EP2072678A1 - Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Schwingungen und/oder Variationen in einer Papiermaschine - Google Patents

Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Schwingungen und/oder Variationen in einer Papiermaschine Download PDF

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EP2072678A1
EP2072678A1 EP08169241A EP08169241A EP2072678A1 EP 2072678 A1 EP2072678 A1 EP 2072678A1 EP 08169241 A EP08169241 A EP 08169241A EP 08169241 A EP08169241 A EP 08169241A EP 2072678 A1 EP2072678 A1 EP 2072678A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
adaptive control
variations
control unit
oscillations
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08169241A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Erich Kläui
Hans Rudolf Dr. Graf
Rudolf Stürchler
Elmer Dr. Weisshuhn
Herbert Brandiser
Christoph Link
Simon Juhas
Karl Bunz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP2072678A1 publication Critical patent/EP2072678A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • D21F1/065—Shock-absorbing devices
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G9/00—Other accessories for paper-making machines

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for suppressing vibrations and / or variations in a paper machine, in particular for suppressing oscillations or variations which affect sheet quality in the machine direction.
  • Known headbox assembly is rigidly provided on the headbox in the vibration level of external vibrations vibration absorbing device, among other things, vibrations in the machine longitudinal direction is counteracted.
  • WO 99/04181 A1 is a device for monitoring occurring in a calender vibrations known in the thickness variations of Paper web is counteracted inter alia by a provided between the rollers adaptive vibration damper.
  • the invention has for its object to provide an improved method and an improved device of the type mentioned, in which the aforementioned disadvantages are eliminated. It should in particular be ensured that the sheet quality in the machine direction remains constant.
  • this object is achieved according to the invention by detecting oscillations or variations occurring in the paper machine by means of at least one sensor, by supplying the sensor signal supplied by the sensor to an adaptive control unit and by applying at least one actuator via the adaptive control unit. that by the latter in the paper machine reactions are generated, which counteract the detected vibrations or variations underlying, caused by at least one pathogens disturbances.
  • the existing disturbing oscillations or variations as well as general variations of the paper properties or the sheet quality in the machine direction can be suppressed in a relatively simple and reliable manner.
  • a preferably periodic excitation pattern of the oscillations or variations corresponding forward-looking operation of the actuator Preferably takes place via the adaptive control unit a preferably periodic excitation pattern of the oscillations or variations corresponding forward-looking operation of the actuator.
  • the adaptive control can in particular be such that the disturbances are counteracted in terms of time, direction and / or magnitude.
  • a representative signal associated with the exciter is calculated in the adaptive control unit by means of a respective trigger from the signal supplied by the sensor.
  • representative signal components assigned to the exciters can be calculated in the adaptive control unit from the total signal supplied by the sensor.
  • the sheet properties in particular sheet properties in the machine direction, are expediently influenced by means of the calculated representative signals.
  • the signals representative of the respective excitation patterns may be supplied to the adaptive control unit in the form of pulse signals, for example.
  • the signals representative of the respective excitation patterns can be calculated in the adaptive control unit.
  • the adaptive control unit According to a preferred practical embodiment of the method according to the invention, several sensors are used to detect vibrations or variations.
  • the sensor signals of the sensors are then supplied individually and / or as a sum signal to the adaptive control unit.
  • the oscillations or variations occurring at different points of a structural unit of the paper machine can be detected via the sensors used to detect vibrations or variations, wherein the adaptive control, taking into account the sum signal, preferably takes place such that the oscillations or variations of the entire structural unit be reduced to a minimum.
  • vibrations or variations occurring for example, on a headbox of the paper machine can be detected.
  • this oscillation or variation occurring at the headbox is then counteracted.
  • a further advantage is in particular also if the residual pressure change is detected by means of the sensor used to detect pressure changes in a flow medium and the adaptive control takes place in such a way that the residual pressure change is reduced to a minimum.
  • the detection of vibrations or variations serving sensors can be used.
  • the sensor signals of the sensors can then be supplied individually and / or as a sum signal to the adaptive control unit.
  • the residual pressure changes occurring at different points of a unit of the paper machine can be detected via the sensors used to detect changes in pressure, the adaptive control preferably taking place using the sum signal so that the residual pressure changes of the entire unit are reduced to a minimum.
  • the residual speed change is detected in a flow medium by means of the sensor used to detect changes in speed, and the adaptive control takes place in such a way that the residual speed change is reduced to a minimum.
  • the detection of vibrations or variations serving sensors can be used.
  • the sensor signals of the sensors can then be supplied individually and / or as a sum signal to the adaptive control unit.
  • the residual speed changes occurring at different points of a unit of the paper machine can be detected via the sensors used to detect changes in speed, the adaptive control preferably taking place using the sum signal in such a way that the residual speed changes of the entire unit are reduced to a minimum.
  • Vibrations occurring at the headbox front wall and / or at the lower lip and / or by means of the sensor used to detect pressure in a nozzle space of the headbox are preferably effected by means of the sensor for detecting vibrations and / or by means of the detection of speed sensor detected directly after the exit of the jet from the nozzle occurring speed changes.
  • the respective excitation pattern of at least one felt, at least one drive and / or at least one sieve shaker in the adaptive control unit is calculated by means of a respective trigger from the signal supplied by the sensor.
  • width change of the outlet gap of the headbox is calculated by means of the sensor for detecting oscillations or variations, and in which the adaptive control then takes place such that the variation of the gap width to a minimum is reduced.
  • the width change of the outlet gap of the headbox can be calculated by means of the detection of pressure changes sensor, the adaptive control then preferably takes place so that the variation of the gap width is reduced to a minimum.
  • the basis weight in the machine direction is kept constant via the adaptive control. This can be done for example via the aforementioned actuators or the corresponding regulation of the width of the outlet gap of the headbox.
  • the surface weight in the machine direction is kept constant by means of at least one provided within the headbox pressure and / or displacement actuator. Also in this case, this is done again via the adaptive control according to the invention.
  • the residual area weight change is detected by means of a sensor serving to detect the weight per unit area and that the adaptive control takes place in such a way that the residual area weight change is reduced to a minimum.
  • the object specified above is achieved according to the invention by at least one sensor for detecting vibrations or variations occurring in the paper machine, an adaptive control unit and at least one actuator, wherein the sensor signal supplied by the sensor is fed to the adaptive control unit and via the adaptive control unit Actuator can be acted upon so that generated by this in the paper machine reactions that counteract the detected vibrations or variations underlying, caused by at least one pathogen interference.
  • the fact is taken into account that disturbances in the machine direction are introduced essentially through the headbox and through the components of the drainage.
  • the excitation of these components by appropriate sources of interference such as in particular rollers, Sieb thoroughlyelung, felt bar ring, etc. have an undesirable variation of the paper properties, in particular surface mass changes in the machine direction result.
  • the adaptive control according to the invention the excitation of, for example, the headbox and dewatering elements can be eliminated, so that the paper properties and the sheet quality in the machine direction remain constant.
  • the adaptive control according to the invention the existing disturbing Vibrations and general variations in paper properties in the machine direction are reliably suppressed.
  • the adaptive control according to the invention is applicable, for example, to the headbox front wall.
  • Vibration exciters are, for example, the press felt bar ring, the torsional vibrations of the drive of the screen drive roller and the sieve shaking.
  • the vibrations of the headbox front wall can be detected by at least one vibration sensor and the sensor signal can be supplied to the adaptive control unit.
  • Additional controller inputs may be provided to which, in particular, the signals are supplied to at least substantially all disturbing exciters, which may, for example, be pulse signals.
  • the adaptive controller now proactively generates signals that are applied to the actuator on the front wall in accordance with the energization pattern of the felts, the drive and the sieve shaker and / or the like.
  • the signals may be such that the actuator develops compensation forces which are directed counter to the disturbances. In this case, these compensation forces can counteract the disturbances in particular in terms of time, direction and / or size.
  • the vibration of the front wall is suppressed, and the residual vibration is reduced to a minimum.
  • the vibrations are not only reduced at the location of the actuator itself. If, for example, a weighted sum of the residual vibration signals is formed by the individual vibration sensors, the vibrations of the entire component, such as, for example, the headbox, can be minimized with the aid of the adaptive control according to the invention.
  • the adaptive control operates over a very broad frequency range and is not limited by resonances of the structure or tuning of absorption materials. In principle, an extremely strong reduction of the vibrations is possible. Reductions to 1/30 of the original oscillation amplitude were already achieved under favorable conditions. In addition, even very small vibrations in the micron range can be effectively counteracted.
  • the controller can also control the width change of the headbox outlet gap and reduce it to a minimum.
  • the sensor signal may therefore be determined, for example, by the distance between the front wall and the side wall of the headbox nozzle.
  • the adaptive control principle according to the invention can also be used, for example, to counteract inadmissibly high vibrations on machine parts, which are excited, for example, by sieve shaking.
  • the adaptive characteristic of the control according to the invention allows trouble-free paper production in the machine direction, regardless of the frequencies and the strength of the disturbances.
  • this device 10 may be designed in particular for suppressing oscillations or variations which have an effect on the paper or sheet quality in the machine direction.
  • the device 10 can also be used in a further embodiment for suppressing pressure changes and / or speed changes in a flow medium or in a nozzle chamber of a headbox or in a headbox of a paper machine.
  • the device 10 comprises at least one sensor 12 for detecting vibrations or variations occurring in the paper machine, an adaptive control unit 14 and at least one actuator 16.
  • the sensor 12 and the actuator 16 are, for example, a headbox upper lip or headbox. Front wall 18 assigned.
  • the sensor signal supplied by the sensor 12, which is here for example a residual oscillation signal or residual variation signal, is supplied to the adaptive regulator unit 14.
  • the actuator 16 Via the adaptive control unit 14, the actuator 16 is acted upon in such a way that by the latter in the paper machine, for example in the region of the headbox front wall 18, reactions are generated which are based on the detected oscillations or variations by at least one exciter 20 to 24 counteract disruptions caused.
  • a forward-biased loading of the actuator 16 corresponding to the preferably periodic excitation pattern of the oscillations or variations can take place.
  • the adaptive control expediently takes place in such a way that the disturbances are counteracted in terms of time, direction and / or magnitude.
  • a representative signal associated with the exciter 20-24 in the adaptive control unit 14 is calculated from the signal supplied by the sensor 12.
  • the pathogens 20 - 24 considered here may in particular be pathogens that influence the blade properties in the machine direction.
  • the signals representative of the respective excitation patterns can be calculated in the adaptive controller unit 14.
  • the residual vibration or residual variation can be detected.
  • the adaptive control can then take place in such a way that this residual oscillation or residual variation is reduced to a minimum.
  • the perturbations of the various pathogens 20-24 add up. Accordingly, the summed perturbations act on the headbox front wall 18.
  • the oscillations or variations occurring at different points of a unit 18 of the paper machine can be detected via the sensors 12 serving to detect vibrations or variations, the adaptive control preferably taking place using the sum signal in such a way that the oscillations or variations of the entire assembly 18 are reduced to a minimum.
  • the pathogens 20 - 24 may be, for example, at least one felt, at least one drive or at least one sieve shaking.
  • the respective excitation pattern of at least one felt, at least one drive and / or at least one sieve shaking in the adaptive control unit 14 can therefore be calculated by means of a respective trigger 26-30.
  • the width change of the outlet gap of the headbox can be calculated and the adaptive control carried out so that the variation of the gap width is reduced to a minimum.
  • the basis weight in the machine direction is preferably kept constant.
  • headbox front wall 18 associated actuators 16 for example, provided within the headbox pressure and / or displacement actuators may be provided on the means of adaptive control, for example, the basis weight in the machine direction is kept constant.

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Abstract

Ein Verfahren zur Unterdrückung von Schwingungen und/oder Vibrationen in einer Papiermaschine, insbesondere zur Unterdrückung von an sich in Maschinenlaufrichtung auf die Blattqualität auswirkenden Schwingungen bzw. Vibrationen zeichnet sich dadurch aus, dass mittels wenigstens eines Sensors (12) in der Papiermaschine auftretende Schwingungen bzw. Variationen erfasst werden, dass das vom Sensor (12) gelieferte Sensorsignal einer adaptiven Reglereinheit (14) zugeführt wird und dass über die adaptive Reglereinheit (14) zumindest ein Aktuator (16) so beaufschlagt wird, dass durch diesen in der Papiermaschine Reaktionen erzeugt werden, die den erfassten Schwingungen bzw. Variationen zugrunde liegenden, durch wenigstens einen Erreger (20 - 24) verursachten Störungen entgegenwirken. Es wird auch eine entsprechende Vorrichtung (10) zur Durchführung des Verfahrens angegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Unterdrückung von Schwingungen und/oder Variationen in einer Papiermaschine, insbesondere zur Unterdrückung von sich in Maschinenlaufrichtung auf die Blattqualität auswirkenden Schwingungen bzw. Variationen.
  • Bei einer aus der DE 33 16 008 A1 bekannten Stoffauflaufanordnung ist starr am Stoffauflaufkasten in der Vibrationsebene von Fremdvibrationen eine Vibration absorbierende Einrichtung vorgesehen, wobei unter anderem auch Vibrationen in Maschinenlängsrichtung entgegengewirkt wird.
  • In der EP 0 365 800 A1 ist eine Vorrichtung zur aktiven Dämpfung von Schwingungen an einer Papiermaschine vorgesehen. Dabei wird mittels eines durch einen Regler gesteuerten Stellmotors der zu dämpfenden Schwingungsbewegung entgegengewirkt.
  • Und in der EP 1 333 123 B1 ist ein Verfahren zur aktiven Dämpfung von Schwingungen in einer Vorrichtung zur Bearbeitung einer laufenden Bahn beschrieben, bei dem die Bahn mit dem Walzenmantel zumindest einer Walze zusammenwirkt. Dabei erfolgt die aktive Dämpfung durch phasenversetzt zur Schwingung in der Achse oder Welle der Walze eingeleitete Biegemomente.
  • Aus der WO 99/04181 A1 ist eine Vorrichtung zur Überwachung von in einem Kalander auftretenden Vibrationen bekannt, bei der Dickenschwankungen der Papierbahn unter anderem durch einen zwischen den Walzen vorgesehenen adaptiven Schwingungsdämpfer entgegengewirkt wird.
  • In der EP 1 672 244 A1 ist ein adaptives System für eine Arbeitsmaschine beschrieben, bei dem zur Minimierung der im Bereich eines Bedieners auftretenden Schwingungen eine auf bestimmte Befehle des Bedieners hin zu erwartende Reaktion einer bedienergesteuerten Maschinenkomponente bestimmt und die Maschinekomponente veranlasst wird, entsprechend zu reagieren.
  • Wird in einer Papiermaschine durch Schwingungserreger, wie beispielsweise Filze, Walzen, eine Schüttelung oder dergleichen, die Blattqualität in Maschinenlaufrichtung beeinflusst, so wird dem bisher durch eine Entkopplung, Tilgung und Dämpfung oder durch Reduzierung der Anregungen durch Versteifungen bzw. durch eine entsprechende Pflege der Komponenten entgegengewirkt. Diese bisher üblichen Maßnahmen führen jedoch nicht immer zu befriedigenden Ergebnissen, zumal wenn die Schwingwege klein sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen die zuvor erwähnten Nachteile beseitigt sind. Dabei soll insbesondere dafür gesorgt werden, dass die Blattqualität in Maschinenlaufrichtung konstant bleibt.
  • Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mittels wenigstens eines Sensors in der Papiermaschine auftretende Schwingungen bzw. Variationen erfasst werden, dass das vom Sensor gelieferte Sensorsignal einer adaptiven Reglereinheit zugeführt wird und dass über die adaptive Reglereinheit zumindest ein Aktuator so beaufschlagt wird, dass durch diesen in der Papiermaschine Reaktionen erzeugt werden, die den erfassten Schwingungen bzw. Variationen zugrunde liegenden, durch wenigstens einen Erreger verursachten Störungen entgegenwirken.
  • Mit der erfindungsgemäßen adaptiven Regelung können die existierenden störenden Schwingungen bzw. Variationen sowie generell Schwankungen der Papiereigenschaften bzw. der Blattqualität in Maschinenlaufrichtung auf relativ einfache und zuverlässige Art und Weise unterdrückt werden.
  • Bevorzugt erfolgt über die adaptive Reglereinheit eine dem vorzugsweise periodischen Erregungsmuster der Schwingungen bzw. Variationen entsprechende vorausschauende Beaufschlagung des Aktuators.
  • Die adaptive Regelung kann insbesondere derart erfolgen, dass den Störungen zeitlich, richtungsmäßig und/oder größenmäßig entgegengewirkt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels eines jeweiligen Triggers aus dem von dem Sensor gelieferten Signal ein dem Erreger zugeordnetes repräsentatives Signal in der adaptiven Reglereinheit berechnet. Zudem können mittels verschiedener Trigger aus dem von dem Sensor gelieferten Gesamtsignal den Erregern zugeordnete repräsentative Signalanteile in der adaptiven Reglereinheit berechnet werden.
  • Auch kann mittels verschiedener Trigger aus den von dem Sensor gelieferten Signalen den Erregern zugeordnete repräsentative Signale in der adaptiven Reglereinheit berechnet werden. Dabei werden zweckmäßigerweise mittels der berechneten repräsentativen Signale die Blatteigenschaften, insbesondere Blatteigenschaften in Maschinenlaufrichtung, beeinflusst.
  • Die für die jeweiligen Erregungsmuster repräsentativen Signale können der adaptiven Reglereinheit beispielsweise in Form von Pulssignalen zugeführt werden. Dabei können die für die jeweiligen Erregungsmuster repräsentativen Signale in der adaptiven Reglereinheit berechnet werden.
  • Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn mittels des der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienenden Sensors die Restschwingung bzw.
  • Restvariation erfasst wird und die adaptive Regelung so erfolgt, dass die Restschwingung bzw. Restvariation auf ein Minimum reduziert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mehrere der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienende Sensoren eingesetzt. Die Sensorsignale der Sensoren werden dann einzeln und/oder als ein Summensignal der adaptiven Reglereinheit zugeführt.
  • Dabei können über die der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienenden Sensoren die an unterschiedlichen Stellen einer Baueinheit der Papiermaschine auftretenden Schwingungen bzw. Variationen erfasst werden, wobei die adaptive Regelung unter Heranziehung des Summensignals vorzugsweise so erfolgt, dass die Schwingungen bzw. Variationen der gesamten Baueinheit auf ein Minimum reduziert werden.
  • Mittels des der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienenden Sensors können beispielsweise an einem Stoffauflauf der Papiermaschine auftretende Schwingungen bzw. Variationen erfasst werden. Über die erfindungsgemäße adaptive Regelung wird dann diesen am Stoffauflauf auftretenden Schwingungen bzw. Variationen entgegengewirkt.
  • Von einem weiteren Vorteil ist insbesondere auch, wenn mittels des der Erfassung von Druckänderungen dienenden Sensors in einem Strömungsmedium die Restdruckänderung erfasst wird und die adaptive Regelung so erfolgt, dass die Restdruckänderung auf ein Minimum reduziert wird.
  • Dabei können auch mehrere der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienende Sensoren eingesetzt werden. Die Sensorsignale der Sensoren können dann einzeln und/oder als ein Summensignal der adaptiven Reglereinheit zugeführt werden.
  • Über die der Erfassung von Druckänderungen dienenden Sensoren können die an unterschiedlichen Stellen einer Baueinheit der Papiermaschine auftretenden Restdruckänderungen erfasst werden, wobei die adaptive Regelung unter Heranziehung des Summensignals vorzugsweise so erfolgt, dass die Restdruckänderungen der gesamten Baueinheit auf ein Minimum reduziert werden.
  • Auch können mittels des der Erfassung von Druckänderungen dienenden Sensors an einem Stoffauflauf der Papiermaschine auftretende Restdruckänderungen in dem Strömungsmedium erfasst werden. Über die erfindungsgemäße adaptive Regelung kann dann diesen am Stoffauflauf auftretenden Druckänderungen entgegengewirkt werden.
  • Von Vorteil ist insbesondere auch, wenn mittels des der Erfassung von Geschwindigkeitsänderungen dienenden Sensors in einem Strömungsmedium die Restgeschwindigkeitsänderung erfasst wird und die adaptive Regelung so erfolgt, dass die Restgeschwindigkeitsänderung auf ein Minimum reduziert wird.
  • Dabei können auch mehrere der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienende Sensoren eingesetzt werden. Die Sensorsignale der Sensoren können dann einzeln und/oder als ein Summensignal der adaptiven Reglereinheit zugeführt werden.
  • Dabei können über die der Erfassung von Geschwindigkeitsänderungen dienenden Sensoren die an unterschiedlichen Stellen einer Baueinheit der Papiermaschine auftretenden Restgeschwindigkeitsänderungen erfasst werden, wobei die adaptive Regelung unter Heranziehung des Summensignals vorzugsweise so erfolgt, dass die Restgeschwindigkeitsänderungen der gesamten Baueinheit auf ein Minimum reduziert werden.
  • Auch können mittels des der Erfassung von Geschwindigkeitsänderungen dienenden Sensors können an einem Stoffauflauf der Papiermaschine auftretende Restgeschwindigkeitsänderungen in dem Strömungsmedium erfasst werden. Über die erfindungsgemäße adaptive Regelung wird dann diesen am Stoffauflauf auftretenden Geschwindigkeitsänderungen entgegengewirkt.
  • Bevorzugt werden mittels des der Erfassung von Schwingungen dienenden Sensors an der Stoffauflauf-Vorderwand und/oder an der Unterlippe auftretende Schwingungen und/oder mittels des der Erfassung von Druck dienenden Sensors in einem Düsenraum des Stoffauflaufs auftretende Druckänderungen und/oder mittels des der Erfassung von Geschwindigkeit dienenden Sensors direkt nach Austritt des Strahls aus der Düse auftretende Geschwindigkeitsänderungen erfasst.
  • Gemäß einer zweckmäßigen praktischen Ausgestaltung wird mittels eines jeweiligen Triggers aus dem von dem Sensor gelieferten Signal das jeweilige Erregungsmuster von wenigstens einem Filz, wenigstens einem Antrieb und/oder wenigstens einer Siebschüttelung in der adaptiven Reglereinheit berechnet.
  • Es sind beispielsweise auch solche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens denkbar, bei denen mittels des der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienenden Sensors die Weitenänderung des Auslaufspaltes des Stoffauflaufs berechnet wird und bei denen die adaptive Regelung dann so erfolgt, dass die Variation der Spaltweite auf ein Minimum reduziert wird. Auch kann mittels des der Erfassung von Druckänderungen dienenden Sensors die Weitenänderung des Auslaufspaltes des Stoffauflaufs berechnet werden, wobei die adaptive Regelung dann vorzugweise so erfolgt, dass die Variation der Spaltweite auf ein Minimum reduziert wird.
  • Bevorzugt wird über die adaptive Regelung das Flächengewicht in Maschinenlaufrichtung konstant gehalten. Dies kann beispielsweise über die zuvor genannten Aktuatoren bzw. die entsprechende Regelung der Weite des Auslaufspaltes des Stoffauflaufs erfolgen.
  • Gemäß einer alternativen zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Flächengewicht in Maschinenlaufrichtung mittels wenigstens eines innerhalb des Stoffauflaufs vorgesehenen Druck- und/oder Verdrängungsaktuators konstant gehalten. Auch in diesem Fall erfolgt dies wieder über die erfindungsgemäße adaptive Regelung.
  • Auch kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass mittels eines der Erfassung des Flächengewichts dienenden Sensors die Restflächengewichtsänderung erfasst wird und dass die adaptive Regelung so erfolgt, dass die Restflächengewichtsänderung auf ein Minimum reduziert wird.
  • Bezüglich der Vorrichtung wird die zuvor angegebene Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch wenigstens einen Sensor zur Erfassung von in der Papiermaschine auftretenden Schwingungen bzw. Variationen, eine adaptive Reglereinheit und wenigstens einen Aktuator, wobei das vom Sensor gelieferte Sensorsignal der adaptiven Reglereinheit zugeführt und über die adaptive Reglereinheit der Aktuator so beaufschlagbar ist, dass durch diesen in der Papiermaschine Reaktionen erzeugt werden, die den erfassten Schwingungen bzw. Variationen zugrunde liegenden, durch wenigstens einen Erreger verursachten Störungen entgegenwirken.
  • Erfindungsgemäß wird also dem Umstand Rechnung getragen, dass Störungen in Maschinenlaufrichtung im Wesentlichen durch den Stoffauflauf und durch die Komponenten der Entwässerung eingebracht werden. Die Erregung dieser Bauteile durch entsprechende Störquellen wie insbesondere Walzen, Siebschüttelung, Filzbarring usw. haben eine unerwünschte Variation der Papiereigenschaften, insbesondere Flächenmasseänderungen, in Maschinenlaufrichtung zur Folge. Mit der erfindungsgemäßen adaptiven Regelung kann die Erregung beispielsweise des Stoffauflaufs und von Entwässerungselementen eliminiert werden, so dass die Papiereigenschaften und die Blattqualität in Maschinenlaufrichtung konstant bleibt. Mit der erfindungsgemäßen adaptiven Regelung können die existierenden störenden Vibrationen sowie generell Schwankungen der Papiereigenschaften in Maschinenlaufrichtung zuverlässig unterdrückt werden.
  • Die erfindungsgemäße adaptive Regelung ist beispielsweise auf die Stoffauflaufvorderwand anwendbar. Schwingungserreger sind beispielsweise das Pressfilzbarring, die Drehschwingungen des Antriebs der Siebantriebswalze und die Siebschüttelung.
  • Es können also beispielsweise die Schwingungen der Stoffauflaufvorderwand durch wenigstens einen Schwingungssensor erfasst und das Sensorsignal der adaptiven Reglereinheit zugeführt werden. Es können weitere Reglereingänge vorgesehen sein, denen insbesondere die Signale zumindest im Wesentlichen aller störenden Erreger zugeführt werden, bei denen es sich beispielsweise um Pulssignale handeln kann. Der adaptive Regler erzeugt nun entsprechend dem Erregungsmuster der Filze, des Antriebs und der Siebschüttelung und/oder dergleichen vorausschauend Signale, die auf den Aktuator auf der Vorderwand gelegt werden. Dabei können die Signale insbesondere so beschaffen sein, dass der Aktuator Kompensationskräfte entwickelt, die den Störungen entgegengerichtet sind. Dabei können diese Kompensationskräfte den Störungen insbesondere zeitlich, richtungsmäßig und/oder größenmäßig entgegenwirken. Damit wird die Schwingung der Vorderwand unterdrückt, und die Restschwingung wird auf ein Minimum reduziert. Dabei werden die Schwingungen nicht nur am Ort des Aktuators selbst reduziert. Wird von den einzelnen Schwingungssensoren beispielsweise eine gewichtete Summe der Restschwingungssignale gebildet, so können mit Hilfe der erfindungsgemäßen adaptiven Regelung die Schwingungen des gesamten Bauteils wie beispielsweise des Stoffauflaufs minimiert werden. Die adaptive Regelung wirkt über einen sehr breiten Frequenzbereich und ist nicht eingeschränkt durch Resonanzen der Struktur oder Abstimmung von Absorptionsmaterialien. Prinzipiell ist eine äußerst starke Reduktion der Vibrationen möglich. Unter günstigen Bedingungen wurden schon Reduktionen auf 1/30 der ursprünglichen Schwingungsamplitude erzielt. Zudem kann auch sehr geringen Vibrationen im µm-Bereich wirksam entgegengewirkt werden.
  • Der Regler kann alternativ auch die Weitenänderung des Auslaufspalts des Stoffauflaufs regeln und auf ein Minimum reduzieren. In diesem Fall kann das Sensorsignal also beispielsweise durch den Abstand zwischen Vorderwand und Seitenwand der Stoffauflaufdüse bestimmt sein.
  • Es ist beispielsweise auch denkbar, anstelle der Signale eines Schwingungssensors Signale des Längsprofils (Flächenmasse gemessen mit Odin) als Reglereingang zu verwenden.
  • Auf ähnliche Art und Weise lassen sich auch andere Elemente des Stoffauflaufs und der Entwässerung schwingungsmäßig beruhigen.
  • Das erfindungsgemäße adaptive Regelungsprinzip kann beispielsweise auch dazu verwendet werden, unzulässig hohen Schwingungen an Maschinenteilen entgegenzuwirken, die beispielsweise durch die Siebschüttelung angeregt werden.
  • Zudem ist es beispielsweise auch denkbar, das Flächengewicht in Maschinenlaufrichtung ohne eine entsprechende Beruhigung der Vorderwand des Stoffauflaufs konstant zu halten, indem eine entsprechende adaptive Regelung mit schnellen Druck- oder Verdrängungsaktuatoren innerhalb des Stoffauflaufs realisiert wird.
  • Die adaptive Charakteristik der erfindungsgemäßen Regelung erlaubt eine störungsfreie Papierproduktion in Maschinenlaufrichtung unabhängig von den Frequenzen und der Stärke der Störungen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
  • Die einzige Figur der Zeichnung zeigt in rein schematischer Darstellung eine Vorrichtung 10 zur Unterdrückung von beispielhaften Schwingungen bzw.
  • Variationen in einer Papiermaschine. Dabei kann diese Vorrichtung 10 insbesondere zur Unterdrückung von sich in Maschinenlaufrichtung auf die Papier- oder Blattqualität auswirkenden Schwingungen bzw. Variationen ausgelegt sein. Selbstverständlich kann die Vorrichtung 10 in weiterer Ausgestaltung auch zur Unterdrückung von Druckänderungen und/oder Geschwindigkeitsänderungen in einem Strömungsmedium bzw. in einem Düsenraum eines Stoffauflaufs bzw. in einem Stoffauflauf einer Papiermaschine verwendet werden.
  • Die Vorrichtung 10 umfasst wenigstens einen Sensor 12 zur Erfassung von in der Papiermaschine auftretenden Schwingungen bzw. Variationen, eine adaptive Reglereinheit 14 und wenigstens einen Aktuator 16. Dabei sind im vorliegenden Fall der Sensor 12 und der Aktuator 16 beispielsweise einer Stoffauflauf-Oberlippe oder Stoffauflauf-Vorderwand 18 zugeordnet.
  • Dabei ist das vom Sensor 12 gelieferte Sensorsignal, bei dem es sich hier beispielsweise um ein Restschwingungssignal bzw. Restvariationssignal handelt, der adaptiven Reglereinheit 14 zugeführt. Über die adaptive Reglereinheit 14 wird der Aktuator 16 so beaufschlagt, dass durch diesen in der Papiermaschine, hier beispielsweise im Bereich der Stoffauflauf-Vorderwand 18, Reaktionen erzeugt werden, die den erfassten Schwingungen bzw. Variationen zugrunde liegenden, durch wenigstens einen Erreger 20 bis 24 verursachten Störungen entgegenwirken.
  • Dabei kann über die adaptive Reglereinheit 14 eine dem vorzugsweise periodischen Erregungsmuster der Schwingungen bzw. Variationen entsprechende vorausschauende Beaufschlagung des Aktuators 16 erfolgen.
  • Die adaptive Regelung erfolgt zweckmäßigerweise derart, dass den Störungen zeitlich, richtungsmäßig und/oder größenmäßig entgegengewirkt wird.
  • Mittels eines jeweiligen Triggers 26 - 30 aus dem von dem Sensor 12 gelieferten Signal ein dem Erreger 20 - 24 zugeordnetes repräsentatives Signal in der adaptiven Reglereinheit 14 berechnet wird.
  • Bei den hier betrachteten Erregern 20 - 24 kann es sich insbesondere um solche Erreger handeln, die die Blatteigenschaften in Maschinenlaufrichtung beeinflussen.
  • Wie anhand der einzigen Figur zu erkennen ist, können die für die jeweiligen Erregungsmuster repräsentativen Signale in der adaptiven Reglereinheit 14 berechnet werden.
  • Mittels des Sensors 12 kann, wie bereits erwähnt, insbesondere die Restschwingung bzw. Restvariation erfasst werden. Die adaptive Regelung kann dann so erfolgen, dass diese Restschwingung bzw. Restvariation auf ein Minimum reduziert wird.
  • Wie anhand der einzigen Figur zu erkennen ist, summieren sich die Störungen der verschiedenen Erreger 20 - 24. Entsprechend wirken die summierten Störungen auf die Stoffauflauf-Vorderwand 18.
  • Es ist beispielsweise auch eine solche Ausführung denkbar, bei der mehrere der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienende Sensoren eingesetzt werden. Die Sensorsignale der Sensoren 12 werden dann einzeln und/oder als ein Summensignal der adaptiven Reglereinheit 14 zugeführt.
  • Dabei können über die der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienenden Sensoren 12 die an unterschiedlichen Stellen einer Baueinheit 18 der Papiermaschine auftretenden Schwingungen bzw. Variationen erfasst werden, wobei die adaptive Regelung unter Heranziehung des Summensignals vorzugsweise so erfolgt, dass die Schwingungen bzw. Variationen der gesamten Baueinheit 18 auf ein Minimum reduziert werden.
  • Bei den Erregern 20 - 24 kann es sich beispielsweise um wenigstens einen Filz, wenigstens einen Antrieb bzw. wenigstens eine Siebschüttelung handeln. Mittels eines jeweiligen Triggers 26 - 30 kann also das jeweilige Erregungsmuster von wenigstens einem Filz, wenigstens einem Antrieb und/oder wenigstens einer Siebschüttelung in der adaptiven Reglereinheit 14 berechnet werden.
  • Auch kann mittels des der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienenden Sensors 12 die Weitenänderung des Auslaufspaltes des Stoffauflaufs berechnet werden und die adaptive Regelung so erfolgen, dass die Variation der Spaltweite auf ein Minimum reduziert wird.
  • Über die adaptive Regelung wird bevorzugt das Flächengewicht in Maschinenlaufrichtung konstant gehalten.
  • Anstelle der der Stoffauflauf-Vorderwand 18 zugeordneten Aktuatoren 16 können beispielsweise auch innerhalb des Stoffauflaufs vorgesehene Druck- und/oder Verdrängungsaktuatoren vorgesehen sein, über die mittels der adaptiven Regelung beispielsweise das Flächengewicht in Maschinenlaufrichtung konstant gehalten wird.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vorrichtung
    12
    Sensor
    14
    Adaptive Reglereinheit
    16
    Aktuator
    18
    Baueinheit, Stoffauflauf-Vorderwand bzw. Stoffauflauf-Oberlippe
    20
    Erreger
    22
    Erreger
    24
    Erreger
    26
    Trigger
    28
    Trigger
    30
    Trigger

Claims (19)

  1. Verfahren zur Unterdrückung von Schwingungen und/oder Variationen in einer Papiermaschine, insbesondere zur Unterdrückung von sich in Maschinenlaufrichtung auf die Blattqualität auswirkenden Schwingungen bzw. Variationen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels wenigstens eines Sensors (12) in der Papiermaschine auftretende Schwingungen bzw. Variationen erfasst werden, dass das vom Sensor (12) gelieferte Sensorsignal einer adaptiven Reglereinheit (14) zugeführt wird und dass über die adaptive Reglereinheit (14) zumindest ein Aktuator (16) so beaufschlagt wird, dass durch diesen in der Papiermaschine Reaktionen erzeugt werden, die den erfassten Schwingungen bzw. Variationen zugrunde liegenden, durch wenigstens einen Erreger (20 - 24) verursachten Störungen entgegenwirken.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass über die adaptive Reglereinheit (14) eine dem vorzugsweise periodischen Erregungsmuster der Schwingungen bzw. Variationen entsprechende vorausschauende Beaufschlagung des Aktuators (16) erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels eines jeweiligen Triggers (26 - 30) aus dem von dem Sensor (12) gelieferten Signal ein dem Erreger (20 - 24) zugeordnetes repräsentatives Signal in der adaptiven Reglereinheit (14) berechnet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels verschiedener Trigger (26 - 30) aus den von dem Sensor (12) gelieferten Signalen den Erregern (20 - 24) zugeordnete repräsentative Signale in der adaptiven Reglereinheit (14) berechnet werden und dass mittels der berechneten repräsentativen Signale die Blatteigenschaften, insbesondere Blatteigenschaften in Maschinenlaufrichtung, beeinflusst werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die für die jeweiligen Erregungsmuster repräsentativen Signale in der adaptiven Reglereinheit (14) berechnet werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahren,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels des der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienenden Sensors (12) die Restschwingung bzw. Restvariation erfasst wird und die adaptive Regelung so erfolgt, dass die Restschwingung bzw. Restvariation auf ein Minimum reduziert wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahren,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienende Sensoren (12) eingesetzt werden und dass die Sensorsignale der Sensoren (12) einzeln und/oder als ein Summensignal der adaptiven Reglereinheit (14) zugeführt werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass über die der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienenden Sensoren (12) die an unterschiedlichen Stellen einer Baueinheit (18) der Papiermaschine auftretenden Schwingungen bzw. Variationen erfasst werden, wobei die adaptive Regelung unter Heranziehung des Summensignals vorzugsweise so erfolgt, dass die Schwingungen bzw. Variationen der gesamten Baueinheit (18) auf ein Minimum reduziert werden.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels des der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienenden Sensors (12) an einem Stoffauflauf der Papiermaschine auftretende Schwingungen bzw. Variationen erfasst werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahren,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels des der Erfassung von Druckänderungen dienenden Sensors (12) in einem Strömungsmedium die Restdruckänderung erfasst wird und dass die adaptive Regelung so erfolgt, dass die Restdruckänderung auf ein Minimum reduziert wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahren,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels des der Erfassung von Geschwindigkeitsänderungen dienenden Sensors (12) in einem Strömungsmedium die Restgeschwindigkeitsänderung erfasst wird und dass die adaptive Regelung so erfolgt, dass die Restgeschwindigkeitsänderung auf ein Minimum reduziert wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels des der Erfassung von Schwingungen dienenden Sensors (12) an der Stoffauflauf-Vorderwand (18) und/oder an der Unterlippe auftretende Schwingungen erfasst werden.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels des der Erfassung von Druck dienenden Sensors (12) in einem Düsenraum des Stoffauflaufs auftretende Druckänderungen erfasst werden.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels eines jeweiligen Triggers (26 - 30) aus dem von dem Sensor gelieferten Signal das jeweilige Erregungsmuster von wenigstens einem Filz, wenigstens einem Antrieb und/oder wenigstens einer Siebschüttelung in der adaptiven Reglereinheit (14) berechnet wird.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels des der Erfassung von Schwingungen bzw. Variationen dienenden Sensors (12) die Weitenänderung des Auslaufspaltes des Stoffauflaufs berechnet wird und dass die adaptive Regelung so erfolgt, dass die Variation der Spaltweite auf ein Minimum reduziert wird.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass über die adaptive Regelung das Flächengewicht in Maschinenlaufrichtung konstant gehalten wird.
  17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Flächengewicht in Maschinenlaufrichtung mittels wenigstens eines innerhalb des Stoffauflaufs vorgesehenen Druck- und/oder Verdrängungsaktuators konstant gehalten wird.
  18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels eines der Erfassung des Flächengewichts dienenden Sensors die Restflächengewichtsänderung erfasst wird und dass die adaptive Regelung so erfolgt, dass die Restflächengewichtsänderung auf ein Minimum reduziert wird.
  19. Vorrichtung (10) zur Unterdrückung von Schwingungen und/oder Variationen in einer Papiermaschine, insbesondere zur Unterdrückung von sich in Maschinenlaufrichtung auf die Blattqualität auswirkenden Schwingungen bzw. Variationen, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    gekennzeichnet durch
    wenigstens einen Sensor (12) zur Erfassung von in der Papiermaschine auftretenden Schwingungen bzw. Variationen, eine adaptive Reglereinheit (14) und wenigstens einen Aktuator (16), wobei das vom Sensor (12) gelieferte Sensorsignal der adaptiven Reglereinheit (14) zugeführt und über die adaptive Reglereinheit (14) der Aktuator (16) so beaufschlagbar ist, dass durch diesen in der Papiermaschine Reaktionen erzeugt werden, die den erfassten Schwingungen bzw. Variationen zugrunde liegenden, durch wenigstens einen Erreger (20 - 24) verursachten Störungen entgegenwirken.
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