DE19926087C2

DE19926087C2 - Verfahren zur Regelung des Flächengewichts von Papier oder Karton in einer Papier- oder Kartonmaschine

Info

Publication number: DE19926087C2
Application number: DE19926087A
Authority: DE
Inventors: Taisto Huhtelin
Original assignee: Metso Paper Automation Oy
Current assignee: Metso Paper Automation Oy
Priority date: 1998-06-10
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: CA2334722A1; WO1999064665A1; US6203667B1; GB0030026D0; GB2358027A; AT410558B; AU4620199A; FI981329A0; FI103678B; ATA903599A; GB2358027B; DE19926087A1; FI103678B1

Description

Die Erfindung betrifft ein im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definiertes Verfahren zur Regelung des Flächengewichts von Papier oder Karton in einer Papier- oder Kartonmaschine.

Die Stoffzufuhr einer Papiermaschine ist im allgemeinen im wesentlichen folgende. Die Stoffkomponenten werden in der Fabrik in gesonderten Vorratsbehältern gelagert. Aus den Vorratsbehältern werden die Stoffe in Dosierbehälter und von dort weiter in einen gemeinsamen Mischbehälter gespeist, in dem die Teilstoffe miteinander gemischt werden. Aus dem Mischbehälter wird der Stoff in den Maschinenbehälter gefördert, und vom Maschinenbehälter führt ein Überlauf zurück zum Mischbehälter.

Aus dem Maschinenbehälter wird der Stoff in den Verdünnungsteil des Siebwasserbehälters gespeist, in dem der Stoff mit aus der Siebpartie gesammelten Siebwasser verdünnt wird. Vom Siebwasserbehälter wird der Stoff durch Zentrifugalreiniger in einen Entlüftungsbehälter gespeist, aus dem der entlüftete Stoff durch den Maschinenfilter in den Stoffauflauf und durch den Lippenspalt des Stoffauflaufs in die Siebpartie geführt wird. Die Umführung des Stoffauflaufs wird zurück in den Entlüftungsbehälter und das in der Siebpartie gesammelte Siebwasser wird in den Siebwasserbehälter geführt.

Flächengewicht und Aschegehalt des Papiers werden direkt vor dem Aufrollen an dem fertigen, trockenen Papier im allgemeinen on-line mit Messgeräten gemessen, die auf Beta- und Röntgenstrahlung basieren. Aufgrund der Messung wird das Flächengewicht des Papiers z. B. mit einem sog. Flächengewichtsventil geregelt, mit dem der Stoffdurchfluss nach dem Maschinenbehälter gesteuert wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Drehzahl der Stoff aus dem Maschinenbehälter in den Siebwasserbehälter speisenden Pumpe zu regeln. Der Aschegehalt wird durch Füllstoffdosierung beeinflusst. Das in Laufrichtung der Papiermaschine gesehen quer verlaufende Flächengewichtsprofil wird durch den Einbau eines quer über die Bahn sich hin and her bewegenden Messgeräts erfasst.

Bei den bekannten Papiermaschinenregelungslösungen erfolgt die Dosierung der Teilstoffe im allgemeinen über den Höhenstand des Dosierbehälters, die Konsistenz des Teilstoffs und einen im voraus bestimmten Referenzwert des Stoffanteils. Der Aschegehalt der Teilstoffe wird zur Steuerung der Dosierung der Teilstoffe nicht benutzt. Die bei der Flächengewichtsmessung erhältlichen Messwerte werden zur Steuerung des Flächengewichtsventils nach dem Maschinenbehälter benutzt, aber nicht zur Steuerung der Teilstoffdosierung.

Mit der bekannten Flächengewichtsregelung werden nur die Gesamtkonsistenz und der Gesamtdurchfluss beherrscht. Die über den vom Maschinenbehälter kommenden Durchfluss erfolgende Flächengewichtsregelung wird u. a. durch Konsistenzstörungen des Maschinenstoffs gestört, die auf unvollständiger Mischung im Mischbehälter und im Maschinenbehälter beruhen. Die Volumina des Mischbehälters und des Maschinenbehälters sind bedeutend, weshalb deren Höhenstandsregelungen leicht in Vibrationen geraten, was Störungen in der Flächengewichtsregelung zur Folge hat. Durch die Faserrückgewinnung kommen Aschestörungen in den Mischbehälter. Die Dynamik der Faserrückgewinnung verursacht in einem Teil des Stoffs unterschiedliche Dynamik and Verzögerung. Infolge des großen Volumens des Maschinenbehälters und des Mischbehälters ist eine lange Ausgleichszeit erforderlich, bevor das Flächengewicht sich auf das gewünschte Niveau einstellt. Demzufolge wird der Sortenwechsel langsam.

Die charakteristischen Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind im Patentanspruch 1 definiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Regelung des Flächengewichts mit Hilfe der Teilstoffdosierung eignet sich besonders gut für Prozeßanordnungen, die keine pump- und konsistenzausgleichende Mischbehälter- Maschinenbehälterlösung aufweisen. Für die genaue Flächengewichtsregelung wurden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren folgende Lösungen gefunden:

- Die Verdünnung der Teilstoffe auf Dosierkonsistenz erfolgt vor dem Dosierbehälter der Teilstoffe,
- die Flächengewichtsregelung erfolgt über die Durchflussregelungen der Teilstoffe aus den Dosierbehältern der Teilstoffe;
- die Verdünnung auf Stoffauflaufkonsistenz erfolgt in zwei Stufen, wobei in der ersten konstanter Durchfluss ist und in der zweiten der Durchfluss mit einem aus der Druckregelung des Stoffauflaufs erhältlichen Steuerungssignal geregelt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Flächengewichtsregelung mit Hilfe der Teilstoffdosierung ist auch in Prozeßanordnungen mit herkömmlichen Maschinenbehälter- Mischbehälterlösungen anwendbar. Dabei steuert der Flächengewichtsregelkreis sowohl das herkömmliche Flächengewichtsventil oder die Maschinenstoffdurchflussregelungen als auch die erfindungsgemäße Teilstoffdosierungsregelung parallel. In die erfindungsgemäße Teilstoffregelung wird als Korrektursignal die vom Höhenstandsregler des Mischbehälters errechnete Höhenstandsänderung übertragen, die die durch die von der Faserrückgewinnung kommende Strömung bedingte Störung und Kalibrierfehler der Messgeräte kompensiert.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Flächengewichtsregelung mit Hilfe der Teilstoffdosierung ermöglicht eine wesentlich einfachere Prozeßlösung im Vergleich zu den herkömmlichen Prozeßlösungen. Die neue Prozeßlösung ermöglicht einen sehr schnellen Sortenwechsel und jeder Teilstoff kann exakt in der gewünschten Menge dosiert werden. Zusätzlich wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine genauere Beherrschung der Faserlänge, der Asche, der exakten Mischung erzielt und werden die Messaufgaben erleichtert. Auch die Genauigkeit der Durchfluss- und Konsistenzregelungen der Teilstoffe kann leichter verbessert werden, weil weniger sich gegenseitig störende Durchfluss- und Konsistenzregelungen vorhanden sind.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf einige in den Figuren der beigefügten Zeichnungen dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, auf welche die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist.

Fig. 1 zeigt das Schema einer Prozeßanordnung einer Papiermaschinenstoffzuführung gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 2 zeigt das Schema einer Stoffzuführungsanordnung, in der die erfindungsgemäße mit Hilfe von Teilstoffdosierung erfolgende Papierflächengewichtsregelung anwendbar ist.

Fig. 3 zeigt eine Variante der Prozeßanordnung nach Fig. 2, in der das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist.

Fig. 4 zeigt eine zweite Variante der Prozeßanordnung nach Fig. 2, in der das erfindungsgemäße Verfahren ebenfalls anwendbar ist.

Fig. 5 zeigt das Schema der erfindungsgemäßen mit Hilfe von Teilstoffdosierung erfolgenden Papierflächengewichtsregelung.

In Fig. 1 ist eine herkömmliche Prozeßanordnung einer Papiermaschinenstoffzuführung vom Stand der Technik gezeigt. In der Figur ist nur ein Teilstoff dargestellt. In der Figur nicht gezeigt sind die Faserrückgewinnung, die Durchflussregelungen des Teilstoffs und auch nicht die Höhenstandsregelung des Teilstoffdosierbehälters.

In Fig. 1 wird der Teilstoff M₁ aus dem Vorratsbehälter 10 mit der ersten Pumpe 11 in den Dosierbehälter 20 gefördert. Dem Teilstoff wird eine Verdünnungswasserströmung durch das Regelungsventil 18 an der ersten Pumpe 11 zugeführt.

Außerdem wird der Teilstoff im unteren Teil des Vorratsbehälters 10 mit der in diesen geförderten Verdünnungswasserströmung 9 verdünnt. Vom Dosierbehälter 20 wird der Teilstoff M₁ mit der zweiten Pumpe 21 durch das Regelventil 22 and das Speiserohr 23 in die in den Mischbehälter 30 führende Hauptleitung 60 des Prozesses gespeist. Aus dem Mischbehälter 30 wird der Stoff mit der dritten Pumpe 31 in den Maschinenbehälter 40 gespeist. Aus dem Maschinenbehälter 40 wird der Maschinenstoff M_T mit der vierten Pumpe 41 durch ein zweites Regelventil 42 in den primären Kreislauf gespeist. Vom Maschinenbehälter 40 führt zusätzlich ein Überlauf 43 zurück in den Mischbehälter 30. Mischbehälter 30 und Maschinenbehälter 40 bilden eine Stoffausgleichseinheit und in diesen wird der Stoff auf seine endgültige Dosierungskonsistenz verdünnt. Außerdem wird mit ihnen die gleichmäßige Dosierung des Maschinenstoffs gesichert.

Die Dosierung der Teilstoffe M_i in den Mischbehälter 30 erfolgt so, dass im Mischbehälter 30 die ganze Zeit angestrebt wird, den Höhenstand konstant zu halten. Aufgrund der vom Höhenstandsmessgeber LT des Mischbehälters 30 gemessenen Höhenstandsänderungen errechnet die Höhenstandsregelung den Gesamtbedarf Q_tot des zu dosierenden Stoffs, welche Information in den Dosierungsregelungsblock 25 des Teilstoffs übertragen wird. In den Dosierungsregelungsblock 25 werden außerdem der im voraus bestimmte Wert des Stoffanteils K_Qi und der Wert der Konsistenz Cs_i des Teilstoffs M_i übertragen.

Der Dosierungsregelungsblock 25 errechnet aufgrund des Gesamtbedarfs Q_tot des Stoffs M_T und aufgrund der vorausbestimmten Stoffanteile K_Qi den Speisebedarf Q_i des Teilstoffs. Aufgrund dieses Speisebedarfs Q_i und der Konsistenz Cs_i des Teilstoffs M_i errechnet der Dosierungsregelungsblock 25 des Teilstoffs das Durchflussziel F_i des Teilstoffs M_i. Aufgrund des Durchflussziels F_i wird das Regelventil 22 zur Erzielung des Durchflussziels F_i in den Mischbehälter 30 gesteuert. Der Durchfluss des Teilstoffs M_i wird auch die ganze Zeit mit dem Durchflussgeber FT gemessen, dessen Messsignal über den Durchflussregler FC zum Regelventil 22 übertragen wird.

Aus dem Mischbehälter 30 wird der Stoff mit der dritten Pumpe 31 mit konstanter Geschwindigkeit in den Maschinenbehälter 40 gespeist. In dieser Pumpphase wird auch die Regelung der Stoffkonsistenz auf die gewünschte Zielkonsistenz des Maschinenstoffs M_T durchgeführt. Das geschieht mit Verdünnungswasser, das durch das Regelventil 32 in den Austritt des Mischbehälters 30 zur Saugseite der dritten Pumpe 31 gespeist wird. Der im Mischbehälter 30 im allgemeinen mit einer Konsistenz von 3,2% vorhandene Stoff wird mit Verdünnungswasser auf seine endgültige Dosierungskonsistenz von ca. 3% verdünnt. Zum Regelventil 32 des Verdünnungswassers wird das Messsignal des auf der Druckseite der Pumpe 31 angebrachten Konsistenzmessgebers AT übertragen. Zum Flächengewichtsregler wird das Messsignal Cs_T des Konsistenzmessgebers AT übertragen, als Messung entweder hinter der dritten Pumpe 31 oder hinter der vierten Pumpe 41.

Die Flächengewichtsregelung erfolgt so, dass der Flächengewichtsregler 50 das Regelventil 42 hinter der vierten Pumpe 41 steuert. Mit dem Regelventil 42 wird der Durchfluss des in den Prozess zu speisenden Maschinenstoffs geregelt, der wiederum das Flächengewicht der aus der Papiermaschine erhältlichen Papierbahn beeinflusst. Durch Erhöhen des Durchflusses nimmt das Flächengewicht zu and durch Senken des Durchflusses nimmt es ab.

Im Flächengewichtsregler 50 werden die Maschinengeschwindigkeitsänderungen und möglicherweise auch die Konsistenzänderungen des Maschinenstoffs, die Aschedosierungsänderungen und die Retentionsänderungen berücksichtigt. Aufgrund dieser Parameter errechnet die Flächengewichtsregelung den Zielwert des Maschinenstoffdurchflusses.

Bei den Lösungen gemäß dem Stand der Technik wird im allgemeinen angenommen, dass aus dem Bereich des primären Kreislaufs keine das Flächengewicht der Papierbahn beeinflussenden Störungen kommen. Dabei wird angenommen, dass in der Funktion der Zentrifugalreiniger, des Entlüftungsbehälters und des Maschinenfilters keine Änderungen eintreten, durch welche Stoffkomponenten des Maschinenstoffs aus dem Prozess austreten könnten. Desgleichen wird davon ausgegangen, dass die Konsistenz des aus dem Siebwasserbehälter zu pumpenden Verdünnungswassers konstant bleibt.

In Fig. 2 ist das Schema einer Prozessanordnung der Teilstoffzuführung gezeigt, in der die erfindungsgemäße mit Hilfe von Teilstoffdosierung erfolgende Flächengewichtsregelung anwendbar ist. Jeder Teilstoff M_i wird aus seinem Dosierbehälter 20 _i mit der Pumpe 21 _i durch die Speiseleitung 23 _i in das Speiserohr 100 für Verdünnungswasser zwischen dem Entlüftungsbehälter 200 und der ersten Pumpe 110 in der Hauptleitung des Prozesses gespeist. Die erste Pumpe 110 in der Hauptleitung speist den Stoff durch den Sortierer 115 und den Zentrifugalreiniger 120 zur Saugseite der zweiten Pumpe 130 in der Hauptleitung. Die zweite Pumpe 130 in der Hauptleitung speist den Stoff durch den Maschinenfilter 140 in den Stoffauflauf 150. Das in der Siebpartie 160 gesammelte Siebwasser wird mit der Wasserumlaufpumpe 170 in den Entlüftungsbehälter 200 gefördert. Das überflüssige Siebwasser wird mit dem Überlauf F₄₀ zur Umgebung abgeführt.

Die Teilstoffe M_i werden aus den Dosierbehältern 20 _i in dem vom Entlüftungsbehälter 200 kommenden Speiserohr 100 exakt in das Stoffmischungsvolumen dosiert. Der genaue konstante Druck des zu dosierenden Teilstoffs wird erzielt, indem der Höhenstand des Dosierbehälters 20 _i und die Konsistenz konstant gehalten werden und an der Mischungsstelle der Teilstoffe M_i konstanter Gegendruck ausgeführt wird. Der genaue konstante Druck des Mischungsvolumens wird dadurch erreicht, dass zwischen der Düse des Teilstoffes M_i und dem Mischungsvolumen eine ausreichende Druckminderung erfolgt, wodurch die Dosierung nicht durch Druckänderungen des Mischungsvolumens gestört wird.

In Fig. 2 erfolgt die Verdünnung des Stoffs in zwei Stufen. Die Verdünnung der ersten Stufe erfolgt auf der Saugseite der ersten Pumpe 110 in der Hauptleitung, wo die Teilstoffe M_i in das Speiserohr 100 zwischen dem Entlüftungsbehälter 200 und der ersten Pumpe 110 in der Hauptleitung gespeist werden. Im Entlüftungsbehälter 200 wird der Höhenstand mit dem primärseitigen Höhenstandsregler (in der Figur nicht gezeigt) konstant gehalten, der die Drehzahl der Wasserumlaufpumpe 170 steuert. Die Strömung in das Speiserohr 100 erfolgt durch Staudruck unter konstantem Druck, womit der Speisedruck der Verdünnungswasserströmung F₁₀ konstant bleibt. Dadurch wird den Teilstoffen M_i ein konstanter Gegendruck gesichert, während sie in das Speiserohr 100 gespeist werden. Mit der ersten Pumpe 110 in der Hauptleitung wird die ganze Zeit ein konstantes Volumen zum Sortierer 115 und zum Zentrifugalreiniger 120 und zur Verdünnung in der zweiten Stufe gepumpt.

Die Verdünnung in der zweiten Stufe wird auf der Saugseite der zweiten Pumpe 130 ausgeführt, wohin eine zweite Verdünnungswasserströmung F₂₀ konstanten Druckes mit Staudruck aus dem Entlüftungsbehälter 200 gebracht wird. Die Druckregelung des Stoffauflaufs 150 steuert die Drehzahl der zweiten Pumpe 130 in der Hauptleitung.

Zusätzlich wird eine dritte Verdünnungswasserströmung F₃₀ mittels der Speisepumpe 180 aus dem Entlüftungsbehälter 200 durch den Filter 190 in den Stoffauflauf 150 gespeist, der ein Verdünnungsstoffauflauf ist. Mit dieser dritten in den Stoffauflauf 150 zu speisenden Verdünnungswasserströmung F₃₀ wird die Profilierung der Stoffkonsistenz in Querrichtung der Maschine ausgeführt.

In Fig. 3 ist eine Variante der Prozessanordnung nach Fig. 2 gezeigt, bei der der Entlüftungsbehälter 200 unterhalb der Siebpartie 160 angeordnet ist. Dabei kann das Siebwasser aus der Siebpartie 160 mit Staudruck direkt in den Entlüftungsbehälter 200 geführt werden. Aus dem Entlüftungsbehälter 200 wird das Verdünnungswasser mit der Wasserumlaufpumpe 170 in die erste (Verdünnungswasserströmung F₁₀) und die zweite (Verdünnungswasserströmung F₂₀) Verdünnungsstufe der Hauptleitung gespeist. In den als Verdünnungsstoffauflauf ausgebildeten Stoffauflauf 150 wird weiter mittels der Speisepumpe 170 durch den Filter 190 eine dritte Verdünnungswasserströmung F₃₀ gespeist. In der ersten und zweiten Verdünnungswasserströmung F₁₀ und F₂₀ kann durch die Drehzahlregelung der Wasserumlaufpumpe 170 und/oder Drosselung der Speiserohre 100, 101 der Druck konstant gehalten werden. Zwischen der Siebpartie 160 and dem Entlüftungsbehälter 200 befindet sich auch hier ein Überlauf F₄₀, aus dem das überflüssige Siebwasser zur Umgebung abgeführt wird. Am Entlüftungsbehälter 200 wird der Höhenstand im Punkt A gemessen und mit dem Höhenstandsregler LIC wird der Drehzahlregler FIC gesteuert, der das Ventil 201 der von der Siebpartie 160 zum Entlüftungsbehälter 200 führenden Leitung steuert. Auf diese Weise wird die Oberfläche im Entlüftungsbehälter 200 auf konstanter Höhe gehalten.

In Fig. 4 ist eine weitere Variante der Prozessanordnung nach Fig. 2 gezeigt, bei der der Entlüftungsbehälter 200 ganz entfernt ist. Hierbei müssen der Stoffauflauf 150 und die Siebpartie 160 völlig geschlossen sein, so dass der Stoff nicht mit der umgebenden Luft in Berührung kommt. Das aus der geschlossenen Siebpartie 160 gesammelte Siebwasser wird dabei direkt mit der Wasserumlaufpumpe 170 in die erste (Verdünnungswasserströmung F₁₀) und zweite (Verdünnungswasserströmung F₂₀) Verdünnungsstufe der Hauptleitung gespeist.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann naturgemäß auch in Verbindung mit den Prozessanordnungen nach Fig. 3 and 4 angewendet werden.

In Fig. 2 sind die Speiseleitungen 23 _i der Teilstoffe M_i direkt in das Speiserohr 100 für Verdünnungswasser geführt. In Fig. 3 und 4 werden die Speiseleitungen 23 _i für die Teilstoffe zuerst in ein gemeinsames Rohr geführt, welches dann in das Speiserohr 100 geleitet wird. Die Verbindung zwischen den Speiseleitungen 23 _i der Teilstoffe M_i und dem ersten Speiserohr 100 kann hinsichtlich der Erfindung beliebiger Art sein, wenn nur eine effektive gegenseitige Mischung der Teilstoffe und Mischung der Teilstoffe mit dem Verdünnungswasser gewährleistet ist.

In Fig. 2 bis 4 sind keine Stoffumführungen und keine Verdünnungswasserumführungen des Stoffauflaufs 150 gezeigt.

Diese Umführungen werden hier durch kurze Rückkopplungen ausgeführt.

In Fig. 2 bis 4 ist eine Situation gezeigt, bei der ein Verdünnungsstoffauflauf verwendet wird, aber die Erfindung kann auch bei einem Stoffauflauf anderer Art verwendet werden. Dabei sind die zweite Wasserumlaufpumpe 180 und der damit verbundene Filter 190 überhaupt nicht erforderlich.

Die in Fig. 2 bis 4 vorhandenen Sortierer 115 und Zentrifugalreiniger 120 in der Hauptleitung können ein- oder mehrstufig sein.

Die in der Hauptleitung von Fig. 2 bis 4 gezeigte erste Pumpe 110, der Sortierer 115 und der Zentrifugalreiniger 120 können ganz weggelassen werden in einer Situation, bei der die Teilstoffe M_i schon vor den Dosierbehältern 20 _i ausreichend gereinigt sind. Dabei sind in der Hauptleitung des Prozesses nur die Pumpe 130 und der auf diese folgende Maschinenfilter 140 erforderlich.

In Fig. 5 ist das Schema einer erfindungsgemäßen mit Hilfe der Dosierung von Teilstoffen M_i erfolgenden Papierflächengewichtsregelung gezeigt. Die Bezugszeichen der Figur entsprechen für die geeigneten Teile den Bezugszeichen der Fig. 2, 3 and 4. In der Figur ist die Zuführung des Teilstoffs M₁ als Durchfluss F₁ durch die Pumpe 21 ₁ in das Speiserohr 100 zwischen dem Entlüftungsbehälter (Fig. 2, 3) und der ersten Pumpe 110 in der Hauptleitung des Prozesses gezeigt. Von den übrigen Teilstoffen M₂, M₃ ist nur deren Anschluss an das Speiserohr 100 gezeigt. Die Erfindung ist nicht auf drei Teilstoffe M₁, M₂, M₃ begrenzt, aus denen der Maschinenstoff M_T gebildet wird, sondern von den Teilstoffen M_i können Z vorhanden sein, wobei Z eine positive ganze Zahl ≧ 2 ist.

Ausgangspunkt des hier beschriebenen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Teilstoffdosierung ist, dass das Volumen und die Konsistenz jedes Teilstoffs M_i im Dosierbehälter 20 _i die ganze Zeit konstant gehalten werden. Diesbezüglich wird auf die FI-Patentanmeldung 981328 der Anmelderin hingewiesen, in der eine Möglichkeit zur Konstanthaltung des Höhenstands im Dosierbehälter 20 _i und der Konsistenz eines Teilstoffs M_i erläutert wird.

In der ersten Stufe des mit der Dosierung der Teilstoffe M_i verbundenen Regelungsprozesses werden die Stoffanteile K_i der Teilstoffe M_i aufgrund der Faserlängen Fl_i der Teilstoffe M_i im Faserlängenoptimierungsblock FLO optimiert. In den Faserlängenoptimierungsblock FLO wird das im voraus bestimmte Faserlängenziel Fl_T und werden ein oder mehrere Stoffanteile K_Qi eines oder mehrerer Teilstoffe M_i eingegeben. In den Faserlängenoptimierungsblock FLO werden außerdem die an der Speiseleitung 23 _i gemessenen Faserlängen Fl_i der Teilstoffe übertragen.

Das Faserlängenziel Fl_T des Maschinenstoffs M_T kann als ein diskreter Lesewert oder als gewünschte Faserlängenverteilung des Maschinenstoffs M_T eingegeben werden. Das Faserlängenziel Fl_T des Maschinenstoffs M_T muss in beiden Fällen natürlich solcher Art sein, dass es allgemein bei den Faserlängenverteilungen der verfügbaren Teilstoffe M_i realisierbar ist.

Wenn das Faserlängenziel Fl_T des Maschinenstoffs M_T als diskreter Lesewert eingegeben ist, kann aus den durch Faserlängenmessung erhaltenen einzelnen Faserlängenwerten Fl_ij der Mittelwert der Faserlänge Fl_i des betreffenden Teilstoffs M_i errechnet werden. Aus Beobachtungsmaterial, das z. B. 10000 Faserlängenmessungen x_m umfasst, kann der Erhebungsmittelwert als arithmetischer Mittelwert aus folgender Gleichung errechnet werden:

wobei N die Anzahl der Beobachtungen x_m ist.

Das Beobachtungsmaterial kann auch zuerst in Klassen, z. B. 144 Faserlängenklassen, eingeteilt werden, wonach aus dem klassifizierten Beobachtungsmaterial der Erhebungsmittelwert der Teilstofffaserlänge aus folgender Gleichung errechnet werden kann:

wobei y₁, . . .; y_k die Mittelstellen der Klassenintervalle und f₁, . . .; f_k die entsprechenden Klassenhäufigkeiten sind.

Aus dem klassifizierten Beobachtungsmaterial kann auch der gewichtete Erhebungsmittelwert der Teilstoffaserlänge mit folgender Gleichung errechnet werden:

Dieser für die jeweilige Teilstoffaserlänge bestimmte arithmetische Mittelwert, Erhebungsmittelwert oder gewogener Erhebungsmittelwert wird dann zur Optimierung der Faserlänge benutzt.

Wenn das Faserlängenziel Fl_T des Maschinenstoffs M_T als Verteilung eingegeben ist, wird z. B. aus den Mittelstellen y_m des klassifizierten Beobachtungsmaterials und den Klassenhäufigkeiten f_m die Verteilung der Faserlängen Fl_i der Teilstoffe M_i gebildet, die dann zur Optimierung der Faserlängen benutzt wird.

Aufgrund der Faserlängen Fl_i der Teilstoffe M_i und des Faserlängenziels Fl_T des Stoffs M_T kann der optimale Stoffanteil K_i des jeweiligen Teilstoffs M_i im Maschinenstoff M_T bestimmt werden. Mit diesen Daten können zwei Grundgleichungen gebildet werden:

Die Faserlängen Fl_i der Teilstoffe M_i und das Faserlängenziel Fl_T des Maschinenstoffs M_T können hier also diskrete Werte oder Faserlängenverteilungen sein. Handelt es sich um eine Faserlängenverteilung, ist eine arithmetische Summierung natürlich nicht möglich, sondern die Anwendung wird dann aufgrund der Flächen ausgeführt.

Im Falle der in Fig. 5 gezeigten drei Teilstoffe M₁, M₂, M₃ liegen zwei Gleichungen and drei Unbekannte K₁, K₂, K₃ vor, so dass noch eine dritte Gleichung benötigt wird, um die Unbekannten bestimmen zu können. Diese dritte Gleichung kann z. B. aufgrund der Preise der Teilstoffe M_i gebildet werden derart, dass von den teureren Teilstoffen M_i weniger und von den billigeren Teilstoffen M_i mehr verwendet werden. Die dritte Gleichung kann auch auf der Erhältlichkeit der Teilstoffe M_i beruhen derart, dass von den am schwierigsten erhältlichen Teilstoffen M_i weniger und von den am leichtesten erhältlichen Teilstoffen M_i mehr verwendet werden. Die dritte Gleichung kann auch darauf beruhen, dass eine gewisse Menge Ausschuss verwendet wird usw. Auch kann z. B. eine Optimierung von Preis und Erhältlichkeit usw. in Frage kommen.

Zur Bestimmung der Stoffanteile der Teilstoffe M_i in geschlossener Form sind immer ebenso viele Gleichungen erforderlich wie Unbekannte.

Außer den oben genannten Begrenzungen hat jeder Teilstoff M_i auch einen im voraus bestimmten Mindestwert K_imin des Stoffanteils K_i, den der Regelkreis nicht unterschreiten kann, und einen Maximalwert K_imax, den der Regelkreis nicht überschreiten kann.

In solchen Fällen, bei denen eine Optimierung im Hinblick auf den Preis oder andere Parameter aus diesem oder jenem Grund nicht erfolgen kann, wird der im voraus bestimmte Stoffanteil K_qi einer oder mehrerer Teilstoffe M_i benutzt.

Der im Faserlängenoptimierungsblock FLO bestimmte Zielwert des Stoffanteils K_i des jeweiligen Stoffanteils M_i wird danach zum Teilstoffberechnungsblock MQ übertragen.

In den Teilstoffberechnungsblock MQ wird auch das aufgrund der am Maschinenende am trockenen Papier durchgeführten Flächengewichtsmessung gebildete Stoffziel Q₀ des Stoffs M_T übertragen. Das Stoffziel Q₀ bestimmt die im Maschinenstoff M_T gewünschte Fasermenge pro Zeiteinheit, z. B. (kg/s). Wenn das Stoffziel Q₀ des Maschinenstoffs M_T und der Stoffanteil K_i des jeweiligen Teilstoffs bekannt sind, kann das Dosierungsziel Q_iT des jeweiligen Teilstoffs aus folgender Gleichung errechnet werden:

Q_iT = K_i.Q₀

Danach wird das Dosierungsziel Q_iT des jeweiligen Teilstoffs M_i in den Berechnungsblock MFT_i des betreffenden Teilstoffs übertragen. In der Figur ist nur der Berechnungsblock MFT₁ für das Durchflussziel des Teilstoffs M₁ dargestellt.

In den Berechnungsblock MFT_i für das Durchflussziel des Teilsstoffs M_i werden außerdem die an der Speiseleitung 23 _i hinter der Pumpe 21 _i des Teilstoffs M_i gemessene Konsistenz Cs_i und der Aschegehalt RM_i übertragen. Im Durchflusszielrechenblock MFT_i des Teilstoffs M_i kann jetzt das Durchflussziel F_iT des Teilstoffs M_i berechnet werden. Zuerst wird der Faseranteil Cs_iFaser des Teilstoffs M_i aus folgender Gleichung berechnet:

Cs_iFaser = Cs_i.(100 - RM_i)/100

Danach wird das Durchflussziel F_iT (l/s) aus folgender Gleichung berechnet:

F_iT = R_i.Q_iT.100/Cs_Faser.

R_i ist ein Korrekturfaktor, mit dem die Kalibrierungsfehler und andere ähnliche Skalierungsfehler korrigiert werden.

Das Durchflussziel F_iT des Teilstoffs M_i wird zum Durchflussregler FIC_i übertragen, der für seinen Teil den Drehzahlregler SIC_i der Pumpe 21 _i des Teilstoffs M_i steuert. Die Durchflussregelung kann wie oben ausgeführt werden, indem direkt die Drehzahl der Pumpe 21 _i des Teilstoffs M_i geregelt wird, oder mittels eines hinter der Pumpe 21 _i vorhandenen Regelventils (in der Figur nicht gezeigt) oder mittels einer Kombination aus diesen beiden Maßnahmen. Bei reiner Regelventilsteuerung wird die Drehzahl der Pumpe 21 _i des Teilstoffs M_i konstant gehalten und die Durchflussregelung erfolgt nur mit dem Regelventil durch Drosselung des Durchflusses. Bei kombinierter Regelung wird sowohl die Drehzahl der Speisepumpe 21 _i des Teilstoffs M_i als auch die Drosselung des Regelventils geregelt.

Der Aschegehalt Rm_i und die Konsistenz Cs_i, die am Teilstoff M_i gemessen wurden, werden auch in den Steuerungskreis der Maschine übertragen.

Bei der oben erläuterten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Stoffanteile K_i der Teilstoffe M_i aufgrund der aus den Teilstoffen M_i gemessenen Faserlängen FL_i optimiert. Zusätzlich werden aus der Speiseleitung 23 _i des jeweiligen Teilstoffs M_i sowohl die Konsistenz Cs_i des Teilstoffs als auch der Aschegehalt RM_i des betreffenden Teilstoffs gemessen. Mit dieser Anordnung werden die zentralen mit dem Stoff verbundenen die Papierqualität beeinflussenden Parameter beherrscht.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren brauchen die Faserlängen FL_i der Teilstoffe M_i nicht unbedingt gemessen zu werden, sondern die Dosierungsziele Q_iT der Teilstoffe M_i können aufgrund des Stoffziel Q₀ des Flächengewichtsreglers und der im voraus bestimmten Stoffanteile K_i der Teilstoffe M_i berechnet werden. Dabei wird natürlich etwas von der Genauigkeit der Teilstoffregelung eingebüßt. Dabei werden die Faserlängen der Teilstoffe nicht beherrscht, wodurch Störungen in der Qualität des Papiers verursacht werden können.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren braucht auch nicht unbedingt der Aschegehalt RM_i des jeweiligen Teilstoffs M_i gemessen zu werden, sondern es braucht an der Speiseleitung 23 _i des jeweiligen Teilstoffs M_i nur die Konsistenz Cs_i des betreffenden Teilstoffs M_i gemessen zu werden. Dabei ist in dem vom Flächengewichtsregler erhaltenen Stoffziel Q₀ des Maschinenstoffs M_T der Aschegehalt des Maschinenstoffs M_T schon berücksichtigt, womit das Durchflussziel F_iT des jeweiligen Teilstoffs M_i direkt aufgrund des Dosierungsziels Q_iT und der gemessenen Konsistenz Cs_i des Teilstoffs M_i berechnet werden kann. Auch bei dieser Variante wird etwas von der Genauigkeit der Regelung eingebüßt. Dabei werden die Aschegehalte der Teilstoffe nicht beherrscht, wodurch Störungen in der Qualität des Papiers verursacht werden können.

Claims

1. Verfahren zur Regelung des Flächengewichts von Papier oder Karton in einer Papier- oder Kartonmaschine, in der der Maschinenstoff (M_T) aus mehreren Teilstoffen (M_i) gebildet wird und das Flächengewicht des trockenen Papiers oder Kartons durch Flächengewichtsmessung am Ende der Maschine on-line gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Stufen aufweist:

- aufgrund des auf der Grundlage der Flächengewichtsmessung gebildeten Stoffzieles (Q₀) des Maschinenstoffs (M_T) und aufgrund der vorbestimmten Stoffanteile (K_Qi) der Teilstoffe (M_i) wird ein Dosierungsziel (Q_iT) für jeden Teilstoff (M_i) berechnet,
- aufgrund der in jeder Speiseleitung (23i) des Teilstoffes (M_i) gemessenen Konsistenz (Cs_i) eines Teilstoffes (M_i) und aufgrund des für jeden Teilstoff (M_i) berechneten Dosierungsziels (Q_iT) wird ein Durchflussziel (F_iT) für jeden Teilstoff (M_i) berechnet, und
- aufgrund des für den jeweiligen Teilstoff (M_i) errechneten Durchflussziels (F_iT) wird der Durchfluss des jeweiligen Teilstoffes (M_i) geregelt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der vorbestimmten Stoffanteile (K_Qi) der Teilstoffe (M_i) in folgender Weise bestimmte Stoffanteile (K_i) verwendet werden:
an jeder Speiseleitung (23 _i) des Teilstoffs (M_i) werden die Faserlängen (Fl_i) des jeweiligen Teilstoffs (M_i) gemessen,
die Stoffanteile (K_i) der Teilstoffe (M_i) werden aufgrund der gemessenen Faserlängen (Fl_i) der Teilstoffe (M_i) und des im voraus bestimmten Faserlängenziels (FL_T) des Maschinenstoffs (M_T) optimiert, wobei zusätzlich der Preis, die Erhältlichkeit und ähnliche Faktoren der Teilstoffe (M_i) berücksichtigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung der Stoffanteile (K_i) der Teilstoffe (M_i) aufgrund der gemessenen Faserlängen (Fl_i) der Teilstoffe (M_i) erfolgt, indem aus den an der Speiseleitung (23 _i) des Teilstoffs (M_i) gemessenen Werten der Faserlänge (Fl_i) des Teilstoffs (M_i) der Faserlängenmittelwert berechnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung der Stoffanteile (K_i) der Teilstoffe (M_i) aufgrund der gemessenen Faserlängen (Fl_i) der Teilstoffe (M_i) erfolgt, indem aus den an der Speiseleitung (23 _i) des Teilstoffs (M_i) gemessenen Werten der Faserlänge (Fl_i) des Teilstoffs (M_i) der gewichtete Mittelwert der Faserlänge berechnet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung der Stoffanteile (K_i) der Teilstoffe (M_i) aufgrund der gemessenen Faserlängen (Fl_i) der Teilstoffe (M_i) erfolgt, indem aus den in bestimmten Zeitabständen an der Speiseleitung (23 _i) des Teilstoffs (M_i) gemessenen Werten der Faserlänge (Fl_i) die Faserlängenverteilung des Teilstoffs (M_i) gebildet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der Speiseleitung (23 _i) eines aschehaltigen Teilstoffs (M_i) außer der Konsistenz (Cs_i) des Teilstoffs der Aschegehalt (Rm_i) des Teilstoffs gemessen wird, wobei das Durchflussziel (F_iT) für den Teilstoff (M_i) aufgrund des berechneten Dosierungsziels (Q_iT), der gemessenen Konsistenz (Cs_i) und des gemessenen Aschegehalts (Rm_i) des Teilstoffs (M_i) berechnet wird.