DE10296378T5

DE10296378T5 - Verfahren und Anordnung zum Steuern eines Kurzumlaufs bei einer Papiermaschine o. dgl.

Info

Publication number: DE10296378T5
Application number: DE10296378T
Authority: DE
Inventors: Matti Hietaniemi
Original assignee: Metso Automation Oy
Current assignee: Valmet Automation Oy
Priority date: 2001-02-23
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2004-07-08
Anticipated expiration: 2022-02-23
Also published as: US20050279477A1; US7566382B2; FI115539B; FI20010360A0; CA2439232A1; US20050224204A1; WO2002072948A1; FI20010360A; DE10296378B4

Abstract

Verfahren zum Steuern des sogenannten Kurzumlaufs bei einer Papiermaschine oder dergleichen, wobei der Kurzumlauf zumindest die folgenden Stufen umfasst:
(a) Verdünnung mit Siebwasser von einem Faser enthaltenden Halbstoff mit hoher Dichte, der zu dem Kurzumlauf zu befördern ist;
(b) Zuführen des Faser enthaltenden Halbstoffes, der bei Stufe (a) verdünnt worden ist, in den Stoffauflaufkasten und weiter auf das Sieb;
(c) Trennen des Wassers von dem verdünnten Faser enthaltenden Halbstoff, der auf das Sieb zugeführt worden ist;
(d) Befördern des bei Stufe (c) abgetrennten Wassers, des sogenannten Siebwassers, zu Stufe (a) und
(e) eine Steuerung von zumindest einer Eigenschaft des verdünnten Faser enthaltenden Halbstoffes, der zu dem Stoffauflaufkasten zu befördern ist, wobei die Steuerung auf eine Dichtemessung oder -bestimmung gegründet ist, die in dem Papier, in dem Faser enthaltenden Halbstoff mit der hohen Dichte, in dem verdünnten Faser enthaltenden Halbstoff und/oder in dem Siebwasser ausgeführt wird,...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zum Steuern des Kurzumlaufs bei einer Papiermaschine oder dergleichen gemäß der Definition in den Oberbegriffen der nachstehend beigefügten unabhängigen Ansprüche.
Der Kurzumlauf bei einer Papiermaschine hat insbesondere die folgenden Stufen:

(a) Verdünnung mit Siebwasser von dem Faser enthaltenden Halbstoff mit hoher Dichte, der zu dem Kurzumlauf zu befördern ist;
(b) Zuführen des Faser enthaltenden Halbstoffes, der bei Stufe (a) verdünnt worden ist, in den Stoffauflaufkasten und weiter auf das Sieb;
(c) Trennen des Wassers von dem verdünnten Faser enthaltenden Halbstoff, der auf das Sieb zugeführt worden ist;
(d) Befördern des bei Stufe (c) abgetrennten Wassers, des sogenannten Siebwassers, zu Stufe (a) und
(e) Steuerung von zumindest einer Eigenschaft des verdünnten Faser enthaltenden Halbstoffes, der zu dem Stoffauflaufkasten zu befördern ist, wobei die Steuerung typischerweise auf eine oder mehrere Bestimmungen der Menge an Feststoff in dem Papier, des Faser enthaltenden Halbstoffes in hoher Dichte, des verdünnten Faser enthaltenden Halbstoffes und/oder des Siebwassers gegründet ist.

Der von dem Stoffauflaufkasten einer Papiermaschine auf das Sieb zugeführte Halbstoff enthält zusätzlich zu dem eigentlichen Fasermaterial, das lange Fasern enthält, eine große Menge an anderen Feststoffen wie beispielsweise Füllstoffe und Feinstoffe auf Faserbasis.
Ein Füllstoff wird dem Halbstoff hinzugefügt, um die Eigenschaften des Papiers zu verbessern, wie beispielsweise die Papierausbildung, die Oberflächeneigenschaften, die Lichtundurchlässigkeit, die Helligkeit und die Bedruckbarkeit, und um die Papierherstellkosten zu verringern. Als Füllstoff können verschiedene Mineralien verwendet werden, wie beispielsweise Kaolin, Kalziumkarbonat, Titanoxid oder Talkum.
Die Feinstoffe auf Faserbasis rühren von dem Primärganzstoff her, der zu der Papiermaschine befördert wird, und von dem Fertigungsausschusshalbstoff, der zu dem Primärganzstoff hinzugefügt wird. Die Feinstoffmenge schwankt aufgrund von Schwankungen bei den Prozessbedingungen oder der Qualität des zugeführten Fasermaterials. Schwankungen bei der Menge an Feinstoffen auf Faserbasis bei einem Ganzstoff in hoher Dichte rühren hauptsächlich von dem Scheibenfilter her, jedoch haben Änderungen bei der Zusammensetzung des zu dem Halbstoff hinzugefügten Fertigungsausschuss und bei dem Schleifen des Primärganzstoffes ebenfalls eine Wirkung. Ein Feinstoff bezieht sich auf ein Material, das durch ein 200-Maschensieb tritt oder das eine Länge von < 1 mm typischerweise < 0,2 mm hat.
Um sicherzustellen, dass die Füllstoffpartikel und die Feinstoffe auf Faserbasis nicht mit dem Wasser durch das Fasernetzwerk, das an dem Sieb ausgebildet ist, und durch das Sieb selbst strömen, werden sie mit dem Fasermaterial mittels Retentionshilfen wie beispielsweise Polyakrylamid gebunden. Aufgrund dessen können die Eigenschaften des Papiers wie beispielsweise die Menge an Füllstoff und Feinstoff auf Faserbasis in dem Papier gesteuert werden, indem das Zuführen von Retentionshilfe reguliert wird.
Die Retentionshilfe wird in den verdünnten Halbstoff zugeführt, der in den Stoffauflaufkasten typischerweise in der Nähe des Maschinensiebes zugeführt wird, aber sie kann auch an anderer Stelle zugeführt werden.
Das herkömmliche Verfahren zum Überwachen der Siebretention von Papiermaschinen und Kartonmaschinen ist auf ein Probenehmen und auf eine Laborbestimmung von Dichten gegründet. Dieses Verfahren ist als solches ausreichend genau, jedoch ist die Prozedur zeitaufwendig und ziemlich mühsam. Die Analysen werden wahrscheinlich bei Intervallen von einigen Stunden angefertigt. Die nach einer Verzögerung von einigen Stunden erhaltenen Informationen verschaffen nicht die erforderlichen Informationen in bezug auf den Prozesszustand zum gegenwärtigen Zeitpunkt. Diese Art an Überwachung gestattet daher keine aktive Steuerung des Prozesses.
Ein gegenwärtiges Siebretentionsüberwachen ist auf kontinuierliche in der Fertigungslinie durchgeführte Messungen und auf eine automatische Steuerung gegründet. Eine automatische Retentionssteuerung ist in diesem Fall üblicherweise auf eine Gesamtdichtemessung gegründet, die von dem Siebwasser durchgeführt wird, das heißt auf ein Messen der Gesamtdichte von Füllstoff und Feinstoff auf Faserbasis. Das Zuführen der Retentionshilfe oder eines Mittels, das die Retention beeinflusst, wird auf der Grundlage dieser Dichtemessung reguliert. Auf der Grundlage der Siebwasserdichtemessung wird eine Retentionshilfepumpe oder ein -ventil so gesteuert, dass die Strömungsrate der Retentionshilfe auf die erwünschte Höhe reguliert wird. Diese Lösung ist auf den Umstand gegründet, dass das Siebwasser bei einer Papiermaschine den größten Teil der schlecht haltbaren Komponenten bei dem sogenannten Kurzumlauf des Nassendes der Papiermaschine enthält. Wenn die Siebwasserdichte unter Kontrolle ist, ist der Status des Kurzumlaufes ebenfalls unter Kontrolle.
Eine Retentionssteuerung ist auch erfolgreich mit einer multivariablen Steuerung (Mehrgrößensteuerung bzw. -regelung) kombiniert worden, bei der Ascheschwankungen ebenfalls gesteuert werden können. Aus der internationalen Patentanmeldung WO 99/27 182 ist beispielsweise bekannt, die Eigenschaften von Papier einzustellen, indem gleichzeitig die Strömung der Retentionshilfe auf der Grundlage der Messung der Variable, die die Füllmenge in dem Siebwasser beschreibt, und die Strömung des Füllstoffes auf der Grundlage der Messung des Aschegehaltes in dem Papier und/oder dem Halbstoff gesteuert wird. Da es dadurch ebenfalls möglich gewesen ist, den Aschegehalt des Halbstoffes in hoher Dichte zu messen, ist es möglich gewesen, die Aschestörungen bei dem Halbstoff mit hoher Dichte mit einer Füllstoffzuführregulation zu kombinieren. Die vorstehend erwähnten Messungen und Steuerungen sind jedoch für eine Retentionssteuerung nicht mehr ausreichend.
Das offengelegte Patent EP 62 620 offenbart ein Verfahren zum Messen der Menge an Feinstoff auf Faserbasis. Der Halbstoffschleifprozess kann auf der Grundlage dieser Messung gesteuert werden.
Die Steuerung der Retention oder der Menge an Füllstoff auf der Grundlage von Messungen, die von dem Siebwasser oder dem Papier durchgeführt werden, ist auf Messungen gegründet, die bei dem Prozess bei einer zu späten Stufe im Hinblick auf Fehler bei der Maschine, die vor der Bahnbildung schnell zu korrigieren sind, enthalten sind.
Wenn ein Fehler beispielsweise bei der Halbstoffzufuhr auftritt, was zu einer erheblichen Änderung bei der Menge an Feinstoff auf Faserbasis führt, wird sich diese Änderung bei diesen Umständen nicht bis nach einer Verzögerung von einigen Minuten in der Gesamtdichte des Siebwassers zeigen. Der Fehler kann somit lediglich einige Zeit nach dem Beginn des Fehlers korrigiert werden. Die Änderung der Eigenschaften des Papierhalbstoffs, die durch den Fehler bewirkt werden, können daher nicht vor der Bahnbildung korrigiert werden. Ein Fehler bei der Feinstoffmenge tritt beispielsweise als Änderung bei der Retention, dem Basisgewicht und dem Feuchtigkeitsgehalt des Papiers auf.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und einen verbesserte Anordnung zum Steuern des Kurzumlaufs bei einer Papiermaschine oder dergleichen zu schaffen.
Die Aufgabe ist es außerdem, ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, durch die die erforderliche Änderung der Retentionshilfe und/oder des Füllstoffes, der im Kurzumlauf zugeführt wird, vorhergesagt werden kann.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen, die eine multivariable Steuerung mit einer verbesserten Retentions- und/oder Siebwasserdichtesteuerung ermöglichen.
Um die vorstehend erwähnten Aufgaben zu lösen, sind das erfindungsgemäße Verfahren und der erfindungsgemäße Aufbau durch die Definitionen in den kennzeichnenden Teilen der nachstehend beigefügten unabhängigen Ansprüche gekennzeichnet.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung bei dem Nassende einer Papiermaschine oder dergleichen in dem Kurzumlauf der Maschine, bei dem Halbstoff, der mit Siebwasser von einem Faser enthaltenden Halbstoff in hoher Dichte, ein sogenannter Dickganzstoff, verdünnt ist, zu dem Stoffauflaufkasten befördert wird, wobei zu diesem verdünnten Halbstoff typischerweise eine Retentionshilfe oder ein Retentionsmittel hinzugefügt wird, wie beispielsweise Polyakrylamid oder ein anderes Mittel, das die Retention beeinflusst, um die die Faser enthaltenden Feinstoffe, die in dem Halbstoff enthalten sind, oder andere Feinstoffe, typischerweise ein Füllstoff, der die Eigenschaften des Halbstoffes verbessert, zu halten.
Der Prozess an dem Nassende und die Eigenschaften des verdünnten Faser enthaltenden Halbstoffes, der zu dem Stoffauflaufkasten zu befördern ist, kann in einer bekannten Weise durch eine Steuereinrichtung auf der Basis von Dichtemessungen oder -bestimmungen gesteuert werden, die bei dem Papier, dem Faser enthaltenden Halbstoff in hoher Dichte, dem verdünnten Faser enthaltenden Halbstoff und/oder dem Siebwasser ausgeführt werden.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird vorgeschlagen, dass

– die Menge an Feinstoff auf Faserbasis in dem Halbstoff auf Faserbasis mit hoher Dichte, dem verdünnten Halbstoff auf Faserbasis und/oder dem Siebwasser durch eine direkte Messung oder ein anderes Bestimmungsverfahren bestimmt wird und
– das von dieser Bestimmung erhaltene Ergebnis für das Steuern der Eigenschaften des Halbstoffes, der zu dem Stoffauflaufkasten zu befördern ist, verwendet wird.

Die erfindungsgemäße Lösung kann daher typischerweise beim Steuern des Kurzumlaufs zum Steuern der Retention in einer derartigen Weise angewendet werden, dass

– die Menge an Feinstoff auf Faserbasis in dem Papier, dem Halbstoff auf Faserbasis mit hoher Dichte, dem verdünnten Halbstoff auf Faserbasis oder dem Siebwasser bestimmt wird durch Messungen der Menge an Feinstoffen auf Faserbasis, durch Berechnen aus der Gesamtdichte und den Faserdichtemessungen, die von dem Material auf Faserbasis erhalten werden, oder durch Berechnen aus der Gesamtdichte, der Faserdichte und den Faserdichtemessungen und
– das Hinzufügen eines die Retention beeinflussenden Mittels, wie beispielsweise eine Retentionshilfe, wie beispielsweise Polyakrylamid, Stärke oder ein Füllstoff, gemäß der erhaltenen Bestimmung gesteuert wird.

Durch ein Messen der Menge an Feinstoff auf Faserbasis in dem Halbstoff mit hoher Dichte, das heißt vor der Verdünnung des Halbstoffes mit Siebwasser, ist es möglich, die Auswirkungen des Siebwassers auf die Messung zu vermeiden, und das wirkliche Hinzufügen von Feinstoffen auf Faserbasis zu dem Nassendumlauf kann gemessen werden.
Die Erfindung kann somit in einer derartigen Weise angewendet werden, dass die Menge an zu haltendem Feinstoff auf Faserbasis bei einer derartigen frühzeitigen Stufe gemessen wird, dass Zeit zum Korrigieren von möglichen Fehlersituationen auf der Grundlage der Messung vorhanden sein wird, oder anders ausgedrückt Zeit zum Steuern der Retentionshilfe- oder Füllstoffzufuhr vorhanden sein wird, um der neuen Situation zu entsprechen, bevor der Fehler den Stoffauflaufkasten erreicht.
Somit ist es möglich, eine Änderung der Menge an Feinstoff auf Faserbasis, die in dem Halbstoff stattfindet, bereits vor der Siebwassergrube und der Halbstoffverdünnung zu erfassen, und die Änderungen vorherzusagen, die bei der Retentionshilfe- oder Füllstoffzufuhr stattfinden. Die Änderung der Retentionshilfezufuhr und/oder Füllstoffzufuhr soll in vorteilhafter Weise zu dem Zeitpunkt stattfinden, bei dem die Änderung des Feinstoffs auf Faserbasis in der Halbstoffströmung zu der Retentionshilfe- oder Füllstoffzuführstelle vorangeschritten ist.
Bei der Papierherstellung ist es das Ziel, das Basisgewicht des an dem Sieb gehaltenen Halbstoffes konstant zu halten. Die Menge an Feinstoff auf Faserbasis in der Bahn beeinflusst den Feuchtigkeitsgehalt der Bahn und somit die Lauffähigkeit der Bahn. Es würde daher häufig wunschgemäß sein, ebenfalls die Menge an Feinstoff auf Faserbasis konstant halten zu können.
Das angewendete Steuerprinzip hängt davon ab, wie die Dichte des zu dem Kurzumlauf zugeführten Halbstoffs mit hoher Dichte vor dem Zuführen gesteuert worden ist.
Die Dichte des Halbstoffs mit hoher Dichte kann beispielsweise so gesteuert werden, dass sie auf der Grundlage des Faseranteils konstant ist, das heißt des Fasergehalts, und ohne Rücksicht auf den Feinstoff auf Faserbasis. In einem derartigen Fall wird die Steuerung unter Verwendung der Art an Dichtemessung ausgeführt, die lediglich die Faserdichte berücksichtigt. Diese Art an Messung kann beispielsweise mittels eines Blattdichtemessgerätes auf der Grundlage der Scherkraft ausgeführt werden. Wenn die Dichte des Halbstoffs mit hoher Dichte so gesteuert wird, dass sie konstant ist – in diesem Fall auf der Grundlage lediglich des Faseranteils – kann die Menge an Feinstoff auf Faserbasis in dem Halbstoff mit hoher Dichte oder in dem verdünnten Halbstoff erfindungsgemäß gemessen werden, und dieses Ergebnis kann zum Steuern des Kurzumlaufs verwendet werden.
Die Dichte des Halbstoffs mit hoher Dichte kann außerdem auf der Grundlage des Gesamtfaseranteils so gesteuert werden, dass sie konstant ist. In diesem Fall wird eine Dichtemesseinrichtung verwendet, die die Gesamtfaserdichte berücksichtigt, das heißt die Faserdichte und die Dichte des Feinstoffs auf Faserbasis. Die Gesamtfaserdichte kann beispielsweise mit einem Dichtemessgerät auf der Grundlage von Mikrowellen gemessen werden.
Andererseits kann die Gesamtfaserdichte des Halbstoffs mit hoher Dichte auch durch Berechnung erhalten werden, das heißt indem die gemessene Menge an Feinstoff auf Faserbasis zu der abgelesenen Menge, die von der Faserdichtemesseinrichtung geliefert wird, hinzu addiert wird, wodurch das erhaltene Ergebnis für die Dichtesteuerung verwendet werden kann.
Wenn auf der Grundlage von lediglich dem Faseranteil, das heißt ohne Berücksichtigung des Feinstoffs auf Faserbasis die Dichte des Halbstoffs mit hoher Dichte so gesteuert wird, dass sie konstant ist, und die Messung des Feinstoffs auf Faserbasis gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, dass die Menge an Feinstoff auf Faserbasis zugenommen hat, kann in Abhängigkeit von dem Fall entweder

– das Zuführen der Retentionshilfe verringert werden, so dass die Menge an an der Bahn gehaltenem Feinstoff auf Faserbasis konstant bleibt, wobei der überschüssige Feinstoff auf Faserbasis zu dem Siebwasser befördert wird, oder
– das Zuführen der Retentionshilfe erhöht werden, so dass eine erhöhte Menge an Feinstoff an der Bahn gehalten werden kann. Mehr Füllstoff wird jedoch auch an der Bahn rechtzeitig gehalten, und somit muss die erforderliche Steuerung bei der Füllstoffzufuhr durchgeführt werden.

Wenn im Gegensatz dazu auf der Grundlage des Gesamtfaseranteils, das heißt in dem Feinstoff auf Faserbasis berücksichtigt wird, die Dichte des Halbstoffs mit hoher Dichte so gesteuert wird, dass sie konstant ist, und die Messung des Feinstoffs auf Faserbasis gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, dass der Anteil an Feinstoff auf Faserbasis zunimmt und der Anteil an Fasern entsprechend abnimmt, und wenn es das Ziel ist, die an der Bahn gehaltene Gesamtfasermenge konstant zu halten, kann das Zuführen von Retentionshilfe im Kurzumlauf in einer derartigen Weise erhöht werden, dass eine entsprechend größere Menge des schlechter gehaltenen Feinstoffs auf Faserbasis an der Bahn gehalten wird. Es werden keine Änderungen bei dem Siebwasser in Bezug auf die Menge der Fasern stattfinden. Das Zufügen von Retentionshilfe und die Zunahme der Menge an Feinstoff auf Faserbasis erhöht die Retention des Füllstoffs, wobei in diesem Fall die Füllstoffzufuhr vorübergehend verringert werden sollte.
Wenn dies erwünscht ist, kann die in dem Halbstoff mit hoher Dichte enthaltene Asche zusätzlich beim Steuern der Dichte des Halbstoffs mit hoher Dichte berücksichtigt werden.
Andererseits ermöglicht die vorliegende Erfindung auch die Steuerung der Siebwasserdichte, wobei Messungen der Menge an zu haltendem Feinstoff auf Faserbasis, der in dem Siebwasser vorhanden ist, verwendet werden. Das Hinzufügen eines die Retention beeinflussenden Mittels und/oder eines Füllstoffs oder dergleichen kann auf der Grundlage des Bedarfs gesteuert werden, der durch die Messungen angezeigt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung kann die Zufuhr der Retentionshilfe mit einer multivariablen Steuerung verbunden werden, bei der die Retentionshilfezufuhr, die Füllstoffzufuhr oder die Zufuhr eines anderen ähnlichen Mittels mit dem gleichen Steuersystem verbunden ist. In einem derartigen Fall können andere Änderungen, die bei dem Prozess stattfinden, ebenfalls bei dem Zuführen dieser Substanzen berücksichtigt werden. Bei Bedarf ist es dann ebenfalls möglich, separat bei der Steuerung die Menge an Feinstoff auf Faserbasis in sowohl dem Halbstoff mit hoher Dichte als auch in dem Siebwasser zu berücksichtigen.
Die Bestimmung des Feinstoffs mit hoher Dichte im Siebwasser kann entsprechend auf der Grundlage der Differenz zwischen der Gesamtdichte des Siebwassers und dem Aschegehalt durchgeführt werden, wodurch die Menge an Feinstoff auf Faserbasis in dem Siebwasser repräsentiert wird.
Der Gehalt an Feinstoff auf Faserbasis kann andererseits auch mittels eines separaten Messgerätes gemessen werden, das die Faserlängenverteilung misst. Die verschiedenen Feinstoffanteile können dann gemessen werden und gewichtet werden bei der Steuerung durch die Wahrscheinlichkeit, mit der sie in der Siebwassergrube auftreten, wodurch der insbesondere schlechter gehaltene Faseranteil bei der Steuerung am besten berücksichtigt werden würde.
Eine Zunahme der Retentionshilfe erhöht außerdem die Retention des Füllstoffs. Um die Dichte des Siebwassers konstant zu halten, muss zumindest in einigen Fällen die Füllstoffzufuhr gleichzeitig in einer derartigen Weise gesteuert werden, dass die Füllstoffzufuhr vorübergehend verringert wird, um eine geeignete Füllstoffdichte in dem Kurzwasserumlauf des Nassendes zu erhalten.
Unter Nutzung der erfindungsgemäßen Lösung können die Eigenschaften des verdünnten Halbstoffes gesteuert werden, indem die Menge an Faser enthaltendem Feinstoff in dem Kurzumlauf reguliert wird, beispielsweise indem Feinstofffasern dem Umlauf separat hinzugefügt werden. Feinstofffasern können beispielsweise aus der Faserwiedergewinnung, der Siebwasserreinigung wie beispielsweise der Mikroflotation und dergleichen erhalten werden.
Mittels der erfindungsgemäßen Steuerung ist es möglich, das Nassende der Papiermaschine zu stabilisieren und dem Bediener die Möglichkeit zu geben, Ereignisse an dem Nassende effizienter zu steuern. In dieser Weise kann das Laufverhalten der Papiermaschine verbessert werden und Fertigungsausschuss kann verringert werden und die für den Sortenwechsel erforderliche Zeitspanne kann verkürzt werden. Darüber hinaus kann die Gleichförmigkeit der Papierqualität wie beispielsweise das Basisgewicht und der Feuchtigkeitsgehalt verbessert werden.
Die Erfindung ist nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt bildlich eine bislang bekannte Lösung für eine Retentionshilfesteuerung an dem Nassende einer Papiermaschine.
2 zeigt bildlich die erfindungsgemäße Lösung für die Retentionshilfesteuerung an dem Nassende einer Papiermaschine.
3 zeigt gemäß 2 eine andere Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung für die Retentionshilfesteuerung.
4 zeigt gemäß 2 eine Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung für ein gleichzeitiges Steuern der Retention und ein Steuerung der Füllstoffzufuhr.
5 zeigt gemäß 2 eine Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Steuern der Retention- und Füllstoffzufuhr.
6 zeigt gemäß 2 Messvorrichtungen für Feinstoff auf Faserbasis, die an dem Nassende einer Papiermaschine eingesetzt sind.
1 zeigt einen als solchen bekannten Teil der Füllstoffzufuhr und des Siebwassersystems an dem Nassende einer Papiermaschine, wobei das Siebwasser 14 von dem Faserhalbstoff entfernt wird, das zu dem Sieb 12 von dem Stoffauflaufkasten 10 zugeführt wird, wobei das Siebwasser Füllstoff, Feinstoff auf Faserbasis und Retentionshilfe enthält und zu der Siebwassergrube 16 befördert wird. Von dem Maschinenkasten 18 wird zu der Siebwassergrube entlang der Linie 20 Halbstoff in hoher Dichte, sogenannter Dickganzstoff, befördert, der unter anderem Primärganzstoff und Fertigungsausschusshalbstoff enthält, der außerdem Feinstoff auf Faserbasis enthält. In der Siebwassergrube wird der Halbstoff mit hoher Dichte mit dem Siebwasser im Wesentlichen auf die Dichte des Halbstoffes verdünnt, der zu dem Stoffauflaufkasten zugeführt wird, und wird als verdünnter Halbstoff entlang einer Linie 24 zu einer Zentrifugalreinigungseinrichtung 26 befördert, von der der gereinigte verdünnte Halbstoff entlang einer Linie 28 zu dem Stoffauflaufkasten 10 befördert wird.
Die Gesamtdichte oder die Aschedichte wird von dem Siebwasser mittels einer Messvorrichtung 30 gemessen. Die Aschedichte bezieht sich hauptsächlich auf die Füllstoffdichte. Die Menge an Feinstoff auf Faserbasis wird nicht separat gemessen. Die Messung wird zu einer Steuereinheit 32 übertragen, die mit einem Ventil 34 die Zufuhr an Retentionshilfe zu der Verdünnungshalbstofflinie 28 reguliert.
Im Falle eines Fehlers, beispielsweise wenn die Menge an Feinstoff auf Faserbasis in dem Halbstoff mit hoher Dichte wesentlich zunimmt, erreichen Informationen darüber nicht das Messgerät 30, das die Gesamtdichte des Feinstoffes in dem Siebwasser misst, bis übermäßig viel Feinstoff auf Faserbasis durch das Sieb strömt und die Gesamtdichte des Siebwassers zunimmt. Das Signal zu dem Ventil 34, das das Hinzufügen von Retentionshilfe reguliert, trifft somit lediglich dann ein, wenn Halbstoff mit Eigenschaften, die nicht den erwünschten Eigenschaften entsprechen, bereits zu dem Sieb eine oder zwei Minuten lang zugeführt worden ist.
2 zeigt einen Teil des Halbstoffzuführ- und Siebwassersystems an dem Nassende einer Papiermaschine, bei der die erfindungsgemäße Lösung angewandt ist. Sofern anwendbar sind die gleichen Bezugszeichen in 2 wie bei 1 verwendet worden. Bei der in 2 gezeigten Anordnung wird das Siebwasser, das von dem zu dem Sieb und dem Stoffauflaufkasten 10 zugeführten Halbstoff entfernt wird, wobei dieses Siebwasser Füllstoff und Feinstoff auf Faserbasis enthält, die von dem zu dem Stoffauflaufkasten zugeführten Halbstoff getrennt worden sind, und durch das Sieb abgelaufen ist, mittels einer Einrichtung 15 zu der Siebwassergrube 16 und von dort vermischt mit Faserhalbstoff weiter entlang einer Verdünnunshalbstofflinie 24 durch Zentrifugalreinigungseinrichtungen 26 und Entlüftungsvorrichtungen 22 mittels einer Pumpe zu dem Maschinensieb 29 befördert, von wo der Fertigpapierhalbstoff entlang der Linie 28 zu dem Stoffauflaufkasten 10 befördert wird.
Halbstoff mit hoher Dichte, so genannter Dickganzstoff, der typischer Weise sowohl Primärganzstoff als auch Fertigungsausschuss enthält, wird zu dem System von einem (nicht gezeigten) Maschinenkasten entlang einer Linie 20 befördert, mit der eine Vorwärtszufuhrganzstoffströmungsmess- und steuereinheit 38 verbunden ist, die als solche bekannt ist und die die Strömung von Gesamtfeststoffen so steuert, dass sie konstant ist. Der Zweck der konstanten Strömung ist es, die Gesamtdichte in der verdünnten Strömung konstant zu halten, die der Siebwassergrube 16 in der Linie 24 folgt.
Außerdem ist eine Messvorrichtung 40 mit der Linie 20 für den Halbstoff mit der hohen Dichte verbunden, um die Menge an Feinstoff auf Faserbasis oder die Menge an Gesamtfeinstoff zu messen, wobei die Messvorrichtung erfindungsgemäß mit einer Retentionssteuereinheit 42 verbunden ist, die das Hinzufügen der Retentionshilfe mittels einer Strömungsratensteuereinrichtung 44 bei einem Steuerventil 34 zu dem verdünnten Halbstoff, der zu dem Maschinensieb 29 befördert wird, oder zu einem anderen Ort in dem Stoffauflaufkasten steuert.
In dieser Weise kann das Zuführen der Retentionshilfe erfindungsgemäß bei einer derartigen Höhe gehalten werden, dass von dem auf das Sieb zugeführten Halbstoff die erwünschte Gesamtmenge an Fasermaterial, langen Fasern und Feinstoff auf Faserbasis an dem Sieb selbst dann gehalten wird, wenn das Verhältnis der Mengen an langen und kurzen Faseranteilen sich zueinander ändert.
Wenn dies erwünscht ist, ist es möglich, mit der Messvorrichtung 40, die die Menge an Feinstoff misst, eine Vorrichtung zu verbinden, die ein Bestimmen der Menge an verschiedenen Faseranteilen wie beispielsweise Fasern unterschiedlicher Länge in dem Halbstoff ermöglicht. Die unterschiedlichen Faseranteile können verschiedene Gewichtungen beim Bestimmen des Hinzufügens der Retentionshilfe erhalten.
Aus 2 ist ersichtlich, dass andere Eingaben 46 ebenfalls mit der Retentionssteuereinheit 42 verbunden sind, um andere Steuerparameter wie beispielsweise die Dichte des Siebwassers, die eingestellten Produktionswerte und die Variablen für die multivariable Steuerung der Retentionssteuerung zu berücksichtigen.
3 zeigt einen Aufbau gemäß 2, wobei die gleichen Bezugszeichen verwendet sind, sofern diese auftreten. In 3 wird abweichend von der Anordnung von 2 lediglich die Dichte des Faseranteils bei dem Halbstoff mit der hohen Dichte mittels der Dichtemesseinrichtung 48 bei der Feststoffströmungsmess- und Steuereinheit und nicht die Dichte sämtlicher Feststoffe gemessen. Diese Messung kann mittels eines Blattdichtemessgerätes oder einer anderen entsprechenden an sich bekannten Messvorrichtung ausgeführt werden, durch die die Dichte mittels der Scherkraft bestimmt wird.
Die Messvorrichtung 48, die die Dichte des Faseranteils misst, kann mit einer Messvorrichtung 40, die die Menge an Feinstoff auf Faserbasis misst, verbunden sein, wie dies durch die gestrichelte Linie gezeigt ist, wodurch die Gesamtfaserströmung berechnet werden kann. Das Zuführen der Retentionshilfe wird in der in 2 gezeigten Weise auf der Grundlage der Messung der Menge an Feinstoff auf Faserbasis reguliert.
4 zeigt eine Anordnung gemäß 2, bei der eine Füllstoffzuführsteuerung mit der Retentionshilfezuführsteuerung 42, 44 verbunden ist. In 4 sind die gleichen Bezugszeichen wie bei den vorherigen Figuren verwendet, sofern diese auftreten.
Bei der in 4 gezeigten Anordnung wird Füllstoff von der Füllerlinie 50 zu der Linie 24 für den verdünnten Halbstoff unmittelbar nach der Siebwassergrube 16 zugeführt. Das Zuführen des Füllstoffes wird mittels eines Konstantströmungsventils 52, eines Ventils 54 oder einer Pumpe reguliert.
Wenn bei der in 4 gezeigten Anordnung die Gesamtfaserdichte des Halbstoffes mit der hohen Dichte mittels der Steuerung 38 gemäß 2 so gesteuert worden ist, dass sie konstant ist, können sowohl das Zuführen der Retentionshilfe als auch das Zuführen des Füllstoffes, das heißt der Asche in dem Papier auf der Grundlage der Feinstoffmessung 40 gesteuert werden. Wenn beispielsweise die Menge an Feinstoff auf Faserbasis in dem Halbstoff mit der hohen Dichte zunimmt und die Menge an langen Fasern in bezug auf den Feinstoff auf Faserbasis abnimmt, kann eine größere Menge an Feinstoff an der Bahn gehalten werden, indem Retentionshilfe hinzugefügt wird, und die Gesamtfaserströmung von der Siebpartie zu der Pressenpartie das heißt die langen Fasern und Feinstoff auf Faserbasis kann konstant gehalten werden. Durch das Hinzufügen der Retentionshilfe kann nunmehr ein größerer Teil des Feinstoffes auf Faserbasis, von dem jetzt mehr vorhanden ist und der schlechter als die langen Fasern gehalten wird, als zuvor in dem Papier gehalten werden.
Das Hinzufügen der Retentionshilfe würde jedoch gleichzeitig mehr Füllstoff an das Papier als zuvor binden und aufgrund der somit verringerten Menge an Füllstoff würde weniger Füllstoff in dem Wasserumlauf des Nassendes als zuvor verbleiben. Um derartige Änderungen an Füllstoff bei dem Papier zu vermeiden und um die Dichte des Siebwassers so zu steuern, dass sie geeignet, vorzugsweise konstant, ist, kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Menge an zu dem Halbstoff hinzugefügten Füllstoff gemäß der jeweiligen Situation gesteuert werden.
In dieser Weise kann bei dem vorstehend beschriebenen Fall, bei dem die Zunahme an Feinstoff auf Faserbasis ein Hinzufügen der Retentionshilfe erforderlich macht, das Hinzufügen von Feinstoff gleichzeitig vorübergehend verringert werden, um nicht zu viel Füllstoff in dem Papier zu Beginn zu halten. Wenn die Menge an Füllstoff in dem Kurzumlauf abnimmt, kann die Zufuhr an Füllstoff erhöht werden, um ein geeignetes Gleichgewicht bei der Zufuhr des Füllstoffes zu erreichen. In 4 sind die Mengen an Feinstoff auf Faserbasis, Füllstoff und Retentionshilfe an einer Zeitachse durch die Kurven für "Feinstoffanteil", "Füllstoffströmung" und "Retentionshilfeströmung" gezeigt.
5 zeigt gemäß 4 eine andere erfindungsgemäße Anordnung zum Zuführen von Retentionshilfe und Füllstoff zu dem Wasserumlauf an dem Nassende einer Papiermaschine. In 5 sind die gleichen Bezugszeichen wie in 4 verwendet, sofern diese auftreten.
In 5 wird der Faseranteil des Halbstoffes mit der hohen Dichte mittels einer Steuerung 38 unter Verwendung einer Blattdichtemesseinrichtung 48 so gesteuert, dass er konstant ist. Die Dichte des verdünnten Halbstoffes wird somit auf der Grundlage des Faseranteils unabhängig von dem Feinstoff so gesteuert, dass sie konstant ist. Der Feinstoffgehalt in dem Halbstoff mit der hohen Dichte wird mittels der Messvorrichtung 40 gemessen.
In den Fällen, bei denen die Menge an Feinstoff auf Faserbasis vorübergehend in der Bahn zunehmen darf, besteht kein Bedarf an einem Hinzufügen von Retentionshilfe selbst dann, wenn die Menge an Faser enthaltendem Feinstoff in dem Kurzumlauf zunimmt. Jedoch erhöht der zunehmende Faser enthaltende Feinstoff die Retention des Füllstoffes und somit kann es vorübergehend erforderlich sein, das Zuführen des Füllstoffes zu verringern, bis die Menge an Füllstoff in dem Siebwasser abgenommen hat. In dem Fall von 5 ist das Zuführen von Füllstoff vorübergehend mittels einer Steuerung 52 verringert worden. Nach dieser Messung tritt das Füllstoffgleichgewicht in dem Kurzumlauf wieder auf.
Alternativ kann in dem Fall von 5 das Zuführen von Retentionshilfe mittels der Steuerung 42, 44 verringert werden, wodurch das Zuführen des Füllstoffes nicht geändert werden muss.
6 zeigt den Kurzumlauf einer Papiermaschine gemäß 2, an dem beispielsweise Messvorrichtungen für Feinstoff auf Faserbasis an verschiedenen Stellen sitzen. In der Linie 24 für den verdünnten Halbstoff sitzt unmittelbar nach der Siebwassergrube eine Messvorrichtung 56. Vor dem Maschinensieb 29 sitzt eine Messvorrichtung 58. In der Umgehungssammellinie 11 des Stoffauflaufkastens 10 oder in seinem Umgehungsumlauf sitzt eine Messvorrichtung 60. Auch in dem Kanal 15, der von dem Sieb zur Siebwassergrube 16 führt, sitzt eine Messvorrichtung 62. Wenn das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird, können die Messvorrichtungen zum Messen der Menge an Feinstoff auf Faserbasis an sämtlichen derartigen Punkten in dem Kurzumlauf sitzen, von denen Informationen in Bezug auf die Dichte des Feinstoffs erforderlich ist. Die Messvorrichtungen sind in einer an sich bekannten Weise mit den erwünschten Steuereinheiten verbunden.
Die vorliegende Erfindung soll nicht auf die vorstehend in beispielartiger Weise beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern breit innerhalb des Umfangs der in den beigefügten Patentansprüchen definierten erfinderischen Idee gelten.
Zusammenfassung
Es ist ein Verfahren und eine Anordnung zum Steuern des sogenannten Kurzumlaufs bei einer Papiermaschine oder dergleichen offenbart, bei dem die Steuerung von zumindest einer Eigenschaft des verdünnten Faser enthaltenden Halbstoffs, der zu dem Stoffauflaufkasten geleitet wird, auf eine Dichtemessung oder -bestimmung in dem Papier, in dem Faser enthaltenden Halbstoff mit der hohen Dichte, in dem verdünnten Halbstoff und/oder in dem Siebwasser gegründet ist. Bei der Steuerung wird die Menge an Feinstoff auf Faserbasis in dem Halbstoff auf Faserbasis mit der hohen Dichte, in dem verdünnten Halbstoff auf Faserbasis und/oder in dem Siebwasser bestimmt, und das erhaltene Ergebnis wird verwendet, um zumindest eine Eigenschaft des zu dem Stoffauflaufkasten zu befördernden Faser enthaltenden Halbstoff zu steuern.

Claims

Verfahren zum Steuern des sogenannten Kurzumlaufs bei einer Papiermaschine oder dergleichen, wobei der Kurzumlauf zumindest die folgenden Stufen umfasst: (a) Verdünnung mit Siebwasser von einem Faser enthaltenden Halbstoff mit hoher Dichte, der zu dem Kurzumlauf zu befördern ist; (b) Zuführen des Faser enthaltenden Halbstoffes, der bei Stufe (a) verdünnt worden ist, in den Stoffauflaufkasten und weiter auf das Sieb; (c) Trennen des Wassers von dem verdünnten Faser enthaltenden Halbstoff, der auf das Sieb zugeführt worden ist; (d) Befördern des bei Stufe (c) abgetrennten Wassers, des sogenannten Siebwassers, zu Stufe (a) und (e) eine Steuerung von zumindest einer Eigenschaft des verdünnten Faser enthaltenden Halbstoffes, der zu dem Stoffauflaufkasten zu befördern ist, wobei die Steuerung auf eine Dichtemessung oder -bestimmung gegründet ist, die in dem Papier, in dem Faser enthaltenden Halbstoff mit der hohen Dichte, in dem verdünnten Faser enthaltenden Halbstoff und/oder in dem Siebwasser ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren eine Stufe (f) aufweist, bei der die Menge an Feinstoff auf Faserbasis in dem Halbstoff auf Faserbasis mit der hohen Dichte, dem verdünnten Halbstoff auf Faserbasis und/oder dem Siebwasser bestimmt wird, und wobei das erhaltene Ergebnis für die Steuerung bei der Stufe (e) verwendet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Retentionshilfe oder einem anderen Mittel, das die Retention beeinflusst, die zu dem verdünnten Faser enthaltenden Halbstoff zugeführt wird, im Verlauf der Steuerung bei Stufe (e) reguliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge an Füllstoff oder einem anderen entsprechenden Mittel, das zu dem verdünnten Faser enthaltendem Halbstoff zugeführt wird und die Eigenschaften des herzustellenden Papiers beeinflusst, in dem Verlauf der Steuerung bei Stufe (e) reguliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des Siebwassers im Verlauf der Steuerung bei Stufe (e) reguliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hinzufügen von Faser enthaltendem Feinstoff in den Faser enthaltenden Halbstoff mit hoher Dichte, den verdünnten Faser enthaltenden Halbstoff und/oder das Siebwasser im Verlauf der Steuerung bei Stufe (e) reguliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 zum Steuern des Kurzumlaufs für ein Steuern der Retention an dem Nassende einer Papiermaschine oder dergleichen, wobei bei diesem Verfahren mit Siebwasser verdünnter Faser enthaltender Halbstoff zu dem Stoffauflaufkasten befördert wird, wobei zu dem Halbstoff ein die Retention beeinflussendes Mittel, Füllstoff oder ein anderes entsprechendes Mittel, das die Eigenschaften oder das Laufverhalten des Papiers beeinflusst, hinzugefügt worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass bei Stufe (f) – die Menge an Feinstoff auf Faserbasis in dem Papier, in dem Halbstoff auf Faserbasis mit der hohen Dichte, in dem verdünntem Halbstoff auf Faserbasis oder in dem Siebwasser bestimmt wird – durch Messungen der Menge an Feinstoff auf Faserbasis, – durch Berechnen von den Gesamtdichte- und Faserdichtemessungen für das Material auf Faserbasis oder – durch Berechnen von den Gesamtdichte-, Faserdichte- und Füllstoffdichtemessungen, und bei Stufe (e) – das Hinzufügen eines die Retention beeinflussenden Mittels gemäß der erhaltenen Bestimmung gesteuert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hinzufügen des die Retention beeinflussenden Mittels zu dem Augenblick geändert wird, bei dem eine wesentliche Änderung bei der Menge an Feinstoff auf Faserbasis an dem Zuführpunkt des die Retention beeinflussenden Mittels stattfindet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hinzufügen von Füllstoff zu dem Zeitpunkt geändert wird, bei dem eine wesentliche Änderung bei der Menge an Feinstoff auf Faserbasis an dem Zuführpunkt des Füllstoffes stattfindet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfaserdichte des Faser enthaltenden Halbstoffes mit der hohen Dichte, der zu dem Kurzumlauf zu befördern ist, der den Faseranteil und den Feinstoff auf Faserbasis umfasst, konstant gehalten wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte des Feinstoffs auf Faserbasis durch eine Messung auf der Grundlage von Mikrowellen gemessen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserdichte und die Dichte des Feinstoffs auf Faserbasis separat gemessen werden und die Gesamtfaserdichte auf der Grundlage der erhaltenen Messungen berechnet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserdichte durch eine Messung auf der Grundlage der Scherkraft wie beispielsweise mittels eines Blattdichtemessgerätes gemessen wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfaserdichte mittels einer Vorwärtszuführ-Dichtesteuerung so gesteuert wird, dass sie konstant ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdichte des Faser enthaltenden Halbstoffes mit der hohen Dichte, der zu dem Kurzumlauf zu befördern ist, der Fasern, Feinstoff auf Faserbasis und andere Feinstoffe enthält, konstant ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Feinstoffs auf Faserbasis in dem Siebwasser durch eine Messung stattfindet.
Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Feinstoffs auf Faserbasis in dem Siebwasser aus der Differenz zwischen der Gesamtdichte des Siebwassers und der Aschendichte berechnet wird, die die Menge an Feinstoff auf Faserbasis in dem Siebwasser repräsentiert.
Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die Menge an Füllstoff in dem Papier, in dem Halbstoff mit der hohen Dichte, in dem verdünnten Halbstoff und/oder in dem Siebwasser gemessen wird und – das Hinzufügen des die Retention beeinflussenden Mittels gemäß der gemessenen Menge an Füllstoff reguliert wird.
Anordnung zum Steuern des Kurzumlaufs bei einer Papiermaschine oder dergleichen mit: (a) einem Verdünnungsgerät, das einen zu dem Kurzumlauf zu befördernden Faser enthaltenden Halbstoff mit hoher Dichte mit Siebwasser verdünnt; (b) einem Zuführgerät zum Zuführen des verdünnten Faser enthaltenden Halbstoffes zu dem Stoffauflaufkasten und weiter auf das Sieb; (c) ein Abtrenngerät zum Abtrennen des Wassers von dem auf das Sieb zugeführten verdünnten Faser enthaltenden Halbstoff; (d) einem Fördergerät zum Befördern des abgetrennten Wassers, des sogenannten Siebwassers, zu dem Verdünnungsgerät und (e) einem Zuführgerät zum Zuführen eines die Eigenschaften des Papiers, wie beispielsweise die Haltfähigkeit, beeinflussenden Mittels zu dem Faser enthaltenden Halbstoff mit der hohen Dichte, dem verdünnten Faser enthaltenden Halbstoff und/oder dem Siebwasser, und Steuervorrichtungen zum Regulieren des Zuführens von diesem beeinflussenden Mittel, (e') Steuervorrichtungen zum Bestimmen der Menge an Feststoff in dem Papier, in dem Faser enthaltenden Halbstoff mit der hohen Dichte, in dem verdünnten Faser enthaltenden Halbstoff und/oder in dem Siebwasser, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtungen der Anordnung Mess- und/oder Berechnungsvorrichtungen aufweisen, um die Menge an Feinstoff auf Faserbasis in dem Halbstoff auf Faserbasis mit der hohen Dichte, dem verdünnten Halbstoff auf Faserbasis und/oder dem Siebwasser zu bestimmen.
Anordnung gemäß Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Steuervorrichtung eine multivariable Steuereinrichtung verbunden ist, um zwei oder mehr Steuerparameter mit der Steuervorrichtung zu verbinden.