EP1054102A2 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Flächengewichts einer Papier- oder Kartonbahn - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Flächengewichts einer Papier- oder Kartonbahn Download PDF

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EP1054102A2
EP1054102A2 EP00107662A EP00107662A EP1054102A2 EP 1054102 A2 EP1054102 A2 EP 1054102A2 EP 00107662 A EP00107662 A EP 00107662A EP 00107662 A EP00107662 A EP 00107662A EP 1054102 A2 EP1054102 A2 EP 1054102A2
Authority
EP
European Patent Office
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basis weight
retention
concentration
white water
control loop
Prior art date
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Ceased
Application number
EP00107662A
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English (en)
French (fr)
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EP1054102A3 (de
Inventor
Wolfgang Griech
Dirk Thomas
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Paper Patent GmbH
Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voith Paper Patent GmbH, Voith Sulzer Papiertechnik Patent GmbH filed Critical Voith Paper Patent GmbH
Publication of EP1054102A2 publication Critical patent/EP1054102A2/de
Publication of EP1054102A3 publication Critical patent/EP1054102A3/de
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/08—Regulating consistency
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F1/00—Wet end of machines for making continuous webs of paper
    • D21F1/66—Pulp catching, de-watering, or recovering; Re-use of pulp-water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S162/00—Paper making and fiber liberation
    • Y10S162/09—Uses for paper making sludge
    • Y10S162/10—Computer control of paper making variables
    • Y10S162/11—Wet end paper making variables

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method to control or regulate the basis weight of a Paper or cardboard web in the manufacturing process according to the Preamble of claim 1, or according to the Preamble of the first procedural claim.
  • An essential quality factor of a paper or Cardboard web lies in the uniformity of the basis weight the manufactured web.
  • Numerous disruptive factors occur which affect the Uniformity of the basis weight over the machine width seen away and also in the machine direction, unfavorable can influence.
  • These disruptive factors include for example temperature fluctuations, pressure fluctuations and Manufacturing tolerances but also errors in execution or Setting the paper machine in the manufacturing process.
  • Around these negative confounding factors as successfully as possible turn off and to produce a uniform To get paper web, devices and procedures to control and regulate the basis weight in cross and Longitudinal direction of the web used.
  • the published patent application DB 20 19 975 shows how with With the help of two sensors for measuring the basis weight a running path from a measured inclined profile and a longitudinal profile the actual basis weight cross profile and the actual basis weight longitudinal profile can be extracted and used for control, respectively Regulation of the basis weight, a web can be used can.
  • the width is known the outlet gap of a headbox at certain Adjust the web width so that the Throughput of the stock suspension accordingly locally changed. If the throughput of the stock suspension with locally over the machine width of the same concentration changed, this affects the amount the fixed stop at this point of the web in relation to the Web width and thus a change in the basis weight this point or this lane.
  • Patent application DE 40 19 593 A1 discloses one Device and a method for regulating the Basis weight cross-section of a paper web. According to this If the basis weight cross-section deviates, the writing should the paper web at a certain point of the Web width, the concentration of the stock suspension stream be changed at this point. To achieve this suggested the headbox at least partially through the Section width and with the help of regulated Section streams with individually adjustable concentration to load. The individual attitude of Concentration of the respective section stream takes place through a regulation of the inflow conditions of two individual flows with constant but different concentrations. Due to the different content of the section streams there is a change in the basis weight of solids at the corresponding point of the web width.
  • this is Basis weight cross-section of the paper web at the end of the Paper machine measured and the aperture with a control loop at the headbox or the inflow conditions of the Individual streams of different concentrations for the respective sections regulated.
  • the object of the invention is achieved by the features the first device claim and the first Process claim resolved.
  • the at least one means for Influencing the basis weight as a multitude of adjustable means, distributed over the machine width are arranged, be formed.
  • Example corresponds to this is a paper machine with one dilution-controlled headbox, which over the Machine width distributes mixers or valves which has sectionally the substance suspension concentration due to different mixing ratios of white water and regulate thick matter.
  • the at least one adjustable means to influence the basis weight is provided as an actuator for the second control loop.
  • the at least one sensor for the concentration of the white water in front of or in a white water tank or in a Line for white water supply to the headbox arranged his becomes all the shorter, the closer the measurement is to the extraction of the white water, that is on the wet end.
  • an intermediate buffer such as a white water tank
  • the sensor for measuring the basis weight and if necessary, the moisture can on the one hand at the end of the Dryer section or between press section and dryer section, preferably at the end of the press section. If the sensor is positioned at the end of the press section, so the controlled system shortens compared to a measurement on End of dryer section by around 90%. Errors continue and faults are detected much faster and are thus to eliminate or influence much faster, which significantly reduces unproductive operating times have it shortened.
  • the inventor suggests that known methods for controlling or regulating the Basis weight of a paper or cardboard web in Manufacturing process with a first control loop that the Basis weight of the web with the help of at least one Basis weight measurement and at least one means for Influencing the basis weight, to that effect to further develop that in a further control loop the detection of a change in retention of the Retention change by influencing the concentration of the placed on the sieve or between the sieves introduced material suspension is counteracted.
  • the measurement in the white water perform. This can be done by taking a measurement retention to the concentration of the solids determine. For example, this can be done by maintaining the retention directly by comparing the amount of solids applied by the headbox and the the amount of solids removed again via the wet section is determined. Another option is to use the Change in the concentration of solids in the Determine white water and from this towards retention conclude.
  • an advantageous measuring point for the detection of a Retention change can be a place before White water tank or also in the headbox to get voted.
  • the further control loop is proposed to the first Subordinate control loop. Furthermore, the other Control loop also the actuators of the first control loop use.
  • Another advantageous way to act on that Basis weight consists in the detection of a Retention decrease a retention agent, if necessary amplified, feed, or in a detection an increase in retention increases the supply of retention agent Reduce.
  • DE 197 36 047 shows and describes a paper machine with a first and a second control loop for Basis weight control, the second control loop as Measured variable the mass per unit area of the resulting web before the Dryer section uses to fluctuate the basis weight of the Compensate the web in the machine direction before the web passes through the entire paper machine until it is wound up.
  • DE 197 36 048 shows and describes how one sectioned and regulated with dilution water Headbox using a second control loop Self-blocking of the regulation of the mass cross profile prevented can be.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a Paper machine with two superimposed control loops I and II.
  • the headbox 1 is shown in the paper machine, which stock suspension gives up on the wire section 2, which from a rotating sieve 3 and a dewatering unit 4 exists.
  • the fiber web 5 is not formed shown press sections and dryer sections forwarded and then as a finished paper web 5 ' wound on a roll 9.
  • a measuring frame 8 is provided in which there is a basis weight sensor 7 that Basis weight of the finished paper web 5 'is detected and feeds the control loop I via the measuring line 19.
  • the Control loop I controls a first control line 24 and a second control line 22 a first actuator 11 and a second actuator 12.
  • the first actuator 11 is in the first supply line 15 arranged to the headbox 1 and affects the to Headbox 1 supplied white water amount of Sieve cycle.
  • the second actuator 12 affects the Headbox 1 fed amount of more concentrated Stock suspension.
  • Control loop I By adjusting the two actuators 11 and 12 through the control loop I based on the measured Basis weight over the basis weight sensor 7 can Control loop I the concentration of the total supplied Influence stock suspension on headbox 1 and on this way the basis weight of the finished paper web 5 'in keep constant as desired.
  • the actuators 11 and 12 from a variety of across the machine width distributed actuators, which do not exist in this way only the total basis weight of the paper web produced but also the basis weight cross section of the paper web regulate. Under these circumstances, is usually a Basis weight sensor used across the entire width the paper web produced moves and in this way a basis weight cross section of the paper web produced measures and accordingly influences the individual actuators.
  • control loop I Because the controlled system for this is shown and in itself known control loop I is very long, is according to the invention a second control loop II is subordinate to this control loop I, which has a much shorter response time.
  • the shortened reaction time is brought about by the fact that the subordinate control circuit II a sensor 10 for measuring the Concentration of the white water in the wire section having. This sensor is in front of the Inlet of the white water into the white water tank 6 arranged. One leads from the concentration sensor 10 Measuring line 20 to the second control circuit II, which at a sudden change in concentration of the White water intervenes. Control loop II also acts the two actuators 11 and 12 with its control lines 23 and 24, which in this case are identical to the Control lines 22 and 21 of the control circuit I are.
  • FIG 2 shows a schematically shown Paper machine according to Figure 1 with a first Control loop I and a second, subordinate control loop II.
  • the first control loop I corresponds to the known situation of the control loop I from Figure 1, the basis weight the paper web produced on the setting of Actuators 11 and 12 in the supply lines to Headbox controls.
  • Subordinate control loop II has two Concentration sensors.
  • the first concentration sensor 10 measures the concentration of white water while the second Concentration sensor 25 the concentration of the by Headbox 1 fed stock suspension measures. From the Ratio of the two concentration values (Stock suspension concentration / white water concentration) the retention can be determined in a simple manner, so that in the event of a sudden decrease in retention via the Actuator 13 - which is the amount of the higher concentrated Stock suspension that is fed to headbox 1 influenced - and via the actuator 11 - which the amount the white water supply is affected - be counteracted can.
  • FIGS. 1 and 2 Another possible design of the control loops is shown in Figure 3.
  • the paper machine corresponds to their structure is shown in FIGS. 1 and 2. It is a control circuit I provided that due to the basis weight measurement of the manufacture the paper web at the end of the paper machine Concentration of the feed suspension at Headbox 1 influenced by the control lines 21st and 22 actuators 11 and 12 in the first and second Supply lines 15 and 16 to the headbox are regulated.
  • the underlying control loop according to the invention II provided that the concentration of the white water over a concentration sensor 10 behind the outlet of the White water tank 6 measures and based on the measured Concentration also controls 11 and 12 can influence.
  • FIG. 4 shows the paper machine from Figures 1 to 3, the headbox over a first supply line 15 with white water and a second Supply line 16 with a higher concentration of stock suspension in a controlled mixture ratio is fed.
  • the more concentrated stock suspension over the second Supply line 16 is supplied to the headbox via an additional feed of thick matter, which via the control loop I is regulated.
  • the control loop thus regulates I the concentration of the stock suspension over the second Feed line 16 is fed to the headbox.
  • a first and second actuator 11 and 12 Located in the first and second supply lines 15 and 16 a first and second actuator 11 and 12. Both Actuators, here as speed-controlled feed pumps are trained by the second, subordinate Control loop II controlled via the control lines 21 and 22.
  • the control circuit II has as in Figures 1 and 2 a concentration sensor 10 which measures the concentration of the White water measures before it enters the white water tank 6 reached. According to the measured Changes in concentration in the white water can be due to a Retention deviation closed and via control loop II in a short "loop" influence on the input Material suspension concentration taken to the headbox become.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung des Flächengewichtes einer Papier- oder Kartonbahn im Herstellungsprozeß einer Papier- oder Kartonmaschine mit einem ersten Regelkreis zur Einstellung des Flächengewichtes mit mindestens einem einstellbaren Mittel (20, 21) zur Beeinflussung des Flächengewichts und mindestens einem Flächengewichtssensor. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Regelkreis mit mindestens einem Sensor zur Bestimmung der Konzentration des anfallenden Siebwassers vorgesehen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Flächengewichts einer Papier- oder Kartonbahn im Herstellungsprozeß, mit einem ersten Regelkreis der das Flächengewicht der Bahn mit Hilfe mindestens einer Flächegewichtsmessung und mindestens einem Mittel zur Beeinflussung des Flächengewichtes einstellt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß in einem weiteren Regelkreis nach der Detektion einer Retentionsänderung der Retentionsänderung durch Beeinflussung der Konzentration der auf das Sieb aufgelegten oder zwischen die Siebe eingebrachten Stoffsuspension entgegengewirkt wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Flächengewichts einer Papier- oder Kartonbahn im Herstellungsprozeß gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, beziehungsweise gemäß dem Oberbegriff des ersten Verfahrensanspruches.
Ein wesentlicher Qualitätsfaktor einer Papier- oder Kartonbahn liegt in der Gleichmäßigkeit des Flächengewichts der hergestellten Bahn. Im Herstellungsprozeß einer solchen Bahn treten zahlreiche Störfaktoren auf, welche die Gleichmäßigkeit des Flächengewichts über die Maschinenbreite hinweg und auch in Maschinenrichtung gesehen, ungünstig beeinflussen können. Zu diesen Störfaktoren gehören beispielsweise Temperaturschwankungen, Druckschwankungen und Fertigungstoleranzen aber auch Fehler in der Ausführung oder Einstellung der Papiermaschine beim Herstellungsprozeß. Um diese negativen Störfaktoren möglichst erfolgreich auszuschalten und zu einer gleichmäßigen Herstellung der Papierbahn zu gelangen, werden Vorrichtungen und Verfahren zur Steuerung und Regelung des Flächengewichts in Quer- und Längsrichtung der Bahn eingesetzt.
In der Offenlegungsschrift DB 20 19 975 ist gezeigt, wie mit Hilfe von zwei Sensoren zur Messung der Flächenmasse an einer laufenden Bahn aus einem gemessen Schrägprofil und einem Längsprofil das tatsächliche Flächengewichts-Querprofil und das tatsächliche Flächengewichts-Längsprofil extrahiert werden kann und zur Steuerung, beziehungsweise Regelung des Flächengewichts, einer Bahn genutzt werden kann.
Aus der Patentschrift DE 35 35 849 ist 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, so bewirkt dieses eine Einflußnahme auf die Menge der Feststotfe an dieser Stelle der Bahn bezogen auf die Bahnbreite und damit eine Veränderung des Flächengewichts an dieser Stelle beziehungsweise diesen Bahnstreifen.
Die Patentanmeldung DE 40 19 593 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung des Flächengewichts-Querprofils einer Papierbahn. Gemäß dieser Schrift soll bei einem Abweichen des Flächengewichts-Querprofils 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 Feststoffen ergibt sich eine Änderung des Flächengewichts an der entsprechenden Stelle der Bahnbreite.
In dem hier angewandten Regelverfahren wird das Flächengewichts-Querprofil der Papierbahn am Ende der Papiermaschine gemessen und mit einem Regelkreis die Blende am Stoffauflauf oder die Zuströmverhältnisse der Einzelströme unterschiedlicher Konzentration für die jeweiligen Sektionen geregelt.
Ein solches Regelverfahren mit der Messung des Flächengewichts-Querprofils ist beispielsweise auch aus der Patentanmeldung DE 40 05 281 oder aus der DE 42 38 037 bekannt. In den beiden vorgenannten Schriften wird das Flächengewichts-Querprofil der Papierbahn am Ende der Papiermaschine gemessen und über ein Prozeßleitsystem die notwendige Verstellung der Stellglieder zur sektionalen Beeinflussung des Flächengewichts bewirkt.
Der Offenbarungsgehalt des oben zitierten Standes der Technik wird hiermit vollinhaltlich - unter besonderem Hinweis auf die gezeigten Regelungstechniken und Regelmechanismen - in die Offenbarung dieser Anmeldung übernommen.
Das Problem dieses Standes der Technik liegt darin, daß die bekannte Regelung des Flächengewichts ein relativ träges Verhalten mit langen Reaktionszeiten aufweist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die bekannte Papiermaschine mit einer Regelung des Flächengewichts und das entsprechende Verfahren hierzu dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Reaktionszeiten der Regelung stark verkürzt werden und damit auch Schwankungen im Papierherstellungsprozeß beeinflußt werden können, die in ihrem zeitlichen Verlauf eine kürzere Wellenlänge als die Laufzeit der Papierbahn durch die Papiermaschine haben.
Die Aufgabe der Erfindung wird jeweils durch die Merkmale des ersten Vorrichtungsanspruches und des ersten Verfahrensanspruches gelöst.
Demgemäß wir vorgeschlagen die bekannte Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung des Flächengewichtes einer Papier- oder Kartonbahn im Herstellungsprozeß einer Papier- oder Kartonmaschine mit einem ersten Regelkreis zur Einstellung des Flächengewichtes mit mindestens einem einstellbaren Mittel zur Beeinflussung des Flächengewichts und mindestens einem Flächengewichtssensor dahingehend zu verbessern, daß ein weiterer Regelkreis mit mindestens einem Sensor zur Bestimmung der Konzentration des anfallenden Siebwassers vorgesehen ist.
Vorteilhaft kann das mindestens eine Mittel zur Beeinflussung des Flächengewichts als Vielzahl von einstellbaren Mittel, die über die Maschinenbreite verteilt angeordnet sind, ausgebildet sein. Beispielhaft entspricht dies einer Papiermaschine mit einem verdünnungswassergeregeltem Stoffauflauf, der über die Maschinenbreite verteilt Mischer, beziehungsweise Ventile aufweist, die sektional die Stoffsuspensionskonzentration durch unterschiedliche Mischungsverhältnisse von Siebwasser und Dickstoff regeln.
Vorteilhaft kann auch sein, wenn das mindestens eine einstellbare Mittel zur Beeinflussung des Flächengewichts als Stellglied für den zweiten Regelkreis vorgesehen ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung kann der mindestens eine Sensor für die Konzentration des Siebwassers vor oder in einem Siebwasserbehälter oder auch in einer Leitung für Siebwasserzufuhr zum Stoffauflauf angeordnet sein. Hierbei wird die Regelstrecke allerdings umso kürzer, je näher die Messung an der Gewinnung des Siebwassers, also an der Naßpartie, vorgenommen wird. Allerdings können durch eine Messung nach einem Zwischenpuffer, wie zum Beispiel einem Siebwasserbehälter, kleine Schwankungen eliminiert werden, die zu Fehlregelungen führen könnten.
Vorteilhaft ist auch, wenn der weitere Regelkreis an die Stellglieder des ersten Regelkreises angeschlossen ist. Durch diese Ausgestaltung können Stellglieder eingespart werden.
Der Sensor zur Messung des Flächengewichtes und gegebenenfalls der Feuchte kann einerseits am Ende der Trockenpartie oder zwischen Pressenpartie und Trockenpartie, vorzugsweise am Ende der Pressenpartie, positioniert sein. Wird der Sensor am Ende der Pressenpartie positioniert, so verkürzt sich die Regelstrecke gegenüber einer Messung am Ende der Trockenpartie um etwa 90%. Weiterhin werden Fehler und Störungen wesentlich schneller erkannt und sind damit wesentlich schneller zu beseitigen oder zu beeinflussen, wodurch sich unproduktive Betriebszeiten wesentlich verkürzen lassen.
Bezüglich des Verfahrens schlägt der Erfinder vor das bekannte Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Flächengewichts einer Papier- oder Kartonbahn im Herstellungsprozeß mit einem ersten Regelkreis, der das Flächengewicht der Bahn mit Hilfe mindestens einer Flächegewichtsmessung und mindestens einem Mittel zur Beeinflussung des Flächengewichtes einstellt, dahingehend weiterzuentwickeln, daß in einem weiteren Regelkreis nach der Detektion einer Retentionsänderung der Retentionsänderung durch Beeinflussung der Konzentration der auf das Sieb aufgelegten oder zwischen die Siebe eingebrachten Stoffsuspension entgegengewirkt wird.
Als vorteilhafte Möglichkeit die Retention zu detektieren wir vorgeschlagen die Messung im anfallenden Siebwasser durchzuführen. Hierfür bietet sich an, durch eine Messung der Konzentration der Feststoffanteile die Retention zu bestimmen. Beispielsweise kann dies durchgeführt werden, indem die Retention direkt durch einen Vergleich der aufgebrachten Feststoffmenge durch den Stoffauflauf und der über die Naßpartie wieder entnommenen Feststoffmenge bestimmt wird. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Änderung der Konzentration der Feststoffanteile im Siebwasser zu bestimmen und hieraus auf die Retention zu schließen.
Als vorteilhafter Meßort der Detektion einer Retentionsänderung kann eine Stelle vor dem Siebwasserbehälter oder auch in der Stoffauflaufzufuhr gewählt werden.
Entsprechend eine besonderen Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen den weiteren Regelkreis dem ersten Regelkreis unterzuordnen. Weiterhin kann der weitere Regelkreis auch die Stellglieder des ersten Regelkreises nutzen.
Erfindungsgemäß wird weiterhin vorgeschlagen bei einer Detektion einer Retentionsabnahme die Konzentration der zum Stoffauflauf zugeführten Stoffsuspension zu erhöhen und/oder bei einer Detektion einer Retentionszunahme die Konzentration der zum Stoffauflauf zugeführten Stoffsuspension zu reduzieren.
Eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur Einwirkung auf das Flächengewicht besteht darin, bei einer Detektion einer Retentionsabnahme ein Retentionsmittel, gegebenenfalls verstärkt, zuzuführen, beziehungsweise bei einer Detektion einer Retentionszunahme die Zufuhr von Retentionsmittel zu vermindern.
Es versteht sich, daß das oben beschriebene Verfahren auch zur Regelung eines siebwassergeregelten und über die Maschinenbreite sektionierten Stoffauflauf verwendet werden kann. Insbesondere in diesem Zusammenhang wird auch noch auf die noch nicht veröffentlichten Patentanmeldungen DE 197 36 047 und DE 197 36 048 der Anmelderin hingewiesen.
Die DE 197 36 047 zeigt und beschreibt eine Papiermaschine mit einem ersten und einen zweiten Regelkreis zur Flächengewichtsregelung, wobei der zweite Regelkreis als Meßgröße die Flächenmasse der entstehenden Bahn vor der Trockenpartie nutzt um Schwankungen des Flächengewichtes der Bahn in Maschinenrichtung auszugleichen bevor die Bahn die gesamte Papiermaschine bis zum Aufwickeln durchläuft.
Die DE 197 36 048 zeigt und beschreibt wie bei einem sektionierten und mit Verdünnungswasser geregelten Stoffauflauf mit Hilfe eines zweiten Regelkreises eine Selbstblockade der Regelung des Massequerprofils verhindert werden kann.
Der Offenbarungsgehalt dieser beiden Patentanmeldungen wird hiermit vollinhaltlich - unter besonderem Hinweis auf die dort gezeigten Regelungstechniken und Regelmechanismen - in die Offenbarung dieser Anmeldung übernommen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in den nachfolgenden Figurenbeschreibungen dargestellt.
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.
Durch die oben beschriebene, erfindungsgemäße, schnelle Regelung die der bestehenden Flächengewichtsregelung unterlagert ist und die im engen Loop auf Störgrößen, wie zum Beispiel sich ändernde Konsistenz der Stoffsuspension, reagiert wird vorteilhaft erreicht, daß eine Verbesserung der Profile bei jeglicher Änderung der Retention stattfindet. Hierdurch wird eine Verringerung des Ausschußanteils beim Sortenwechsel und eine Reduktion der Sortenwechselzeit herbeigeführt. Ebenso lassen sich hierdurch Abrisse in der Papierbahn durch Profilstörungen vermeiden. Auch Formationsstörungen durch Profilstörungen werden verringert.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Figur 1:
schematische Darstellung einer Papiermaschine mit zwei überlagerten Regelkreisen I und II;
Figur 2:
schematisch dargestellte Papiermaschine mit einem ersten Regelkreis I und einem zweiten, untergeordneten Regelkreis II;
Figur 3:
Ausgestaltungsform der Regelkreise I und II mit Regelung durch gemeinsam angesteuerte Ventile;
Figur 4:
Ausgestaltungsform der Regelkreise I und II mit zweistufiger Stoffdichteregelung.
Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Papiermaschine mit zwei überlagerten Regelkreisen I und II. Bei der Papiermaschine ist der Stoffauflauf 1 dargestellt, welcher Stoffsuspension auf die Siebpartie 2 aufgibt, welche aus einem umlaufenden Sieb 3 und einer Entwässerungseinheit 4 besteht. Die gebildete Faserbahn 5 wird über nicht dargestellte Pressenpartien und Trockenpartien weitergeleitet und anschließend als fertige Papierbahn 5' auf eine Rolle 9 aufgewickelt.
Vor der Aufwicklung ist ein Meßrahmen 8 vorgesehen, in dem sich ein Flächengewichtssensor 7 befindet, der das Flächengewicht der fertigen Papierbahn 5' detektiert und über die Meßleitung 19 dem Regelkreis I zuführt. Der Regelkreis I steuert über eine erste Steuerleitung 24 und eine zweite Steuerleitung 22 ein erstes Stellglied 11 und ein zweites Stellglied 12.
Das erste Stellglied 11 ist in der ersten Zufuhrleitung 15 zum Stoffauflauf 1 angeordnet und beeinflußt die zum Stoffauflauf 1 zugeführte Siebwassermenge des Siebkreislaufes. Das zweite Stellglied 12 beeinflußt die zum Stoffauflauf 1 zugeführte Menge an höher konzentrierter Stoffsuspension.
Durch die Verstellung der beiden Stellglieder 11 und 12 durch den Regelkreis I aufgrund des gemessenen Flächengewichts über den Flächengewichtssensor 7 kann der Regelkreis I die Konzentration der insgesamt zugeführten Stoffsuspension zum Stoffauflauf 1 beeinflussen und auf diese Weise das Flächengewicht der fertigen Papierbahn 5' in gewünschter Weise konstant halten.
Bei neueren Papiermaschinen können die Stellglieder 11 und 12 aus einer Vielzahl von über die Maschinenbreite verteilten Stellgliedern bestehen, die auf diese Weise nicht nur das gesamte Flächengewicht der hergestellten Papierbahn sondern auch das Flächengewichts-Querprofil der Papierbahn regeln. Unter diesen Umständen wird meist ein Flächengewichtssensor verwendet, der über die gesamte Breite der hergestellten Papierbahn verfährt und auf diese Weise ein Flächengewichts-Querprofil der hergestellten Papierbahn mißt und entsprechend die einzelnen Stellglieder beeinflußt.
Da die Regelstrecke für diesen gezeigten und an sich bekannten Regelkreis I sehr lang ist, wird erfindungsgemäß diesem Regelkreis I ein zweiter Regelkreis II unterlagert, welcher über eine wesentlich kürzere Reaktionszeit verfügt.
Die gekürzte Reaktionszeit wird dadurch bewirkt, daß der unterlagerte Regelkreis II einen Sensor 10 zur Messung der Konzentration des anfallenden Siebwassers in der Siebpartie aufweist. Dieser Sensor ist im vorliegenden Beispiel vor dem Einlauf des Siebwassers in den Siebwasserbehälter 6 angeordnet. Vom Konzentrationssensor 10 führt eine Meßleitung 20 zum zweiten Regelkreis II, der bei einer plötzlich auftretenden Konzentrationsänderung des Siebwassers eingreift. Der Regelkreis II wirkt ebenfalls auf die beiden Stellglieder 11 und 12 mit seinen Steuerleitungen 23 und 24, die in diesem Fall indentisch mit den Steuerleitungen 22 und 21 des Regelkreises I sind.
Die Figur 2 zeigt eine schematisch dargestellte Papiermaschine entsprechend der Figur 1 mit einem ersten Regelkreis I und einem zweiten, untergeordneten Regelkreis II.
Der erste Regelkreis I entspricht der bekannten Situation des Regelkreises I aus der Figur 1, der das Flächengewicht der hergestellten Papierbahn über die Einstellung von Stellgliedern 11 und 12 in den Zufuhrleitungen zum Stoffauflauf regelt.
Der untergeordnete Regelkreis II verfügt über zwei Konzentrationssensoren. Der erste Konzentrationssensor 10 mißt die Konzentration des Siebwassers, während der zweite Konzentrationssensor 25 die Konzentration der durch den Stoffauflauf 1 zugeführten Stoffsuspension mißt. Aus dem Verhältnis der beiden Konzentrationswerte (Stoffsuspensionskonzentration / Siebwasserkonzentration) läßt sich auf einfache Weise die Retention bestimmen, so daß bei einer plötzlichen Retentionsverminderung über das Stellglied 13 - welches die Menge der höher konzentrierten Stoffsuspension, die zum Stoffauflauf 1 zugeführt wird beeinflußt - und über das Stellglied 11 - welches die Menge der Siebwasserszufuhr beeinflußt - gegengesteuert werden kann.
Eine weitere mögliche Ausgestaltungsform der Regelkreise ist in der Figur 3 dargestellt. Die Papiermaschine entspricht in ihrem Aufbau den Figuren 1 und 2. Es ist ein Regelkreis I vorgesehen, der aufgrund der Flächengewichtsmessung der fertigen Papierbahn am Ende der Papiermaschine die Konzentration der zugeführten Stoffsuspension zum Stoffauflauf 1 beeinflußt, indem mit den Steuerleitungen 21 und 22 die Stellglieder 11 und 12 in der ersten und zweiten Zufuhrleitung 15 und 16 zum Stoffauflauf geregelt werden.
Zusätzlich ist der erfindungsgemäße unterlagerte Regelkreis II vorgesehen, der die Konzentration des Siebwassers über einen Konzentrationssensor 10 hinter dem Auslauf des Siebwasserbehälters 6 mißt und aufgrund der gemessenen Konzentration ebenfalls die Stellglieder 11 und 12 beeinflussen kann.
Eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung der beiden Regelkreise I und II in einer Papiermaschine ist in der Figur 4 dargestellt. Die Figur 4 zeigt die Papiermaschine aus den Figuren 1 bis 3, wobei der Stoffauflauf über eine erste Zufuhrleitung 15 mit Siebwasser und eine zweite Zufuhrleitung 16 mit höher konzentrierter Stoffsuspension in einem geregelten Mischungsverhältnis gespeist wird. Die höher konzentrierte Stoffsuspension, die über die zweite Zufuhrleitung 16 dem Stoffauflauf zugeführt wird, verfügt über eine zusätzliche Einspeisung von Dickstoff, die über den Regelkreis I geregelt wird. Somit regelt der Regelkreis I die Konzentration der Stoffsuspension die über die zweite Zufuhrleitung 16 dem Stoffauflauf zugeführt wird.
In der ersten und zweiten Zufuhrleitung 15 und 16 befindet sich ein erstes und zweites Stellglied 11 und 12. Beide Stellglieder, die hier als drehzahlgeregelte Förderpumpen ausgebildet sind, werden vom zweiten, untergeordneten Regelkreis II über die Steuerleitungen 21 und 22 gesteuert. Der Regelkreis II verfügt wie in den Figuren 1 und 2 über einen Konzentrationssensor 10, der die Konzentration des Siebwassers mißt, bevor es in den Siebwasserbehälter 6 gelangt. Entsprechend den gemessenen Konzentrationsänderungen im Siebwasser kann auf eine Retentionsabweichung geschlossen und über den Regelkreis II in einem kurzen "loop" Einfluß auf die zugeführte Stoffsuspensionskonzentration zum Stoffauflauf genommen werden.
Bezugszeichenliste
I
erster Regelkreis
II
zweiter Regelkreis
1
Stoffauflauf
2
Siebpartie
3
Sieb
4
Entwässerungseinheit
5
Faserstoffbahn
5'
Papierbahn
6
Siebwasserbehälter
7
Flächengewichtssensor
8
Meßrahmen
9
Papierrolle
10
Konzentrationssensor
11
erstes Stellglied
12
zweites Stellglied
13
drittes Stellglied
15
erste Zufuhrleitung
16
zweite Zufuhrleitung
17
dritte Zufuhrleitung
19
erste Meßleitung
20
zweite Meßleitung
21
erste Steuerleitung
22
zweite Steuerleitung
23
dritte Steuerleitung
25
zweiter Konzentrationssensor
26
dritte Meßleitung

Claims (22)

  1. Vorrichtung zur Steuerung oder Regelung des Flächengewichtes einer Papier- oder Kartonbahn im Herstellungsprozeß einer Papier- oder Kartonmaschine mit einem ersten Regelkreis zur Einstellung des Flächengewichtes mit mindestens einem einstellbaren Mittel (20, 21) zur Beeinflussung des Flächengewichts und mindestens einem Flächengewichtssensor,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    ein weiterer Regelkreis mit mindestens einem Sensor zur Bestimmung der Konzentration des anfallenden Siebwassers vorgesehen ist.
  2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Mittel zur Beeinflussung des Flächengewichts eine Vielzahl von einstellbaren Mittel ist, die über die Maschinenbreite verteilt angeordnet sind.
  3. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine einstellbare Mittel zur Beeinflussung des Flächengewichts als Stellglied für den zweiten Regelkreis vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Sensor für die Konzentration des Siebwassers vor oder in einem Siebwasserbehälter angeordnet ist.
  5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Sensor für die Konzentration des Siebwassers in einer Siebwasserzufuhr zum Stoffauflauf angeordnet ist.
  6. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Regelkreis an die Stellglieder des ersten Regelkreises angeschlossen ist.
  7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Flächengewichtssensor sich im Bereich der Trockenpartie, vorzugsweise am Ende der Trockenpartie, befindet.
  8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der mindestens eine Flächengewichtssensor sich zwischen Pressenpartie und Trockenpartie, vorzugsweise unmittelbar hinter der Pressenpartie, befindet.
  9. Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Flächengewichts einer Papier- oder Kartonbahn im Herstellungsprozeß, mit einem ersten Regelkreis der das Flächengewicht der Bahn mit Hilfe mindestens einer Flächegewichtsmessung und mindestens einem Mittel zur Beeinflussung des Flächengewichtes einstellt,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    in einem weiteren Regelkreis nach der Detektion einer Retentionsänderung der Retentionsänderung durch Beeinflussung der Konzentration der auf das Sieb aufgelegten oder zwischen die Siebe eingebrachten Stoffsuspension entgegengewirkt wird.
  10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektion der Retention durch eine Messung im anfallenden Siebwasser erfolgt.
  11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektion der Retention durch eine Messung der Konzentration im anfallenden Siebwasser erfolgt.
  12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektion der Retention im anfallenden Siebwasser vor dem Siebwasserbehälter erfolgt.
  13. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9-12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektion der Retention im Siebwasser der Stoffauflaufzufuhr erfolgt.
  14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9-13, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Regelkreis dem ersten Regelkreis untergeordnet ist.
  15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9-14, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Regelkreis die Stellglieder des ersten Regelkreises nutzt.
  16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9-15, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Detektion einer Retentionsabnahme die Konzentration der zum Stoffauflauf zugeführten Stoffsuspension erhöht wird.
  17. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9-16, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Detektion einer Retentionszunahme die Konzentration der zum Stoffauflauf zugeführten Stoffsuspension reduziert wird.
  18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9-17, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Detektion einer Retentionsabnahme Retentionsmittel, gegebenenfalls verstärkt, zugeführt wird.
  19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9-18, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Detektion einer Retentionszunahme die Zufuhr von Retentionsmittel vermindert wird.
  20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9-19, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Regelung eines siebwassergeregelten und über die Maschinenbreite sektionierten Stoffauflauf verwendet wird.
  21. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9-20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Flächengewichtsmessung im Bereich der Trockenpartie, vorzugsweise am Ende der Trockenpartie, stattfindet.
  22. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9-21, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Flächengewichtsmessung im Bereich zwischen Pressenpartie und Trockenpartie, vorzugsweise am Ende der Pressenpartie, stattfindet.
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