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Die Erfindung betrifft ein MSR-Verfahren zur Ermittlung und Einstellung von Qualitätseigenschaften einer Faserstoffbahn gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein Messgerät zum Vermessen einer Faserstoffbahn während des Betriebs einer Papiermaschine bewegt sich üblicherweise mit konstanter Traversiergeschwindigkeit entlang einer Traverse, die quer zur Faserstoffbahn über die Faserstoffbahn hinweg verläuft. Mittels eines derartigen Messgerätes können Qualitätseigenschaften, wie bspw. das Flächengewicht, die Feuchte, eine Farbgebung, die Dicke oder dergleichen, bestimmt werden. Dabei werden die einzelnen Messwerte jeweils in Form von Querprofilen aufgenommen, um Störungen im Querprofil frühzeitig zu erkennen und beheben zu können. Dabei ist ein Querprofil ein über die Breite der Faserstoffbahn aufgenommener Verlauf des jeweiligen Messwertes. Um ein derartiges Querprofil aufnehmen zu können, läuft das Messgerät entlang der Traverse von der Führerseite zur Triebseite und zurück, während sich die Faserstoffbahn in Maschinenrichtung weiterbewegt. Ein Bewegungsintervall von der Führerseite bis zur Triebseite oder in umgekehrter Richtung dauert je nach Maschinenbreite zwischen 10 bis 50 Sekunden. Da während der Bewegung des Messgerätes quer zur Faserstoffbahn sich die Faserstoffbahn in Maschinenrichtung jedoch weiterbewegt, wird somit genau genommen keine Vermessung der Faserstoffbahn in Maschinen-Querrichtung vorgenommen, sondern die Faserstoffbahn wird in sogenannten Dreiecksbahnen mittels des Messgerätes vermessen.
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Aufgrund von Varianzen im Herstellungsprozess können periodische Störungen in der Faserstoffbahn auftreten. Dabei sind Störungen letztendlich Abweichungen von den vorgegebenen Sollwerten für die jeweiligen Messwerte der Qualitätseigenschaften. Solche Störungen können als CD-Störung ausgebildet sein, die sich quer zur Maschinenrichtung entlang der Faserstoffbahn erstrecken. Diese Art von Störungen versucht man, mittels einer Querprofilregelung zu verringern oder zu kompensieren. Es können jedoch auch MD-Störungen auftreten, die sich quer zur Maschinenrichtung, in Maschinen-Querrichtung, erstrecken oder punktförmig ausgebildet sind. Diese MD-Störungen können periodisch auftreten und beispielsweise durch Defekte oder durch spezielle Ausgestaltungen der die Faserstoffbahn führenden Bänder in der Papiermaschine ausgebildet werden. Treten MD-Störungen in einer vordefinierten Synchronität zu den Bewegungsintervallen und der Traversiergeschwindigkeit des Messgerätes auf, so können derartige synchrone MD-Störungen bei jedem Bewegungsintervall oder zumindest jedem zweiten Bewegungsintervall erfasst werden und fälschlicherweise als CD-Störung missinterpretiert werden. Somit werden MD-Störungen als CD-Störungen im Querprofil detektiert und auf Basis des ermittelten Querprofils versuchen verschiedene Querprofilregelungen, wie bspw. die Stoffauflaufregelung, die Dampfblaskastenregelung oder dergleichen, einen derartig erkannte CD-Störung auszuregeln. Dabei ist aufgrund einer Querprofilregelung eine MD-Störung mittels einer Querprofilregelung nicht aussteuerbar, sodass die Querprofilregelung, die eine vermeintliche CD-Störung auszuregeln versucht, die Qualitätseigenschaften der Faserstoffbahn nachteilig beeinträchtigt.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein MSR-Verfahren zur Ermittlung und Einstellung von Qualitätseigenschaften einer Faserstoffbahn eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass MD-Störungen zumindest teilweise erkannt und berücksichtigt werden, damit diese nicht fälschlicherweise im Querprofil als CD-Störungen missinterpretiert werden.
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In einem Aspekt der Erfindung wird ein MSR-Verfahren zur Ermittlung und Einstellung von Qualitätseigenschaften einer Faserstoffbahn vorgeschlagen, bei dem entlang einer quer zur Maschinenrichtung angeordneten Traverse ein zumindest einen Sensor aufweisendes Messgerät mit einer vorbestimmten Traversiergeschwindigkeit in Bewegungsintervallen hin und her bewegt wird, während das Messgerät Messwerte zumindest einer Qualitätseigenschaft der Faserstoffbahn aufzeichnet. Dabei werden aufgrund der Messwerte unerwünschte Störungen der Faserstoffbahn in Maschinenrichtung mittels einer Querprofilregelung zumindest verringert. Zudem wird eine Variation der Traversiergeschwindigkeit durchgeführt.
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Vorteilhaft kann durch eine Variation der Traversiergeschwindigkeit verhindern werden, dass das Bewegungsintervall und die Traversiergeschwindigkeit des Messgerätes in einer gewissen Synchronität zu einer MD-Störung stehen. Dadurch kann verhindert werden, dass das Messgerät die MD-Störung in jedem oder jedem zweiten Bewegungsintervall ortsgleich vermisst und insofern eine MD-Störung fälschlicherweise als CD-Störung missinterpretiert wird. Da die Traversiergeschwindigkeit variiert wird, ist somit die Wahrscheinlichkeit, dass das Messgerät bei jedem oder jedem zweiten Bewegungsintervall die gleiche MD-Störung aufzeichnet, sehr gering, sodass mittels dementsprechendem Rechenaufwand eine derartige MD-Störung erkannt werden kann und aus dem Querprofil ausgesteuert werden kann. Die Aussteuerung kann sich bei einem kumulativen Querprofil oder einem Durchschnitts-Querprofil allein dadurch ergeben, dass die Messwerte, die eine MD-Störung detektieren in der Anzahl der übrigen Messwerte untergehen. Demzufolge weist das Querprofil, das mittels eines MSR-Verfahrens mit variierter Traversiergeschwindigkeit ermittelt wird, zumindest eine verringerte Anzahl von missinterpretierten CD-Störungen auf.
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Dabei versteht man unter einer Traversiergeschwindigkeit die Geschwindigkeit, die das Messgerät entlang der Traverse bewegt wird. Ein Bewegungsintervall ist die Zeit und die Strecke, die das Messgerät benötigt, um von der Führerseite zur Triebseite zu gelangen bzw. von der Triebseite zur Führerseite. Ein Bewegungsintervall beginnt, wenn das Messgerät eine Traversiergeschwindigkeit von null aufweist, und endet ebenfalls, bei einer Traversiergeschwindigkeit von null. Unter Qualitätseigenschaften kann das Flächengewicht, die Feuchte, die Farbgebung, die Faserstoffbahndicke, der Anteil an Füllstoffen oder dergleichen verstanden werden. Unter Maschinenrichtung ist diejenige Richtung zu verstehen, in die sich die Faserstoffbahn innerhalb der Papiermaschine bewegt. Unter Querrichtung bzw. Maschinen-Querrichtung ist die senkrecht zur Maschinenrichtung stehende Richtung, die parallel zur Faserstoffbahn verläuft zu verstehen. Unter einem Querprofil ist die in Maschinen-Querrichtung bzw. entlang der Breite der Faserstoffbahn in der Faserstoffbahn verlaufende Amplitude von Messwerten zu verstehen. Ein derartiges Querprofil, bei dem mehrere Messwerte berücksichtigt werden können, kann als Input für die Querprofilregelung dienen, mit der Störungen, insbesondere CD-Störungen, basierend auf den jeweiligen hohen Amplitudenwerten bzw. Ausschlägen im Querprofil, in Maschinen-Querrichtung verringert bzw. kompensiert werden. Dabei kann die Querprofilregelung mehrere separate Querprofilregelungen umfassen.
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Des Weiteren kann die Traversiergeschwindigkeit von Bewegungsintervall zu Bewegungsintervall variiert werden. Vorteilhaft sind demzufolge die Traversiergeschwindigkeiten in den einzelnen Bewegungsintervallen unterschiedlich, sodass eine Synchronität zwischen dem Bewegungsintervall und der periodisch auftauchenden MD-Störung unterbunden werden kann.
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Dabei versteht man unter Störung sogenannte CD-Störungen und MD-Störungen.
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Die CD-Störungen sind quer zur Maschinenrichtung auf der Faserstoffbahn angeordnete Abweichungen von vorgegebenen Sollwerten für die Qualitätseigenschaften der Faserstoffbahn. Die MD-Störungen können auch periodisch auftauchen und resultieren beispielsweise aus Fehlern oder Eigenschaften in den Bändern der Papiermaschine. Sie können sich in Maschinen-Querrichtung über die gesamte Faserstoffbahn erstrecken oder punktuell mit einer gewissen Erstreckung in Maschinenrichtung und/oder in Maschinen-Querrichtung auftreten.
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Wird die Traversiergeschwindigkeit innerhalb eines Bewegungsintervalls konstant gehalten, wobei die Traversiergeschwindigkeit von Bewegungsintervall zu Bewegungsintervall variiert werden kann, so ist eine derartige Bewegung des Messgerätes entlang der Traverse einfach zu realisieren und der konstruktive sowie auch ansteuerungstechnische Aufwand kann gering gehalten werden.
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Wird die Traversiergeschwindigkeit innerhalb eines Bewegungsintervalles zusätzlich oder alternativ variiert, so kann eine höhere Variationsmöglichkeit für die Traversiergeschwindigkeit bei dem Messgerät eingestellt werden. Mittels einer derartigen Abwandlung ist vorteilhaft bspw. ein gezieltes Ansteuern von periodisch auf der Faserstoffbahn wiederkehrenden Bereichen möglich.
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Des Weiteren kann die Traversiergeschwindigkeit auf einen zufällig nach dem Zufallsprinzip aus einem vorbestimmten Intervall ausgewählten Wert eingestellt werden. Mittels einer derartig zufällig eingestellten Traversiergeschwindigkeit kann bspw. vorteilhaft mittels eines rechnerischen Zufallsgenerators eine beliebige Traversiergeschwindigkeit in bestimmten Zeitabständen, bspw. für ein Bewegungsintervall oder für ein Teilintervall des Bewegungsintervalls, eingestellt werden, sodass eine Synchronität zwischen der Bewegung des Messgerätes und den periodisch auftauchenden MD-Störungen durch ein einfaches, bekanntes Prinzip, mittels eines Zufallsgenerators, verhindert werden kann. Dabei sind derartige Zufallsgeneratoren programmiertechnisch einfach zu realisieren und bspw. ein Nachrüstung für schon bestehende MSR-Vorrichtungen in Papiermaschinen, kann kostengünstig durchgeführt werden.
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Des Weiteren kann mittels eines Algorithmus dem jeweiligen Messwert ein Ort in Maschine-Querrichtung und/oder in Maschinenrichtung zugeordnet werden. Vorteilhaft kann dadurch die aufgrund der Variation der Traversiergeschwindigkeit auftretende örtliche Inkonsistenz der Messwerte in Maschinen-Querrichtung kompensiert werden, sodass auch bei variierter Traversiergeschwindigkeit ein jeweiliges Querprofil für die Messwerte erstellt werden kann. Diese Örtliche Zuordnung kann bspw. unter Berücksichtigung der jeweiligen Traversiergeschwindigkeit im Messpunkt des jeweiligen Messwertes und der Maschinengeschwindigkeit in Maschinenrichtung rechnerisch durchgeführt werden. Demzufolge kann dem jeweiligen Messwert bzw. der jeweiligen Störung ein Ort in Maschinen-Querrichtung, in Maschinenrichtung und ein Zeitstempel zugeordnet werden, sodass z. B. Periodizitäten von Störungen erkannt werden können.
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Wird mittels des MSR-Verfahrens eine Erstreckung der Störung in Maschinen-Querrichtung und/oder in Maschinenrichtung ermittelt, so können diese Informationen bspw. vorteilhaft an das Bedienpersonal weitergegeben werden, um eine Fehlersuche zu vereinfachen. Dabei kann auch eine sich ausweitende Störung erkannt werden, sodass frühzeitig eine Fehlerdiagnose durchgeführt werden kann und ggf. das defekte Teil ausgetauscht werden kann. Dabei werden bevorzugt periodisch wiederkehrende MD-Störungen derartig vermessen.
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Wird zudem das Zeitintervall von der Störung ermittelt, so kann bspw. eine MD-Störung, die sich quer zur Faserstoffbahn erstreckt oder eine punktförmige MD-Störung mittels ihres Zeitintervalls einem Bauteil, bspw. einem Band, der Papiermaschine zugeordnet werden. Somit ist eine einfachere Zuordnung der störungsverursachenden Bauteile der Papiermaschine zu den jeweiligen Störungen in der Faserstoffbahn durchführbar.
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Weiterhin kann die Traversiergeschwindigkeit auf einen derartigen Wert eingestellt werden, dass eine aufgrund vorhergehender Messwerte vorausgesagte Störung oder deren unmittelbare Umgebung in Maschinenrichtung und/oder Maschinen-Querrichtung von dem Messgerät innerhalb eines Bewegungsintervalls erfasst werden.
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Vorteilhaft kann durch eine dementsprechende Ansteuerung, bspw. durch flexible Variation der Traversiergeschwindigkeit, eine Störung in ihrer Erstreckung genauer vermessen werden. So kann das MSR-Verfahren zum einen zur Ermittlung des Querprofils herangezogen werden und zum anderen für die genauere Bestimmung und Vermessung der in der Faserstoffbahn auftretenden Störungen. Ist dabei eine MD-Störung erkannt, so kann diese MD-Störung bei der Ermittlung des Querprofils zum einen berücksichtigt werden und zum anderen im Verlauf der Produktion überwacht werden, sodass auf eventuell eintretende Veränderungen der MD-Störung schneller reagiert werden kann. Eine Reaktion auf eine Veränderung einer MD-Störung könnte beispielsweise das Auslösen eines Wartungsintervalls sein, da sich die MD-Störung ausgeweitet hat und insofern von einem Versagen bspw. eines Bandes in der Papiermaschine ausgegangen werden kann. Dabei kann auch eine Ausweitung einer MD-Störung zu einer bereichsweisen großen Qualitätsverlust führen, sodass auch durch den eintretenden Qualitätsverlust der Faserstoffbahn ein Wartungsintervall ausgelöst werden könnte.
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Des Weiteren können zusätzlich oder alternativ in beliebiger Anzahl und Abfolge folgende Arbeitsschritte durchgeführt werden. Eine Detektion der Störung, eine Klassifizierung der Störung, ein Verringern einer CD-Störung mittels der Querprofilregelung, ein Ignorieren einer MD-Störung hinsichtlich der Querprofilregelung, ein Vermessen der MD-Störung, eine Signalausgabe für eine MD-Störung, wenn die MD-Störung eine vorbestimmte Abmessung aufweist oder überschreitet, ein Ignorieren von Messwerten bei der Berücksichtigung für das Querprofil, wenn die Messwerte aus dem Bereich einer MD-Störung stammen.
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Vorteilhaft kann durch die Detektion einer Störung dieselbe in einem allerersten Datenverarbeitungsschritt überhaupt erst erkannt werden. Wird zudem eine Klassifizierung der Störung vorgenommen, so können bspw. die Störungen in die Klasse CD-Störungen und MD-Störungen eingeteilt werden. Die CD-Störungen sind relevant für die Querprofilregelung und müssen demzufolge im Quer-Profil berücksichtigt werden, während die MD-Störungen nicht für die Querprofilregelung relevant sind und demzufolge ignoriert werden müssen, da sonst die Querprofilregelung die Qualität der Faserstoffbahn verschlechtern kann. Des Weiteren kann aufgrund des ermittelten, ggf. bereinigten Querprofils eine Verringerung bzw. Kompensierung der CD-Störung mittels der Querprofilregelung vorgenommen werden. Vorteilhaft kann dadurch eine CD-Störung zumindest verringert werden, wobei mittels des MSR-Verfahrens auch eine derartige Verringerung bzw. Reduktion der CD-Störung überwacht werden kann. Wird eine MD-Störung hinsichtlich der Querprofilregelung mittels des MSR-Verfahrens ignoriert, so kann eine große Zahl von vermeintlichen CD-Störungen, die aus MD-Störungen herrührt, aus den Querprofilregelungen ausgenommen werden und eine Falschregelung kann verringert bzw. vermieden werden. Zudem kann ein Vermessen der MD-Störung durchgeführt werden, wobei die Vermessung der MD-Störung ein Überwachen der MD-Störung zulässt und bei Bedarf nachfolgende notwendige Arbeitsschritte auslösen kann. Wird zudem eine Signalausgabe für eine MD-Störung durchgeführt, wenn die MD-Störung eine vorbestimmte Abmessung aufweist, so kann dem Bedienpersonal oder nachfolgenden Maschinenkomponenten diese Information übermittelt werden und nachfolgende notwendige Arbeitsschritte können vorteilhaft ausgelöst werden. Werden die Messwerte für das Querprofil ignoriert, wenn sie aus einer MD-Störung stammen, so kann aufgrund einer zuvor ermittelten MD-Störung bzw. deren Erstreckung durch ein einfaches Ignorieren der Messwerte aus diesem Bereich ein korrigiertes Querprofil erzeugt werden, bei dem die Anzahl von missinterpretierten CD-Störungen verringert sind.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
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1 eine Faserstoffbahn mit auf der Faserstoffbahn angeordneten Störungen,
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2 einen Verlauf des Messgerätes entlang der Faserstoffbahn mit variierten Traversiergeschwindigkeiten,
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3 einen Verlauf des Messgerätes entlang der Faserstoffbahn mit jeweiliger Ansteuerung einer Störung.
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Eine Papiermaschine 100, wie in 1 gezeigt, produziert in Maschinenrichtung 110 eine Faserstoffbahn 120. Innerhalb der Papiermaschine 100 kann quer zur Maschinenrichtung 110 in Maschinen-Querrichtung 130 eine Traverse 140 aufgebaut sein, entlang derer sich ein Messgerät 150 mit einer Traversiergeschwindigkeit 160 entlang bewegt. Dabei kann das Messgerät 150 zumindest einen Sensor 170 aufweisen. Das Messgerät 150 bewegt sich dabei in Bewegungsintervallen 180 von einer Triebseite 190 zu einer Führerseite 200 bzw. von der Führerseite 200 zur Triebseite 190. Ein Bewegungsintervall endet und beginnt mit einer Traversiergeschwindigkeit von null im Bereich der Triebseite 190 oder der Führerseite 200.
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Aufgrund einer Maschinengeschwindigkeit 210, mit der sich die Faserstoffbahn 120 in Maschinenrichtung 110 bewegt und der Traversiergeschwindigkeit 160 des Messgerätes 150 legt das Messgerät 150 auf der Faserstoffbahn 120 in Dreiecksbahnen 220 den Weg auf der Faserstoffbahn 120 zurück. Auf dem Weg dieser Dreiecksbahnen 220 streift das Messgerät 150 über Störungen 230, 240, 250. Derartige Störungen 230, 240, 250 können als eine sich über die Maschinen-Querrichtung 130 zumindest teilweise erstreckende MD-Störung 230 ausgebildet sein. Zudem können CD-Störungen 240 auf der Faserstoffbahn 120 angeordnet sein, die sich entlang der Maschinenrichtung 110 über die gesamte Faserstoffbahn 120 erstrecken. Ebenso denkbar sind punktförmige MD-Störungen 250 die eine definierte Erstreckung in Maschinen-Querrichtung 130 und/oder in Maschinenrichtung 110 aufweisen können. Die durch das Messgerät 150 aufgenommenen Messwerte werden in einem Querprofil 260 berücksichtigt, wobei die Störungen 230, 240, 250 mittels einer erhöhten Amplitude 270 dargestellt werden. Dabei führt eine CD-Störung 240 zu einer erhöhten Amplitude 280, da in jedem Bewegungsintervall 180 das Messgerät 150 diese CD-Störung 240 in Maschinen-Querrichtung 130 erfasst. Sind die MD-Störungen 230, 250 nicht in Synchronität mit dem Bewegungsintervall 180 bzw. der Traversiergeschwindigkeit 160 des Messgerätes 150, so verteilen sich die Messwerte der MD-Störung 230 in Maschinen-Querrichtung 130 im Querprofil 260, während eine punktförmige MD-Störung 250 nur zu einem geringen Ausschlag im Querprofil 260 führt und dementsprechend ggf. im Querprofil 260 untergeht bzw. nicht berücksichtigt wird. Sind aber die MD-Störungen 230, 250 hinsichtlich des Bewegungsintervalls 180 bzw. der Traversiergeschwindigkeit 160 in Synchronität mit dem Messgerät 150, so können derartige MD-Störungen 230, 250 auch zu einer erhöhten Amplitude 270, 290 in dem Querprofil 260 führen. Eine Querprofilregelung 300 würde demzufolge versuchen, derartige MD-Störungen 230, 250, die in dem Querprofil 260 als vermeintliche CD-Störungen erkannt werden, zu verringern oder zu kompensieren, was zu einer Falschregelung und Qualitätseinbußen in der Faserstoffbahn 120 führen kann.
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Wird dabei, wie in 2 gezeigt, die Traversiergeschwindigkeit 160 von Bewegungsintervall 180 zu Bewegungsintervall 180 variiert, so kann die Synchronität zwischen der Bewegung des Messgerätes 150 und der periodisch auftretenden MD-Störung 250 verhindert werden, sodass die punktförmige MD-Störung 250 nur noch unwesentlich oft von dem Messgerät 150 erfasst und insofern eine fehlerhafte Querprofilregelung 260 aufgrund einer MD-Störung 230, 250, die als vermeintliche CD-Störung missinterpretiert wird, verhindert werden kann.
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Wird, wie in 3 gezeigt, die Traversiergeschwindigkeit 160 des Messgerätes 150 so angepasst, dass das Messgerät 150 in jedem Bewegungsintervall 180 oder in jedem zweiten oder jedem n-ten Bewegungsintervall 180 die punktförmige MD-Störung 250 überfährt, so kann die punktförmige MD-Störung 250 in Maschinen-Querrichtung 130 und in Maschinenrichtung 110 vermessen werden. Einmal in ihrer Erstreckung bestimmt, kann die MD-Störung 250 im weiteren Verlauf überwacht werden und die Messwerte, die aus dem Bereich der MD-Störung 250 stammen, können bei dem Ermitteln des Querprofils 260 ignoriert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Papiermaschine
- 110
- Maschinenrichtung
- 120
- Faserstoffbahn
- 130
- Maschinen-Querrichtung
- 140
- Traverse
- 150
- Messgerät
- 160
- Traversiergeschwindigkeit
- 170
- Sensor
- 180
- Bewegungsintervall
- 190
- Triebseite
- 200
- Führerseite
- 210
- Maschinengeschwindigkeit
- 220
- Dreiecksbahn
- 230
- MD-Störung
- 240
- CD-Störung
- 250
- punktförmige MD-Störung
- 260
- Querprofil
- 270
- erhöhte Amplitude
- 280
- erhöhte Amplitude
- 290
- erhöhte Amplitude
- 300
- Querprofil
