahn, vorgeschlagen, bei dem das Regelsystem aus mindestens zwei Regelkreisen mit jeweils einer Mess-/Steuer-/Regelungs-Vorrichtung besteht, wobei der erste Regelkreis und der zweite Regelkreis miteinander gekoppelt sind, so dass die Messwerte des jeweils anderen Regelkreises zur jeweiligen Regelung mit verwendbar sind.
Dabei kann mittels des ersten Regelkreises beispielsweise das Flächengewichtsquerprofil und mittels des zweiten Regelkreises beispielsweise das Dickenquerprofil regelbar sein. Die Regelung erfolgt vorzugsweise mittels zumindest eines Stellgliedes, so dass das Eigenschaftsquerprofil der Faserstoffbahn innerhalb eines vorbestimmten Intervalls verbleibt. Die Stellglieder können dabei jeweils derart positioniert sein, dass die Profile der Faserstoffbahn über deren Breite wirksam regulierbar sind.
So wird erreicht, dass Eigenschaften der Faserstoffbahn auch Regelkreisübergreifend beeinflusst werden können.
In einer ersten Ausführungsform kann der erste Regelkreis eine Verdünnungswasserregelungsvorrichtung mit entsprechenden Stellgliedern umfassen, mittels denen das Flächengewichtsquerprofil regelbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform kann der erste Regelkreis auch zwei Verdünnungswasserregelungensvorrichtungen mit jeweils entsprechenden Stellgliedern umfassen. Diese Ausführungsform wird zum Beispiel bei zweischichtigen Faserstoffbahnen benötigt. Dadurch ist es möglich, die zwei Schichten der Faserstoffbahn unterschiedlich zu regeln, so dass diese unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
So kann mit dieser Ausführung zum Beispiel mittels der ersten Verdünnungswasserregelungsvorrichtung das Flächengewichtsquerprofil in Abhängigkeit der Flächengewichtsmessung und mittels der zweiten Verdünnungswasserregelungsvorrichtung das Dickenquerprofil in Abhängigkeit von der Flächengewichtsmessung und/oder der Dickenmessung geregelt werden. Dadurch kann beeinflusst werden, auf welcher Seite der Faserstoffbahn die Faserstoffbahn bei den nach dem Stoffauflauf stattfindenden Verdichtungsprozessen die größere Verdichtung erfährt.
Der zweite Regelkreis kann einen Pressnipp zur Dickenquerprofilregelung umfassen, vorzugsweise eine Glättpresse. Die Glättpresse umfasst zur Dickenquerprofilregelung vorzugsweise eine Wärmevorrichtung, die derart regelbar ist, dass diese zur Verstellung des Walzennippquerprofils geeignet ist.
Der zweite Regelkreis kann auch einen Kalander wie auch einen Pressnipp und einen Kalander zur Dickenquerprofilregelung umfassen.
Die Messwerte des jeweils anderen Regelkreises können mit einem Anteilswert zwischen 0% und 100% zur jeweiligen Regelung mit verwendet werden.
Zudem wird ein entsprechendes Betriebsverfahren für eine Maschine zur Herstellung einer Papier- Tissue- oder Kartonbahn, beansprucht. Dabei wird die Maschine mittels eines Regelsystems, welches aus mindestens zwei Regelkreisen mit jeweils einer Mess-/Steuer-/Regelungs-Vorrichtung besteht, geregelt, wobei der erste Regelkreis und der zweite Regelkreis miteinander gekoppelt sind und die Messwerte des jeweils anderen Regelkreises zur jeweiligen Regelung mit verwendet werden können.
Dabei wird mittels des ersten Regelkreises das Flächengewichtsquerprofil und mittels des zweiten Regelkreises das Dickenquerprofil geregelt. Vorzugsweise erfolgt die Regelung mittels zumindest einem Stellglied derart, dass das Eigenschaftsquerprofil der Faserstoffbahn innerhalb eines vorbestimmten Intervalls verbleibt. Zur Regelung der Querprofile sind dabei jeweils mehrere Stellglieder derart positioniert, dass die Profile der Faserstoffbahn über deren Breite wirksam reguliert werden können.
Dabei kann vorgesehen werden, dass die gegenseitige Beeinflussung der Regelkreise auf einen Anteilswert zwischen 0 und 100% eingestellt werden, so dass die Messwerte des jeweils anderen Regelkreises zu 0% bis 100% zur jeweiligen Regelung mit verwendet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Figuren unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
In diesen zeigen:
1 eine Skizze einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn
2 das Schema des Regelsystems
1 zeigt eine Skizze einer Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn. Die Faserstoffsuspension aus der die Faserstoffbahn besteht, wird über die Stoffauflaufdüse des Stoffauflaufs 1 auf den Formiersieb der Siebpartie 2 aufgebracht. Auf dem Formiersieb wird die Faserstoffsuspension so weit entwässert, dass eine zusammenhängende Faserstoffbahn entsteht. In der nachfolgenden Pressenpartie 3, wird die Faserstoffbahn weiter entwässert und gepresst. Die Pressenpartie 3 kann zum Beispiel eine Glättpresse sein, bei der die Bahn berührenden Walzen mit einem weichen bzw. harten Bezug ausgeführt sind. Die weichen Bezüge können zum Beispiel Filzbezüge sein. Die harte Gegenwalze ist als glatte Walze ausgeführt.
Anschließend wird die Faserstoffbahn in der Trockenpartie 4 auf die gewünschte Restfeuchte getrocknet.
Um die gewünschten Materialbahneigenschaften in Bezug auf die Dicke, die Glätte und die Verdichtung zu erhalten, ist nach der Trockenpartie 4 ein Kalander 5 vorgesehen. Hier können alle Arten von Kalandern 5 verwendet werden, so zum Beispiel solche mit harten oder weichen Nipps, bzw. Lang-Nip-Kalander sowie Shoe- oder Bandkalander. Des Weiteren kann dies auch ein Kalander 5 zum Vorkalandrieren vor dem Streichprozess sein.
Mit dem Kalandrierprozess wird erreicht, dass die Faserstoffbahn geglättet und verdichtet wird, bis eine gewünschte Dicke erreicht wird.
Zur Erreichung der gewünschten Eigenschaften umfasst die Maschine eine Regelung, die aus mehreren Regelkreisen 12, 13 besteht. Die Regelkreise 12, 13 umfassen zumindest je eine Messvorrichtung 6 und je eine Steuer-/Regelungsvorrichtung 14, 15, mit der Stellglieder 7, 8, 9, zum Beispiel Aktuatoren, geregelt werden können.
Mit den Aktuatoren 7, 8, 9 wird erreicht, dass das Eigenschaftsquerprofil der Faserstoffbahn innerhalb eines vorbestimmten Intervalls verbleibt, wobei Stellglieder 7, 8, 9 jeweils derart positioniert sind, dass die Profile, die Querprofile, der Faserstoffbahn über deren Breite wirksam regulierbar sind.
Die fertige Faserstoffbahn wird mittels Sensoren 10, 11, wie zum Beispiel einem Dickensensor 10 oder Flächengewichtssensor 11, die in dem Messrahmen 6 positioniert sind und in diesem quer zur Faserstoffbahn bewegbar sind, gemessen.
Die Dickenprofilierung wird dabei im Wesentlichen über zwei Regelkreise 10, 11 geregelt. Der erste Regelkreis regelt das Flächengewichtsquerprofil und der zweite Regelkreises das Dickenquerprofil.
In 2 wird das Schema der Regelkreise 12, 13 entsprechend der Erfindung, welches auch in 1 prinzipiell dargestellt ist, nochmals als Schaltschema dargestellt. Im Stand der Technik erfolgt die Regelung der einzelnen Eigenschaftsparameter unabhängig. Im Falle des Kaladrierens kommt es im Wesentlichen auf die Eigenschaften der Materialbahndicke und des Materialbahnflächengewichts an. Die von den Sensoren 10, 11 gemessenen Werte werden an eine Kontrolleinheit 14, 15 übermittelt. Zur Verbesserung des Flächengewichts der Faserstoffbahn werden auch die Dickenmesswerte des Dickenregelkreises in die Kontrolleinheit 15 des Regelkreises 12 an den Regelkreis 13 zur Regelung des Flächengewichts übermittelt. So können die Aktuatoren der Verdünnungswasserregelung über die Kontrolleinheit 15 derart geregelt werden, dass die Dickenprofilierung beeinflusst wird.
Der Einflusswert des Messwertes des Dickensensors 10, auf die Gesamtregelung des Flächengewichts, kann zwischen 0 % bis 100 % gewählt werden.
Ebenso ist es denkbar dass die Aktuatoren 9 der einzelnen Zonen des Stoffauflaufs 1 entweder auf das Flächengewicht, die Dicke oder beide Parameter mit einem vorgegebenen Mischungsverhältnis zwischen 0 % bis 100 % geregelt werden.
Des Weiteren ist es denkbar, dass die Regelung des Dickenquerprofils mit der Verdünnungswasserregelung des Stoffauflaufs in Kombination mit der zonengesteuerten Linienlastregelung an der Glättpresse durchgeführt wird, wobei der Kalander dann mit einer zonenbesteuerten Linienlastregelung 7 ausgestattet sein muss.
Bezugszeichenliste

1: Stoffauflauf
2: Siebpartie
3: Pressenpartie
4: Trockenpartie
5: Kalander
6: Messrahmen
7: Linienlastregelung
8: Profilregelung Presse
9: Zonenregelung Stoffauflauf
10: Dickensensor/Dickenmessung
11: Flächengewichtssensor/Flächengewichtsmessung
12: erster Regelkreis
13: zweiter Regelkreis
14: Kontrolleinheit 1
15: Kontrolleinheit 2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4345345 C2 [0003]
DE 102006040683 A1 [0003]

Claims

Regelsystem für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, wie einer Papier- Tissue- oder Kartonbahn, wobei das Regelsystem aus mindestens zwei Regelkreisen (12, 13) mit jeweils einer Mess-/Steuer-/Regelungs-Vorrichtung besteht, wobei mittels des ersten Regelkreises (13) das Flächengewichtsquerprofil und mittels des zweiten Regelkreises (12) das Dickenquerprofil regelbar ist, mit denen zumindest ein Stellglied (7, 8, 9) derart verstellbar ist, dass das Eigenschaftsquerprofil der Faserstoffbahn innerhalb eines vorbestimmten Intervalls verbleibt, wobei Stellglieder (7, 8, 9) jeweils derart positioniert sind, dass die Profile der Faserstoffbahn über deren Breite wirksam regulierbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Regelkreis (13) und der zweite Regelkreis (12) miteinander gekoppelt sind, so dass die Messwerte des jeweils anderen Regelkreises zur jeweiligen Regelung mit verwendbar sind.
Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Regelkreis (13) eine Verdünnungswasserregelungsvorrichtung mit entsprechenden Stellgliedern (9) umfasst, mittels der das Flächengewichtsquerprofil regelbar ist.
Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Regelkreis (13) zwei Verdünnungswasserregelungsvorrichtungen mit jeweils entsprechenden Stellgliedern (9) umfasst.
Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der ersten Verdünnungswasserregelungsvorrichtung das Flächengewichtsquerprofil und mittels der zweiten Verdünnungswasserregelungsvorrichtung das Dickenquerprofil regelbar ist.
Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Regelkreis (12) einen Pressnipp zur Dickenquerprofilregelung umfasst, vorzugsweise eine Glättpresse.
Regelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Glättpresse eine Wärmevorrichtung zur Verstellung der Walzennippquerprofileinstellung umfasst.
Regelsystem nach Anspruch 1, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Regelkreis (12) einen Kalander zur Dickenquerprofilregelung umfasst.
Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte des jeweils anderen Regelkreises mit einem Anteilswert zwischen 0% und 100% zur jeweiligen Regelung mit verwendbar sind.
Betriebsverfahren für eine Maschine zur Herstellung einer Faserstoffbahn, wie einer Papier- Tissue- oder Kartonbahn, wobei ein Regelsystem welches aus mindestens zwei Regelkreisen (12, 13) mit jeweils einer Mess-/Steuer-/Regelungs-Vorrichtung besteht, die Faserstoffeigenschaften steuert oder regelt, wobei mittels eines ersten Regelkreises (13) das Flächengewichtsquerprofil und mittels eines zweiten Regelkreises (12) das Dickenquerprofil geregelt wird, mit denen zumindest ein Stellglied derart verstellt wird, dass das Eigenschaftsquerprofil der Faserstoffbahn innerhalb eines vorbestimmten Intervalls verbleibt, wobei Stellglieder jeweils derart positioniert sind, dass die Profile der Faserstoffbahn über deren Breite wirksam reguliert werden können, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Regelkreis (13) und der zweite Regelkreis (12) miteinander gekoppelt sind und die Messwerte des jeweils anderen Regelkreises zur jeweiligen Regelung mit verwendet werden.
Betriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Regelkreis (13) eine Verdünnungswasserregelungsvorrichtung mit entsprechenden Stellgliedern (9) umfasst, mittels der das Flächengewichtsquerprofil geregelt wird.
Betriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Regelkreis (13) zwei Verdünnungswasserregelungsvorrichtungen mit jeweils entsprechenden Stellgliedern (9) umfasst, wobei mittels der ersten Verdünnungswasserregelung das Flächengewichtsquerprofil und mittels der zweiten Verdünnungswasserregelung das Dickenquerprofil geregelt wird.
Betriebssystem nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Regelkreis (12) einen Pressnipp, vorzugsweise eine Glättpresse (3), umfasst, mit dem das Dickenquerprofil geregelt wird.
Betriebssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Wärmevorrichtung die Walzennippquerprofileinstellung der Glättpresse geregelt wird.
Betriebssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Regelkreis (12) einen Kalander (5) zur Dickenquerprofilregelung umfasst.
Betriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Messwerte des jeweils anderen Regelkreises mit einem Anteilswert zwischen 0% und 100% zur jeweiligen Regelung mit verwendet werden.