ES2770249T3 - Regulation device and procedure to regulate the humidity of a paper web, as well as a drying section - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de regulación para regular la humedad de una banda de papel (33) en una sección de secado de una máquina de papel, que presenta al menos un cilindro de secado (30) que puede calentarse con vapor, donde está proporcionado un controlador de funcionamiento (1), con el cual la cantidad de calor suministrada a los cilindros de secado (30) puede regularse a un valor objetivo mediante la regulación de una cantidad de vapor suministrada a los cilindros de secado (30), caracterizado porque se encuentra presente un dispositivo de control piloto (2), desde el cual puede predeterminarse el valor objetivo del controlador de funcionamiento (1) y puede corregirse mediante un dispositivo para determinar un valor real de humedad (5, 3), donde el dispositivo de control piloto (2) comprende una red neuronal, porque se encuentra presente un dispositivo para detectar una rotura de la banda de papel (33) continua, y porque el dispositivo para la detección de una rotura (7) está proporcionado para efectuar una regulación de la temperatura de los cilindros de secado, en lugar de una regulación de la cantidad de calor.Regulating device for regulating the humidity of a paper web (33) in a drying section of a paper machine, having at least one drying cylinder (30) that can be heated with steam, where an operation controller is provided (1), with which the amount of heat supplied to the drying cylinders (30) can be regulated to a target value by regulating a quantity of steam supplied to the drying cylinders (30), characterized in that a pilot control device (2), from which the target value of the operation controller (1) can be predetermined and can be corrected by a device for determining a real humidity value (5, 3), where the pilot control device (2 ) comprises a neural network, because a device for detecting a break of the continuous paper web (33) is present, and because the device for detecting a break (7) is provided for to carry out a regulation of the temperature of the drying cylinders, instead of a regulation of the amount of heat.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Dispositivo de regulación y procedimiento para regular la humedad de una banda de papel, así como sección de secadoRegulation device and procedure to regulate the humidity of a paper web, as well as a drying section
La presente invención hace referencia a un dispositivo de regulación para regular la humedad de una banda de papel en una sección de secado de una máquina de papel, que presenta al menos un cilindro de secado que puede calentarse con vapor. Una sección de secado de esa clase forma parte de una máquina de papel para producir papel como un producto ancho desde una suspensión de fibras, desde la así llamada sustancia. Por el estado del arte son conocidas secciones de secado que presentan una pluralidad de cilindros de secado que pueden calentarse. El número de los cilindros de secado se ubica hasta en 100. Durante la operación, la banda de papel que debe producirse circula sobre la superficie de los cilindros de secado, donde mediante transferencia térmica, desde el cilindro de secado hacia la banda de papel, se evapora el agua contenida en la banda de papel.The present invention relates to a regulating device for regulating the humidity of a paper web in a drying section of a paper machine, which has at least one drying cylinder that can be heated with steam. Such a drying section is part of a paper machine to produce paper as a broad product from a suspension of fibers, from the so-called substance. From the state of the art drying sections are known which have a plurality of drying rollers that can be heated. The number of drying cylinders is up to 100. During operation, the paper web to be produced circulates on the surface of the drying cylinders, where by thermal transfer, from the drying cylinder to the paper web, the water contained in the paper web evaporates.
Según el estado del arte, el calentamiento de los cilindros de secado tiene lugar habitualmente mediante vapor de agua. Para ello, vapor de agua con una presión determinada es guiado hacia los cilindros de secado. La presión de entrada se mantiene constante mediante una regulación de la presión. La cantidad y la presión del vapor se regulan de modo que el vapor se condensa en alto grado en el cilindro de secado. Debido a esto, la entalpía de condensación del vapor se libera hacia los cilindros de secado. Mediante esa transición de fase se asegura la máxima capacidad de calentamiento posible. Puesto que la temperatura de condensación y la presión se encuentran en una relación fija, unívoca, de una con respecto a otra, la regulación de la presión del vapor corresponde finalmente a una regulación de temperatura de los cilindros de secado. Puesto que no es conocida la cantidad de vapor que se ha trasladado, tampoco es conocida por tanto la cantidad de calor acumulada en el cilindro de secado. Una entrada de energía térmica demasiado elevada, en la banda de papel continua, implica de este modo un secado excesivo del papel, de modo que el mismo, mediante un humedecimiento posterior, debe regularse nuevamente a un valor objetivo de humedad deseado. En tanto que si la cantidad de calor acumulada en el cilindro de secado es demasiado reducida, la banda de papel que sale de la máquina se encuentra demasiado húmeda.According to the state of the art, the heating of the drying cylinders usually takes place by means of steam. For this, steam with a certain pressure is guided towards the drying cylinders. The inlet pressure is kept constant by pressure regulation. The quantity and pressure of the steam are regulated so that the steam is highly condensed in the drying cylinder. Due to this, the condensation enthalpy of the steam is released into the drying cylinders. This phase transition ensures the maximum possible heating capacity. Since the condensation temperature and the pressure are in a fixed, univocal relationship with respect to each other, the regulation of the steam pressure finally corresponds to a regulation of the temperature of the drying cylinders. Since the amount of steam that has been transferred is not known, therefore the amount of heat accumulated in the drying cylinder is not known either. Too high an input of thermal energy into the continuous paper web, thus implies an excessive drying of the paper, so that it, by means of a subsequent wetting, must be regulated again to a desired humidity target value. Whereas if the amount of heat accumulated in the drying cylinder is too low, the paper web coming out of the machine is too humid.
Para solucionar este problema, la humedad de una banda de papel que sale, después de la sección de secado, se mide mediante un sensor de humedad.To solve this problem, the humidity of a web of paper that comes out, after the drying section, is measured by a humidity sensor.
En la solicitud US 6,440,270 B1 se describe un procedimiento para el funcionamiento controlado de una unidad de secado, donde la temperatura de la superficie de los cilindros de secado se determina mediante variables medidas. En la solicitud DE 724895 C se describe una sección de secado de una máquina de papel, en la cual un medidor de humedad registra la humedad del producto y, seguidamente, influye en un controlador que controla el suministro de secante.In the application US 6,440,270 B1 a method is described for the controlled operation of a drying unit, where the surface temperature of the drying cylinders is determined by means of measured variables. Application DE 724895 C describes a drying section of a paper machine, in which a moisture meter records the moisture of the product and then influences a controller that controls the supply of blotter.
Asimismo, en la solicitud US 3,687,802 se describe un dispositivo de control para una máquina de papel.Likewise, in the application US 3,687,802 a control device for a paper machine is described.
En la solicitud DE 196 12 155 C2 se describe un procedimiento para regular un proceso de secado, en el cual, diferentes flujos de energía variables, son conducidos a un producto que debe secarse, en particular papel, y de manera gradual se regula una relación de los flujos de energía, reduciendo al mínimo los costes totales de energía. En la solicitud WO 00/01882 A1 se describe un procedimiento para producir un material de tela no tejida, de celulosa, plástico o fibras de vidrio, utilizando un sistema de regulación de lógica difusa.In the application DE 196 12 155 C2 a method is described for regulating a drying process, in which different variable energy flows are led to a product to be dried, in particular paper, and gradually a ratio is regulated of energy flows, minimizing total energy costs. In the application WO 00/01882 A1 a process is described for producing a nonwoven fabric material, cellulose, plastic or glass fibers, using a fuzzy logic regulation system.
Considerando el estado del arte mencionado, el objeto de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento y un dispositivo de regulación para regular la humedad de una banda de papel en una sección de secado, la cual pueda proporcionar una banda de papel con un contenido de humedad predeterminable.Considering the state of the art mentioned, the object of the present invention is to provide a method and a regulating device to regulate the humidity of a paper web in a drying section, which can provide a paper web with a content of presettable humidity.
Según la invención, dicho objeto se soluciona mediante un dispositivo de regulación para regular la humedad de una banda de papel en una sección de secado de una máquina de papel, que presenta al menos un cilindro de secado que puede calentarse con vapor, donde está proporcionado un controlador de funcionamiento, con el cual puede regularse la cantidad de calor suministrada a los cilindros de secado, mediante la regulación a un valor objetivo de una cantidad de vapor suministrada a los cilindros de secado, y se encuentra presente un dispositivo de control piloto desde el cual puede predeterminarse el valor objetivo del controlador de funcionamiento y puede corregirse mediante un dispositivo para determinar un valor real de humedad. El dispositivo de control piloto comprende una red neuronal. Se encuentra presente además un dispositivo para detectar una rotura de la banda de papel continua, donde el dispositivo está proporcionado para efectuar una regulación de la temperatura de los cilindros de secado, en lugar de la regulación de la cantidad de calor.According to the invention, said object is solved by means of a regulating device for regulating the humidity of a paper web in a drying section of a paper machine, which has at least one drying cylinder that can be heated with steam, where it is provided an operation controller, with which the amount of heat supplied to the drying cylinders can be regulated, by regulating to a target value a quantity of steam supplied to the drying cylinders, and a pilot control device is present from which the target value of the operation controller can be predetermined and can be corrected by a device to determine an actual humidity value. The pilot control device comprises a neural network. Also present is a device for detecting a break in the web of continuous paper, where the device is provided to effect a regulation of the temperature of the drying cylinders, instead of the regulation of the amount of heat.
Además, la solución del objeto consiste en un procedimiento para regular la humedad de una banda de papel en una sección de secado de una máquina de papel, que presenta al menos un cilindro de secado calentado con vapor, en el cual primero, mediante un dispositivo de control piloto con una red neuronal, se determina un valor objetivo para el requerimiento de calor de los cilindros de secado, la cantidad de calor suministrada a los cilindros de secado se regula a ese valor objetivo mediante un controlador de funcionamiento, y a continuación, mediante un valor real de humedad después de la sección de secado, mediante un dispositivo para determinar el valor real de humedad, el valor objetivo para el requerimiento de calor es provisto de un valor de corrección. La regulación de la cantidad de calor tiene lugar mediante la regulación de una cantidad de vapor suministrada a los cilindros de secado. Además, en el caso de una rotura de la banda de papel continua, en lugar de la regulación de la cantidad de calor, tiene lugar una regulación de la temperatura de los cilindros de secado.Furthermore, the solution of the object consists of a process for regulating the humidity of a paper web in a drying section of a paper machine, which has at least one steam-heated drying cylinder, in which first, by means of a pilot control device with a neural network, a target value for the heat requirement of the drying cylinders is determined, the amount of heat supplied to the drying cylinders is regulated to that target value by a controller of operation, and then, by means of an actual humidity value after the drying section, by means of a device for determining the actual humidity value, the target value for the heat requirement is provided with a correction value. Regulation of the amount of heat takes place by regulating an amount of steam supplied to the drying cylinders. Furthermore, in the event of a break in the continuous paper web, instead of regulating the amount of heat, a regulation of the temperature of the drying rollers takes place.
Según la invención se ha observado que la humedad de una banda de papel puede regularse de modo fiable en la salida de una sección de secado cuando en lugar de una regulación de la presión del vapor se utiliza una regulación de la cantidad de vapor. Mediante la regulación de la cantidad de vapor es conocida la cantidad de calor que se ha trasladado a la sección de secado, hasta un factor de pérdida constante. La misma, por lo tanto, puede adaptarse a la cantidad de agua que debe evaporarse desde la banda de papel. En tanto los cilindros de secado sean calentados con un portador térmico líquido, a partir de la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida, y la cantidad de flujo, puede determinarse de forma unívoca el calor que se ha trasladado. Mediante la regulación del calor que se ha trasladado, en lugar de la temperatura, se vuelve lineal la relación entre la variable regulada y la cantidad de agua que se evapora desde el papel. De este modo, el controlador ya no presenta ninguna no linealidad.According to the invention it has been found that the humidity of a paper web can be reliably regulated at the outlet of a drying section when instead of a regulation of the steam pressure a regulation of the amount of steam is used. By regulating the amount of steam, the amount of heat that has been transferred to the drying section is known, up to a constant loss factor. It can therefore be adapted to the amount of water that must evaporate from the paper web. As long as the drying cylinders are heated with a liquid heat carrier, from the temperature difference between the inlet and outlet, and the amount of flow, the heat transferred can be uniquely determined. By regulating the heat that has been transferred, instead of the temperature, the relationship between the regulated variable and the amount of water that evaporates from the paper becomes linear. In this way, the controller no longer exhibits any non-linearity.
Para aumentar la calidad de la regulación, según la invención se propone combinar el controlador de la cantidad de vapor con un control piloto. El control piloto proporciona un valor calculado de forma teórica, para la cantidad de agua que debe evaporarse desde el papel. En base a ese valor teórico se calcula una cantidad de calor requerida, y mediante el controlador de funcionamiento, se la suministra a los cilindros de secado. Un valor de humedad determinado en la salida de la máquina se utiliza además para activar el controlador de funcionamiento. El mismo, sin embargo, tan sólo se requiere para corregir el valor calculado de forma teórica.In order to increase the quality of regulation, according to the invention it is proposed to combine the steam quantity controller with a pilot control. The pilot control provides a theoretically calculated value for the amount of water to evaporate from the paper. Based on this theoretical value, a required quantity of heat is calculated, and through the operation controller, it is supplied to the drying cylinders. A certain humidity value at the machine output is also used to activate the operation controller. The same, however, is only required to correct the theoretically calculated value.
El dispositivo de control piloto comprende una red neuronal. Una red de esa clase se compone de una pluralidad de neuronas de entrada que respectivamente reciben un valor de entrada, y de una pluralidad de neuronas de capas ocultas "escondidas", que están conectadas entre sí y con las neuronas de entrada, y en cada caso realizan una operación matemática en los valores de entrada. Los valores de salida de las neuronas de capas ocultas, calculados de ese modo, se suministran a una salida. Las operaciones matemáticas, el número de neuronas y las asociaciones están seleccionados de modo que la red neuronal, a cada n-tupla de valores de entrada, proporciona una cantidad de agua que debe evaporarse o un requerimiento de calor, como valor de salida.The pilot control device comprises a neural network. Such a network is made up of a plurality of input neurons that respectively receive an input value, and of a plurality of "hidden" hidden layer neurons, which are connected to each other and to the input neurons, and in each case they perform a mathematical operation on the input values. The output values of the hidden layer neurons, calculated in this way, are fed into an output. The mathematical operations, the number of neurons and the associations are selected so that the neural network, at each n-tuple of input values, provides an amount of water to evaporate or a heat requirement, as an output value.
De manera especialmente preferente, dicha red se trata de una red neuronal adaptable. La misma, a partir de desviaciones de regulación a largo plazo, que modifican el valor de calor requerido, tienen la capacidad de generar nuevos valores objetivo, que entonces no requieren correcciones o sólo requieren correcciones mínimas durante el funcionamiento posterior.Said network is particularly preferably an adaptive neural network. It, from long-term regulation deviations, which modify the required heat value, has the ability to generate new target values, which then do not require corrections or only require minimal corrections during subsequent operation.
Los valores de entrada se ponen a disposición del control piloto mediante sensores a lo largo de la máquina de papel, son leídos por los dispositivos de regulación de otras partes de la máquina o son regulados por el personal operador mediante un selector.The input values are made available to the pilot control by sensors throughout the paper machine, are read by the regulating devices of other parts of the machine or are regulated by the operating personnel by means of a selector.
En una forma de ejecución de la invención, el control piloto puede crearse en hardware, por ejemplo en base a componentes discretos, como ASIC o mediante módulos lógicos programables. En otra forma de ejecución, el dispositivo de control piloto y/o el controlador de funcionamiento asociado pueden crearse también como software, el cual es procesado mediante un microprocesador.In one embodiment of the invention, the pilot control can be created in hardware, for example based on discrete components, such as ASICs or by means of programmable logic modules. In another embodiment, the pilot control device and / or the associated operating controller can also be created as software, which is processed by a microprocessor.
El dispositivo de regulación comprende un dispositivo para detectar una rotura de la banda de papel continua. Debido a la regulación de la cantidad de calor suministrada, en el cilindro de secado, junto con la banda de papel continua, y de la cantidad de agua contenida dentro, se regula una temperatura de mezclado.The regulating device comprises a device for detecting a break in the continuous paper web. Due to the regulation of the quantity of heat supplied, in the drying cylinder, together with the continuous paper web, and of the quantity of water contained within, a mixing temperature is regulated.
En el caso de una rotura de la banda de papel y de un suministro de calor constante, por lo tanto, la temperatura del cilindro de secado aumenta de forma no controlada. De este modo, al detectarse la rotura de la banda de papel se cambia a la regulación de temperatura conocida. Esa regulación de temperatura puede estar realizada como una regulación de presión.In the event of a paper web break and a constant heat supply, therefore, the temperature of the drying cylinder increases uncontrollably. In this way, when the breakage of the paper web is detected, the known temperature regulation is changed. This temperature regulation can be carried out as a pressure regulation.
El dispositivo de control piloto aquí descrito puede proporcionarse para cualquier cilindro de secado de una máquina de papel. Una regulación especialmente sencilla, sin embargo, se logra debido a que el dispositivo de control piloto y el controlador de funcionamiento sólo simplemente se encuentran presentes y determinan la cantidad de calor que debe trasladarse hacia toda la sección de secado. La distribución de la cantidad de calor en los distintos cilindros de secado de una sección de secado tiene lugar entonces mediante una pluralidad de controladores sencillos, a los cuales se suministra el valor objetivo del controlador de funcionamiento modificado con una constante. Mediante la selección de las constantes, por tanto, puede establecerse la parte del calor total que se ha trasladado a cada cilindro.The pilot control device described herein can be provided for any drying cylinder of a paper machine. A particularly simple regulation, however, is achieved because the pilot control device and the operation controller are only simply present and determine the amount of heat that must be transferred to the entire drying section. The distribution of the amount of heat in the various drying cylinders of a drying section then takes place by means of a plurality of simple controllers, to which the target value of the operating controller is supplied modified with a constant. By means of the By selecting the constants, therefore, the part of the total heat that has been transferred to each cylinder can be established.
Para posibilitar una comprensión detallada de las características antes descritas de la presente invención, a continuación se indica una descripción más precisa de la invención antes expuesta de forma concisa, haciendo referencia a ejemplos de ejecución. No obstante, cabe señalar que los dibujos que se adjuntan sólo muestran formas de ejecución típicas de la invención y, por tanto, no limitan su alcance, ya que la invención puede admitir otras formas de ejecución, igualmente efectivas. La invención se describe considerando diferentes componentes funcionales. De este modo, cabe señalar que los componentes funcionales de esa clase pueden implementarse mediante componentes de hardware y/o de software, los cuales pueden utilizarse para realizar las funciones específicas.In order to enable a detailed understanding of the above-described characteristics of the present invention, a more precise description of the invention set out above concisely is indicated below, referring to exemplary embodiments. However, it should be noted that the attached drawings only show typical embodiments of the invention and, therefore, do not limit its scope, since the invention can admit other, equally effective, embodiments. The invention is described considering different functional components. Thus, it should be noted that functional components of that class can be implemented by hardware and / or software components, which can be used to perform specific functions.
La figura 1 muestra un esquema básico para la regulación de humedad de una sección de secado previo.Figure 1 shows a basic scheme for humidity regulation of a pre-drying section.
La figura 2 muestra un esquema básico para la regulación de humedad de una sección de secado posterior.Figure 2 shows a basic scheme for humidity regulation of a subsequent drying section.
La figura 3 muestra la distribución de la cantidad de calor total determinada según la figura 1 ó 2, en una pluralidad de cilindros de secado.Figure 3 shows the distribution of the total heat quantity determined according to Figure 1 or 2, in a plurality of drying cylinders.
La figura 1, de manera esquemática, muestra una sección se secado previo VTP con un cilindro de secado 30 calentado, y con una banda de papel continua 33. Esta representación es meramente esquemática y no significa que sólo se encuentre presente un cilindro de secado individual que puede calentarse.Figure 1 schematically shows a VTP pre-drying section with a heated drying cylinder 30, and with a continuous paper web 33. This representation is merely schematic and does not mean that only a single drying cylinder is present that can get hot.
Mediante la línea 26 se suministra un medio de transferencia térmica, vapor. La cantidad del vapor suministrado puede regularse mediante una válvula 8 y determinarse mediante la medición del flujo 31.Via line 26 a heat transfer medium, steam, is supplied. The quantity of steam supplied can be regulated by a valve 8 and determined by measuring the flow 31.
El controlador de funcionamiento 1 regula a un valor objetivo predeterminado la cantidad de vapor suministrada mediante la válvula 8. Con ello, el controlador de funcionamiento representa un circuito de regulación fundamental. El valor objetivo se compone de un valor predeterminado de forma teórica proveniente del dispositivo de control piloto 2, y de una pluralidad de valores de corrección. Los valores de corrección pueden determinarse a partir de la regulación 3 de la humedad de la banda de papel continua y desde el dispositivo de control piloto 21, 22 y 23. Son posibles además otros valores de corrección. El controlador de funcionamiento es leído por ejemplo cada 2 segundos.The operation controller 1 regulates to a predetermined target value the quantity of steam supplied by the valve 8. The operation controller thereby represents a fundamental control circuit. The target value is composed of a theoretically predetermined value from the pilot control device 2, and of a plurality of correction values. The correction values can be determined from the moisture regulation 3 of the continuous paper web and from the pilot control device 21, 22 and 23. Other correction values are also possible. The operating controller is read for example every 2 seconds.
El dispositivo de control piloto 2, a partir de una pluralidad de variables de entrada, determina una cantidad de agua base específica, referido a la cantidad de sustancia (magua/msustancia), y la hace salir por la línea 24. Las variables de entrada utilizadas para la predicción son como se indica a continuación: Mediante la conexión 11 se proporciona la velocidad vreal de la máquina de papel. Mediante la entrada 12 se dispone de un conjunto de datos que representa las propiedades de un material de recubrimiento o de un encolado. Mediante la conexión 13 y 14 se ingresa información sobre la sustancia utilizada y sobre la clase de papel que debe producirse. La línea 15 transmite información sobre el punto de trabajo de la máquina de papel. La línea 16 representa datos sobre el tamiz utilizado y sobre las presiones de prensado. Un cambio de clase se indica mediante la conexión 18. De este modo, hasta alcanzarse un estado de funcionamiento estable después del cambio de clase, la regulación puede emitir un valor modificado para la cantidad de agua base o puede poner fuera de servicio por completo el controlador piloto durante ese periodo. En tanto adicionalmente con respecto a la sección de secado parcial esté proporcionada una sección de secado posterior, pueden entonces considerarse también sus parámetros de funcionamiento, mediante la línea 17, en el control piloto de la cantidad de agua base.The pilot control device 2, from a plurality of input variables, determines a specific base water quantity, referred to the quantity of substance (magua / msubstance), and outputs it through line 24. The input variables used for prediction are as follows: Connection 11 provides the vreal speed of the paper machine. Entry 12 provides a data set that represents the properties of a coating material or a glue. Through connection 13 and 14 you enter information about the substance used and the kind of paper to be produced. Line 15 transmits information about the working point of the paper machine. Line 16 represents data on the screen used and on the pressing pressures. A change of class is indicated by connection 18. In this way, until a stable operating state is reached after the change of class, the regulation can output a modified value for the amount of base water or can completely take the unit out of service. pilot controller during that period. As long as a subsequent drying section is provided additionally with respect to the partial drying section, then its operating parameters can then also be considered, via line 17, in the pilot control of the base water quantity.
El control piloto en sí mismo se trata de una red neuronal. La cantidad de agua base se libera por ejemplo de forma controlada por eventos, por tanto, en caso de modificarse una variable de entrada o de forma automatizada, por ejemplo cada 16 segundos. El control piloto indica en la línea 19 una velocidad admisible máxima de la máquina de papel, la cual se emplea para regular todos los componentes de la sección húmeda y de la sección de secado. Con ello se impide que a la sección de secado se suministre una cantidad de papel que la misma ya no pueda procesar en ese tiempo de paso. De manera adicional, en la línea 20 puede indicarse un valor para una rampa de velocidad. El control piloto indica en la línea 24 una cantidad de agua base, de forma normalizada en cuanto a la cantidad de sustancia. Junto con la cantidad de agua base en la línea 24, la cual depende esencialmente del recubrimiento, la sustancia y la clase, el control piloto indica en la línea 25 un valor objetivo adicional, para considerar un contenido de agua más elevado o más reducido a corto plazo, por ejemplo al cambiar de clase. Ese valor objetivo adicional 25 se suma al valor de la humedad del papel deseada y en la línea 4 se suministra a un controlador de la humedad 3. Además está proporcionado un dispositivo de medición que mide la humedad del papel que efectivamente se encuentra presente en la salida de la sección de secado previo y la pone a disposición del controlador de humedad 3, como valor real, mediante la línea 5. En base a la comparación del valor objetivo y el valor real, el controlador 3 calcula un valor que se suma al valor de agua base 24. De este modo, la corrección puede conducir a una cantidad de agua mayor o menor. La necesidad de un secado adicional se consulta sincrónicamente con la medición de la humedad, proveniente del dispositivo de control piloto 2, por ejemplo cada 60 segundos.The pilot control itself is about a neural network. The base water quantity is released, for example, in an event-controlled manner, therefore, when an input variable is changed, or in an automated manner, for example every 16 seconds. The pilot control indicates in line 19 a maximum allowable speed of the paper machine, which is used to regulate all the components of the wet section and the drying section. This prevents a quantity of paper from being supplied to the drying section that it can no longer process in that passing time. Additionally, on line 20 a value for a speed ramp may be indicated. The pilot control indicates in line 24 an amount of base water, normalized in terms of the amount of substance. Together with the amount of base water in line 24, which essentially depends on the coating, the substance and the class, the pilot control indicates in line 25 an additional target value, to consider a higher or lower water content to short term, for example when changing classes. That additional target value 25 is added to the desired paper moisture value and on line 4 is supplied to a moisture controller 3. In addition, a measuring device is provided that measures the paper moisture that is actually present in the output from the pre-drying section and makes it available to the humidity controller 3, as an actual value, via line 5. Based on the comparison of the target value and the actual value, the controller 3 calculates a value that is added to the base water value 24. Thus, the correction can lead to an amount more or less water. The need for additional drying is consulted synchronously with the humidity measurement, coming from the pilot control device 2, for example every 60 seconds.
Para la corrección de desviaciones a largo plazo se encuentra a disposición un valor 21 calculado en el dispositivo de control piloto 2. El mismo es emitido después de la integración, a lo largo del tiempo, también en la conexión 22, y se suma en el sumador 23. Los elementos 21, 22 y 23 representan con ello un controlador PI. El tiempo de integración de ese controlador se ubica entre varios minutos y horas. También ese valor de corrección a largo plazo se suma a la cantidad de agua base en la conexión 24. De este modo, en la entrada del multiplicador 27 se encuentra a disposición un valor optimizado con valores de corrección para la cantidad de agua que debe evaporarse realmente, referido a la cantidad de sustancia.For the correction of long-term deviations, a value 21 calculated in the pilot control device 2 is available. It is output after integration, over time, also in connection 22, and is added in the adder 23. Elements 21, 22 and 23 thereby represent a PI controller. The integration time for that controller is between several minutes and hours. This long-term correction value is also added to the amount of base water in connection 24. Thus, an optimized value with correction values for the amount of water to evaporate is available at the input of multiplier 27 really, referred to the amount of substance.
Mediante la conexión 28, se pone a disposición del multiplicador 27 la cantidad de sustancia que sale desde la salida de sustancia, por unidad de tiempo, de modo que en su salida se calcula una cantidad de agua absoluta, que debe evaporarse. La cantidad de sustancia se determina por ejemplo cada 10 a 120 segundos. Puesto que una modificación de la cantidad de sustancia no repercute de forma inmediata en el requerimiento de calor de la sección de secado, sino sólo después del pasaje del papel por la sección húmeda, el valor es conducido a la línea 28 mediante un elemento de retardo 29. Ese valor también se pone a disposición de una sección de secado posterior que se encuentra presente de modo opcional.Through connection 28, the quantity of substance that comes out from the substance outlet, per unit of time, is made available to the multiplier 27, so that an absolute quantity of water is calculated at its outlet, which must evaporate. The amount of substance is determined for example every 10 to 120 seconds. Since a change in the amount of substance does not have an immediate effect on the heat requirement of the drying section, but only after the paper has passed through the wet section, the value is transferred to line 28 by means of a delay element 29. This value is also made available to a subsequent drying section which is optionally present.
El calculador 6, en base a la cantidad de agua que debe evaporarse de forma absoluta por unidad de tiempo, calcula un requerimiento de calor que se necesita en la sección de secado. De este modo, en la salida del calculador 6 se encuentra a disposición un valor objetivo para la cantidad de vapor que es proporcionada por el controlador de funcionamiento 1 en la sección de secado previo. El calculador 6 puede contener también un limitador que limita el valor de calor emitido de forma máxima, a la cantidad de calor que puede trasladarse a la sección de secado previo utilizada. Junto con el controlador de funcionamiento 1 se encuentra a disposición un controlador de rotura 7. En tanto el mismo detecte la rotura de la banda de papel, para evitar una temperatura de funcionamiento elevada de forma inadmisible, de la sección de secado previo VTP, desde la regulación de la cantidad de calor suministrada se cambia a la regulación de la temperatura. En los cilindros de secado calentados por vapor, esa regulación tiene lugar de manera que desde la presión de funcionamiento se cambia a la presión de rotura 10, y mediante el controlador de rotura 7, la presión del vapor se mantiene constante.Calculator 6, based on the amount of water that must evaporate absolutely per unit time, calculates a heat requirement that is needed in the drying section. Thus, at the output of the calculator 6 a target value is available for the amount of steam that is supplied by the operation controller 1 in the pre-drying section. The calculator 6 can also contain a limiter that limits the maximum heat emitted value to the amount of heat that can be transferred to the pre-drying section used. Together with the operating controller 1 a breakage controller 7 is available. As long as it detects the breakage of the paper web, to avoid an inadmissible high operating temperature, of the VTP pre-drying section, from the regulation of the amount of heat supplied is changed to the regulation of the temperature. In steam heated drying cylinders, this regulation takes place in such a way that from the operating pressure is changed to the burst pressure 10, and by means of the burst controller 7, the steam pressure is kept constant.
La figura 2 muestra la regulación de una sección se secado posterior NTP con un cilindro de secado 30 calentado, y con una banda de papel continua 33. Esta representación es meramente esquemática y no significa que sólo se encuentre presente un cilindro de secado individual que puede calentarse.Figure 2 shows the regulation of a NTP post-drying section with a heated drying cylinder 30, and with a continuous paper web 33. This representation is merely schematic and does not mean that only a single drying cylinder is present that can get warm.
Este dispositivo de regulación se compone también de un controlador de funcionamiento 1 que regula la cantidad de vapor y, con ello, la cantidad de calor proveniente de la entrada 26, mediante una válvula 8. Con ello, el controlador de funcionamiento representa un circuito de regulación fundamental. Del mismo modo, el controlador de rotura 7 se encuentra presente de forma idéntica. También la regulación de la sección de secado posterior contiene un dispositivo de control piloto 2. El mismo recibe las mismas señales de entrada 11 a 14 y 18, como la sección de secado previo, para calcular en base a ello una cantidad de agua base 24. Las correcciones a largo plazo con respecto a la cantidad de agua base se determinan mediante el controlador PI 21, 22 y 23; y se suman a la cantidad de agua base. No obstante, el cálculo de la cantidad de agua base 24 teórica está simplificado en la sección de secado posterior, ya que es conocido el valor real de humedad del papel en la salida de la sección de secado previo. Ese valor real, en el dispositivo de control piloto, tan sólo debe corregirse en cuanto a la influencia del recubrimiento o el encolado y del secado que no depende del vapor. Para ello se dispone igualmente de una red neuronal.This regulating device is also made up of an operation controller 1 that regulates the quantity of steam and, therefore, the quantity of heat coming from the inlet 26, by means of a valve 8. The operation controller thus represents a circuit of fundamental regulation. In the same way, the break controller 7 is present in an identical way. Also the regulation of the post-drying section contains a pilot control device 2. It receives the same input signals 11 to 14 and 18, as the pre-drying section, to calculate based on it a quantity of base water 24 Long-term corrections for the amount of base water are determined by the PI controller 21, 22 and 23; and are added to the amount of base water. However, the calculation of the theoretical base water amount 24 is simplified in the post-drying section, since the actual moisture value of the paper at the outlet of the pre-drying section is known. This real value, in the pilot control device, only has to be corrected for the influence of coating or gluing and drying that does not depend on steam. For this, a neural network is also available.
La cantidad de agua base determinada desde el control piloto, por cantidad de sustancia 24, se corrige a su vez con el valor de salida de un controlador de humedad 3. El controlador de humedad 3 emite la diferencia entre un valor objetivo de humedad de la sección de secado posterior 4 y un valor real 5 medido al final de la sección de secado posterior. Ese valor de agua base corregido nuevamente se pone a disposición en el multiplicador 27. Allí tiene lugar la multiplicación por la cantidad de sustancia 28 aplicada, cuyo valor se pasa desde el controlador de la sección de secado previo hacia la sección de secado posterior. Para compensar el retardo debido al tiempo de paso por la sección de secado previo, está proporcionado otro elemento de retraso 29. La cantidad de agua absoluta puesta a disposición en la salida del multiplicador 27 es recalculada nuevamente por el calculador y el ordenador 6 en una cantidad de calor o en un flujo de vapor, que forma la variable de entrada del controlador de funcionamiento 1. En tanto la sección de secado posterior trabaje en su límite de capacidad y humedad adicional ya no pueda salir desde la banda de papel, ese estado se señaliza en el dispositivo de control piloto 2 de la sección de secado previo, mediante la conexión 17. El control piloto 2 de la sección de secado previo emite entonces un valor objetivo adicional 25 que produce una cantidad de calor aumentada para la sección de secado previo. De este modo, a la sección de secado posterior se suministra papel menos húmedo, de manera que puede alcanzarse nuevamente el valor objetivo de humedad predeterminado del producto final. The amount of base water determined from the pilot control, per amount of substance 24, is in turn corrected with the output value of a humidity controller 3. The humidity controller 3 outputs the difference between a target humidity value of the post-drying section 4 and an actual value 5 measured at the end of the post-drying section. This newly corrected base water value is made available in multiplier 27. There the multiplication by the amount of substance 28 applied takes place, the value of which is passed from the controller of the pre-drying section to the subsequent drying section. To compensate for the delay due to the time spent passing through the pre-drying section, another delay element 29 is provided. The amount of absolute water made available at the outlet of the multiplier 27 is recalculated again by the calculator and the computer 6 in a quantity of heat or in a flow of steam, which forms the input variable of the operation controller 1. As long as the post-drying section works at its capacity limit and additional humidity can no longer come out from the paper web, that state is signaled on the pilot control device 2 of the pre-drying section, by connection 17. The pilot control 2 of the pre-drying section then outputs an additional target value 25 that produces an increased amount of heat for the drying section previous. Thus, less moist paper is supplied to the post-drying section, so that the predetermined target moisture value of the final product can be reached again.
El control piloto de la sección de secado posterior también puede señalizar su velocidad admisible de forma máxima y una velocidad de variación máxima, mediante la línea 19 y 20.The pilot control of the subsequent drying section can also signal its maximum permissible speed and a maximum variation speed, through lines 19 and 20.
La figura 3, en la parte derecha de la imagen, muestra una sección de secado previo o una sección de secado posterior con una pluralidad de cilindros de secado 30a, 30b, 30c,.... calentados. A cada cilindro de secado 30 está asociada una válvula de regulación 8a, 8b, 8c,... La misma se encuentra conectada a un suministro de vapor 26 en común.Figure 3, on the right side of the image, shows a pre-drying section or a post-drying section with a plurality of heated drying cylinders 30a, 30b, 30c, ..... To each drying cylinder 30 is associated a regulation valve 8a, 8b, 8c, ... It is connected to a steam supply 26 in common.
Un medidor de vapor 31 mide la cantidad de vapor suministrada a los cilindros de secado 30a, 30b, 30c,..., mediante la línea 26. Esa cantidad de vapor real es suministrada al controlador de funcionamiento 1. El valor objetivo necesario para el secado de la banda de papel continua, desde el calculador 6, llega al controlador de funcionamiento 1. Con el fin de una mayor claridad no están representados los otros dispositivos de regulación situados aguas arriba, de las figuras 1 y 2.A steam meter 31 measures the quantity of steam supplied to the drying cylinders 30a, 30b, 30c, ..., through line 26. That quantity of actual steam is supplied to the operation controller 1. The target value needed for the The drying of the continuous paper web, from the computer 6, reaches the operation controller 1. For the sake of clarity, the other upstream regulation devices of Figures 1 and 2 are not represented.
Para posibilitar una distribución de la cantidad de calor total en los cilindros de secado 30a, 30b, 30c,... individuales, el valor de salida del controlador de funcionamiento 1 se multiplica por una constante ki, k2 , k3,..., kn por cilindro de secado. Las constantes k1, k2 , k3,..., kn establecen la parte de la cantidad de calor total que se traslada a cada uno de los cilindros de secado 30a, 30b, 30c,... La señal de salida modificada se transmite en bucle mediante una conmutación de rotura 7a, 7b, 7c,... por cilindro de secado y se conduce en cada caso a un controlador 32a, 32b, 32c,... El mismo, durante el funcionamiento, regula la presión del vapor de cada cilindro de secado individual al valor objetivo modificado, de modo que la suma de las cantidades de calor trasladadas a todos los cilindros de secado corresponde a la cantidad de calor determinada por el controlador de funcionamiento 1. En tanto los conmutadores de rotura 7a, 7b, 7c detecten una rotura de la banda de papel mediante la señal de rotura, la señal de entrada de los controladores 32a, 32b, 32c se asocia a un valor objetivo constante para la presión del vapor. En ese caso, los controladores 32a, 32b, 32c,... regulan la temperatura de los cilindros de secado 30a, 30b, 30c,... a una temperatura objetivo predeterminable. Al ponerse en funcionamiento nuevamente la máquina, el controlador de rotura 7 asocia el dispositivo de regulación 32 otra vez con el valor objetivo modificado por las constantes k1, k2 , k3,..., kn, desde el controlador de funcionamiento 1. De este modo, los cilindros de secado se regulan nuevamente a la cantidad de calor trasladada. To enable a distribution of the total heat quantity in the individual drying cylinders 30a, 30b, 30c, ..., the output value of the operation controller 1 is multiplied by a constant ki, k 2 , k3, ... , kn per drying cylinder. The constants k 1 , k 2 , k3, ..., kn set the part of the total amount of heat that is transferred to each of the drying cylinders 30a, 30b, 30c, ... The modified output signal is transmitted in a loop by means of a break switch 7a, 7b, 7c, ... per drying cylinder and is led in each case to a controller 32a, 32b, 32c, ... which, during operation, regulates the pressure of the steam from each individual drying cylinder to the modified target value, so that the sum of the amounts of heat transferred to all drying cylinders corresponds to the amount of heat determined by the operation controller 1. While the break switches 7a , 7b, 7c detect a break in the paper web by means of the break signal, the input signal of the controllers 32a, 32b, 32c is associated with a constant target value for the vapor pressure. In that case, the controllers 32a, 32b, 32c, ... regulate the temperature of the drying cylinders 30a, 30b, 30c, ... to a predetermined target temperature. When the machine is started up again, the break controller 7 associates the regulating device 32 again with the target value modified by the constants k 1 , k 2 , k3, ..., kn, from the operation controller 1. In this way, the drying cylinders are again adjusted to the amount of heat transferred.
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