EP3441521A1 - Method and device for controlling a processing unit, computer program product and paper machine - Google Patents

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EP3441521A1
EP3441521A1 EP17185535.6A EP17185535A EP3441521A1 EP 3441521 A1 EP3441521 A1 EP 3441521A1 EP 17185535 A EP17185535 A EP 17185535A EP 3441521 A1 EP3441521 A1 EP 3441521A1
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EP
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processing unit
detector
fiber
fibrous web
fiber properties
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Hermann Schwarz
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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
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    • D21G9/0009—Paper-making control systems
    • D21G9/0036—Paper-making control systems controlling the press or drying section

Definitions

  • parameters such as process temperatures, steam volumes, engine speeds and / or engine torques, and quantities of additives are controlled or regulated based on specifications.
  • the specifications are preferably determined by a simulation of the respective process with the aid of a control software.
  • the detector can be an ultra-fast camera that records images of the surface of the fibrous web in rapid succession.
  • a fast sequence is understood to mean, for example, between 1 image to 1,000 images per second. Preferably, 1 to 50 frames per second are recorded.
  • the processing unit may be a drying unit, a smoothening unit, a spraying unit, a refiner or a fiber-containing web preparation unit, in particular for the processing of the pulp.
  • the control of the refiner to influence the fiber properties is particularly advantageous.
  • the detector usually determines the intensity of the THz waves, the frequency of the THz waves or the phase of the THz waves.
  • the orientation of the fibers of the fiber composite and / or the length of the individual fibers can be determined.
  • the detector may detect THz waves that have penetrated the fibrous web.
  • the processing unit is a dryer section, in particular an extended dryer section.
  • An extended dryer section has a pre-dryer section and / or a post-dryer section in addition to the actual dryer section.
  • the control or regulation of the drying section can be carried out on the basis of the fiber properties, a particularly accurate control or regulation of the dryer section, in particular the extended dryer section.
  • the invention relates to a method and a device for controlling a processing unit 5, 5a, 5b, 5c. Furthermore, the invention relates to a computer program product and a paper machine.
  • a detector 7, 7 ' in particular a THz detector
  • the respective fiber property FE of a fiber-containing material web 1, in particular a paper web is determined.
  • a processing unit 5, 5a, 5b, 5c is controlled or regulated.
  • the processing unit 5, 5a, 5b, 5c is preferably a refiner.
  • the direct determination of the fiber properties FE of the fibrous web 1 can be directly influenced on the quality of the fibrous web 1.

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  • Sewing Machines And Sewing (AREA)

Abstract

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bearbeitungseinheit (5, 5a, 5b, 5c). Weiter betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie eine Papiermaschine. Mit einem Detektor (7, 7'), insbesondere einem THz-Detektor wird die jeweilige Fasereigenschaft (FE) einer faserhaltigen Warenbahn (1), insbesondere einer Papierbahn, bestimmt. Anhand der Fasereigenschaften (FE) wird eine Bearbeitungseinheit (5, 5a, 5b, 5c) gesteuert oder geregelt. Bei der Bearbeitungseinheit (5, 5a, 5b, 5c) handelt es sich vorzugsweise um einen Refiner. Durch die direkte Bestimmung der Fasereigenschaften (FE) der faserhaltigen Warenbahn (1) kann direkt auf die Qualität der faserhaltigen Warenbahn (1) Einfluss genommen werden.

Figure imgaf001
In summary, the invention relates to a method and a device for controlling a processing unit (5, 5a, 5b, 5c). Furthermore, the invention relates to a computer program product and a paper machine. With a detector (7, 7 '), in particular a THz detector, the respective fiber property (FE) of a fiber-containing material web (1), in particular a paper web, is determined. On the basis of the fiber properties (FE), a processing unit (5, 5a, 5b, 5c) is controlled or regulated. The processing unit (5, 5a, 5b, 5c) is preferably a refiner. By directly determining the fiber properties (FE) of the fibrous web (1) can be directly influenced on the quality of the fibrous web (1).
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bearbeitungseinheit. Weiter betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie eine Papiermaschine.The invention relates to a method and a device for controlling a processing unit. Furthermore, the invention relates to a computer program product and a paper machine.

Zur Herstellung einer faserhaltigen Warenbahn, wie Papier, wird eine Lösung von (Zellstoff-)Fasern gleichmäßig auf ein Förderband aufgesprüht. Nach Entfernen des überschüssigen Wassers entsteht auf den Zellstofffasern eine Papierbahn. Die Papierbahn wird nach dem Trocknen auf eine Papierrolle aufgerollt.To produce a fibrous web, such as paper, a solution of (pulp) fibers is uniformly sprayed onto a conveyor belt. After removing the excess water, a paper web is formed on the pulp fibers. The paper web is rolled up after drying on a roll of paper.

Zur Sicherung einer gleichbleibenden Qualität werden vor dem Aufrollen des Papiers auf die Papierrolle die Feuchte, die Dicke und/oder der Aschegehalt bestimmt. Mit Hilfe dieser Größen werden die anderen Bearbeitungseinheiten der Papiermaschine, wie der Refiner oder die Trockenpartie gesteuert.To ensure a consistent quality, the moisture, the thickness and / or the ash content are determined before the paper is rolled up on the paper roll. With the help of these sizes, the other processing units of the paper machine, such as the refiner or the dryer section are controlled.

Noch immer treten bei der Herstellung von Papier Schwankungen bezüglich der Qualität auf.Still, variations in quality occur in the manufacture of paper.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die die Qualität bei der Herstellung einer faserhaltigen Warenbahn verbessen.It is therefore an object of the invention to provide a method and an apparatus which improve the quality in the production of a fibrous web.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a device according to claim 1.

Die Aufgabe wird weiter durch ein Verfahren gemäß Anspruch 10 gelöst.The object is further achieved by a method according to claim 10.

Schließlich wird die Aufgabe auch durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 13 und durch eine Papiermaschine nach Anspruch 14 gelöst.Finally, the object is also achieved by a computer program product according to claim 13 and by a paper machine according to claim 14.

Mit Hilfe von (Teraherz) THz-Wellen ist es möglich, die Eigenschaften von (Zellstoff-)Fasern zu ermitteln. Mit THz-Wellen bzw. einem THz-Detektor kann die Ausrichtung der Fasern, die Länge, insbesondere die durchschnittliche Länge, der Fasern, und/oder die Überlappung der Fasern ermittelt werden.With the aid of (terahertz) THz waves it is possible to determine the properties of (pulp) fibers. With THz waves or a THz detector, the orientation of the fibers, the length, in particular the average length, the fibers, and / or the overlap of the fibers can be determined.

Diese Eigenschaften (Ausrichtung, Länge und Überlappung) der Fasern in einem Faserverbund bestimmen die Qualität des Papiers, welches aus diesem Faserverbund entsteht.These properties (orientation, length and overlap) of the fibers in a fiber composite determine the quality of the paper that results from this fiber composite.

Bei der Bearbeitung der faserhaltigen Warenbahn, insbesondere in der Trockenpartie der Papiermaschine, wird der Faserverbund insbesondere dadurch beeinflusst, wo und wie stark die Trocknung des Papiers erfolgt.When processing the fibrous web, in particular in the dryer section of the paper machine, the fiber composite is influenced in particular by where and how strongly the drying of the paper takes place.

Vorteilhaft erfolgt die Bestimmung von Fasereigenschaften in der faserhaltigen Warenbahn in kurzen regelmäßigen Abständen, beispielhaft alle 1 bis 5 Sekunden, oder in kontinuierlicher Art und Weise. Durch die ermittelten Fasereigenschaften kann die Steuerung der Papiermaschine, insbesondere des Refiners, wesentlich verbessert werden.Advantageously, the determination of fiber properties in the fibrous web takes place in short regular intervals, for example every 1 to 5 seconds, or in a continuous manner. By the determined fiber properties, the control of the paper machine, in particular the refiner, can be significantly improved.

Durch die Bestimmung der Fasereigenschaften kann eine online-Steuerung einer Bearbeitungseinheit der Papiermaschine oder der Papiermaschine in ihrer Gesamtheit erfolgen.By determining the fiber properties, an online control of a processing unit of the paper machine or the paper machine in its entirety can take place.

Bei der online-Steuerung werden Parameter wie Prozesstemperaturen, Dampfmengen, Drehzahlen und/oder Drehmomente von Motoren sowie Mengen von Zusätzen anhand von Vorgaben gesteuert oder geregelt. Die Vorgaben werden vorzugsweise durch eine Simulation des jeweiligen Prozesses mit Hilfe einer Steuersoftware bestimmt.In online control, parameters such as process temperatures, steam volumes, engine speeds and / or engine torques, and quantities of additives are controlled or regulated based on specifications. The specifications are preferably determined by a simulation of the respective process with the aid of a control software.

Die Steuersoftware weist Eingänge für Messgrößen wie ermittelte Temperaturen oder Drehzahlwerte auf. Die Messgrößen dienen zur Unterstützung der Simulation der einzelnen Vorgänge in der Papiermaschine.The control software has inputs for measured variables such as determined temperatures or rpm values. The measured variables serve to support the simulation of the individual processes in the paper machine.

Mit Hilfe von THz-Wellen kann überdies eine einfache Bestimmung der Feuchte der faserhaltigen Warenbahn erfolgen. Hierzu wird die Absorption der THz-Wellen bei Wechselwirkung mit der faserhaltigen Warenbahn bestimmt. Wasser bzw. Feuchtigkeit absorbieren THz-Wellen stark.With the aid of THz waves, moreover, a simple determination of the moisture content of the fibrous web can take place. For this purpose, the absorption of the THz waves is determined in interaction with the fibrous web. Water or moisture strongly absorb THz waves.

Ein THz-Detektor umfasst einen Detektor für Wellen mit einer Frequenz von 0,1 THz bis 100 THz. Optional weist ein THz-Detektor eine Quelle für Wellen im THz-Bereich von 0,1 THz bis 100 THz auf. Vorzugsweise wird ein Frequenzbereich zwischen 0,5 THz bis 10 THz mit dem THz-Detektor detektiert.A THz detector comprises a detector for waves with a frequency of 0.1 THz to 100 THz. Optionally, a THz detector has a source for waves in the THz range from 0.1 THz to 100 THz. Preferably, a frequency range between 0.5 THz to 10 THz is detected with the THz detector.

Die Vorrichtung zur Steuerung einer Bearbeitungseinheit einer Papiermaschine weist zumindest einen Detektor und eine Steuereinrichtung auf, wobei der Detektor zur Bestimmung von Fasereigenschaften eines Faserverbundes einer faserhaltigen Warenbahn ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung anhand der Fasereigenschaften des Faserverbundes zur Steuerung oder Regelung der Bearbeitungseinheit vorgesehen ist.The device for controlling a processing unit of a paper machine has at least one detector and a control device, wherein the detector is designed for determining fiber properties of a fiber composite of a fibrous web, wherein the control device is provided on the basis of the fiber properties of the fiber composite for controlling or regulating the processing unit.

Vorzugsweise werden Vorgaben wie Drehzahl eines Antriebs der Bearbeitungseinheit, ein Drehmoment eines Antriebs oder eine Prozesstemperatur bei einer Bearbeitungseinheit gesteuert oder geregelt. Die Vorgaben werden vorzugsweise anhand der jeweiligen Fasereigenschaft des Faserverbundes der faserhaltigen Warenbahn ermittelt.Preferably, specifications such as the rotational speed of a drive of the processing unit, a torque of a drive or a process temperature are controlled or regulated in a processing unit. The specifications are preferably determined on the basis of the respective fiber property of the fiber composite of the fibrous web.

Als Detektor kann eine ultraschnelle Kamera dienen, die in schneller Abfolge Bilder der Oberfläche der faserhaltigen Warenbahn aufnimmt. Unter einer schnellen Abfolge wird beispielhaft zwischen 1 Bild bis 1.000 Bilder pro Sekunde verstanden. Vorzugsweise werden 1 bis 50 Bilder pro Sekunde aufgenommen.The detector can be an ultra-fast camera that records images of the surface of the fibrous web in rapid succession. A fast sequence is understood to mean, for example, between 1 image to 1,000 images per second. Preferably, 1 to 50 frames per second are recorded.

Die Bilder können analysiert werden und die Ausrichtung der Faser, die mittlere Länge der Faser sowie weitere Eigenschaften der Faserbahn können bestimmt werden.The images can be analyzed and the orientation of the fiber, the average length of the fiber and other properties of the fiber web can be determined.

In der Regel werden Mittelwerte der Ausrichtung der Fasern und/oder eine mittlere Länge der Fasern bestimmt.As a rule, mean values of the orientation of the fibers and / or an average length of the fibers are determined.

Durch die Bestimmung der Ausrichtung der Fasern und/oder der Länge der Fasern kann die Qualität der faserhaltigen Warenbahn einfach und sicher bestimmt werden. Anhand der Bestimmung der Fasereigenschaften der faserhaltigen Warenbahn, insbesondere nach dem Trocknen, kann die Qualität der faserhaltigen Warenbahn erhöht werden, indem die Bearbeitungseinheit anhand der Fasereigenschaften gesteuert oder geregelt wird.By determining the orientation of the fibers and / or the length of the fibers, the quality of the fibrous web can be determined simply and safely. On the basis of the determination of the fiber properties of the fibrous web, in particular after drying, the quality of the fibrous web can be increased by the processing unit is controlled or regulated on the basis of the fiber properties.

Bei der Bearbeitungseinheit kann es sich um eine Trockeneinheit, um eine Glätteinheit, um eine Aufsprüheinheit, um einen Refiner oder um eine Vorbereitungseinheit für die Faser der faserhaltigen Warenbahn, insbesondere für die Verarbeitung des Zellstoffs, handeln. Die Steuerung des Refiners zur Beeinflussung der Fasereigenschaften ist besonders vorteilhaft.The processing unit may be a drying unit, a smoothening unit, a spraying unit, a refiner or a fiber-containing web preparation unit, in particular for the processing of the pulp. The control of the refiner to influence the fiber properties is particularly advantageous.

Die Bearbeitungseinheit kann anhand der ermittelten Fasereigenschaften die Herstellung der faserhaltigen Warenbahn, beispielhaft eine Papierbahn, verbessert steuern oder regeln.On the basis of the fiber properties determined, the processing unit can control or regulate the production of the fibrous web, for example a paper web, in an improved manner.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ermittelt der Detektor die Fasereigenschaften der faserhaltigen Warenbahn mit Hilfe von Teraherz-Wellen.In an advantageous embodiment of the invention, the detector determines the fiber properties of the fibrous web by means of Teraherz waves.

Mit Hilfe von Teraherz-Wellen (THz-Wellen) werden die Fasereigenschaften der faserhaltigen Warenbahn vorzugsweise nach dem Trocknen der faserhaltigen Warenbahn bestimmt. Anhand der Fasereigenschaften kann dann eine Bearbeitungseinheit, insbesondere der Refiner, in seiner Steuerung oder Regelung angepasst werden.With the aid of Terahertz waves (THz waves), the fiber properties of the fibrous web are preferably determined after the fibrous web has dried. Based on the fiber properties, a processing unit, in particular the refiner, can be adapted in its control or regulation.

Die THz-Wellen werden vorzugsweise mit Hilfe einer Halbleiter-Diode bereitgestellt. Die Messung der Fasereigenschaften erfolgt durch Absorptionsmessung und/oder durch Reflexionsmessung. Als Detektor dient vorzugsweise ein THz-Detektor.The THz waves are preferably provided by means of a semiconductor diode. The measurement of the fiber properties is carried out by absorption measurement and / or by reflection measurement. The detector is preferably a THz detector.

Mit Hilfe von THz-Wellen kann die Ausrichtung der Fasern in der faserhaltigen Warenbahn einfach ermittelt werden.With the help of THz waves, the orientation of the fibers in the fibrous web can be easily determined.

Bei der Absorptionsmessung ist die Quelle der THz-Wellen auf einer Seite der faserhaltigen Warenbahn angeordnet und der Detektor auf der anderen Seite der faserhaltigen Warenbahn.In the absorption measurement, the source of THz waves is located on one side of the fibrous web and the detector on the other side of the fibrous web.

Bei der Reflexionsmessung sind die Quelle der THz-Wellen und der Detektor auf derselben Seite der faserhaltigen Warenbahn angeordnet.In the reflection measurement, the source of the THz waves and the detector are arranged on the same side of the fibrous web.

Der Detektor bestimmt in der Regel die Intensität der THz-Wellen, die Frequenz der THz-Wellen oder die Phase der THz-Wellen.The detector usually determines the intensity of the THz waves, the frequency of the THz waves or the phase of the THz waves.

Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung der Fasereigenschaft online. Unter einer online-Bestimmung wird verstanden, dass die mit dem Detektor bestimmte jeweilige Fasereigenschaft direkt und vorzugsweise in Echtzeit bereitgestellt wird.The determination of the fiber property is preferably carried out online. An online determination is understood to mean that the respective fiber property determined by the detector is provided directly and preferably in real time.

Da Detektoren für den THz-Bereich in Kombination mit Quellen für THz-Wellen als Bauelemente bereits im Handel erhältlich sind, wird im Folgenden unter einem Detektor eine Kombination einer THz-Wellen-Quelle und einem THz-Wellen-Detektor verstanden.Since THz range detectors in combination with THz wave sources as devices are already commercially available, a detector will be understood to mean a combination of a THz wave source and a THz wave detector.

Durch den Einsatz von THz-Wellen können die Ausrichtung der Fasern des Faserverbunds und/oder die Länge der einzelnen Fasern bestimmt werden.Through the use of THz waves, the orientation of the fibers of the fiber composite and / or the length of the individual fibers can be determined.

Vorzugsweise ist der Detektor nahe einer Oberfläche der faserhaltigen Warenbahn angeordnet.Preferably, the detector is disposed near a surface of the fibrous web.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung detektiert der Detektor die THz-Wellen, die von der faserhaltigen Warenbahn reflektiert werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the detector detects the THz waves, which are reflected by the fibrous web.

Ebenso oder alternativ kann der Detektor THz-Wellen detektieren, welche die faserhaltige Warenbahn durchdrungen haben.Likewise or alternatively, the detector may detect THz waves that have penetrated the fibrous web.

Die Detektion erfolgt vorzugsweise mit einem THz-Detektor. Als Quelle dient ein Emitter für THz-Wellen. Dieser ist vorzugsweise nahe des THz-Detektors angeordnet und diesem zugeordnet.The detection is preferably carried out with a THz detector. The source is an emitter for THz waves. This is preferably arranged near the THz detector and associated with this.

Durch die Bestimmung der reflektierten THz-Wellen beeinflussen Eigenschaften wie die Feuchte der faserhaltigen Warenbahn die Bestimmung der Fasereigenschaften nicht.By determining the reflected THz waves, properties such as the moisture content of the fibrous web do not influence the determination of fiber properties.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Steuerung oder Regelung der Bearbeitungseinheit oder der Papiermaschine online.In a further embodiment of the invention, the control or regulation of the processing unit or the paper machine takes place online.

Eine online-Steuerung kann sich durch eine Modellrechnung der zu steuernden Bearbeitungseinheiten auszeichnen. Die Modellrechnung wird durch ermittelte Werte der jeweiligen Bearbeitungseinheit unterstützt. Beispielhaft erfolgt eine online-Steuerung über einen digitalen Zwilling der jeweiligen Bearbeitungseinheit. Um die Bearbeitungseinheit verbessert abzubilden und in ihrer Wirkweise zu verbessern, werden die Fasereigenschaften der faserhaltigen Warenbahn ermittelt und der Steuereinrichtung zugeführt. Die Steuereinrichtung dient der Steuerung der jeweiligen Bearbeitungseinheit.An online control can be characterized by a model calculation of the processing units to be controlled. The model calculation is supported by determined values of the respective processing unit. By way of example, an online control takes place via a digital twin of the respective processing unit. In order to better image the processing unit and to improve its mode of action, the fiber properties of the fiber-containing material web are determined and fed to the control device. The control device is used to control the respective processing unit.

Durch die online-Steuerung kann eine Abweichung der Fasereigenschaften vorteilhaft zur Anpassung der Steuereinrichtung führen.Due to the online control, a deviation of the fiber properties can advantageously lead to the adaptation of the control device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Verfahren zur Ermittlung der Faserlänge, der Faserausrichtung und/oder der Überlappung der Fasern im Faserverbund ausgebildet.In a further advantageous embodiment of the invention, the method for determining the fiber length, the fiber orientation and / or the overlap of the fibers formed in the fiber composite.

Insbesondere mit einem THz-Detektor können die einzelnen Fasereigenschaften der faserhaltigen Warenbahn ermittelt werden.In particular, with a THz detector, the individual fiber properties of the fibrous web can be determined.

Vorteilhaft erfolgt eine Bestimmung der Fasereigenschaften vor und nach einem Durchlauf der faserhaltigen Warenbahn durch die jeweilige Bearbeitungseinheit.Advantageously, a determination of the fiber properties before and after a passage of the fibrous web through the respective processing unit.

Durch die Bestimmung der vorgenannten Fasereigenschaften kann ein direkter Rückschluss auf die Funktion der Steuerung oder Regelung der jeweiligen Bearbeitungseinheit, insbesondere des Refiners, gezogen werden.By determining the aforementioned fiber properties, a direct inference can be drawn to the function of the control or regulation of the respective processing unit, in particular of the refiner.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Bearbeitungseinrichtung ein Refiner.In a further advantageous embodiment of the invention, the processing device is a refiner.

Ein Refiner dient in der Regel zur Modifikation der Fasern, bevor diese zur Bildung der faserhaltigen Warenbahn auf eine Bahn aufgebracht wird.A refiner usually serves to modify the fibers before they are applied to a web to form the fibrous web.

Durch die Steuerung des Refiners kann eine besonders effiziente Beeinflussung der Fasereigenschaften der faserhaltigen Warenbahn erfolgen.By controlling the refiner, a particularly efficient influencing of the fiber properties of the fiber-containing material web can take place.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind ein erster Detektor zur Bestimmung der Fasereigenschaften vor der jeweiligen Bearbeitungseinheit und ein zweiter Detektor zur Bestimmung der Fasereigenschaften nach der jeweiligen Bearbeitungseinheit vorgesehen.In a further advantageous embodiment of the invention, a first detector for determining the fiber properties in front of the respective processing unit and a second detector for determining the fiber properties after the respective processing unit are provided.

Insbesondere bei der Steuerung oder Regelung der Pressenpartie und/oder der Trockenpartie ist ein Vorher-Nachher-Vergleich der Fasereigenschaften der faserhaltigen Warenbahn jeweils vorteilhaft.In particular, in the control or regulation of the press section and / or the dryer section is a before-after comparison of the fiber properties of the fibrous web in each case advantageous.

Weiter kann vorteilhaft jeweils ein THz-Detektor die Fasereigenschaften vor der Pressenpartie, nach der Trockenpartie und/oder zwischen der Pressenpartie und der Trockenpartie ermitteln.Furthermore, a THz detector can advantageously determine the fiber properties before the press section, after the dryer section and / or between the press section and the dryer section.

Durch die mehrfache Ermittlung der Fasereigenschaften kann die Funktion der Steuerung oder Regelung der jeweiligen Bearbeitungseinheit erfolgen. So kann die jeweilige Bearbeitungseinheit für sich optimiert werden.By the multiple determination of the fiber properties, the function of the control or regulation of the respective processing unit can take place. Thus, the respective processing unit can be optimized for itself.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sendet der Detektor Wellen im THz-Frequenzbereich aus und detektiert reflektierte Wellen im THz-Bereich.In a further advantageous embodiment of the invention, the detector emits waves in the THz frequency range and detects reflected waves in the THz range.

Durch diese Ausführung können mit Hilfe eines Detektors als Baugruppe die Fasereigenschaften der faserhaltigen Warenbahn bestimmt werden.By this design, the fiber properties of the fibrous web can be determined by means of a detector as an assembly.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die jeweilig ermittelte Fasereigenschaft zur Steuerung oder Regelung der Geschwindigkeit der faserhaltigen Warenbahn vorgesehen.In a further advantageous embodiment of the invention, the respectively determined fiber property for controlling or regulating the speed of the fibrous web is provided.

Die Steuerung oder Regelung der Geschwindigkeit der faserhaltigen Warenbahn dient beispielhaft zur Einstellung der Dicke der faserhaltigen Warenbahn. Weiter kann durch die Einstellung der Geschwindigkeit die jeweilige Fasereigenschaft verändert werden. Hierbei weist die faserhaltige Warenbahn eine höhere Bahnspannung, insbesondere vor dem Durchlauf der Trockenpartie, auf.The control or regulation of the speed of the fibrous web serves as an example for adjusting the thickness of the fibrous web. Furthermore, by adjusting the speed, the respective fiber property can be changed. Here, the fiber-containing web has a higher web tension, in particular before the passage of the dryer section on.

Durch die Steuerung oder Regelung der Geschwindigkeit der Warenbahn kann die Qualität der faserhaltigen Warenbahn vorteilhaft einfach modifiziert werden.By controlling or regulating the speed of the web, the quality of the fibrous web can advantageously be easily modified.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die Bearbeitungseinheit eine Trockenpartie, insbesondere eine erweiterte Trockenpartie.In a further advantageous embodiment of the invention, the processing unit is a dryer section, in particular an extended dryer section.

Eine erweiterte Trockenpartie weist neben der eigentlichen Trockenpartie eine Vortrockenpartie und/oder eine Nachtrockenpartie auf. Durch die Steuerung oder Regelung der Trockenpartie kann anhand der Fasereigenschaften eine besonders genaue Steuerung oder Regelung der Trockenpartie, insbesondere der erweiterten Trockenpartie erfolgen.An extended dryer section has a pre-dryer section and / or a post-dryer section in addition to the actual dryer section. The control or regulation of the drying section can be carried out on the basis of the fiber properties, a particularly accurate control or regulation of the dryer section, in particular the extended dryer section.

Bevorzugt findet die Bestimmung der Fasereigenschaften im Rahmen der Qualitätsbestimmung der faserhaltigen Warenbahn statt. Vorzugsweise erfolgt eine Bestimmung der Fasereigenschaften am Ende des Herstellungsprozesses der faserhaltigen Warenbahn. Demnach ist zumindest ein Detektor vor der WickelVorrichtung einer Papiermaschine angeordnet.The determination of the fiber properties preferably takes place within the framework of the quality determination of the fibrous web. Preferably, a determination of the fiber properties at the end of the manufacturing process of the fibrous web takes place. Accordingly, at least one detector is arranged in front of the winding device of a paper machine.

Bei dem Verfahren zur Steuerung einer Verarbeitungseinheit einer Papiermaschine wird die zumindest eine Verarbeitungseinheit anhand von Vorgaben wie Drehzahl, Drehmoment und/oder Prozesstemperaturen gesteuert oder geregelt, wobei zur Bereitstellung der Vorgaben ein Detektor Fasereigenschaften einer faserhaltigen Warenbahn ermittelt.In the method for controlling a processing unit of a paper machine, the at least one processing unit is controlled or regulated on the basis of specifications such as rotational speed, torque and / or process temperatures, whereby a detector determines fiber properties of a fiber-containing material web in order to provide the specifications.

Das Verfahren zur Steuerung oder Regelung dient zur Steuerung der jeweiligen Verarbeitungseinheit und/oder zur Steuerung oder Regelung der Papiermaschine.The method of control or regulation serves to control the respective processing unit and / or to control or regulate the paper machine.

Durch das Verfahren ist eine besonders genaue Steuerung der jeweiligen Bearbeitungseinheit und/oder der Papiermaschine möglich.By the method, a particularly precise control of the respective processing unit and / or the paper machine is possible.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestimmt der Detektor die Fasereigenschaften mit Hilfe von THz-Wellen.In a further advantageous embodiment of the invention, the detector determines the fiber properties by means of THz waves.

Vorzugsweise dient der Detektor zur Bestimmung der Frequenz, der Phase oder der Intensität der THz-Wellen. Anhand der mit dem Detektor aufgenommenen Signale werden vorzugsweise die Fasereigenschaften bestimmt.Preferably, the detector is used to determine the frequency, phase or intensity of the THz waves. The fiber properties are preferably determined on the basis of the signals recorded by the detector.

Bevorzugt dient ein Computerprogrammprodukt oder ein Teil eines solchen Computerprogramproduktes zur Bestimmung der jeweiligen Fasereigenschaft anhand der aufgenommenen Signale. Die Signale entsprechen insbesondere der Phase, der Frequenz, der Intensität und/oder der räumlich und/oder zeitlichen Intensitätsverteilung der THz-Wellen.Preferably, a computer program product or a part of such a computer program product serves to determine the respective fiber property on the basis of the recorded signals. The signals correspond in particular to the phase, the frequency, the intensity and / or the spatial and / or temporal intensity distribution of the THz waves.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Steuerung oder Regelung der Verarbeitungseinrichtung online.In a further advantageous embodiment of the invention, the control or regulation of the processing device takes place online.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens oder der Vorrichtung ist die Bearbeitungseinheit ein Refiner, wobei die Steuereinrichtung mit Hilfe der ermittelten Fasereigenschaften die Funktionsweise des Refiners steuert oder regelt.In a further advantageous embodiment of the method or the device, the processing unit is a refiner, wherein the control device controls or regulates the functioning of the refiner with the aid of the determined fiber properties.

Der Refiner dient zur Einstellung der Länge und Ausprägung der Fasern, insbesondere der Zellstofffasern. Die Einstellung erfolgt in der Regel mit mechanischen Mitteln. Durch die Einstellung des Refiners kann die jeweilige Fasereigenschaft in der faserhaltigen Warenbahn unmittelbar beeinflusst werden.The refiner serves to adjust the length and shape of the fibers, in particular the pulp fibers. The adjustment is usually done by mechanical means. By adjusting the refiner, the respective fiber property can be influenced directly in the fibrous web.

Mit dem Computerprogrammprodukt wird die hier beschriebene Erfindung ausgeführt. Hierzu ist das Computerprogramm auf einer Recheneinheit installiert und ablauffähig. Das Computerprogrammprodukt kann Teil einer online-Steuerung der Papiermaschine und/oder einzelnen Bearbeitungseinheiten der Papiermaschine sein. Das Computerprogrammprodukt ist vorzugsweise zur Sicherstellung der Qualität der Faserbahn ausgebildet.With the computer program product, the invention described here is carried out. For this purpose, the computer program is installed on a computer and executable. The computer program product may be part of an online control of the paper machine and / or individual processing units of the paper machine. The computer program product is preferably designed to ensure the quality of the fiber web.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren weiter beschrieben und erläutert. Die in den FIG gezeigten Merkmale der Ausführungsformen können einzeln zu neuen Ausführungen der Erfindung kombiniert werden. Es zeigen:

FIG 1 bis FIG 3
jeweils einen Teil einer beispielhaften Papiermaschine.
In the following the invention will be further described and explained with reference to figures. The features of the embodiments shown in the figures can be combined individually to form new embodiments of the invention. Show it:
1 to FIG. 3
each a part of an exemplary paper machine.

FIG 1 zeigt einen Teil einer beispielhaften Papiermaschine. Die Papiermaschine weist eine Steuereinrichtung 3 und eine faserhaltige Warenbahn 1 auf, wobei die faserhaltige Warenbahn 1 eine Bearbeitungseinheit 5 durchläuft. Die faserhaltige Warenbahn 1 wird mit Hilfe eines Förderbandes 1a durch die Papiermaschine bewegt. Die Geschwindigkeit v und die Bewegungsrichtung der faserhaltigen Warenbahn 1 wird durch den Pfeil oberhalb der faserhaltigen Warenbahn 1 dargestellt. Die Bearbeitungseinheit 5 wird durch die Steuereinrichtung 3 gesteuert oder geregelt. Die Bearbeitungseinheit 5 kann eine Trockenpartie einer Papiermaschine sein. Eigenschaften der faserhaltigen Warenbahn werden durch einen Detektor 7 ermittelt. Der Detektor 7 stellt Fasereigenschaften FE an die Steuereinrichtung 3 bereit. Ein weiterer Detektor 7' dient ebenfalls zur Bestimmung von Fasereigenschaften FE der faserhaltigen Warenbahn 1, wobei der weitere Detektor 7' die Fasereigenschaften FE vor dem Eingang der faserhaltigen Warenbahn 1 in die Bearbeitungseinheit 5 ermittelt. FIG. 1 shows a part of an exemplary paper machine. The paper machine has a control device 3 and a fiber-containing material web 1, wherein the fiber-containing material web 1 passes through a processing unit 5. The fibrous web 1 is moved by means of a conveyor belt 1a through the paper machine. The speed v and the direction of movement of the fibrous web 1 is represented by the arrow above the fibrous web 1. The processing unit 5 is controlled or regulated by the control device 3. The processing unit 5 may be a dryer section of a paper machine. Properties of the fibrous web are determined by a detector 7. The detector 7 provides fiber characteristics FE to the controller 3. Another detector 7 'is also used to determine fiber properties FE of the fibrous web 1, wherein the further detector 7' determines the fiber properties FE before the input of the fibrous web 1 into the processing unit 5.

Die faserhaltige Warenbahn 1 wird von jeweils einer Umlenkrolle 10 in ihrer Position fixiert. Die faserhaltige Warenbahn 1 weist eine Geschwindigkeit v auf. Die Steuereinrichtung 3 dient sowohl zur Steuerung der Bearbeitungseinheit 5 als auch optional zur Geschwindigkeit v der faserhaltigen Warenbahn 1.The fibrous web 1 is fixed by a respective deflection roller 10 in its position. The fibrous web 1 has a speed v. The control device 3 serves both to control the processing unit 5 and optionally to the speed v of the fibrous material web 1.

Bei dem jeweiligen Detektor 7, 7' erfolgt die Bestimmung der Fasereigenschaften FE mit Hilfe eines THz-Detektors.In the case of the respective detector 7, 7 ', the determination of the fiber properties FE takes place with the aid of a THz detector.

FIG 2 zeigt einen Teil einer beispielhaften Papiermaschine. Die Papiermaschine weist drei Bearbeitungseinheiten 5a, 5b, 5c auf. Die erste Bearbeitungseinheit 5a dient zum Aufsprühen der zellstoffhaltigen Lösung 9 auf die Warenbahn 1. Vorzugsweise umfasst die erste Bearbeitungseinrichtung 5a einen Refiner zur Modifikation der Fasereigenschaften FE. Durch Aufsprühen der zellstoffhaltigen Lösung 9 wird die Warenbahn zu einer faserhaltigen Warenbahn 1. Die zweite Bearbeitungseinheit 5b ist eine Trockenpartie bzw. eine erweiterte Trockenpartie. Die dritte Bearbeitungseinheit 5c kann eine Qualitätskontrolleinheit der Papiermaschine sein. Die dritte Bearbeitungseinheit 5c weist den Detektor 7 auf, wobei der Detektor 7 zur Bestimmung von Fasereigenschaften FE ausgebildet ist. Die Fasereigenschaften FE der faserhaltigen Warenbahn 1 werden der Steuereinrichtung 3 bereit gestellt. FIG. 2 shows a part of an exemplary paper machine. The paper machine has three processing units 5a, 5b, 5c. The first processing unit 5a serves for spraying the cellulose-containing solution 9 onto the material web 1. The first processing device 5a preferably comprises a refiner for modifying the fiber properties FE. By Spraying the cellulose-containing solution 9, the web becomes a fibrous web 1. The second processing unit 5b is a dryer section or an extended dryer section. The third processing unit 5c may be a quality control unit of the paper machine. The third processing unit 5c has the detector 7, wherein the detector 7 is designed to determine fiber properties FE. The fiber properties FE of the fibrous web 1 are provided to the control device 3.

Anhand der Fasereigenschaften FE steuert oder regelt die Steuereinrichtung 3 die erste Bearbeitungseinheit 5a und/oder die zweite Bearbeitungseinheit 5b. Vorzugsweise erfolgt eine online-Steuerung oder online-Regelung der einzelnen Bearbeitungseinheiten 5a, 5b, 5c mit Hilfe der Steuereinrichtung 3. Auch hier ist der Detektor 7 vorzugsweise ein THz-Detektor.On the basis of the fiber properties FE, the control device 3 controls or regulates the first processing unit 5a and / or the second processing unit 5b. Preferably, an online control or online control of the individual processing units 5a, 5b, 5c by means of the control device 3. Again, the detector 7 is preferably a THz detector.

FIG 3 zeigt einen Teil einer beispielhaften Papiermaschine. Die Papiermaschine umfasst eine erste Bearbeitungseinheit 5a, die als Refiner ausgebildet ist. Die Papiermaschine weist weiter eine zweite Bearbeitungseinheit 5b auf, die als Trockenpartie oder Pressenpartie ausgebildet ist sowie eine dritte Bearbeitungseinheit 5c, die als Wickelaggregat (Wickelpartie) ausgebildet ist. Zur Beförderung einer aufgesprühten zellstoffhaltigen Lösung 9 dient ein Förderband 1a. Das Förderband 1a dient zum Transport der faserhaltigen Warenbahn 1. Die zellstoffhaltige Lösung 9 wird von der ersten Bearbeitungseinheit 5a bereit gestellt. Die Fasereigenschaften FE der aufgesprühten zellstoffhaltigen Lösung 9 wird durch einen ersten Detektor 7 ermittelt. Nach Durchlauf der faserhaltigen Warenbahn 1 durch die zweite Bearbeitungseinheit 5b erfolgt die Ermittlung der Fasereigenschaften FE mit Hilfe eines zweiten Detektors 7'. Die Fasereigenschaften FE, die jeweils vom ersten oder zweiten Detektor 7, 7' ermittelt werden, werden der Steuereinrichtung 3 bereit gestellt. Mit Hilfe der Steuereinrichtung 3 werden die erste, die zweite und optional die dritte Bearbeitungseinheit 5a, 5b, 5c gesteuert oder geregelt. FIG. 3 shows a part of an exemplary paper machine. The paper machine comprises a first processing unit 5a, which is designed as a refiner. The paper machine further has a second processing unit 5b, which is designed as a dryer section or press section and a third processing unit 5c, which is designed as a winding unit (winding section). For conveying a sprayed cellulose-containing solution 9 is a conveyor belt 1a. The conveyor belt 1a serves to transport the fiber-containing material web 1. The cellulose-containing solution 9 is provided by the first processing unit 5a. The fiber properties FE of the sprayed cellulose-containing solution 9 is determined by a first detector 7. After passing through the fibrous web 1 by the second processing unit 5b, the determination of the fiber properties FE by means of a second detector 7 '. The fiber properties FE, which are respectively determined by the first or second detector 7, 7 ', are provided to the control device 3. With the aid of the control device 3, the first, the second and optionally the third processing unit 5a, 5b, 5c are controlled or regulated.

Mit Hilfe der Steuereinrichtung 3 wird überdies der Zugang von Wasser 12 und/oder Feststoff 14, insbesondere ein auf Holz basierender Zellstoff, des Refiners (erste Bearbeitungseinheit 5a) gesteuert oder geregelt.With the aid of the control device 3, moreover, the access of water 12 and / or solid 14, in particular a wood-based pulp, of the refiner (first processing unit 5a) is controlled or regulated.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bearbeitungseinheit 5, 5a, 5b, 5c. Weiter betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie eine Papiermaschine. Mit einem Detektor 7, 7', insbesondere einem THz-Detektor wird die jeweilige Fasereigenschaft FE einer faserhaltigen Warenbahn 1, insbesondere einer Papierbahn, bestimmt. Anhand der Fasereigenschaften FE wird eine Bearbeitungseinheit 5, 5a, 5b, 5c gesteuert oder geregelt. Bei der Bearbeitungseinheit 5, 5a, 5b, 5c handelt es sich vorzugsweise um einen Refiner. Durch die direkte Bestimmung der Fasereigenschaften FE der faserhaltigen Warenbahn 1 kann direkt auf die Qualität der faserhaltigen Warenbahn 1 Einfluss genommen werden.In summary, the invention relates to a method and a device for controlling a processing unit 5, 5a, 5b, 5c. Furthermore, the invention relates to a computer program product and a paper machine. With a detector 7, 7 ', in particular a THz detector, the respective fiber property FE of a fiber-containing material web 1, in particular a paper web, is determined. On the basis of the fiber properties FE, a processing unit 5, 5a, 5b, 5c is controlled or regulated. The processing unit 5, 5a, 5b, 5c is preferably a refiner. The direct determination of the fiber properties FE of the fibrous web 1 can be directly influenced on the quality of the fibrous web 1.

Claims (16)

Vorrichtung zur Steuerung einer Bearbeitungseinheit (5, 5a, 5b, 5c) einer Papiermaschine, aufweisend zumindest einen Detektor (7, 7') und eine Steuereinrichtung (3), wobei der Detektor (7, 7') zur Bestimmung von Fasereigenschaften (FE) eines Faserverbundes einer faserhaltigen Warenbahn (1) ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung (3) anhand der Fasereigenschaften (FE) des Faserverbundes zur Steuerung oder Regelung der Bearbeitungseinheit (5, 5a, 5b, 5c) vorgesehen ist.Device for controlling a processing unit (5, 5a, 5b, 5c) of a paper machine, comprising at least one detector (7, 7 ') and a control device (3), wherein the detector (7, 7') for determining fiber properties (FE) a fiber composite of a fibrous web (1) is formed, wherein the control device (3) based on the fiber properties (FE) of the fiber composite for controlling or regulating the processing unit (5, 5a, 5b, 5c) is provided. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Detektor (7, 7') die Fasereigenschaften (FE) der faserhaltigen Warenbahn (1) mit Hilfe von THz-Wellen ermittelt.Apparatus according to claim 1, wherein the detector (7, 7 ') determines the fiber properties (FE) of the fibrous web (1) by means of THz waves. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Detektor (7, 7') die THz-Wellen detektiert, die von der faserhaltigen Warenbahn (1) reflektiert werden.Apparatus according to claim 2, wherein the detector (7, 7 ') detects the THz waves reflected from the fibrous web (1). Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Steuerung oder Regelung der Bearbeitungseinheit (5, 5a, 5b, 5c) oder der Papiermaschine online erfolgt.Apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein the control or regulation of the processing unit (5, 5a, 5b, 5c) or the paper machine takes place online. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Detektor (7, 7') zur Ermittlung der Faserlänge, der Faserausrichtung und/oder der Überlappung der Fasern im Faserverbund ausgebildet ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the detector (7, 7 ') for determining the fiber length, the fiber orientation and / or the overlap of the fibers is formed in the fiber composite. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bearbeitungseinrichtung (5, 5a, 5b, 5c) ein Refiner ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the processing device (5, 5a, 5b, 5c) is a refiner. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein erster Detektor (7) zur Bestimmung der Fasereigenschaften (FE) vor der jeweiligen Bearbeitungseinheit (5, 5a, 5b, 5c) und ein zweiter Detektor (7') zur Bestimmung der Fasereigenschaften (FE) nach der jeweiligen Bearbeitungseinheit (5, 5a, 5b, 5c) vorgesehen sind.Device according to one of the preceding claims, wherein a first detector (7) for determining the fiber properties (FE) in front of the respective processing unit (5, 5a, 5b, 5c) and a second detector (7 ') for determining the fiber properties (FE) the respective processing unit (5, 5a, 5b, 5c) are provided. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Detektor (7, 7') Wellen im THz-Frequenzbereich aussendet und reflektierte Wellen im THz-Bereich detektiert.Device according to one of the preceding claims, wherein the detector (7, 7 ') emits waves in the THz frequency range and detects reflected waves in the THz range. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ermittelten Fasereigenschaften (FE) zur Steuerung oder Regelung der Geschwindigkeit der faserhaltigen Warenbahn (1) vorgesehen sind.Device according to one of the preceding claims, wherein the determined fiber properties (FE) for controlling the speed of the fibrous web (1) are provided. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Bearbeitungseinheit (5, 5a, 5b, 5c) eine Trockenpartie, insbesondere eine erweiterte Trockenpartie, ist.Device according to one of the preceding claims, wherein the processing unit (5, 5a, 5b, 5c) is a dryer section, in particular an extended dryer section. Verfahren zur Steuerung einer Verarbeitungseinheit (5, 5a, 5b, 5c) einer Papiermaschine, wobei die zumindest eine Verarbeitungseinheit (5, 5a, 5b, 5c) anhand von Vorgaben wie Drehzahl, Drehmoment und/oder Prozesstemperaturen gesteuert oder geregelt werden, wobei zur Bereitstellung der Vorgaben ein Detektor (7, 7') Fasereigenschaften (FE) einer faserhaltigen Warenbahn (1) ermittelt.Method for controlling a processing unit (5, 5a, 5b, 5c) of a paper machine, wherein the at least one processing unit (5, 5a, 5b, 5c) is controlled or regulated on the basis of specifications such as rotational speed, torque and / or process temperatures, wherein the defaults a detector (7, 7 ') fiber properties (FE) of a fibrous web (1) determined. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Detektor (7, 7') die Fasereigenschaften (FE) mit Hilfe von THz-Wellen bestimmt.Method according to claim 11, wherein the detector (7, 7 ') determines the fiber properties (FE) by means of THz waves. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei die Steuerung oder Regelung der Verarbeitungseinrichtung (5, 5a, 5b, 5c) online erfolgt.Method according to one of claims 11 or 12, wherein the control or regulation of the processing device (5, 5a, 5b, 5c) takes place online. Verfahren nach einem der Ansprüche 11, 12 oder 13, wobei die Bearbeitungseinheit (5, 5a, 5b, 5c) ein Refiner ist, und wobei die Steuereinrichtung (3) mit Hilfe der ermittelten Fasereigenschaften (FE) die Funktionsweise des Refiners steuert oder regelt.Method according to one of claims 11, 12 or 13, wherein the processing unit (5, 5a, 5b, 5c) is a refiner, and wherein the control device (3) controls or regulates the functioning of the refiner with the aid of the determined fiber properties (FE). Computerprogrammprodukt zur Installation und Ablauf auf einer Recheneinheit, wobei das Computerprogramm zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 14 ausgebildet ist.Computer program product for installation and execution on a computer, the computer program being executed A method according to any one of claims 11 to 14 is formed. Papiermaschine, aufweisend eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.Paper machine, comprising a device according to one of claims 1 to 10.
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