DE102023130274A1

DE102023130274A1 - Verfahren und System zur Regulierung der Unterdruckvorrichtung an einer Faserbahnmaschine

Info

Publication number: DE102023130274A1
Application number: DE102023130274.4A
Authority: DE
Inventors: Jari Kääriäinen; Aki Valtonen
Original assignee: Valmet Technologies Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 2022-11-04
Filing date: 2023-11-02
Publication date: 2024-05-08
Also published as: FI20225998A1; CN117989466A; AT526634A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regulierung von Unterdruckvorrichtung an einer Faserbahnmaschine. In dem Verfahren wird Unterdruck mit einer Saugquelle (15) erzeugt. Der Unterdruck wird mit der Rohrleitung (20) an einen oder mehrere Anwendungspunkte (21) verteilt. Dem Anwendungspunkt (21) wird ein Sollwert (SP) gegeben, mit dem das an die Rohrleitung (20) angepasste Regelventil (27) reguliert wird. Die vom Anwendungspunkt (21) geforderte Kapazität (V2) wird definiert. Darüber hinaus wird von den Parametern des Regelventils (27) und der Rohrleitung (20) sowie von dem Differenzdruck über das Regelventil (27) der Luftdurchfluss (V1) aus der Umgebung in den Anwendungspunkt (21) definiert. Aus dem Luftdurchfluss (V1), dem Luftdruck (p1) an der Faserbahnmaschine und der an den Anwendungspunkt (21) eingestellten Kapazität (V2) wird der Sollwert (SP) definiert. Die Erfindung betrifft auch ein System zur Regulierung von Unterdruckvorrichtung an einer Faserbahnmaschine.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Regulierung der Unterdruckvorrichtung an einer Faserbahnmaschine, in welchem Verfahren Unterdruck erzeugt wird, und der Unterdruck mit Rohrleitung an einen oder mehrere Anwendungspunkte verteilt wird, und dem Anwendungspunkt wird ein Sollwert gesetzt, mit dem das an die Rohrleitung angepasste Regelventil reguliert wird. Gegenstand ist auch ein System zur Regulierung von Unterdruckvorrichtung an einer Faserbahnmaschine.
Im Allgemeinen wird dem Anwendungspunkt der erforderliche Unterdruck definiert, der als Sollwert für das Regelventil gesetzt wird. Der Anwendungspunkt kann zum Beispiel ein Saugkasten sein, von denen es mehrere verschiedene in der Pressen- und/oder Siebpartie geben kann. Die an einer Faserbahnmaschine zu bildende Faserbahn bewegt sich vorwärts von einem Formierungssieb gestützt und gemeinsam bewegen sie sich über den Belag des Saugkastens. Der im Saugkasten arrangierte Unterdruck zieht über den Schlitzbelag des Saugkastens oder entsprechend Wasser aus der Faserbahn durch das Formierungssieb in den Saugkasten. Zugleich fließt mit dem Wasser Luft aus der Maschinenhalle durch die Faserbahn und das Formierungssieb in den Saugkasten. Neben dem Formierungssieb werden an der Faserbahnmaschine verschiedene Gewebe und Filze zum Unterstützen der Faserbahn verwendet. Bei einer Veränderung der Umstände, wie zum Beispiel bei Erhöhung der Feuchtigkeit der Faserbahn oder bei Verschlechterung der Durchlässigkeit des Formierungsschuhs wird der Luftdurchfluss in den Saugkasten erschwert, wobei der Unterdruck in dem Saugkasten sich zu erhöhen versucht und somit wird das gesetzte Unterdruckniveau mit einer kleineren Einstellung des Regelventils erreicht. Mit anderen Worten geht das automatische Regelventil beim Betrieb mit konstantem Druck in geschlossene Richtung, um den Sollwert aufrecht zu erhalten. Eine Verschlechterung der Filtrierbarkeit sowie der Luftdurchlässigkeit kann mehrere verschiedene Ursachen oder deren Wechselwirkung haben. Ursachen sind zum Beispiel vergrößerte Feuchtigkeit der Faserbahn, Veränderung der Eigenschaften des Halbstoffs, Verschmutzung der Struktur des Formierungsgewebes, Anhebung der Betriebsgeschwindigkeit der Faserbahnmaschine oder des Flächengewichts der Faserbahn.
Zum Beispiel bei Verschlechterung der Durchlässigkeit würde mehr Unterdruck zur Aufrechterhaltung der Luftströmung und somit der Entwässerung benötigt. Ein auf die Einstellung des konstanten Drucks basierendes automatisches System fährt jedoch das Regelventil in geschlossen Richtung, was weiterhin den Luftdurchfluss und somit Entwässerung verringert. Dabei sinkt der Trockenstoffgehalt der Faserbahn und die Faserbahn fährt zu dem nächsten Saugkasten nasser als zuvor. Mit anderen Worten, wenn der Unterdruck konstant gehalten wird, ist die vom Unterdruck auf die Entwässerung verursachte Kraft auch konstant. Negative Auswirkung wird im Weiterlaufen der Siebpartie multipliziert. Senkung des Trockenstoffgehalts erschwert die Produktion und er fordert immer mehr Energie für die Trocknung. Auch in der der Siebpartie folgenden Pressenpartie wird die Lauffähigkeit beim Sinken des Trockenstoffgehalts verschlechtert. Regelung des konstanten Drucks kann mit Regelung des konstanten Durchflusses ersetzt werden. Bei der Regelung des konstanten Durchflusses werden Luftströmungsmessungen benötigt, die jedoch kostspielig sind und typischerweise bemerkenswerte Montage- und Umbauarbeiten erfordern, insbesondere an vorhandenen Unterdrucksystemen. Regelung des konstanten Drucks kann einen unzulänglichen Durchfluss in den Anwendungspunkt verursachen. Entsprechend kann die Regelung des konstanten Durchflusses einen unzulänglichen Unterdruck an einem Teil der Anwendungspunkte.
Zweck der Erfindung ist es, für die Regelung der Unterdruckvorrichtung an einer Faserbahnmaschine ein neuartiges Verfahren zu schaffen, mit dem die Unterdruckvorrichtung sich an die Veränderungen der Faserbahn und der Betriebsbedingungen anpasst, wobei der Trockenstoffgehalt der Faserbahn möglichst hoch gehalten wird und somit die Verschlechterung der Produktionskapazität und der Lauffähigkeit beim Sinken der Filtrierbarkeit oder bei Veränderung der Bedingungen in einer sonstigen Weise minimiert wird. Zugleich bleibt der Trockenstoffgehalt hoch. Die Unterdruckvorrichtung wird mit einer neuen und überraschenden Weise reguliert, mit der die sich ändernden Bedingungen berücksichtigt werden können. Die kennzeichnenden Eigenschaften des dieser Erfindung entsprechenden Verfahrens sind in dem beiliegenden Patentanspruch 1 ersichtlich. Sauggegenstände, wie zum Beispiel Saugkästen und Saugkammern der Saugwalzen sowie Filzsauger können reguliert werden, als hätte jeder Anwendungspunkt eine für die definierte Kapazität einstellbare Saugquelle in begrenzter Größe, welche Quelle für den Sauggegenstand geeignet dimensioniert ist. Somit funktioniert das gesamte Verfahren noch wirkungsvoller, wenn die einzelnen Sauggegenstände keinen zu großen Anteil von der Kapazität der Unterdruckvorrichtung verwenden und es für jeden Sauggegenstand selbständig fokussiert werden kann. Zweck der Erfindung ist es auch, für die Regulierung der Unterdruckvorrichtung an der Faserbahnmaschine ein neuartiges System zu schaffen, das leicht in Betrieb zu nehmen ist und mit dem die Funktion der einzelnen Anwendungspunkte deutlich besser eingestellt werden kann als bei herkömmlichen, auf Vakuum- oder Durchflussstabilisierung basierenden Regelungen. In dem der Erfindung entsprechenden System wird überraschenderweise gleichzeitig sowohl der Unterdruck als auch der Durchfluss reguliert. Dabei bleiben der Durchfluss und der Unterdruck in optimalen Bereichen, wenn beide allein nicht stabilisiert werden. Die kennzeichnenden Eigenschaften des dieser Erfindung entsprechenden Systems sind in dem beiliegenden Patentanspruch 11 ersichtlich. In dem der Erfindung entsprechenden System können die vorhandenen Komponenten genutzt werden. Durch Nutzung der Kalkulation kann der Funktionspunkt des Anwendungspunkts ermittelt werden und somit das Regelventil in einer neuen Art gesteuert werden, die zum Beispiel die Veränderung der Bedingungen berücksichtigt.
Die Erfindung wird im Folgenden detailliert beschrieben, indem auf beiliegende, die Anwendungen der Erfindung beschreibende Zeichnungen hingewiesen wird, bei denen

Die mehrere Unterdruckvorrichtungen an die Siebpartie einer Faserbahnmaschine angepasst darstellt,
das der Erfindung entsprechende System in Verbindung mit einer Unterdruckvorrichtung als Prinzipdarstellung darstellt,
eine Umwandlung des Systems aus darstellt,
einen Beispielgraph von dem Funktionsbereich eines Anwendungspunkts darstellt,
ein Ablaufdiagramm von dem der Erfindung entsprechenden Verfahren darstellt.

In wird die Siebpartie einer Faserbahnmaschine, genauer gesagt einer Zellstoffmaschine prinzipiell dargestellt. Das der Erfindung entsprechende Verfahren und System kann auch an anderen Faserbahnmaschinen angewandt werden, wie zum Beispiel an Papier-, Karton- und Tissuemaschinen. Die Fasersuspension wird am Stoffauflauf 10 auf das Formierungssieb eingegeben. Das erste Entwässerungselement in der Siebpartie ist der Siebtisch 11. Der Siebtisch verzögert das Abweichen des Wassers sowie stützt das Formierungssieb an einem Punkt, auf den der Fasersuspensionsstrahl auf das Formierungssieb trifft. In der Siebpartie gibt es verschiedene Entwässerungselemente, mit denen Wasser aus der auf das Formierungssieb oder zwischen die Formierungssiebe zu bildende Faserbahn entfernt wird. In sind die Entwässerungselemente prinzipiell als Kästen dargestellt, über die das Formierungssieb verläuft. Praktisch befindet sich das Entwässerungselement ober- oder unterhalb des Formierungssiebs. Nach dem Siebtisch 11 sind sieben Foilkästen 12 angeordnet, von denen auf sechs mit Rohrleitung Unterdruck geleitet worden ist. Am Anfang der Siebpartie entfernt der Foilkästen bereits allein ohne Unterdruck Wasser wirkungsvoll, denn die Faserbahn hat sich noch nicht gebildet und die Konsistenz der einzugebenden Halbstoffsuspension ist sehr niedrig. Somit sind in der dargestellten Anwendung zwei erste Foilkästen ohne Unterdruck. Beim Ablaufen des Wassers und der Konsistenzbildung der Fasersuspension beginnt die Faserbahn sich auf das Formierungssieb zu bilden, wobei die Entwässerung erschwert wird. Daher wird die Entwässerung verstärkt, indem auf die letzteren Foilkästen bei Bedarf ein niedriger Unterdruck gebildet wird. Nach den Foilkästen vor der Obersiebeinheit 13 befindet sich in noch der Vorbelastungstisch 14, der von der Funktion her einem Foilkästen entspricht. Die ersten sechs Foilkästen 12 des Anfangsteils und der Vorbelastungstisch 14 haben eine gemeinsame Saugquelle 15 (erste von links), die an den Querverteiler 16 angeschlossen ist.
Die dargestellte Siebpartie weist somit zusätzlich eine Obersiebeinheit 13 auf, mit der aus der gebildeten Faserbahn Wasser nach oben entfernt wird. Dieses vertikale Entwässerungselement weist vier Kammern 17 auf, der Unterdruck von jeder von denen selbständig reguliert werden kann. Die erste Kammer 17 weist eine eigene Saugquelle 15 auf (zweite von links). Auch die die Siebpartie abschließende Transfersaugwalze 18 weist eine eigene Saugquelle 15 auf (die erste rechts). Die Aufgabe des unmittelbar nach der Obersiebeinheit 13 auf der Seite des Untersiebs angeordneten Transfersaugkastens 19 ist es sicherzustellen, dass die zwischen den Formierungssieben gewesene Faserbahn dem Untersieb folgt, wobei die Formierungssiebe sich voneinander trennen. An der vierten Saugquelle 15 (zweite von rechts) wird Unterdruck an den zweiten Querverteiler 16 gebildet, aus dem der Unterdruck entlang der Rohrleitung 20 zu den restlichen Anwendungspunkten 21 verteilt wird. Das mit den Entwässerungselementen zu entfernende Wasser wird mit Wasserabscheidern 22 von der Luft abgeschieden, das zum Beispiel mit Blechen in eine Rinne gesammelt und in den Umlaufwasserbehälter geleitet wird. Vor der Transfersaugwalze 18 am Ende der Siebpartie befinden sich noch fünf Flachsaugkästen 26. Mit den Flachsaugkästen soll versucht werden, den Trockenstoff der Faserbahn möglichst hoch zu erhalten, mithilfe des noch größerem Unterdrucks. Der Trockenstoff der Faserbahn nach der Siebpartie muss ausreichend hoch sein, damit es möglich ist, die Faserbahn in der Pressenpartie zu pressen und so weiter Wasser aus der Faserbahn zu entfernen. Weiter in der Siebpartie wird der Bedarf an Unterdruck und Luftdurchfluss im Allgemeinen noch größer. Am Anfang weicht das Wasser leicht ab und andererseits könnte ein zu hoher Unterdruck nachteilig auf die Struktur der zu bildenden Faserbahn wirken. Entsprechend wird die Entwässerung aus der Faserbahn am Ende der Siebpartie bei der Reduzierung des in der Faserbahn vorhandenen Wassers erschwert, wobei am Ende der Siebpartie der Bedarf an Unterdruck durch die Entwässerung höher ist. Zugleich wird der Luftdurchfluss durch die Faserbahn erleichtert. Dabei wird die Erzeugung des Unterdrucks in den Saugkästen erschwert, indem der Luftdurchfluss weiter in Richtung Siebpartie vergrößert wird, was auch den Bedarf an Unterdruck erhöht. Auch dieses wird in dem der Erfindung entsprechenden Verfahren und System berücksichtigt.
Entsprechend dem Verfahren wird Unterdruck mit der Saugquelle erzeugt, die in der dargestellten Anwendung eine Pumpe ist. Der Unterdruck kann mit einer anderen Vorrichtung wie zum Beispiel mit einem Gebläse erzeugt werden. Es können auch mehrere Vorrichtungen sein und sie können parallel an denselben Querverteiler angeschlossen werden. Je nach Anwendungspunkt wird/werden an eine Saugquelle nur ein oder alternativ mehrere Anwendungspunkte angeschlossen. Von der Saugquelle 15 wird der Unterdruck mit der Rohrleitung 20 an einen oder mehrere Anwendungspunkte 21 verteilt. Vorteilhaft wird ein Querverteiler 16 verwendet, wobei der Unterdruck der Saugquelle an mehreren Anwendungspunkten zur Verfügung steht. In dem Verfahren wird dem Anwendungspunkt ein Sollwert SP gegeben, mit dem das an die Rohrleitung 20 angepasste Regelventil 27 reguliert wird. Jeder Anwendungspunkt, wie das unter Unterdruck stehende Entwässerungselement weist im Allgemeinen ein gesondertes Regelventil auf, wobei die Funktion jedes Entwässerungselements auf Wunsch reguliert werden kann. Das Regelventil kann zum Beispiel ein gemeinsames für zwei oder drei Anwendungspunkte sein, wobei bei denen der Querverteiler und die Druckdifferenz untereinander einstellbar ist. Zum Beispiel wird dem Regelkreis als Sollwert der gewünschte Druck eingestellt, den der Regelkreis für das Regelventil umwandelt. Im Allgemeinen ist der Regelwert die Öffnung des Regelventils in Prozent.
In der Erfindung wird die vom Anwendungspunkt 21 geforderte Kapazität V₂ definiert. Praktisch gibt der Bediener der Faserbahnmaschine den geforderten Wert ein, der punktspezifisch und erfahrungsmäßig ist. Darüber hinaus wird von den Parametern des Regelventils 27 und der Rohrleitung 20 sowie von dem Differenzdruck über das Regelventil 27 der Luftdurchfluss V₁ aus der Umgebung in den Anwendungspunkt 21 definiert. Darüber hinaus wird aus dem Luftdurchfluss V₁, dem Luftdruck p₁ an der Faserbahnmaschine und von der an den Anwendungspunkt 21 eingestellten Kapazität V₂ der Sollwert SP definiert. Dabei berücksichtigt eine neuartige Regelung die Veränderung der Bedingungen in einer neuartigen Weise.
Bei der Definierung des Luftdurchflusses V₁ wird Ventilzählung verwendet, die an die Definierung des Sollwerts zurück gekoppelt wird. Mit anderen Worten sagt somit der mithilfe des Regelventils errechnete Luftdurchfluss praktisch den aus der Seite der Hallenluft einfließenden Durchfluss V₁ aus. Der bei der Kalkulation des Sollwerts anzuwendende Differenzdruck wird erhalten, in dem am Anwendungspunkt 21 vor dem Regelventil 27 ein Drucksensor 28 verwendet wird. Der entgegengesetzte Druck ist der Druck der Maschinenhalle, der ein normaler Luftdruck ist. Mit anderen Worten wird der auf den Anwendungspunkt 21 wirkende Druck p₂ gemessen, wenn p₁ der Luftdruck an der Faserbahnmaschine ist. Entsprechend wird der bei der Ventilkalkulation zu nutzende Differenzdruck über das Regelventil 27 erhalten, indem die wirkenden Drücke p₂ und p₃ auf beiden Seiten des Regelventils gemessen werden ( . Der normale Luftdruck kann sogar als Konstante behandelt werden oder es gibt dann in der Maschinenhalle einen gesonderten Messpunkt, dessen Anzeige in die Kalkulationen aktualisiert wird. Bei der Kalkulation wird zum Beispiel aus der Kapazität V₂ des Anwendungspunkts 21 ein Sollwert für den Regelkreis gebildet, mit dem das Regelventil 27 gesteuert wird. Bei der Kalkulation wird vorteilhaft ein Regelkreis angewandt, der anhand des Sollwerts den Regelwert errechnet, mit dem das Regelventil 27 gesteuert wird. Als Teil der Definierung des Sollwerts wird Ventilkalkulation genutzt, für die die Druckmessung p₂ wie oben beschrieben genutzt wird.
Das Verfahren ermöglicht eine vollständig neuartige Fokussierung des Unterdrucks und die Regelung funktioniert natürlich. Mit anderen Worten, bei der Veränderung des Luftdurchflusses in den Saugpunkt aufgrund Prozessbedingungen, wird dann der Unterdruck jedes Saugpunktes in den dafür eingestellten Grenzen reguliert. Zum Beispiel wenn die Formierbarkeit der Faserbahn verschlechtert wird, wird das Regelventil geöffnet, wobei die der bekannten Technik entsprechende Konstantdruckregelung das Regelventil in geschlossene Richtung beim Steigen des Unterdrucks fahren würde. In der Erfindung wird jedem Anwendungspunkt 21 eine eigene Kapazität definiert, die ein Teil von der teilbaren Gesamtkapazität der Saugquelle 15 ist. Dabei steht für jeden Anwendungspunkt Kapazität zur Verfügung und die Kapazität wird wirkungsvoll genutzt. Vorteilhaft wird der Kapazität eines einzelnen Anwendungspunkts 21 ein Maximum eingestellt, wobei der Auslauf der Kapazität an einem anderen Anwendungspunkt vermieden werden kann. Praktisch hat jeder Anwendungspunkt eigene Regelbereiche im Rahmen der Gesamtkapazität.
Vorteilhaft sind die Regelventile an das Automationssystem 29 angeschlossen, in das die vom Anwendungspunkt benötigte Kapazität gegeben wird. Nach der Kalkulation des Sollwerts reguliert die Automation, wie der Regelkreis 34 das Regelventil. Neben dem Sollwert kann vom Automationssystem die Öffnung der Regelventil reguliert werden. Das Regelventil 27 wird vom Stellglied 30 betrieben. Je nach Anwendung wird der Sollwert bei wesentlicher Veränderung der Bedingungen geändert, wie zum Beispiel beim Sortenwechsel. Zum Beispiel weicht der Laubholzhalbstoff deutlich von dem Nadelbaumhalbstoff ab. Praktisch wird jedem Saugpunkt ein dafür optimaler Regelbereich eingestellt, der nicht überschritten wird. Dabei kann für sämtliche Saugpunkte des gesamten Regelsystems ein ausreichender Regelbereich gewährleistet werden.
In wird das das Verfahren ausführende System prinzipiell dargestellt. Hier ist der Anwendungspunkt 21 ein Flachsaugkasten 26, der unter das Formierungssieb 31 angepasst ist. Die auf dem Formierungssieb 31 liegende Faserbahn 32 wird nur auf einer Teilstrecke dargestellt. Die Saugquelle 15 ist hier eine Saugpumpe 33, von deren Saugstutzen Rohrleitung 20 zum Flachsaugkasten 26 über den Wasserabscheider führt. Mit dem Luftdurchfluss gelangt viel Wasser in den Saugkasten, das aus dem Luftdurchfluss abgeschieden wird. An der Rohrleitung befindet sich auch ein Regelventil 27, das vorteilhaft ferngesteuert wird, wobei die Einstellungen zum Beispiel von der Warte aus remote vorgenommen werden können. Mit anderen Worten ist das Regelventil 27 mit Regelorganen 34 verbunden, wie mit dem Regelkreis. Das Regelventil 27 weist zusätzlich ein Stellglied 30 auf, das hier mit dem die oben aufgeführten Regelorgane 34 umfassenden Automationssystem 29 verbunden ist.
Neben der Fernsteuerung kann das Automationssystem das Regelventil anhand der der Erfindung entsprechenden Kalkulation gesteuert werden. Mit anderen Worten ist die Kalkulation als Teil des Automationssystems angepasst worden. Dabei wird das System und seine jeweiligen Regelventile 27 programmatisch reguliert. Im Allgemeinen gesagt ist der Regelkreis angepasst, entsprechend dem Verfahren zu funktionieren. Das Regelventil kann auch entsprechend der Kalkulation des Systems von Hand gesteuert werden oder es kann für die Öffnung des Ventils ein Sollwert gegeben werden und der Durchfluss mithilfe des Unterdruckgeräts zum Beispiel mit der Drehgeschwindigkeit reguliert werden.
In der Anwendung der wird die Kapazität der Saugquelle 15 mit dem Querverteiler 16 auf mehrere Anwendungspunkte 21 geteilt, von denen hier nur einer dargestellt wird. Praktisch gibt es für den Anwendungspunkt ein gesondertes Regelventil und der Querverteiler weist für sie einen gemeinsamen Unterdruck auf. Darüber hinaus befindet sich zwischen dem Querverteiler 16 und der Saugquelle 15 typischerweise ein Wasserabscheider 22 des Anwendungspunkts.
In der Erfindung kann der Sollwert kalkulatorisch so definiert werden, dass anhand des Funktionspunkts 35 des Anwendungspunkts 21 die Kapazität V₂ des Anwendungspunkts 21 definiert wird. Mit anderen Worten wird die Kalkulation anhand der Ausgangsdaten und gemessenen Werten ausgeführt, wobei die mit der Kalkulation erhaltenen Sollwerte direkt als Sollwerte für den Regelkreis geeignet sind. Mit einer gewissen Kombination des Anwendungspunkts und der Saugquelle kann auch der der entsprechende Graph definiert werden, der das der Erfindung entsprechende Prinzip und die Kalkulation befolgt. Hier wird die Kapazität V₂ des Anwendungspunkts 21 an dem durch den Funktionspunkt 35 und das absolute Vakuum definierten Gerade definiert, in dem das Vakuum Null ist. Der am Funktionspunkt von den Leistungswerten kalkulierte Luftdurchfluss V₁ beträgt 29 Nm³/min. Wenn in der Maschinenhalle normaler Luftdruck p₁ herrscht und der Luftdurchfluss V₁ aus der Umgebung als Normkubik Nm³/min definiert wird. Wenn neben diesen der Unterdruck p₂ bekannt ist, kann der Luftdurchfluss V₂ kalkuliert werden. Diese Regelung ermöglicht die Regulierung und Aufrechterhaltung des Luftdurchflusses V₂ ohne Durchflussmessung. Zugleich werden aus der Druckmessung in diesem Beispielfall als Unterdruck 37 kPa erhalten. Dabei zeigt die vom absoluten Vakuum und dem Funktionspunkt definierte Gerade an dem betreffenden Anwendungspunkt die in Betrieb befindliche Kapazität, die für die Regelung des gesamten Unterdruckvorrichtung und somit zur Optimierung der Faserbahnmaschine verwendet werden. Anstelle der Normkubik kann auch der Halbstoffdurchfluss in Zeiteinheit verwendet werden.
Bei oben beschriebenen Werten p₁*V₁=p₂*V₂ > V₂=p₁/p₂*V₁, wobei
p₁ = atmosphärischer Druck (absolut) ca. 1,00 bar,
p₂ = Druck auf er Einlaufseite des Regelventils, d. h. auf der Seite des Anwendungspunkts (absolut); zum Beispiel 0,63 bar, wobei der gemessene Druck -0,37 bar (0,63 - 1,00) beträgt,
V₁ = aus der Hallenluft fließender Luftdurchfluss zur Saugquelle Nm³/min, und
V₂ = Kapazität des Anwendungspunkts m³/min (zum Beispiel am fünften Saugkasten ca. 46 m³/min).
Aus diesen wird V₁ = 0,63/1,00*46 = 29 Nm³/min erhalten. Dabei kann die Kalkulation bei der auf Luftdurchfluss basierenden Regelung genutzt werden, bei der anstelle des standardisierten Unterdrucks die Größe der Saugquelle definiert wird, das heißt die Kapazität für den Anwendungspunkt. Wenn die Kapazität bekannt ist, wird p1*V₁=p₂*V₂ > p₂ = p₁* V₁/ V₂ erhalten, wobei
p₁ = atmosphärischer Druck (absolut) ca. 1,00 bar,
V₁ = aus der Hallenluft fließender Luftdurchfluss zur Saugquelle Nm³/min (anhand des Regelventils kalkuliert),
V₂ = vom Bediener gewünschte Kapazität der Saugquelle m³/min (zum Beispiel am fünften Saugkasten ca. 46 m³/min).
Dabei wird p₂ = 1, 00* 29/46 = 0, 63 bar (absolut) > -0,37 bar (gemessen) erhalten, was weiterhin -37 kPa beträgt. Es kann jetzt als absoluter Regelwert für Druck verwendet werden, der praktisch als automatischen Sollwert des Automationssystem eingegeben wird, bzw. als so genannten Auto-Remote-Wert (A-R). Die neue Regelung wird vorteilhaft unter den vorhandenen Druckregelungskreis gebaut, wobei es im System praktisch um Kalkulation des A-R Sollwerts des PC-Regelkreises handelt. In den Beispielkalkulationen ist die Temperatur nicht berücksichtigt worden, weil die Auswirkung der Temperatur an der Faserbahnmaschine gering ist und die Temperaturen an verschiedenen Punkten nahezu gleich sind. Wenn die Temperaturdifferenz bedeutend ist, werden die Temperaturen mit auf die Kalkulationen einbezogen.
Das Kennen des Funktionspunkts des Anwendungspunkts ermöglicht eine vollständig neuartige Regelungsart, bei der der Anwendungspunkt in ein solches Verhalten verleitet wird, als hätte er die Kapazität einer gerätespezifischen Saugquelle in gewünschter Größe. Dabei kann der Anwendungspunkt des als Beispiel genannten fünften Saugkastens so reguliert werden, dass der Anwendungspunkt unabhängig von der Betriebssituation und dem Halbstoff am Graph ( ) bleibt. Praktisch stellt der Graph den aus der Hallenluft mit der Saugpumpe fließenden Luftdurchfluss in Normkubik in Minute als Funktion des Unterdrucks dar. Die Regelung ermöglicht die natürlichen Schwankungen des Saugkastens je nach Eigenschaften des Halbstoffs sowie Betriebssituation der Maschine und geänderten Bedingungen. Der Unterdruck sowie der aus der Hallenluft fließende Luftdurchfluss ändern sich je nach Situation, aber auch nach gewünschter Saugkapazität. Bei einem schwierigen Halbstoff oder bei einer Steigerung der Produktion steigt der Unterdruck und der Luftdurchfluss wird kleiner. Entsprechend sinkt der Unterdruck und steigt der Luftdurchfluss bei einem leichten Halbstoff oder bei der Senkung der Produktion.
Der Funktionspunkt des Anwendungspunkts wird weiterhin mit einem Regelventil reguliert, dessen Sollwerte anhand der oben beschriebenen Kalkulation definiert werden. Wenn der Funktionspunkt sich unterhalb des Graphs der befindet, steht ein geringerer Luftdurchfluss bzw. geringere Kapazität als gewünscht zur Verfügung. Dabei öffnet das System das Regelventil, wobei sowohl der Unterdruck als auch der Luftdurchfluss steigen und somit nähert sich der Funktionspunkt dem Graph. Entsprechend wenn der Funktionspunkt sich oberhalb der gestrichenen Linie befindet, steht dem Betrieb ein größerer Luftdurchfluss bzw. größere Kapazität zur Verfügung. Dabei wird das Regelventil geschlossen, wobei sowohl der Unterdruck als auch der Durchfluss reduziert werden und der Funktionspunkt nähert sich dem Graph. Somit versucht die Regelung, den Funktionspunkt an einer Stelle am Graph zu halten. Je nach Situation ändert sich die Anordnung des Funktionspunkts am Graph, jedoch bleibt das Verhältnis des Luftdurchflusses auf den Unterdruck konstant, wenn in den Regelungen des Stands der Technik im Allgemeinen entweder der Luftdurchfluss oder Druck standardisiert ist.
Das System wird an der Faserbahnmaschine zur Regulierung der Unterdruckvorrichtung verwendet. Zu der Unterdruckvorrichtung gehört eine Saugquelle 15 zur Erzeugung vom Unterdruck sowie ein oder mehrere Anwendungspunkte 21, der mit einer Rohrleitung 20 an die Saugquelle 15 angeschlossen ist. Darüber hinaus ist an die Rohrleitung 20 ein Regelventil 27 angepasst, dem im System der Sollwert SP des Anwendungspunkts 21 eingestellt worden ist. In der Erfindung wird der Sollwert SP von den Parametern des Regelventils 27 und der Rohrleitung 20 sowie der Druckdifferenz von dem über das Regelventil 27 definierten Luftdurchfluss V₁ von der Umgebung zum Anwendungspunkt 21 und Luftdruck p₁ an der Faserbahnmaschine und von der dem Anwendungspunkt 21 eingestellten erforderlichen Kapazität p₁ definiert. Dabei funktioniert das System entsprechend dem oben dargestellten Verfahren.
Da jedes Entwässerungselement unter Unterdruck, allgemeiner gesagt Anwendungspunkt, im Allgemeinen bereits ein gesondertes Regelventil aufweist, kann der Luftdurchfluss entsprechend der Erfindung mit ausreichender Genauigkeit kalkuliert werden, indem die Leistungswerte des Regelventils sowie Drücke p₂ und p₃ verwendet werden. Wenn das Regelventil fehlt, ist der Einbau eines Regelventils dennoch eine günstigere und funktionstüchtigere Alternative für die bekannte Luftdurchflussmessung. Die Wiederholbarkeit des mithilfe des Regelventils kalkulierten Sollwerts ist ausgezeichnet und die absolute Genauigkeit befindet sich bei der Regulierung auf einem nutzbaren Niveau. In dem Verfahren kann der durch die Faserbahn fließende Luftdurchfluss in einer neuen und überraschenden Weise anstelle der Standardisierung des Unterdrucks reguliert werden.
Entsprechend dem Verfahren kann mit dem Regelventil das von der Hallenluft in das Entwässerungselement fließende Normalvolumen (Nm³/min) kalkuliert werden, das die gesaugte Luftkubik in Zeiteinheit in NTP-Bedingungen bedeutet. Der mithilfe der Regelventils kalkulierte Luftdurchfluss gibt den durch die Faserbahn fließenden im Druck p₁ der Atmosphäre vorhandenen Luftdurchfluss V₁ an. Wenn die Luft durch die Faserbahn zum Beispiel in den Saugkasten kommt, wird die Luft auf ein Volumen V₂ aufgrund des im Saugkasten vorhandenen Luftdrucks p₂ erweitert. Dabei kann der erweiterte Luftdurchfluss bzw. vom Saugkasten genommene Unterdruckkapazität entsprechend dem früheren Beispiel kalkuliert werden. Praktisch wird der im Saugkasten vorhandene Luftdruck p₂ gemessen, V₁ wird anhand der Leistungswerte des Regelventils kalkuliert und p₁ ist der Druck der Hallenluft. Bei der Kalkulation sollen absolute Drücke verwendet werden.
Wenn der durch die Faserbahn fließende Luftdurchfluss V₂ bekannt ist, ist es auch möglich ihn zu regulieren. Praktisch bedeutet es an dem oben beschriebenen Verfahren, dass wenn die Filtrierbarkeit des Halbstoffs erschwert wird und somit der Luftdurchfluss V₁ reduziert wird, muss der Unterdruck p₂ im Saugkasten erhöht werden, indem das Regelventil geöffnet wird, wobei die der Erfindung entsprechende Regulierung funktioniert. In der neuen Regelungsart wird somit die Öffnung des Regelventils vergrößert, wobei die Filtrierbarkeit der Faserbahn verschlechtert wird. Bei der traditionell verwendeten konstanten Unterdruckregelung wird das Regelventil in geschlossene Richtung gefahren, weil bei der Verschlechterung der Filtrierbarkeit der Luftdurchfluss kleiner wird, wobei der Unterdruck leichter zu erreichen ist. Dabei wird bei der traditionellen Unterdruckregelung somit die Saugkapazität reduziert und so wird die Senkung des Trockenstoffs der Bahn verursacht.
Entsprechend dem neuen Verfahren kann ein funktionierender Regelkreis mit verschiedenen Weisen gebaut werden. Vorteilhaft wird der Regelwert zum Beispiel mit dem Regelkreis oder Automationssystem kalkuliert, mit dem die Öffnung des Regelventils 27 reguliert wird. Unabhängig von der Anwendung wird durch Steuerung des Regelventils auf den durch die Faserbahn fließenden Luftdurchfluss gewirkt. Die Änderung der Öffnung des Regelventils wirkt stets sowohl auf den Luftdurchfluss über das Regelventil V₁ sowie auf den auf den Saugkasten gebildeten Unterdruck p₂, wobei auch die vom Anwendungspunkt genommene Saugkapazität V₂ geändert wird. Zum Beispiel kann die Regelung so angepasst werden, dass dem Regelkreis des Automationssystems direkt als Sollwert SP der von der gewünschten Kapazität V₂ errechnete Wert gegeben wird, anhand dessen der Regelwert des Regelventils definiert wird, mit dem die Öffnung des Regelventils reguliert wird. Dabei gibt der Bediener praktisch die gewünschte Kapazität V₂ an, aus der der Sollwert SP kalkuliert wird. Anhand dieses Sollwerts, des errechneten Durchflusses V₁ sowie des gemessenen Drucks p₂ wird kalkuliert, welcher der Wert des Drucks p₂ sein muss, damit die vom Bediener gegebene Kapazität V₂ realisiert wird. Eine alternative Art ist es, den Regelkreis zu bauen, um den Druck p₂ zu oder den Luftdurchfluss V₁ über das Regelventil zu regulieren. Dabei wird der Sollwert p₂ oder V₁ des Kreises bei Veränderung der Filtrierbarkeit geändert, anhand des gegebenen V₂ Sollwerts sowie des tatsächlichen Durchflusses V₂ automatisch vom System gesteuert (remote-Sollwert). Mit anderen Worten wird als Sollwert der Regelorgane 34 anstelle der Kapazität V₂ des Anwendungspunkts 21 der im Anwendungspunkt 21 wirkende Druck p₂ oder der Luftdurchfluss V₁ von der Umgebung zum Anwendungspunkt 21 verwendet. In vielen Fällen ist es am einfachsten, an den vorhandenen Unterdruckregelkreis gerade die Kalkulation dieses Remote-Sollwerts hinzufügen. Für die Saugkapazität V₂ kann leicht eine Einstellbibliothek auch für verschiedene Halbstoffsorten zusammengestellt werden. Der Sollwert kann dann bei einer wesentlichen Veränderung der Bedingungen automatisch geändert werden, wie zum Beispiel beim Sortenwechsel. Zum Beispiel weicht der Laubholzhalbstoff deutlich von dem Nadelbaumhalbstoff ab.
In wird als Ablaufdiagramm das der Erfindung entspreche Verfahren dargestellt. Das Regelventil 27 des Anwendungspunkts wird mit dem Stellglied 30 betrieben, das den Regelwert vom Regelkreis oder von einem anderen Regelorgan 34 erhält. Dem Regelkreis wir der gewünschte Sollwert SP zum Beispiel manuell oder mit der Automation gegeben. In der Erfindung wird die Kalkulation C1 verwendet, mit der der Sollwert SP kalkuliert wird. Zu der ersten Kalkulation C1 gehört auch die Ventilkalkulation C2, die an die erste Kalkulation rückgekoppelt ist. Der Bediener gibt für die erste Kalkulation C1 die Kapazität V₂ des von ihm gewünschten Anwendungspunkts an, und zusätzlich wird anhand des Drucks p₁ der Hallenluft und des realisierten V₁ Durchflusses der Sollwert SP errechnet, der an die Regelorgane 34 eingegeben, die das Stellglied steuern. Bei Veränderung der Bedingungen ändert sich der Druck im System. Somit werden die Drücke p₂ und p₃ auf beiden Seiten des Regelventils 27 geändert. Diese gemessenen Drücke werden zusammen mit dem Regelventil und über den Parametern der Rohrleitung bei der Ventilkalkulation C2 berücksichtigt, das daraus erhaltene Ergebnis an die erste Kalkulation rückgekoppelt wird. Dabei ist die Regelung automatisch und das System wird an die Veränderungen der Bedingungen in der der Erfindung entsprechenden Weise angepasst. In dem Ablaufdiagramm wird mit Strichpunktlinie die dritte Kalkulation C3 beschrieben, mit der jede realisierte Kapazität des Moments errechnet wird. Anhand der erhaltenen Information kann der Bediener im Allgemeinen feststellen, ob die Regelung funktioniert und ob die gewünschte Kapazität erhalten wurde.
Praktisch werden die größten Vorteile mit der neuen Regelungsart an Anwendungspunkte erzielt, bei denen das Erreichen des gewünschten Unterdruckniveaus großen Luftdurchfluss erfordert. An diesen Anwendungspunkte das leicht filtrierbare Wasser ist bereits entfernt. Solche Anwendungspunkte sind typischerweise die Flachsaugkästen des Endteils der Siebpartie sowie die Unterdruckkonditionierungen der Filze der Pressenpartie zum Beispiel mit Filzsaugern. Die verbesserte Entwässerung in der Siebpartie führt zum Schluss an die Erhöhung der Maximalproduktion der Faserbahnmaschine. Der Trockenstoffgehalt steigt praktisch nach der Siebpartie, wenn der Unterdruck in gewünschter Weise an verschiedene Anwendungspunkte fokussiert werden kann. Somit kann die Produktion ohne Entwässerungs- und Lauffähigkeitsprobleme erhöht werden. Wenn die Entwässerung wirkungsvoller wird, wird die Erwärmung der Faserbahn zum Beispiel am Dampfblaskasten verbessert. Weiterhin wird die Entwässerung in der Pressenpartie verbessert. Zugleich kann die Faserbahn heißer als vorher in die Trockenpartie geleitet werden. Somit wird die Lauffähigkeit der Faserbahnmaschine verbessert und die Faserbahn ist leichter zu kontrollieren. Auch die Eigenschaften der Faserbahn selbst, wie zum Beispiel die Festigkeit werden verbessert. Trotzdem wird bei Erhöhung der Produktion oder Verschlechterung der Filtrierbarkeit des Halbstoffs der Zusammenbruch der Lauffähigkeit der Faserbahnmaschine vermieden.
Das Kennen des Luftdurchflusses ermöglicht auch die Standardisierung des aus der Hallenluft fließenden Durchflusses V₁. Diese Regelung kann am besten an Punkten genutzt werden, die nicht gerade durch Veränderungen der Filtrierbarkeitseigenschaften des Halbstoffs beeinflusst werden, wie zum Beispiel in den Saugkammern der Saugwalzen. Die mithilfe des Regelventils durchgeführte Kalkulation des Durchflusses ermöglicht auch diese Regelung in einer leichten und vorteilhaften Weise.

Claims

Verfahren zur Regulierung der Unterdruckvorrichtung an einer Faserbahnmaschine, in welchem Verfahren der Unterdruck mit einer Saugquelle (15) erzeugt wird, und der Unterdruck wird mit einer Rohrleitung (20) zu einem oder mehreren Anwendungspunkten (21) verteilt, und dem Anwendungspunkt (21) wird ein Sollwert (SP) eingestellt, mit dem das an die Rohrleitung (20) angepasste Regelventil (27) reguliert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Anwendungspunkt (21) geforderte Kapazität (V₂) definiert wird, und von den Parametern des Regelventils (27) und der Rohrleitung (20) sowie von der Druckdifferenz über das Regelventil (27) der Luftdurchfluss (V₁) von der Umgebung zum Anwendungspunkt (21)definiert wird, von welchem Luftdurchfluss (V₁), vom Luftdruck (p₁) an der Faserbahnmaschine und der dem Anwendungspunkt (21) eingestellten Kapazität (V₂) der Sollwert (SP)definiert wird.
Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität (V₂) erfahrungsgemäß definiert wird.
Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (SP) für den Anwendungspunkt von der definierten Kapazität (V₂) aus der Gleichung (p₂) = (V₁) / (V₁) * (p₁) kalkuliert wird.
Verfahren entsprechend einem der Patentansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Definierung des Luftdurchflusses (V₁) Ventilkalkulation (C2) verwendet wird, die für die Definierung (C1) des Sollwerts (SP)rückgekoppelt wird.
Verfahren entsprechend einem der Patentansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (SP) der Drucksollwert ist.
Verfahren entsprechend dem Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Definierung des Sollwerts (SP) anstelle des Drucksollwerts ein anderer Parameter verwendet wird, wie zum Beispiel Luftdurchfluss aus der Umgebung (V₁) an den Anwendungspunkt (21).
Einem der Patentansprüche 1-6 entsprechendes Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Anwendungspunkt (21) von der Kapazität der Saugquelle (15) eine gesonderte Kapazität (V₂) definiert wird, der ein Maximum bestimmt wird.
Einem der Patentansprüche 1-7 entsprechendes Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass der auf beiden Seiten des Regelventils (27) wirkende Druck (p₂, p₃) gemessen wird.
Einem der Patentansprüche 1-8 entsprechendes Verfahren, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (27) mit einem Regelorgan (34) gesteuert wird, in das von der Kapazität (V₂) des Anwendungspunkts eine Bibliothek für verschiedene Halbstoffsorten gespeichert wird.
Einem der Patentansprüche 1-9 entsprechendes System, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdurchfluss (V₁) aus der Umgebung als Normkubik (Nm³/min) definiert wird.
Verfahren zur Regulierung einer Unterdruckvorrichtung an einer Faserbahnmaschine, zu welcher Unterdruckvorrichtung eine Saugquelle (15) zur Erzeugung vom Unterdruck sowie ein oder mehrere Anwendungspunkte (21) gehören, der mit einer Rohrleitung (20) an die Saugquelle (15) angeschlossen ist, und in der Unterdruckvorrichtung an die Rohrleitung (20) ein Regelventil (27) angepasst ist, dem in das System der Sollwert (SP) des Anwendungspunkts (21) zur Regulierung des Regelventils (27) gegeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (SP) definiert ist: - von den Parametern des Regelventils (27) und der Rohrleitung (20) sowie von dem von der Druckdifferenz über das Regelventil definierten Luftdurchfluss aus der Umgebung an den Anwendungspunkt (21), und - Luftdruck (p₁) an der Faserbahnmaschine, und - der dem Anwendungspunkt (21) gesetzten erforderten Kapazität (V₂) .
Dem Patentanspruch 11 entsprechendes System, dadurch gekennzeichnet, dass der Anwendungspunkt (21) der Unterdruckgegenstand der Faserbahnmaschine ist, nämlich ein Foilkasten (12), an der Transfersaugwalze (18), Transfersaugkasten (26), Filzsauger oder Unterdruckwalze ist.
Einem der Patentansprüche 11 oder 12 entsprechendes System, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Anwendungspunkt (21) ein gesondertes Regelventil (27) aufweist.
Einem der Patentansprüche 11-13 entsprechendes System, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (27) an das Regelorgan (34) angeschlossen ist.
Dem Patentanspruch 14 entsprechendes System, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelorgan angepasst ist, entsprechend einem der Patentansprüchen 2-10 entsprechenden Verfahren zu funktionieren.