EP1116825B1 - Method for regulating fiber orientation - Google Patents
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- EP1116825B1 EP1116825B1 EP00118922A EP00118922A EP1116825B1 EP 1116825 B1 EP1116825 B1 EP 1116825B1 EP 00118922 A EP00118922 A EP 00118922A EP 00118922 A EP00118922 A EP 00118922A EP 1116825 B1 EP1116825 B1 EP 1116825B1
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- 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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- 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
- D21F1/02—Head boxes of Fourdrinier machines
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- 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
- D21F1/06—Regulating pulp flow
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- 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
Definitions
- the invention relates to a method for regulating a fiber orientation cross profile a fiber web produced in a paper or board machine with a means for Influencing a cross-speed profile of a moving fiber suspension beam at the exit of a headbox nozzle.
- control signals then take place via computing and control units to the flow control valves and / or orifice actuators and / or removal / supply devices for fiber suspension or dilution water.
- the inventors have recognized that the movement of the fiber suspension jet when exiting the headbox nozzle, provides information that is appropriate Analysis provide information about fiber orientation.
- An example such measurements is the so-called cross-correlation measurement, in which the Duration of the appearance of the same optical pattern - created by laser beams - is determined at a certain distance from each other in the machine direction, from which the flow velocity in the machine direction can be calculated.
- the invention therefore basically sees two different types of reference measurements the movement of the fiber suspension jet.
- the evaluation of the measured values such that only the exit speed of the Beam is measured in the machine direction, because a different beam alignment correlates with a deviation of the exit speed from the Headbox.
- the inventors therefore propose the method for controlling a fiber orientation cross profile of a fiber web produced in a paper or board machine with a means to influence a Cross-sectional velocity profile of a fiber suspension jet at the exit of a Headbox nozzle to be designed so that deviations in the fiber orientation cross profile due to measured deviations in at least a component of the cross-speed profile are corrected, at least a measured and control-relevant component of the cross-speed profile is the amount of the speed component in the cross machine direction.
- the at least one measured and control-relevant component can be advantageous of the cross-speed profile the amount of the speed component in the machine direction or the angular deviation of the fiber suspension beam be used to measure the movement of the fiber suspension beam the movement on the surface of the pulp suspension jet can be measured.
- a correlation between the cross profile of the at least one measured and control-relevant component of the cross-speed profile and one measured directly on the resulting paper or cardboard web Cross-fiber orientation profile created by assigning profile pairs, wherein a pair of profiles each have at least one typical value of the cross-speed profile and at least a typical value of the fiber orientation cross profile at a specific point on the track or a corresponding one Deviation from a reference value contains.
- the determined fiber orientation cross profile can be either "online” or “offline” be measured, whereby of course an “online” measurement is a faster and allows more direct control.
- the time offset can also be taken into account here be the result of a measurement of certain speed components on Headbox and the later, after passing the web through the Paper machine, fiber orientation measurement took place at this point the paper or cardboard web results.
- This method can also be advantageous by setting non-parallel ones Velocity vectors fiber orientation errors coming from the former the press or dryer section originate, are corrected.
- the sectional setting and control of the aperture of the aperture of the Headbox provided by a separate control unit.
- the Sectional gap opening of a subordinate control unit, its Setpoint from the separate control unit ("master-slave principle") or from one offline measurement of fiber orientation is maintained, regulated.
- This subordinated Control loop performs due to the faster adjustment of local changes in the gap opening to a more constant gap opening of the aperture and thus also to more stable fiber orientation cross profiles.
- This Change of the throughput for the sectional influencing of the speed cross profile can according to the invention by throttling a sectional Volume flow, by supplying additional fluid into the sectional volume flow, by withdrawing fluid from the sectional volume flow or Combination of the above measures can be achieved.
- control parameters determined in the course of the control process that is to say empirical values the past from the comparison between changes in the Cross-speed profile and resulting changes in cross-fiber orientation profile, in the form of a database, preferably in at least one Control unit, to save and to make "online" the control available.
- FIG. 1 illustrates the method according to the invention using a schematic Representation of part of the headbox 1, arranged across the width Actuators 8a, 8b, 8c for the diagonally arranged panel 2.
- Positions 9a, 9b, 9c reflect the current travel of the diaphragm 2. It is in this top view because of the inclination of the panel 2 visible that this in Area of travel 9b is deformed. This results in a narrower nozzle gap below the headbox lip.
- the speed vectors 10a ... 10k show a fan shape on the surface of the Fibrous suspension beam 5 with the beam directions and the associated Velocity vectors.
- a first measuring point 11 is located in the measuring device 4, for example punctiform - arranged. Due to the fixed spatial allocation to second measuring point 12 - which is formed in a matrix-like manner like a line camera - A reference system results, which determines the determination of an X partial vector 13 in Machine direction (MD) and a Y-part vector 14 in the transverse direction (CD) enables (route determination).
- MD Machine direction
- CD transverse direction
- the speed components of the Determine the X and Y part vectors By knowing the flow velocity from the undisturbed area of the fiber suspension jet, the speed components of the Determine the X and Y part vectors. The two measurements can also be used determine the respective beam angle (angle of the speed vector). Measuring and Control lines were not shown in this figure for reasons of clarity drawn.
- FIG. 2 shows the control and signal lines that are essential to the invention located.
- the control unit 15 is connected to the signal lines 26a, 26b, 26c and this in turn is connected to the sensors 17a, 17b, 17c of the gap width.
- the associated control lines 28a, 28b, 28c are on the actuators of the diaphragm 8a, 8b, 8c connected.
- the control unit 16 receives the signal from the measuring device 27 and the fiber orientation signal of the measuring frame 24, or alternatively manually entered Fiber orientation values 25 from offline measurements. This control unit 16 controls the flow valves 19a, 19b, 19c via the lines 29a, 29b, 29c, or via the lines 30a, 30b, 30c the mixed material valves 18a, 18b, 18c on the headbox.
- the control unit 15 can be via a controller coupling 23 can be connected to the control unit 16.
- FIG. 3 shows a basic drawing for the sectional control of the gap opening.
- the setpoint for the position, preferably sectional position of the aperture 2 of the Headbox 1 is from the separate control unit 15 of the subordinate control unit 15.1 in accordance with the master-slave principle of control technology using a cable specified.
- the control loop of the control unit 15.1 comprises an actuator 8d for the sectional aperture 2, which is connected to the control unit 15.1 is connected, and a sensor 17d for determining the sectional position of the sectional aperture 2, which via the signal line 26d with the control unit 15.1 is connected.
- the method according to the invention thus provides a further, better method Measurement and influencing of fiber orientation and control loops for control the fiber orientation, in particular the fiber orientation cross profile, the Response speed of the control process is very short since the control is already on changes in the orientation of the pulp suspension beam at the beginning of the Manufacturing process reacts and not the passage of a paper web through the Paper machine with subsequent measurement of the fiber orientation cross profile must be waited for.
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- Paper (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Faserorientierungsquerprofils einer erzeugten Faserbahn in einer Papier- oder Kartonmaschine mit einem Mittel zur Beeinflussung eines Geschwindigkeitsquerprofils eines bewegten Faserstoffsuspensionsstrahls am Ausgang einer Stoffauflaufdüse.The invention relates to a method for regulating a fiber orientation cross profile a fiber web produced in a paper or board machine with a means for Influencing a cross-speed profile of a moving fiber suspension beam at the exit of a headbox nozzle.
Aus vielfältigem Stand der Technik ist das Problem der Faserorientierung bei Papier-
oder Kartonbahnen bekannt. Aus der
deutschen Offenlegungsschrift DE 197 33 454 A1
ist ein Verfahren zur Regelung eines Faserorientierungsquerprofils
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
bekannt. Der Grundgedanke dieser
Offenlegungsschrift liegt darin, aus dem Querprofil des Flächengewichts
beziehungsweise einer damit korrelierenden Größe zu erkennen, wann eine
Änderung des Faserorientierungsquerprofils stattfindet, ohne diese direkt zu messen.
Bei dieser Anmeldung werden ein stoffdichtegeregelter Stoffauflauf - optional auch
mit einer, über die Breite der Maschine sektional einstellbaren Durchflussregelung
- und auch ein zwischen dem Stoffauflauf und dem Former traversierender Sensor
offenbart. Dieser Sensor misst nicht das Flächengewicht selbst, sondern die aus dem
Stoffauflauf austretende Masse an Stoffsuspension beziehungsweise den
Feststoffgehalt in der Stoffsuspension. Über mindestens einen weiteren Sensor
zwischen Trockenpartie und Aufwickeleinrichtung können weitere Daten,
insbesondere über Faserorientierungsprofile der trockenen Faserstoffbahn,
gewonnen werden. Über Rechen- und Steuereinheiten erfolgen dann die Stellsignale
an die Durchflussregelventile und/oder Blenden-Stellorgane und/oder Entnahme/zufuhreinrichtungen
für Fasersuspension bzw. Verdünnungswasser.The problem of fiber orientation in paper
or cardboard webs known. From the
German patent application DE 197 33 454 A1
is a method of controlling a fiber orientation cross profile
according to the preamble of
Es ist Aufgabe der Erfindung, weitere bessere Verfahren zur Messung und Beeinflussung der Faserorientierung und Regelkreise zur Steuerung der Faserorientierung zu finden.It is an object of the invention to further better methods for measuring and influencing the fiber orientation and control loops for controlling the fiber orientation to find.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is solved by the features of
Die Erfinder haben erkannt, dass auch die Bewegung des Faserstoffsuspensionsstrahls beim Austreten aus der Stoffauflaufdüse, Informationen liefert, die bei geeigneter Analyse einen Aufschluss über die Faserorientierung geben.The inventors have recognized that the movement of the fiber suspension jet when exiting the headbox nozzle, provides information that is appropriate Analysis provide information about fiber orientation.
Den Erfindern war aufgefallen, dass die Ausrichtung des aus dem Stoffauflauf austretenden Faserstoffsuspensionsstrahls entscheidenden Einfluss auf die Faserorientierung hat. Für den Fall einer an einem Punkt geringeren Spaltöffnung kommt es schon innerhalb der Stoffauflaufdüse zu Querströmungen, dass heisst, die Stoffsuspension weicht der engeren Spaltstelle teilweise aus und erzeugt eine quergerichtete Strömungskomponente. Diese Bewegung setzt sich auch außerhalb der Stoffauflaufdüse fort, wodurch sich eine fächerartige Aufweitung des Faserstoffsuspensionsstrahls ergibt.The inventors noticed that the alignment of the headbox emerging fiber suspension beam have a decisive influence on the Has fiber orientation. In the event of a smaller gap opening at one point Cross flows already occur within the headbox nozzle, that is, the Stock suspension partially evades the narrower gap and creates one transverse flow component. This movement continues outside the headbox nozzle, causing a fan-like expansion of the Fibrous suspension jet results.
Aufgrund der nicht homogenen Ausrichtung des Faserstoffsuspensionsstrahls ergibt sich auch eine über die Breite der Maschine unterschiedliche Anordnungsstatistik der Fasern auf dem Sieb des Formers und letztendlich ein ungleichmäßiges Faserorientierungsquerprofil. Das Faserorientierungsquerprofil der erzeugten Faserstoffbahn erfährt somit durch die unterschiedliche Strahlausrichtung wesentliche Abweichungen über die Maschinenbreite.Because of the non-homogeneous alignment of the fiber suspension jet there is also a different arrangement statistic across the width of the machine Fibers on the wire of the former and ultimately an uneven one Fiber orientation cross profile. The fiber orientation cross profile of the generated The fibrous web thus experiences through the different beam alignment significant deviations across the machine width.
Neben dem Einfluss des Spaltweitenquerprofils auf die Ausrichtung des Faserstoffsuspensionsstrahls ist auch noch der Einfluss von sektionalen Volumenströmen im Stoffauflauf, zum Beispiel durch uneinheitliche Zudosierungen von Fluiden, bekannt. Auch hierdurch entstehen Auswirkungen auf das Faserorientierungsquerprofil.In addition to the influence of the gap width cross profile on the alignment of the fiber suspension beam is also the influence of sectional volume flows in the headbox, for example due to inconsistent metering of fluids, known. This also has an impact on the fiber orientation cross profile.
Es liegt also eine zumindest weitgehend eindeutige Korrelation zwischen dem Querprofil Ausrichtung des Faserstoffsuspensionsstrahls, dass heisst, dem Querprofil der Geschwindigkeitsvektoren des Faserstoffsuspensionsstrahls am Austritt aus der Stoffauflaufdüse, mit dem späteren Faserorientierungsquerprofil der fertigen Bahn vor. Da Abweichungen der örtlichen Geschwindigkeitsvektoren gleichzeitig auch eine Abweichung der örtlichen Geschwindigkeitskomponenten in Maschinenrichtung bewirken, kann in erster Näherung auch über eine einfache Messung des Geschwindigkeitsprofils des Faserstoffsuspensionsstrahls - in Maschinenrichtung - nach der Stoffauflaufdüse, insbesondere über auftretende Veränderungen auf Veränderungen im Faserorientierungsquerprofil geschlossen werden. Ein Beispiel solcher Messungen ist die sogenannte Kreuzkorrelationsmessung, bei der die Zeitdauer des Auftretens gleicher optischer Muster - entstanden durch Laserstrahlen - in einem bestimmten Abstand in Maschinenrichtung voneinander bestimmt wird, woraus die Flussgeschwindigkeit in Maschinenrichtung errechenbar ist.So there is an at least largely clear correlation between the Cross profile Alignment of the fiber suspension beam, that is, the cross profile of the velocity vectors of the fiber suspension beam at the exit from the Headbox nozzle with the later fiber orientation cross profile of the finished web in front. Since deviations in the local speed vectors are also one Deviation of the local speed components in the machine direction can, in a first approximation, also by simply measuring the Speed profile of the fiber suspension jet - in machine direction - after the headbox nozzle, especially about changes that occur Changes in the fiber orientation cross profile are closed. An example such measurements is the so-called cross-correlation measurement, in which the Duration of the appearance of the same optical pattern - created by laser beams - is determined at a certain distance from each other in the machine direction, from which the flow velocity in the machine direction can be calculated.
Neben der einfachen Messung des Geschwindigkeitsprofils kann, auch über eine Kreuzkorrelationsmessung, bei der auch der Versatz eines optischen Musters in Querrichtung berücksichtigt wird, das Geschwindigkeitsvektorquerprofil gemessen werden und dann die Winkelabweichungen der Geschwindigkeitsvektoren von einer Hauptrichtung oder eine Querkomponente der Geschwindigkeit in Korrelation zum Faserorientierungsquerprofil gesetzt werden. Neben optischen Messmethoden können auch zum Beispiel Dopplermessungen mit Ultraschall oder ähnliches verwendet werden.In addition to the simple measurement of the speed profile, you can also use a Cross correlation measurement, in which the offset of an optical pattern in Transverse direction is taken into account, the speed vector transverse profile is measured and then the angular deviations of the velocity vectors from one Main direction or a transverse component of the speed in correlation to the Fiber orientation cross profile can be set. In addition to optical measurement methods can also, for example, Doppler measurements with ultrasound or the like be used.
Insgesamt werden also kleine Geschwindigkeitsabweichungen und/oder Winkelabweichungen im Querprofil betrachtet und ein Regelverfahren zur Reduktion dieser Abweichungen und damit zur Reduktion von Abweichungen im Faserorientierungsquerprofil erzeugt. Als Stellorgane zur Beeinflussung der Abweichungen im Geschwindigkeitsprofil können alle Mittel genutzt werden, die das Geschwindigkeitsprofil im Stoffauflauf beeinflussen, wie beispielsweise die Blende des Stoffauflaufs oder eine sektionale Volumenstromregelung.Overall, there will be small speed deviations and / or angular deviations viewed in cross section and a control procedure to reduce this Deviations and thus to reduce deviations in the fiber orientation cross profile generated. As actuators to influence the deviations in the Speed profile can be used all means that the speed profile influence in the headbox, such as the aperture of the Headbox or a sectional flow control.
Die Erfindung sieht also grundsätzlich zwei verschiedene Arten von Referenzmessungen der Bewegung des Faserstoffsuspensionsstrahls vor. Zum einen erfolgt die Auswertung der Messwerte derart, dass lediglich die Austrittsgeschwindigkeit des Strahls in Maschinenrichtung gemessen wird, denn eine abweichende Strahlausrichtung korreliert mit einer Abweichung der Austrittsgeschwindigkeit aus der Stoffauflaufdüse. Zum anderen gibt es aber auch die Möglichkeit, eine direkte Winkelmessung des Geschwindigkeitsvektors des Faserstoffsuspensionstrahls vorzunehmen. Es versteht sich, dass beide Auswertungen Anwendung finden können.The invention therefore basically sees two different types of reference measurements the movement of the fiber suspension jet. On the one hand the evaluation of the measured values such that only the exit speed of the Beam is measured in the machine direction, because a different beam alignment correlates with a deviation of the exit speed from the Headbox. On the other hand, there is also the possibility of a direct one Angle measurement of the velocity vector of the fiber suspension beam make. It goes without saying that both evaluations are used can.
Entsprechend dem Erfindungsgedanken schlagen die Erfinder also vor, das Verfahren zur Regelung eines Faserorientierungsquerprofils einer erzeugten Faserbahn in einer Papier- oder Kartonmaschine mit einem Mittel zur Beeinflussung eines Geschwindigkeitsquerprofils eines Faserstoffsuspensionsstrahls am Ausgang einer Stoffauflaufdüse, so auszugestalten, dass Abweichungen des Faserorientierungsquerprofils aufgrund von gemessenen Abweichungen in mindestens einer Komponente des Geschwindigkeitsquerprofils ausgeregelt werden, wobei mindestens eine gemessene und regelungsrelevante Komponente des Geschwindigkeitsquerprofils der Betrag der Geschwindigkeitskomponente in Maschinenquerrichtung ist. Vorteilhaft kann die mindestens eine gemessene und regelungsrelevante Komponente des Geschwindigkeitsquerprofils der Betrag der Geschwindigkeitskomponente in Maschinenlaufrichtung oder die Winkelabweichung des Faserstoffsuspensionsstrahls sein, wobei zur Messung der Bewegung des Faserstoffsuspensionsstrahls die Bewegung an der Oberfläche des Faserstoffsuspensionsstrahls gemessen werden kann.According to the idea of the invention, the inventors therefore propose the method for controlling a fiber orientation cross profile of a fiber web produced in a paper or board machine with a means to influence a Cross-sectional velocity profile of a fiber suspension jet at the exit of a Headbox nozzle to be designed so that deviations in the fiber orientation cross profile due to measured deviations in at least a component of the cross-speed profile are corrected, at least a measured and control-relevant component of the cross-speed profile is the amount of the speed component in the cross machine direction. The at least one measured and control-relevant component can be advantageous of the cross-speed profile the amount of the speed component in the machine direction or the angular deviation of the fiber suspension beam be used to measure the movement of the fiber suspension beam the movement on the surface of the pulp suspension jet can be measured.
Hierzu traversiert eine Messeinrichtung, vorzugsweise genau in CD-Richtung (=Querrichtung zur Maschinenlaufrichtung), über den Faserstoffsuspensionsstrahl. Vorteilhaft kann auch nur über den Bereich einer aktuellen Störung traversiert werden.For this purpose, a measuring device traverses, preferably exactly in the CD direction (= Cross direction to machine direction), over the fiber suspension jet. It can also be advantageous only over the area of a current fault be traversed.
Konkret wird eine Korrelation zwischen dem Querprofil der mindestens einen gemessenen und regelungsrelevanten Komponente des Geschwindigkeitsquerprofils und einem an der entstehenden Papier- oder Kartonbahn direkt gemessenen Faserorientierungsquerprofil über die Zuordnung von Profilpaaren hergestellt, wobei ein Profilpaar jeweils mindestens einen typischen Wert des Geschwindigkeitsquerprofils und mindestens einen typischen Wert des Faserorientierungsquerprofils an jeweils einer bestimmten Stelle der Bahn oder eine entsprechende Abweichung von jeweils einem Referenzwert enthält.Specifically, a correlation between the cross profile of the at least one measured and control-relevant component of the cross-speed profile and one measured directly on the resulting paper or cardboard web Cross-fiber orientation profile created by assigning profile pairs, wherein a pair of profiles each have at least one typical value of the cross-speed profile and at least a typical value of the fiber orientation cross profile at a specific point on the track or a corresponding one Deviation from a reference value contains.
Das ermittelte Faserorientierungsquerprofil kann sowohl "online" oder "offline" gemessen werden, wobei natürlich eine "online"-Messung ein schnelleres und direkteres Regeln ermöglicht. Hierbei kann auch der Zeitversatz berücksichtigt werden, der sich aus einer Messung bestimmter Geschwindigkeitskomponenten am Stoffauflauf und der erst später, nach dem Durchlauf der Bahn durch die Papiermaschine, erfolgten Faserorientierungsmessung an dieser Stelle der Papier- oder Kartonbahn ergibt.The determined fiber orientation cross profile can be either "online" or "offline" be measured, whereby of course an "online" measurement is a faster and allows more direct control. The time offset can also be taken into account here be the result of a measurement of certain speed components on Headbox and the later, after passing the web through the Paper machine, fiber orientation measurement took place at this point the paper or cardboard web results.
Vorteilhaft können durch dieses Verfahren auch durch das Einstellen von nichtparallelen Geschwindigkeitsvektoren Faserorientierungsfehler, die aus dem Former der Pressen- oder der Trockenpartie stammen, korrigiert werden.This method can also be advantageous by setting non-parallel ones Velocity vectors fiber orientation errors coming from the former the press or dryer section originate, are corrected.
Als Stellgröße zur Beeinflussung des Geschwindigkeitsquerprofils ist die sektionale Einstellung und Regelung der Spaltöffnung der Blende des Stoffauflaufs mittels einer separaten Regeleinheit vorgesehen. In weiterer Ausgestaltung kann die Spaltöffnung der Blende sektional von einer unterlagerten Regeleinheit, die ihren Sollwert von der separaten Regeleinheit ("Master-Slave-Prinzip") oder von einer offline-Messung der Faserorientierung erhält, geregelt werden. Dieser unterlagerte Regelkreis führt aufgrund der schnelleren Ausreglung von lokalen Veränderungen in der Spaltöffnung zu einer konstanteren Spaltöffnung der Blende und damit auch zu stabileren Faserorientierungsquerprofilen.As a manipulated variable for influencing the speed cross profile the sectional setting and control of the aperture of the aperture of the Headbox provided by a separate control unit. In a further embodiment, the Sectional gap opening of a subordinate control unit, its Setpoint from the separate control unit ("master-slave principle") or from one offline measurement of fiber orientation is maintained, regulated. This subordinated Control loop performs due to the faster adjustment of local changes in the gap opening to a more constant gap opening of the aperture and thus also to more stable fiber orientation cross profiles.
Weiterhin eignet sich als Stellgröße zur Beeinflussung des Geschwindigkeitsquerprofils der sektional geregelte Durchsatz an Stoffsuspension im Stoffauflauf. Diese Veränderung des Durchsatzes zur sektionalen Beeinflussung des Geschwindigkeitsquerprofils kann erfindungsgemäß durch eine Drosselung eines sektionalen Volumenstroms, durch eine Zufuhr von zusätzlichem Fluid in den sektionalen Volumenstrom, durch einen Abzug von Fluid aus dem sektionalen Volumenstrom oder Kombination der oben genannten Maßnahmen erreicht werden.It is also suitable as a manipulated variable for influencing the cross-speed profile the sectionally regulated throughput of stock suspension in the headbox. This Change of the throughput for the sectional influencing of the speed cross profile can according to the invention by throttling a sectional Volume flow, by supplying additional fluid into the sectional volume flow, by withdrawing fluid from the sectional volume flow or Combination of the above measures can be achieved.
Zusätzlich ist es auch möglich, zur Vermeidung von Änderung des Flächengewichtsquerprofils der Papier- oder Kartonbahn auch die Stoffdichte, gegebenenfalls durch eine Kopplung von Faserorientierungsregelung und Flächengewichtsregelung, sektional zu regeln, wobei besonders vorteilhaft eine Kombination von Stoffdichte- und Volumenstromregelung verwendet werden kann.In addition, it is also possible to avoid changing the basis weight cross-section the paper or cardboard web also the consistency, if necessary by coupling fiber orientation control and basis weight control, to regulate sectionally, a combination of consistency and volume flow control can be used.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt weiterhin darin, im Laufe des Regelverfahrens ermittelte Regelparameter, dass heisst Erfahrungswerte der Vergangenheit aus dem Vergleich zwischen Veränderungen im Geschwindigkeitsquerprofil und daraus resultierenden Veränderungen im Faserorientierungsquerprofil, in Form einer Datenbank, vorzugsweise in mindestens einer Regeleinheit, zu speichern und "online" der Regelung zur Verfügung zu stellen.An advantageous embodiment of the method according to the invention also lies therein, control parameters determined in the course of the control process, that is to say empirical values the past from the comparison between changes in the Cross-speed profile and resulting changes in cross-fiber orientation profile, in the form of a database, preferably in at least one Control unit, to save and to make "online" the control available.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Additional features and advantages of the invention will appear from the following Description of preferred embodiments with reference to FIG the painting.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Es stellen dar:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings. It represent:
Es zeigen
- Figur 1:
- eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Messeinrichtung;
- Figur 2:
- eine schematische Draufsicht auf eine Papiermaschine; und
- Figur 3:
- eine Prinzipzeichnung zur sektionalen Regelung der Spaltöffnung.
- Figure 1:
- a plan view of the measuring device according to the invention;
- Figure 2:
- a schematic plan view of a paper machine; and
- Figure 3:
- a principle drawing for the sectional regulation of the gap opening.
Die Figur 1 verdeutlicht das erfindungsgemäße Verfahren an Hand einer schematischen
Darstellung eines Teils des Stoffauflaufs 1, mit über die Breite angeordneten
Stellgliedem 8a, 8b, 8c für die schräg angeordnete Blende 2. FIG. 1 illustrates the method according to the invention using a schematic
Representation of part of the
Die Positionen 9a, 9b, 9c geben die aktuellen Stellwege der Blende 2 wieder. Es ist
in dieser Draufsicht wegen der Schrägstellung der Blende 2 sichtbar, dass diese im
Bereich des Stellwegs 9b verformt ist. Dadurch ergibt sich an dieser Stelle zur
darunterliegenden Stoffauflauflippe ein engerer Düsenspalt. Die Geschwindigkeitsvektoren
10a ...10k zeigen eine Fächerform an der Oberfläche des
Faserstoffsuspensionsstrahls 5 mit den Strahlrichtungen und den dazugehörenden
Geschwindigkeitsvektoren.
Man kann deutlich sehen, dass die Geschwindigkeitsvektoren 10e...10g eine andere
Länge aufweisen, als die Geschwindigkeitsvektoren am Rand 7 des Faserstoffsuspensionsstrahls
5. Über diesen Faserstoffsuspensionsstrahl hinweg ist der
Traversierrahmen 6 angeordnet. Die Messeinrichtung 4 bewegt sich längs ihres
Traversierwegs 3.One can clearly see that the
Die Ränder 7 des Faserstoffsuspensionsstrahls 5 werden durch die gepunktete Linie
veranschaulicht. In der Messeinrichtung 4 ist eine erste Messstelle 11 - beispielsweise
punktförmig - angeordnet. Durch die feste räumliche Zuordnung zur
zweiten Messstelle 12 - die ähnlich einer Zeilenkamera matrixförmig ausgebildet ist
- ergibt sich ein Referenzsystem, welches die Ermittlung eines X-Teilvektors 13 in
Maschinenlaufrichtung (MD)und eines Y-Teilvektors 14 in Querrichtung (CD)
ermöglicht (Weg-Ermittlung).The
Durch die Kenntnis der Strömungsgeschwindigkeit aus dem nicht gestörten Bereich des Faserstoffsuspensionsstrahls lassen sich auch die Geschwindigkeitsanteile des X- und des Y-Teilvektors ermitteln. Aus beiden Messungen lässt sich außerdem der jeweilige Strahlwinkel (Winkel des Geschwindigkeitsvektors) ermitteln. Mess- und Steuerleitungen wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit in dieser Figur nicht gezeichnet.By knowing the flow velocity from the undisturbed area of the fiber suspension jet, the speed components of the Determine the X and Y part vectors. The two measurements can also be used determine the respective beam angle (angle of the speed vector). Measuring and Control lines were not shown in this figure for reasons of clarity drawn.
In der Figur 2 sind nun die erfindungswesentlichen Steuer- und Signalleitungen
eingezeichnet. Die Regeleinheit 15 ist mit den Signalleitungen 26a, 26b, 26c und
diese wiederum mit den Sensoren 17a, 17b, 17c der Spaltweite verbunden. Die
dazugehörenden Steuerleitungen 28a, 28b, 28c sind an den Stellgliedern der Blende
8a, 8b, 8c angeschlossen.FIG. 2 shows the control and signal lines that are essential to the invention
located. The
Die Regeleinheit 16 empfängt das Signal der Messeinrichtung 27 und das Faserorientierungs-Signal
des Messrahmens 24, oder alternativ dazu manuell eingegebene
Faserorientierungs-Werte 25 aus Offline-Messungen. Diese Regeleinheit 16
steuert über die Leitungen 29a, 29b, 29c die Durchfluss-Ventile 19a, 19b, 19c,
beziehungsweise über die Leitungen 30a, 30b, 30c die Stoffmisch-Venfile 18a, 18b,
18c am Stoffauflauf. Optional kann die Regeleinheit 15 über eine Reglerkopplung 23
mit der Regeleinheit 16 verbunden werden.The
Die Figur 3 zeigt eine Prinzipzeichnung zur sektionalen Regelung der Spaltöffnung.
Der Sollwert für die Stellung, vorzugsweise sektionale Stellung der Blende 2 des
Stoffauflaufs 1 wird von der separaten Regeleinheit 15 der unterlagerten Regeleinheit
15.1 gemäß dem Master-Slave-Prinzip der Regelungstechnik mittels einer Leitung
vorgegeben. Der Regelkreis der Regeleinheit 15.1 umfasst ein Stellglied 8d für die
sektionale Blende 2, welches über die Steuerleitung 28d mit der Regeleinheit 15.1
verbunden ist, sowie einen Sensor 17d zur Ermittlung der sektionalen Stellung der
sektionalen Blende 2, welcher über die Signalleitung 26d mit der Regeleinheit
15.1 verbunden ist.FIG. 3 shows a basic drawing for the sectional control of the gap opening.
The setpoint for the position, preferably sectional position of the
Das erfindungsgemäße Verfahren stellt also ein weiteres, besseres Verfahren zur Messung und Beeinflussung der Faserorientierung und Regelkreise zur Steuerung der Faserorientierung, insbesondere des Faserorientierungsquerprofils dar, wobei die Reaktionsgeschwindigkeit des Regelverfahrens sehr kurz ist, da die Regelung bereits auf Änderungen der Ausrichtung des Faserstoffsuspensionsstrahls am Anfang des Herstellungsprozesses reagiert und nicht der Durchlauf einer Papierbahn durch die Papiermaschine mit anschließender Messung des Faserorientierungsquerprofils abgewartet werden muss.The method according to the invention thus provides a further, better method Measurement and influencing of fiber orientation and control loops for control the fiber orientation, in particular the fiber orientation cross profile, the Response speed of the control process is very short since the control is already on changes in the orientation of the pulp suspension beam at the beginning of the Manufacturing process reacts and not the passage of a paper web through the Paper machine with subsequent measurement of the fiber orientation cross profile must be waited for.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten 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. It is understood that the aforementioned features of the invention are not only in the specified combination, but also in other combinations or can be used alone without leaving the scope of the invention.
- 11
- Stoffauflaufheadbox
- 22
- Blendecover
- 33
- TraversierwegTraversierweg
- 44
- Messeinrichtungmeasuring device
- 55
- FaserstoffsuspensionsstrahlFibrous suspension beam
- 66
- Traversierrahmentraversing frames
- 77
- Rand des FaserstoffblattsEdge of the fiber sheet
- 8a, 8b, 8c, 8d8a, 8b, 8c, 8d
- Stellglieder der BlendeActuators of the aperture
- 9a, 9b, 9c9a, 9b, 9c
- Stellwege der BlendeTravel of the aperture
- 10a, 10b,..10a, 10b, ..
- Geschwindigkeitsvektorenvelocity vectors
- 1111
- erste Messstellefirst measuring point
- 1212
- zweite Messstellesecond measuring point
- 1313
- X-TeilvektorX-partvector
- 1414
- Y-TeilvektorY-split vector
- 15, 15.1, 1615, 15.1, 16
- Regeleinheitcontrol unit
- 17a, 17b, 17c, 17d17a, 17b, 17c, 17d
- Sensoren für die SpaltweiteGap width sensors
- 18a, 18b, 18c18a, 18b, 18c
- StoffmischventileFabric mixing valves
- 19a, 19b, 19c19a, 19b, 19c
- DurchflussventileFlow valves
- 2020
- Former, Pressenpartie, TrockenpartieShaper, press section, dryer section
- 2121
- Messrahmenmeasuring frame
- 2222
- Wickelmaschinewinder
- 2323
- Reglerkopplungcontroller coupling
- 2424
- Signal der Faserorientierung vom MessrahmenSignal of the fiber orientation from the measuring frame
- 2525
- Faserorientierungs-Messwerte ("Offline")Fiber orientation measurement values ("offline")
- 26a, 26b, 26c, 26 d26a, 26b, 26c, 26 d
- Signalleitungen SpaltweiteSignal lines gap width
- 2727
- Signal der MesseinrichtungSignal from the measuring device
- 28a, 28b, 28c, 28d28a, 28b, 28c, 28d
- Steuerleitungen für Stellglieder der BlendeControl lines for actuators of the panel
- 29a, 29b, 29c29a, 29b, 29c
- Steuerleitungen für DurchflussventileControl lines for flow valves
- 30a, 30b, 30c30a, 30b, 30c
- Steuerleitungen für StoffmischventileControl lines for substance mixing valves
Claims (13)
- Method for controlling a cross-machine fibre orientation profile of a fibrous web produced in a paper or board machine, having a means (2, 19a, 19b, 19c) of influencing a cross-machine velocity profile of a moving fibrous stock suspension jet (5) at the exit from a flow box nozzle, where, in order to influence the cross-machine velocity profile, the opening of the slice (2) of the flow box is controlled section by section by a separate control unit (15), and where a measuring device (4) moves in a traversing manner over the fibrous stock suspension jet (5), preferably exactly in the CD direction, characterized in that1.1 when measuring the movement of the fibrous stock suspension jet (5), the movement is measured at the surface of the fibrous stock suspension jet (5),1.2 at least one measured component relative to the control of the cross-machine velocity profile is the magnitude of the velocity component of the fibrous stock suspension jet (5) in the cross-machine direction,1.3 a correlation is produced between the cross-machine profile of the measured component relevant to the control of the cross-machine velocity profile and a cross-machine fibre orientation profile measured directly on the paper or board web produced, via the association between pairs of profiles, a pair of profiles in each case containing at least one typical value of the cross-machine velocity profile and at least one typical value of the cross-machine fibre orientation profile in each case at a specific point on the web, or a corresponding deviation in each case from a reference value,1.4 deviations in the cross-machine fibre orientation profile are controlled out on the basis of measured deviations in the component of the cross-machine velocity profile.
- Method according to Claim 1, characterized in that the at least one measured component relevant to the control of the cross-machine velocity profile is the angular deviation of the fibrous stock suspension jet (5).
- Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the measuring device (4) moves in a traversing manner only over the area of a current disturbance in the cross-machine profile.
- Method according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the cross-machine fibre orientation profile determined is measured "online" or "offline".
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that fibre orientation faults which originate from the former the press or the drying section (20) are corrected by setting non-parallel velocity vectors (10a...10k).
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that the opening of the slice (2) is controlled section by section by a subordinate control unit (15.1), which is given its set point by the separate control unit (15) ("master-slave principle") or by an offline measurement of the fibre orientation.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that in order to influence the cross-machine velocity profile section by section, the throughput is controlled.
- Method according to Claim 7, characterized in that a change in the throughput in order to influence the cross-machine velocity profile section by section is achieved by throttling a sectional volume flow.
- Method according to Claim 7, characterized in that a change in the throughput in order to influence the cross-machine velocity profile section by section is achieved by supplying additional fluid into the sectional volume flow.
- Method according to Claim 7, characterized in that a change in the throughput in order to influence the cross-machine velocity profile section by section is achieved by withdrawing fluid from the sectional volume flow.
- Method according to Claim 7, characterized in that a change in the throughput in order to influence the cross-machine velocity profile section by section is achieved by a combination of the characterizing features from at least two of Claims 8 to 10.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that in order to avoid changing the cross-machine grammage profile of the paper or board web, the consistency is also controlled section by section, if appropriate by means of coupling fibre orientation control and grammage control.
- Method according to one of the preceding claims, characterized in that control parameters determined in the control method are stored in at least one control unit (15, 16) in the form of a database and are provided "online".
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