DE19736048A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines Bahneigenschaftsprofils - Google Patents
Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines BahneigenschaftsprofilsInfo
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- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
- D21G9/00—Other accessories for paper-making machines
- D21G9/0009—Paper-making control systems
- D21G9/0027—Paper-making control systems controlling the forming section
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung
oder Regelung eines Bahneigenschaftsprofils einer
Papier- oder Kartonbahn im Herstellungsprozeß einer
Papier- oder Kartonmaschine gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein
Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines
Bahneigenschaftsprofils einer Papier- oder Kartonbahn
Herstellungsprozeß einer Papier- oder
Kartonmaschine.
Bei der Herstellung einer Papier- oder Kartonbahn gibt
es im Herstellungsprozeß zahlreiche Störfaktoren, die
die Bahneigenschaften der Papier- oder Kartonbahn,
sowohl bezüglich ihrer Gleichmäßigkeit über die
Maschinenbreite hinweg, als auch bezüglich ihrer
Konstanz während des Herstellungsprozesses, negativ
beeinflussen können. Zu diesen Störfaktoren gehören
beispielsweise Temperaturschwankungen,
Druckschwankungen und Fertigungstoleranzen oder auch
Fehler in der Ausführung oder Einstellung der
Papiermaschine beim Herstellungsprozeß. Die
wesentlichen Bahneigenschaften, die die Qualität des
erzeugten Papieres beeinflussen, sind das
Flächengewicht, die Faserorientierung und die
Formation. Allerdings spielen auch Eigenschaften, wie
der Aschegehalt, die Opazität, die Feuchtigkeit, die
Bahndicke und die Rauhigkeit der Bahn eine wesentliche
Rolle bei den Qualitätskriterien einer Papierbahn. In
der Regel wird versucht, die obengenannten
Bahneigenschaften über die gesamte Breite der Bahn und
über die gesamte Länge der Bahn möglichst gleichmäßig
und konstant zu halten.
Zur Beeinflussung eines Bahneigenschaftsprofils einer
Papier- oder Kartonbahn ist folgender Stand der
Technik bekannt:
Aus der Patentschrift DE 35 35 849 ist es bekannt, die
Weite des Auslaufspaltes eines Stoffauflaufes an
bestimmten Stellen der Bahnbreite so zu verändern, daß
sich der Durchsatz der Stoffsuspension entsprechend
örtlich verändert. Wenn sich der Durchsatz der
Stoffsuspension mit über die Maschinenbreite gleicher
Konzentration örtlich verändert, bewirkt dieses eine
Einflußnahme auf die Menge der Feststoffe an dieser
Stelle der Bahn. Somit kann durch diese Maßnahme eine
Einstellung des Flächengewichts-Querprofils erreicht
werden.
In einer anderen Patentanmeldung DE 40 19 593 A1 der
Anmelderin, die den Oberbegriff des Anspruches 1
bildet, wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Regelung des Flächenmasseprofils der Bahn offenbart.
Hierbei soll bei einem Abweichen des
Flächenmasseprofils der Papierbahn an einer bestimmten
Stelle der Bahnbreite die Konzentration des
Stoffsuspensionsstromes an dieser Stelle geändert
werden. Um dies zu erreichen wird vorgeschlagen, den
Stoffauflauf zumindest teilweise über die
Maschinenbreite zu sektionieren und mit Hilfe von
geregelten Sektionsströmen mit individuell
einstellbarer Konzentration zu beschicken. Die
individuelle Einstellung der Konzentration des
jeweiligen Sektionsstromes erfolgt durch eine Regelung
der Zuströmverhältnisse zweier Einzelströme mit
konstanter- jedoch unterschiedlicher Konzentration.
Aufgrund des unterschiedlichen Gehaltes der
Sektionsströme an Faserstoff, Asche und sonstiger
Zuschlagstoffe ergibt sich eine Änderung des
Flächengewichtes an der entsprechenden Stelle der
Bahnbreite.
Im Regelverfahren wird das Flächengewichts-Querprofil
der Papierbahn am Ende der Papiermaschine gemessen und
mit einem Regelkreis die Zuströmverhältnisse der
beiden Einzelströme unterschiedlicher Konzentration,
die den jeweiligen Sektionsstrom bilden so geregelt,
daß ein möglichst gleichmäßiges Flächengewichts-
Querprofil entsteht.
Eine ähnliche Steuer-/Regeleinrichtung, sowie ein
Verfahren zur Regelung des Flächengewichts-Querprofils
und des Faserorientierungs-Querprofils ist aus der
Patentanmeldung DE 42 39 845 der Anmelderin bekannt.
Diese Anmeldung sieht vor, den Stoffauflauf ebenfalls
zumindest teilweise sektional auszubilden und die
Papierstoffsuspension in den einzelnen Sektionen durch
eine Zuspeisung von Verdünnungswasser oder anderen
Fluiden in seiner Konsistenz und/oder
Faserorientierung zu beeinflussen, um so das
entsprechende Querprofil zu regeln. Ein ähnlicher
sektionaler Stoffauflauf ist aus der Patentschrift DE 43 16 054
bekannt.
Weiterhin wird auf die Patentschrift DE 196 34 997
hingewiesen, die eine Regeleinrichtung mit einer
Mehrzahl von Meßsensoren und ein Verfahren zur
Regelung von verschiedenen Bahneigenschaftsprofilen
beschreibt. Ebenfalls wird auf die Patentschrift DE 196 34 996
hingewiesen, die einen sektional
stoffdichtegeregelten Stoffauflauf mit einer
Papierstoffkonsistenzregelung offenbart.
In den Patentanmeldungen DE 42 11 291 und DE 42 11 290
ist eine sektionale Stoffdichteregelung eines
Stoffauflaufes mit einem einzigen Ventil je Sektion
bei gleichbleibenden Volumenstrom dargestellt. In den
Patentanmeldungen DE 40 19 593 und DE 41 12 347 ist
eine Stoffdichteregelung und Volumenstromregelung für
einen sektionierten Stoffauflauf mit zwei Ventilen je
gezeigt.
Der Inhalt aller obengenannten Patentschriften wird
hiermit vollumfänglich, ohne das hierauf weiter Bezug
genommen wird, in den Offenbarungsgehalt dieser
Anmeldung aufgenommen.
Ein wesentliches Problem der obengenannten Regel- und
Steuervorrichtungen und Verfahren des obengenannten
Standes der Technik besteht darin, daß sich unter
ungünstigen Verhältnissen einzelne Stellglieder, wie
zum Beispiel Ventile zur Regelung der
Stoffkonzentration oder Stoffkonsistenz, oder auch
Verstelleinrichtungen an der Stoffauflaufblende, in
einer Endposition befinden können. Wird in einer
derartigen Situation eine weitergehender, über die
Endposition des Stellgliedes hinausgehender
Steuerbefehl an das entsprechende Stellglied gegeben,
so kann dieser nicht ausgeführt werden. Dadurch
erfolgt keine gewünschte Änderung der Bahneigenschaft
an der entsprechenden Stelle des Profils, obwohl das
Prozeßleitsystem die Notwendigkeit einer
entsprechenden Änderung erkannt hat und es entsteht
eine Selbstblockierung des Regelsystems.
Eine solche Endposition eines Stellgliedes kann
beispielsweise darin bestehen, daß ein Ventil einer
Verdünnungswasser-Zuleitung eines Mischers entweder in
maximaler Auf- oder maximaler Zu-Position steht und
somit keine weitere Änderung der Stoffkonzentration
der entsprechenden Sektion möglich ist. Es kann
allerdings auch sein, daß an einer Blende des
Stoffauflaufes zum Beispiel die maximale Öffnung der
Blende eingestellt ist und eine weitere Öffnung
angefordert wird und hierzu keine Möglichkeit besteht.
Diese Situationen führen dazu, daß das
Bahneigenschafts-Querprofil durch die Regeleinrichtung
nicht verbessert werden kann und somit mit
wesentlichen Qualitätseinbußen im Herstellungsprozeß
zu rechnen ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die bekannte
Regeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1 dahingehend zu verbessern, daß die obengeschilderte
Selbstblockierung der Regelung vermieden wird.
Weiterhin soll ein entsprechendes Verfahren zur
Steuerung oder Regelung eines Bahneigenschaftsprofils
vorgeschlagen werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des
ersten Vorrichtungsanspruches und des ersten
Verfahrensanspruches gelöst.
Gemäß dem ersten Vorrichtungsanspruch wird
vorgeschlagen, eine Vorrichtung zur Steuerung oder
Regelung eines Bahneigenschaftsprofils einer Papier-
oder Kartonbahn im Herstellungsprozeß einer Papier-
oder Kartonmaschine, mit mindestens einem
einstellbaren Mittel zur maschinenbreiten
Beeinflussung mindestens einer Bahneigenschaft, einer
Vielzahl von einstellbaren Mitteln zur sektionalen
Beeinflussung mindestens einer Bahneigenschaft,
mindestens einem Mittel zur direkten oder indirekten
Messung des Querprofils der mindestens einen
Bahneigenschaft und mindestens einem Mittel zur
Steuerung oder Regelung der Vielzahl von einstellbaren
Mitteln zur sektionalen Beeinflussung des mindestens
einen Querprofils der mindestens einen Bahneigenschaft
dahingehend fortzuentwickeln, daß ein Mittel zur
Einbeziehung der Information über die Stellung eines
Mittels oder mehrerer Mittel der Vielzahl von
einstellbaren Mitteln zur sektionalen Beeinflussung
der mindestens einen Bahneigenschaft zur Regelung oder
Steuerung des Mittels oder der Mittel zur
maschinenbreiten Beeinflussung der mindestens einen
Bahneigenschaft vorgesehen ist.
Gemäß dem ersten Verfahrensanspruch wird
vorgeschlagen, ein Steuer- oder Regelungsverfahren
eines Bahneigenschaftsprofils einer Papier- oder
Kartonbahn im Herstellungsprozeß einer Papier- oder
Kartonmaschine so auszugestalten, daß mindestens ein
Profil einer Bahneigenschaft gemessen wird, die
Meßsignale in eine Rechnereinheit, mit der Berechnung
einer notwendigen Korrektur zur Erreichung des
gewünschten Profils dieser Bahneigenschaft,
eingespeist werden, wonach aufgrund der Berechnung
gegebenenfalls eine Verstellung mindestens eines
Stellgliedes zur sektionalen Beeinflussung dieser
Bahneigenschaft durchgeführt wird. Weiterhin wird die
Position mindestens eines Stellgliedes oder mehrerer
Stellglieder einer Vielzahl der Stellglieder zur
sektionalen Beeinflussung der Bahneigenschaft
bestimmt, die Position der Stellglieder in einer
Recheneinheit verarbeitet wird, um eine Korrektur
eines oder mehrerer Stellglieder zur maschinenbreiten
Beeinflussung der Bahneigenschaft zu berechnen und
anschließend eine Korrektur der Bahneigenschaft durch
die Verstellung eines Stellgliedes oder der
Stellglieder zur maschinenbreiten Beeinflussung dieser
Bahneigenschaft durchzuführen.
Der Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, in
einem Regelprozeß oder in einer Regelvorrichtung die
bisher bekannte Situation der Verstellung einzelner,
nur auf eine bestimmte Sektion wirkender Stellglieder
durch die Verstellung eines auf die gesamte Bahnbreite
wirkenden Stellgliedes für eine bestimmte
Bahneigenschaft zu überlagern, so daß sich die
sektional wirkenden Stellglieder möglichst nicht in
einer Endposition befinden und damit eine weitere
Verstellbarkeit der Bahneigenschaft durch diese
sektionalen Stellglieder erhalten bleibt.
Ein mögliches Kriterium für die Verstellung des
Stellgliedes mit maschinenbreiter Wirkung der
Bahneigenschaft könnte zum Beispiel die Abweichung des
Mittelwertes der sektionalen Stellglieder von ihrer
Mittelstellung sein.
Ein anderes vorteilhaftes Kriterium zur Durchführung
einer maschinenbreiten Einflußnahme könnte der Abstand
des jeweils maximal beziehungsweise minimal stehenden
Stellgliedes von ihrer möglichen Endposition
darstellen. Das Ziel einer Korrektur durch das
maschinenbreit wirkende Stellglied liegt dann darin,
den Abstand des maximal stehenden Stellgliedes vom
möglichen Maximum und des minimal stehenden
Stellgliedes vom möglichen Minimum soweit wie möglich
anzugleichen.
An Stelle der Position der Stellglieder als
Regelgröße, kann beispielsweise auch eine bestimmte,
gemessene Suspensionseigenschaft am Ausgang eines
Mischers oder ein sonstiges Ergebnis, das durch die
Position eines sektional wirkenden Stellgliedes
beeinflußt wird, genutzt werden. Ebenfalls kann als
Regelgröße eine Bahneigenschaft dienen, die mit der
Position des Stellgliedes direkt oder indirekt
korreliert. Eine weitere Möglichkeit zur Erreichung
der Information über die Position der sektional
wirkenden Stellglieder kann aus einer einfachen
Berechnung der Historie der Stellbefehle an die
einzelnen Stellglieder erfolgen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen zum ersten Vorrichtungsanspruch, in
Unteransprüchen zum ersten Verfahrensanspruch und
in der nachfolgenden Figurenbeschreibung angegeben.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und
nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der
Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen
Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen
oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den
Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die
Zeichnung.
Fig. 1+2 Grafische Darstellungen zweier
erfindungsgemäßen Regelsituationen;
Fig. 3 Schematische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Regelvorrichtung mit
Flächengewichtsregelung mit
Verdünnungszufuhr in der
Hochkonzentrationsleitung;
Fig. 4 Schematische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Regelvorrichtung mit
Flächengewichtsregelung mit
Verdünnungszufuhr in der
Niederkonzentrationsleitung;
Fig. 5 Schematische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Regelvorrichtung mit
Flächengewichtsregelung mit einer
Querverbindung zwischen der Hoch- und
Niederkonzentrationsleitung.
In der Fig. 1 ist eine grafische Darstellung einer
erfindungsgemäßen Regelsituation gezeigt. Die
Teilfigur 1a zeigt die Darstellung eines
Bahneigenschafts-Querprofils. Auf der Abszisse ist die
Position bezüglich der Maschinenbreite aufgetragen.
Die Ordinate zeigt die Werte der Bahneigenschaft.
Beispielsweise kann es sich hierbei um das
Flächengewicht, den Aschegehalt, die Bahndicke oder
andere, weiter oben angegebene Bahneigenschaften
handeln.
Der Verlauf der aktuellen Bahneigenschaft ist in der
Kurve 1 dargestellt, während die gestrichelte Linie 2
den idealen Sollwert dieser Bahneigenschaft darstellt.
Der dargestellte Verlauf der Bahneigenschaft durch die
Kurve 1 zeigt die Abweichungen der Bahneigenschaft vom
idealen Bahneigenschafts-Querprofil an, wie sie im
normalen Betrieb einer Papiermaschine vorkommen. Das
heißt, die Korrekturen an den vorhandenen
Stellgliedern zur Optimierung des Bahneigenschafts-
Querprofils sind bereits soweit wie möglich
vorgenommen.
In der darunterliegenden Fig. Ib ist die aktuelle
Stellgliedsituation von fünf ausgewählten
Stellgliedern über die Bahnbreite dargestellt. Auf der
Abszisse ist wiederum die Position bezüglich der
Maschinenbreite aufgetragen und die Ordinate zeigt ein
Maß für die anliegende Einstellung des jeweiligen
Stellgliedes an. Die Linien 3 und 4 zeigen die maximal
beziehungsweise minimal mögliche Endposition der
jeweiligen Stellglieder an. Mit den Pfeilen 5.1 bis
5.5 ist die jeweilige Einstellsituation der einzelnen
Stellglieder angegeben, wobei ausschließlich die Länge
der Pfeile also der Abstand der Pfeilspitze von der
Basislinie 6 die Einstellposition des Stellgliedes
darstellt. In der gezeigten Momentansituation der
Stellglieder ist zu erkennen, daß sich alle
Stellglieder in der oberen Hälfte ihres
Einstellbereiches zwischen den Linien 3 und 4
befinden, wobei das Stellglieder 5.3 sogar seine
Maximalstellung erreicht hat.
Zusätzlich zu den Stellungen der sektionalen
Stellglieder 5.1 bis 5.5 ist das, für die
maschinenbreite Verstellung der Bahneigenschaft
verantwortliche Stellglied 7 mit seiner derzeitigen
Position dargestellt, das wiederum die Basislinie 6
für die sektionalen Stellglieder 5.1 bis 5.5 angibt.
Erfindungsgemäß wird nun durch ein auslösendes
Ereignis eine Verstellung der Stellgliedposition 7,
des über die gesamte Bahnbreite wirkenden
Stellgliedes, ausgelöst und eine Parallelverschiebung
aller sektionalen Stellgliedpositionen 5.1 bis 5.5
bewirkt.
Diese Situation ist in der Fig. 1c dargestellt. Hier
wird die Regelgröße des Stellgliedes 7 reduziert, so
daß die Basis für die sektionalen Stellglieder 5.1 bis
5.5 angehoben wird, wodurch nach einer entsprechenden
Einschwingphase die einzelnen Stellgrößen 5.1 bis 5.5
reduziert werden und sich wieder in einem mittleren
Stellbereich befinden. In diesem Regelbereich ist nun
wieder eine optimale Regelbarkeit der sektionalen
Stellglieder erreicht.
Das auslösende Ereignis für die Verstellung des
maschinenbreit wirkenden Stellgliedes kann
beispielsweise das Erreichen einer Endposition eines
sektional wirkenden Stellgliedes darstellen. Ebenso
kann allerdings auch eine ständige Regelung des
maschinenbreit wirkenden Stellgliedes derart erfolgen,
daß der Regelmechanismus versucht für die sektional
wirkenden Stellglieder einen möglichst großen Abstand
der maximal beziehungsweise minimal stehenden
Stellglieder von der Maximal- beziehungsweise
Minimalstellung zu bewirken. Dies ist insofern von
Vorteil, daß in der Regel der lineare Regelbereich
eines Stellgliedes im mittleren Stellbereich zu finden
ist und dadurch eine Vereinfachung des Regelverhaltens
des gesamten Systems erreicht werden kann.
In der Fig. 2 ist eine ähnliche Situation wie in
Fig. 1 dargestellt. Fig. 2a ist identisch mit Fig.
1a. In der Fig. 2b ist zusätzlich der Mittelwert 8
der Summe aller Stellgliedpositionen 5.1 bis 5.5 der
sektionalen Stellglieder angegeben. Es ist zu
erkennen, daß der durch die Linie 8 dargestellte
Mittelwert in der in der Fig. 2b dargestellten
Situation von der mittleren Position zwischen
Maximaleinstellung 3 und Minimaleinstellung 4 der
Stellglieder abweicht.
Diese Abweichung oder eine bestimmte, vorgegebene
Größe dieser Abweichung kann als auslösendes Ereignis
für die Verstellung des maschinenbreit wirkenden
Stellgliedes angesehen werden. Wird das maschinenbreit
wirkende Stellglied in seiner Stellgröße 7 nun
entsprechend geführt, so wandert der Mittelwert der
einzelnen, sektional wirkenden Stellglieder 5.1 bis
5.5 wieder in den mittleren Bereich zwischen der
Maximaleinstellung 3 und der Minimaleinstellung 4 der
sektional wirkenden Stellglieder ein.
Erfindungsgemäß ist es möglich, die Rückführung der
sektionalen Stellglieder nach einer Änderung des
bahnbreit wirkenden Stellgliedes über die normale
Regelstrecke durchzuführen. Dies bedingt jedoch, daß
durch die relativ langen Laufzeiten der Papierbahn
innerhalb einer Papiermaschine bis zur Messung der
betrachteten Bahneigenschaft eine lange Laufzeit und
damit eine etwas träge Regelung entsteht.
Eine vorteilhaft günstigere Situation ergibt sich,
wenn gleichzeitig mit der Verstellung des bahnbreit
wirkenden Stellgliedes für eine bestimmte
Bahneigenschaft vom Regelsystem ein Befehl zu einer
gleichzeitigen und über die Maschinenbreite
gleichmäßigen Gegensteuerung aller sektional wirkenden
Stellglieder gegeben wird. Diese Gegensteuerung durch
alle sektional wirkenden Stellglieder sollte dabei
möglichst eine vom Betrag gleich große, jedoch
entgegengesetzte Wirkung zur Verstellung des
maschinenbreit wirkenden Stellgliedes erzeugen. Auf
diese Weise wird eine nur geringe bis keine
Auswanderung des gesamten Profils vom Sollzustand
erwirkt. Außerdem reduziert sich die Einschwingzeit in
eine optimale Regelsituation erheblich.
In der Fig. 3 ist eine erfindungsgemäße
Regelvorrichtung für eine Flächengewichtsregelung mit
Hilfe eines stoffdichtegeregelten Stoffauflaufes
dargestellt.
Der stoffdichtegeregelte Stoffauflauf 10 erhält über
eine Hochkonzentratleitung 15, die über eine geregelte
Pumpe 18 beschickt wird, die Stoffsuspension mit hoher
Konzentration CH, der vor dem Eingang in den
Stoffauflauf in einzelne Sektionalströme 15.1, 15.2
und 15.3 aufgeteilt wird. In dieser Darstellung sind
aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich drei
Teilströme dargestellt. In den realen Verhältnissen
ist die Anzahl der Stoffauflaufsektionen jedoch
wesentlich höher. Die einzelnen Sektionalströme 15.1
bis 15.3 werden vor dem Eintritt in den Stoffauflauf
mit einzeln, volumenstromgeregelten Verdünnungsströmen
16.1 bis 16.3 mit niedriger Konzentration CL versorgt.
Die Volumenstromregelung der sektionalen
Verdünnungsströme 16.1 bis 16.3 erfolgt durch
Drosselvorrichtungen 23.1 bis 23.3, die als sektionale
Stellglieder wirken. Die Einstellung der sektionalen
Stellglieder erfolgt über die Steuerleitungen 28.1-28.3,
die durch eine entsprechende Recheneinheit 31
bedient werden.
In der dargestellten Ausführungsform wird davon
ausgegangen, daß an der Zusammenführung der einzelnen
Mischströme hoher und niedrigem Konzentration ein
Mischer verwendet wird, wie er in der Patentanmeldung
DE 42 11 291 oder DE 42 11 290 beschrieben ist. In
diesem Fall ist es ausreichend je Sektion ein Ventil
einzusetzen um einen jeweils gleichbleibenden,
sektionalen Gesamtvolumenstrom zu erhalten. Es liegt
jedoch auch im Rahmen der Erfindung die Steuerung der
sektionalen Gesamtvolumenströme durch das
Zusammenwirken jeweils zweier Drosselvorrichtungen zu
bewirken. Letztere Funktionsweise ist beispielhaft in
den Patentanmeldungen DE 40 19 593 und DE 41 12 347
dargestellt.
Der Stoffauflauf 10 gibt seine Stoffsuspension als
eine maschinenbreite Schicht auf ein Sieb 12, auf dem
im weiteren Verlauf der Maschine eine Faserbahn
gebildet wird, indem diese stark entwässert und
getrocknet und am Ende der Maschine auf eine Rolle 15
aufgewickelt wird. Vor der Aufwicklung auf die Rolle
15 wird über einen Meßrahmen 12 das Flächengewichts-
Querprofil der Papierbahn gemessen und über die
Leitung 14 dem Prozeßleitsystem 30 mit seiner
Recheneinheit zugeführt. Die Recheneinheit des
Prozeßleitsystems 30 errechnet anhand des gemessenen
Querprofils die notwendige Verstellung der sektionalen
Stellglieder, in diesem Fall der Drosselvorrichtungen
23.1 bis 23.3, und gibt diese Information über die
Leitung 33 an die Recheneinheit 31 weiter, von der aus
die Einstellung der Stellglieder 23.1 bis 23.3 über
die Gesamtsteuerleitung 28, die sich in die
Einzelsteuerleitungen 28.1-28.3 aufteilt vorgenommen
wird. Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich die
Ansteuerung der einzelnen Stellglieder über ein
Bussystem durchzuführen.
Das Prozeßleitsystem 30 erhält zusätzlich über eine
oder mehrere Meßstellen die Information über die
Konsistenz der Stoffsuspension im Stoffauflauf durch
die Meßstrecke 24 und/oder Information über das
Retentionsverhalten über die Meßstrecke 25. Weiterhin
steuert das Prozeßleitsystem 30 die großen
Suspensionsströme über die Pumpen 18 und 19 in den
Versorgungsleitungen 15 und 16 des Stoffauflaufes. Für
eine genauere Einstellung der Stoffsuspensionszuführung
kann, wie im vorliegenden Beispiel geschehen, ein
Durchflußmesser 22 im Verdünnungsstrom vorgesehen
werden; entsprechendes kann für alle Dosiersysteme in
diesem Regelsystem verwirklicht werden.
Erfindungsgemäß wird nun dem Prozeßleitsystem 30
zusätzlich über eine weitere Datenleitung 32 die
Information über die Stellung der Drosselvorrichtungen
23.1 bis 23.3 mitgeteilt. Diese Information kann
entweder wie hier errechnet werden oder über
entsprechende Meßeinrichtungen direkt an den
Stellgliedern der Drosselvorrichtungen 23.1 bis 23.3
abgenommen werden sein. Auf der Basis der errechneten
Stellung der sektionalen Drosselvorrichtungen 23.1 bis
23.3 errechnet das Prozeßleitsystem eine notwendige
Änderung der Konzentration des Dickstoffes in der
Leitung 15 und öffnet oder schließt ein maschinenbreit
wirkendes Stellglied. In diesem Fall ist dies das
Drosselventil 20 in der zusätzlichen Zufuhr eines
Verdünnungsfluids über die Zufuhrleitung 17 zur
Hochkonzentratleitung 15. Die Zufuhrleitung 17 führt
entweder Frischwasser oder Verdünnungswasser, mit
dessen Hilfe die Konzentration des Dickstoffes
verändert werden kann. Durch diese Veränderung wird
eine maschinenbreite Anhebung der Absenkung der
Konzentration der Stoffsuspension bewirkt, wodurch die
Position der Stellglieder 23.1 bis 23.3 wieder in die
Nähe der gewünschten Normalposition gerückt werden
kann. Erfindungsgemäß kann dies entweder über die
normale Regelstrecke, durch Messung des Ergebnisses am
Meßrahmen 12, erfolgen. Allerdings ist es auch
möglich, das notwendige Regelergebnis voraus zu
berechnen und entsprechend eine gleichzeitige
Verstellung der sektionalen Stellglieder 23.1 bis 23.3
zu bewirken. Zur genaueren Dosierung des zugeführten
Verdünnungsfluids über die Leitung 17 ist ein
Durchflußmesser 21 vorgesehen, der über die Leitung 26
mit dem Prozeßleitsystem 30 verbunden ist.
Eine andere Alternative der Ausgestaltung dieses
erfindungsgemäßen Regelsystems kann darin bestehen,
daß die Zufuhrleitung 17 mit Frischwasser oder reinem
Siebwasser versorgt wird und an die Zufuhrleitung 16
der Niederkonzentratzufuhr 16 angeschlossen ist. Diese
Ausführungsart ist in der Fig. 4 dargestellt.
Eine weitere Möglichkeit zur maschinenbreiten Regelung
der Stoffdichte in den Zufuhrleitungen der Hoch-
und/oder Niederkonzentratleitungen 15, 16 zum
Stoffauflauf kann darin bestehen, diese beiden
Zufuhrleitungen über eine weitere Förderleitung 17
miteinander zu verbinden. Wird nun notwendig die
Konzentration in der Hochkonzentratleitung 15 zu
reduzieren, so wird lediglich die Menge der
Suspensionszufuhr von der Niederkonzentratleitung 16
zur Hochkonzentratleitung 15 erhöht oder im
umgekehrten Falle erniedrigt. Dies kann beispielsweise
durch eine drehzahlgeregelte Pumpe 20 in Verbindung
mit einem Durchflußmesser 21 geschehen. Eine derartige
Ausführung ist in der Fig. 5 dargestellt.
Beschrieben werden Maßnahmen in den Fig. 3, 4 und
5, um die Konsistenz in den Leitungen 15 (QH) und 16
(QL) zu verändern.
Es kann auch sinnvoll sein, ohne zusätzliches
Siebwasser (Leitung 17) zuzuführen, das Verhältnis von
QL/QH zu verändern, indem beispielsweise über dieses
Verhältnis die Pumpen 18 und 19 geregelt wird.
Die Volumenströme QL und QH können hierbei mit
Durchflußmesser gemessen und/oder aus Betriebsdaten
berechnet werden.
Mit all den aufgezeigten Ausführungsformen ist es
gegenüber dem Stand der Technik möglich, wesentlich
bessere Ergebnisse bei der Regelung des Stoffauflaufes
einer Papierbahn zu erhalten und damit die insgesamt
mit dieser Vorrichtung erzielbare Papierqualität zu
verbessern.
1
Bahneigenschaftsquerprofil
2
Sollwert
3
Maximalposition der Stellglieder
4
Maximalposition der Stellglieder
5.1
,
5.2
,
5.3
,
5.4
,
5.5
Position der sektional wirkenden Stellglieder
6
Basislinie
7
Position des maschinenbreit wirkenden Stellgliedes
8
Mittelwert der Stellgliedpositionen
10
Stoffauflauf
11
Sieb
12
Meßrahmen
13
Rolle
14
Meßleitung
15
Hochkonzentratleitung
15.1
,
15.2
,
15.3
Sektionalströme
16.1
,
16.2
,
16.3
Niederkonzentratleitung
17
Zufuhrleitung
18
,
19
Pumpen
20
Drosselventil od. Pumpe
21
,
22
Durchflußmesser
23.1
,
23.2
,
23.3
Drosselvorrichtungen
24
Verbindungsleitung
25
Datenleitung
26
Meßleitung
28
Steuerleitung
30
Prozeßleitsystem
31
Recheneinheit
32
Datenleitung
Claims (37)
1. Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung eines
Bahneigenschaftsprofils einer Papier- oder
Kartonbahn im Herstellungsprozeß einer Papier-
oder Kartonmaschine mit folgenden Merkmalen:
- 1.1 es ist mindestens ein einstellbares Mittel (20, 21) zur maschinenbreiten Beeinflussung mindestens einer Bahneigenschaft vorgesehen;
- 1.2 es ist eine Vielzahl von einstellbaren Mitteln (23.1-23.3) zur sektionalen Beeinflussung mindestens einer Bahneigenschaft vorgesehen;
- 1.3 es ist mindestens ein Mittel (24; 25; 12) zur direkten oder indirekten Messung des mindestens einen Querprofils der mindestens einen Bahneigenschaft vorgesehen;
- 1.4 es ist mindestens ein Mittel (30, 31) zur
Steuerung oder Regelung der Vielzahl von
einstellbaren Mitteln (23.1-23.3) zur
sektionalen Beeinflussung des mindestens einen
Querprofils der mindestens einen
Bahneigenschaft vorgesehen;
dadurch gekennzeichnet, daß - 1.5 ein Mittel (30, 32) zur Einbeziehung der Information über die Stellung eines oder mehrerer Mittel der Vielzahl von einstellbaren Mitteln (23.1-23.3) zur sektionalen Beeinflussung der mindestens einen Bahneigenschaft zur Reglung oder Steuerung des Mittels oder der Mittel (20, 21) zur maschinenbreiten Beeinflussung der mindestens einen Bahneigenschaft vorgesehen ist.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vielzahl der
einstellbaren Mittel zur sektionalen
Beeinflussung der mindestens einen
Bahneigenschaft die Stellglieder der
Stoffauflaufblende sind.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vielzahl der
einstellbaren Mittel zur sektionalen
Beeinflussung der mindestens einen
Bahneigenschaft Stellglieder (23.1-23.3) der
Mischer eines sektional stoffdichte- und/oder
volumenstromgeregelten Stoffauflaufes (10)
sind.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vielzahl der
einstellbaren Mittel zur sektionalen
Beeinflussung der mindestens einen
Bahneigenschaft Stellglieder der Reglung einer
sektionalen Zufuhr eines Fluides in den
Stoffsuspensionsstrom innerhalb des
Stoffauflaufes (10) selbst sind.
5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein
Mittel zur direkten oder indirekten Messung des
mindestens einen Querprofils der mindestens
einen Bahneigenschaft ein quer über die
Maschinenbreite verlaufender Meßrahmen (12)
ist.
6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein
Mittel (12) zur direkten oder indirekten
Messung des mindestens einen Querprofils der
mindestens einen Bahneigenschaft zwischen der
Trockenpartie und der Aufwicklung der
Papierbahn positioniert ist.
7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein
Mittel zur direkten oder indirekten Messung des
mindestens einen Querprofils der mindestens
einen Bahneigenschaft im Auslaufbereich des
Stoffauflaufes positioniert ist.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein
Mittel zur direkten oder indirekten Messung des
mindestens einen Querprofils der mindestens
einen Bahneigenschaft im Bereich der Naßpartie
positioniert ist.
9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein
Mittel zur direkten oder indirekten Messung des
mindestens einen Querprofils der mindestens
einen Bahneigenschaft im Bereich der
Trockenpartie positioniert ist.
10. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-9,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein
Mittel zur Steuerung oder Regelung der Vielzahl
von einstellbaren Mitteln (23.1-23.3) zur
sektionalen Beeinflussung des mindestens einen
Querprofils der mindestens einen
Bahneigenschaft ein Prozeßleitsystem (30) ist.
11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-10,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur
Einbeziehung der Information über die Stellung
einer Anzahl oder aller Mittel der Vielzahl von
einstellbaren Mitteln zur sektionalen
Beeinflussung der mindestens einen
Bahneigenschaft zur Reglung oder Steuerung des
Mittels zur maschinenbreiten Beeinflussung der
mindestens einen Bahneigenschaft ein Programm
oder Programmodul ist, das von den
Stellbefehlen des Mittels zur Steuerung oder
Regelung an die Vielzahl von einstellbaren
Mitteln zur sektionalen Beeinflussung des
mindestens einen Querprofils der mindestens
einen Bahneigenschaft auf die aktuelle Stellung
der Vielzahl von einstellbaren Mitteln (23.1-23.3)
zur sektionalen Beeinflussung des
mindestens einen Querprofils der mindestens
einen Bahneigenschaft schließt.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Information über die
Stellung einer Anzahl oder aller Mittel der
Vielzahl von einstellbaren Mitteln (23.1-23.3)
zur sektionalen Beeinflussung der
mindestens einen Bahneigenschaft zur Reglung
oder Steuerung des Mittels zur maschinenbreiten
Beeinflussung der mindestens einen
Bahneigenschaft ein Meßsystem für die Stellung
der einstellbaren Mitteln zur sektionalen
Beeinflussung des mindestens einen Querprofils
der mindestens einen Bahneigenschaft auf die
aktuelle Stellung der Vielzahl von
einstellbaren Mitteln zur sektionalen
Beeinflussung des mindestens einen Querprofils
der mindestens einen Bahneigenschaft ist und
eine Rückführung (32) der Information der
Stellung in das Prozeßleitsystem (30)
vorgesehen ist.
13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-12,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein
einsteilbares Mittel zur maschinenbreiten
Beeinflussung mindestens einer Bahneigenschaft
eine Pumpe und/oder ein Drosselventil (20) in
einer Hoch- und/oder Niederkonzentratleitung
zum Stoffauflauf ist.
14. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-12,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein
einstellbarer Parameter zur maschinenbreiten
Beeinflussung mindestens einer Bahneigenschaft
die Konzentration Stoffsuspension in der Hoch-
und/oder des Niederkonzentratleitung zum
Stoffauflauf ist.
15. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-14,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der
beobachteten und/oder beeinflußten
Bahneigenschaften das Flächengewicht ist.
16. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-14,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der
beobachteten und/oder beeinflußten
Bahneigenschaften die Formation ist.
17. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-14,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der
beobachteten und/oder beeinflußten
Bahneigenschaften der Aschegehalt ist.
18. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-14,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der
beobachteten und/oder beeinflußten
Bahneigenschaften die Bahndicke ist.
19. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-14,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der
beobachteten und/oder beeinflußten
Bahneigenschaften die Feuchte der Bahn ist.
20. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-14,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der
beobachteten und/oder beeinflußten
Bahneigenschaften die Opazität der Bahn ist.
21. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-14,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der
beobachteten und/oder beeinflußten
Bahneigenschaften die Rauhigkeit der Bahn ist.
22. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-14,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der
beobachteten und/oder beeinflußten
Bahneigenschaften die Faserorientierung ist.
23. Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines
Bahneigenschaftsprofils einer Papier- oder
Kartonbahn im Herstellungsprozeß einer Papier-
oder Kartonmaschine mit folgenden Merkmalen:
- 23.1. Messung mindestens eines Profils einer Bahneigenschaft;
- 23.2. Verarbeitung der Meßsignale in einer Rechnereinheit mit der Berechnung einer notwendigen Korrektur zur Erreichung des gewünschten Profils dieser Bahneigenschaft;
- 23.3. Verstellung mindestens eines Stellgliedes zur sektionalen Beeinflussung dieser Bahneigenschaft aufgrund der berechneten Korrekturwerte;
- 23.4. Bestimmung der Position eines oder mehrerer einer Vielzahl der Stellglieder zur sektionalen Beeinflussung dieser Bahneigenschaft;
- 23.5. Verarbeitung der Position der Stellglieder in einer Rechnereinheit mit der Berechnung einer Korrektur eines Stellglieds oder mehrerer Stellglieder zur maschinenbreiten Beeinflussung dieser Bahneigenschaft;
- 23.6. Korrektur dieser Bahneigenschaft durch Verstellung des Stellgliedes oder der Stellglieder zur maschinenbreiten Beeinflussung dieser Bahneigenschaft.
24. Verfahren gemäß Anspruch 23, dadurch
gekennzeichnet, daß zumindest annähernd
zeitgleich zur Verstellung des anderen oder der
anderen Stellglieder zur maschinenbreiten
Beeinflussung dieser Bahneigenschaft die
Stellglieder zur sektionalen Beeinflussung
dieser Bahneigenschaft insgesamt
entgegengesetzt geführt werden.
25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23-24,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der
Stellglieder zur sektionalen Beeinflussung
dieser Bahneigenschaft aus der Historie der
bisherigen Stellbefehle der Rechnereinheit
berechnet wird.
26. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23-24,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der
Stellglieder zur sektionalen Beeinflussung
dieser Bahneigenschaft direkt oder indirekt am
Stellglied gemessen wird.
27. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23-24,
dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht
die betrachtete Bahneigenschaft darstellt.
28. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23-24,
dadurch gekennzeichnet, daß die Formation die
betrachtete Bahneigenschaft darstellt.
29. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23-24,
dadurch gekennzeichnet, daß der Aschegehalt die
betrachtete Bahneigenschaft darstellt.
30. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23-24,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bahndicke die
betrachtete Bahneigenschaft darstellt.
31. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23-24,
dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchte die
betrachtete Bahneigenschaft darstellt.
32. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23-24,
dadurch gekennzeichnet, daß die Opazität die
betrachtete Bahneigenschaft darstellt.
33. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23-24,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rauhigkeit die
betrachtete Bahneigenschaft darstellt.
34. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23-24,
dadurch gekennzeichnet, daß die
Faserorientierung die betrachtete
Bahneigenschaft darstellt.
35. Verfahren gemäß Anspruch 27, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stellung der
Stellglieder zur sektionalen Beeinflussung
dieser Bahneigenschaft aus der Historie der
bisherigen Stellbefehle der Rechnereinheit
berechnet wird.
36. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23-35,
dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur der
Bahneigenschaft durch Verstellung des anderen
oder der anderen Stellglieder zur
maschinenbreiten Beeinflussung dieser
Bahneigenschaft derart vorgenommen wird, daß
nach der Rückkorrektur durch die Stellglieder
zur sektionalen Beeinflussung keines dieser
Stellglieder sich in einer Endposition
befindet.
37. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23-35,
dadurch gekennzeichnet, daß für die Berechnung
der Größe der Korrektur der Bahneigenschaft
durch Verstellung des Stellgliedes oder der
Stellglieder zur maschinenbreiten Beeinflussung
der Mittelwert der Position der Stellglieder
für die sektionale Beeinflussung herangezogen
wird.
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