FI112102B - Menetelmä konesuuntaisen ratakosteuden säätämiseksi päällystyskoneella - Google Patents

Description

5 112102

MENETELMÄ KONESUUNTAISEN RATAKOSTEUDEN SÄÄTÄMISEKSI PÄÄLLYSTYSKONEELLA

Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen menetelmä paperin tai vastaavan päällystetyn rata-materiaalin kuten kartongin kuivatukseen käytettävä ohjaus-ja säätöstrategia päällystyskoneissa, joissa päällystettävä 10 rata kulkee yhden tai useampia päällystysasemia sekä kui-vaimia käsittävän päällystyskoneen lävitse.

Päällystettyä paperia tai kartonkia valmistettaessa sen pinnalle levitetään päällysteaineita veteen sekoitettuna.

15 Päällysteseoksen levittämisen ja tasoittamisen jälkeen radan pinnalla oleva päällystemassa ja pohjamateriaalirata täytyy kuivata riittävän kuivaksi loppukäyttöä tai jatkokäsittelyä varten. Päällystettyjä paperilaatuja valmistettaessa suurin osa käytettävästä energiasta kuluukin radan 20 kuivattamiseen jälkikäsittelyn eri vaiheissa, joten kuiva-, ··· tuksen energiakäytön hallinta on erityisen tärkeää tuotan- **·.. non kannattavuuden kannalta. Oikealla kuivatustavalla on ··· vaikutusta myös valmistettavan paperin laatuun. Koneensuun- • * » ♦ : täisen kosteuden hallinta, eli valmistettavan paperin kos- : 25 teuden pitäminen tasaisesti samansuuruisena on sekin erit- ·/' ·* täin tärkeää valmistettavan paperin laadun kannalta. Pape rin kosteus vaikuttaa erityisesti kalanteroitavuuteen ja V * painettavuuteen. Koska nykyisin käytetään on-line kalante- • · · V ; rointia, jossa päällystetty rata menee suoraan kalanteril- ·'·*; 30 le, radan kosteus ei ehdi tasaantua ennen kalanterointia • » samalla tavoin kuin off-line kalanteroinnissa, jolloin • * · h. päällystettyä rataa säilytettiin ennen kalanterointia tam- ,···. puurirullalla. Vastaavasti paperin kuljetusketju paperiteh taasta painoihin ja muille käyttäjille on nopeutunut, joten 2 112102 kalanteroimattomankaan paperin kosteus ei ehdi välttämättä tasaantua ja laskea riittävän alhaiselle tasolle ennen painatusta. Radan kosteus vaikuttaa päällystettäessä veden imeytymiseen rataan päällystettä levitettäessä ja siten 5 päällysteen kuiva-ainepitoisuuden muuttumiseen päällystyksen jälkeen. Kuiva-ainepitoisuuden muuttuminen vaikuttaa moniin seikkoihin päällystystapahtumassa, joten radan kosteuden pitäminen päällystyksen ja kuivatuksen aikana tarkasti oikeissa rajoissa on tärkeää tasaisen ja oikeanlaisen 10 valmistustuloksen kannalta.

Tavallisesti päällystettyä rataa kuivataan heti päällystyksen jälkeen kosketuksettomilla kuivaimilla, minkä jälkeen voidaan käyttää tarvittaessa sylinterikuivaimia tai muita 15 kosketuksellisia kuivaimia. Radan kosteutta mitataan useissa pisteissä päällystyskoneen pituudella ja kunkin kuivai-men kuivatustehoa säädetään mittaustuloksen perusteella siten, että mittauspisteessä saadaan oikea kosteus koneen poikittaissuunnassa ja tietyissä rajoissa ajon aikana pysy- . ·♦· 20 vä kosteusarvo, eli saadaan koneensuuntainen kosteus pysy- * · « » mään asetusarvossa. Kuivatusteho asetetaan koeajojen ja ko- ·;· kemusperäisten tietojen perusteella sopivaan perusasetuk- : : seen ja kuivainten tehoja säädetään ajon aikana mittaustu- « · · : losten perusteella automaattisesti tai käsin. Tavallisesti :.· · 25 yksi kuivain tai kuivainryhmä toimii loppukosteuden sääti- menä, jonka tehoa muutetaan takaisinkytketyn mittauksen V : avulla. Muut kuivaimet toimivat tällöin käsisäätöisesti.

V · Tällainen säätötapa on hyvin hidas ja kuivainten toiminta- hitauden huomioon ottaminen on vaikeaa, jos kuivaintehoja 30 halutaan muuttaa nopeasti. Radan lämpötila ennen päällys-tysasemaa on pidettävä riittävän alhaisena, jotta levitet-,···, tävä päällyste ei f lokkaantuisi . Tämän takia kuivatustehon hallinta erityisesti kuivatuksen loppuosalla ennen seuraa- 3 112102 vaa päällystysvaihetta on tärkeää. Ratalämpötila vaikuttaa myös päällystettävän radan laatuun.

Erityisesti ajo-olosuhteiden muuttuessa tai konetta käyn-5 nistettäessä eli niin sanotun ylösajon aikana oikeiden kui-vaintehojen nostaminen ja asettaminen kohdalleen vaatii hyvää koneen käyttäjien ammattitaitoa. Päällystyskoneen kui-vaintehojen saaminen ylösajossa tai ajo-olosuhteiden muututtua prosessin kannalta edulliseen tasapainotilaan vaatii 10 aikaa ja tällöin tuotettava paperi tai kartonki ei täytä laatuvaatimuksia ja on siten ajettava pulpperiin. Koneen tehokkuuden kannalta olisikin edullista saada ylösajoajat ja muutosajat mahdollisimman lyhyiksi. Edellä kuvatulla menetelmällä on myös vaikeaa optimoida käytettävän kuiva-15 tusenergian määrää, koska jokaista kuivainta ohjataan erikseen eikä niiden keskinäisiä tehosuhteita voida helposti muuttaa. Yhden tai useamman kuivaimen vaurioituminen on vaikeaa kompensoida, koska prosessi on suunniteltu toimimaan kaikkien kuivainten ollessa toiminnassa.

. ·:* 20 Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan menetelmä, **· jonka avulla päällystettävän radan koneensuuntaista koste- : utta voidaan säätää optimoidusti koko päällystys- ja kuiva- : : : tustapahtuman kosteudenmuutokset huomioon ottaen. Käytän- : 25 nössä tämä tarkoittaa päällystyskoneen kaikkien kuivainten integroitua säätämistä hallitun ja energiankulutuksen sekä V ' valmistuslaadun kannalta optimaalisen lopputuloksen saavut- V : tamiseksi.

t · · 30 Keksintö perustuu siihen, että jokaiselle radan kuivumiseen vaikuttavalle prosessin osalle ja laitteelle muodostetaan ,···, matemaattinen ominaishaihdutusta kuvaava malli ja yksit- > f * · · täisten mallien avulla muodostetaan malleja ketjuttamalla 4 112102 kokonaisprosessin malli, jonka avulla hallitaan prosessin kuivatustapahtumaa siten, että yksittäisiä laitteita ohjataan prosessin osana.

5 Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja.

10 i

Keksinnön mukaisen mallin avulla voidaan laskea suoraan jokaisen kuivaimen jälkeinen lähtökosteus, kun kuivaimen omi-naishaihdutus ja radan tulokosteus tiedetään. Kun mallit ketjutetaan, voidaan laskea kosteus eri paikoissa päällys-15 tyskonetta ja tietenkin tärkeimpänä radan loppukosteus.

Mallin avulla kuivainten tehoja voidaan säätää niiden ominaisuuksien mukaan siten, että eri tyyppisten kuivainten ominaisuudet tulevat parhaiten huomioiduksi. Koska infra-punakuivaimet toimivat nopeasti, niitä voidaan käyttää esi- . 20 merkiksi ylösajossa kokonaiskuivaintehon säätöön ja muiden * * kuivainten tehot voidaan nostaa siten helpommin normaalin ajon aikana tarvittavaan tehoon ottamalla huomioon kuivai-men hitaus malliin sijoitettujen viivetekijoiden avulla.

I I > 1

Viivetekijöiden avulla voidaan hallita todellisia prosessin 25 viiveitä.

» « »

Koska keksinnön mukaisesti hallitaan koko prosessia, kui- .***. vainten tehot voidaan jakaa halutulla tavalla ja » · · erityisesti jonkin kuivaimen vaurioiduttua sen kuivatusteho 30 voidaan jakaa muille kuivaimille eikä päällystyskoneen toimintaa tarvitse keskeyttää korjauksen ajaksi. Samoin koska * · · ’i;;’ radan alkukosteus ja radalle päällysteen mukana tuotu vesi- * * ’·’ määrä tiedetään, mallin avulla voidaan laskea estimaatti 5 112102 radan kosteudelle prosessin eri osissa ja erityisesti ennen kiinnirullausta. Mallin avulla loppukosteus voidaan laskea niin tarkasti, että jopa kosteusmittareiden vaurioiduttua valmistusta voidaan jatkaa mallin ohjaamana.

5

Kaiken kaikkiaan keksinnön avulla saadaan aikaan nopeampi ja tarkempi säätö kuin käsisäädön ja yksittäisten kuivain-ten takaisinkytketyn säädön avulla.

10

Keksintöä selitetään seuraavassa tarkemmin oheisten piirustusten avulla.

Kuvio 1 esittää päällystyskonetta tai sen osaa, jossa on 15 yksi päällystysasema ja kuivaimia.

Kuvio 2 esittää päällystyskonetta tai sen osaa, jossa on kaksi päällystysasemaa ja niillä molemmilla omat kuivaimen-sa.

20

Kuvio 3 on kaaviokuva tilanteesta, jossa päällystyskoneen radan nopeus muuttuu.

‘ ·

Kuvio 4 on kaaviokuva tilanteesta, jossa kuivatustehoa sää-, 25 detään nopeuden muutoksen mukaisesti.

* ♦ s :v. Kuvio 5 on lohkokaavio menetelmän toiminnasta.

I ,

» I

* · · » · t | * t ·

Kuviossa 1 on esitetty kaaviokuvana yksi päällystysasema 1, * » · 30 siihen liittyvät kuivaimet 2-6 sekä lohkokaaviona kui- vainten 2-6 tehon säätöön liittyvät toimenpiteet. Radan 8 ·'·' kulkusuunnassa katsottuna on ensimmäiseksi päällystysasema * · ’···' 1, jolla ainakin radan toiselle puolelle levitetään pääl- 11210? 6 lystettä tai muuta käsittelyainetta kuten pintaliimaa. Päällystysaseman tyyppi ei vaikuta keksinnön soveltamiseen, joten se voi olla mikä tahansa sopiva laite, esimerkiksi lyhytviipymäpäällystin, filminsiirtopuristin, teräpäällys-5 tysasema tai spraypäällystin. Päällystysasemalla voidaan päällystää vain radan 8 toinen puoli, mikä on tavallisinta, tai molemmat puolet. Kuivainten 2-6 rakenne muuttuu tietenkin sen mukaan, käytetäänkö kaksipuolista tai yksipuo- lista päällystystä samalla asemalla, mutta kaikkien kui-10 vainten toiminta voidaan mallintaa keksinnön mukaisesti.

Päällystysaseman jälkeen seuraa ensin infrapunakuivain 2, sitten kolme ilmakuivainta 3 - 5 ja lopuksi useista kui-vainsylintereistä 7 koostuva kuivainsylinteriryhmä 6. Kui-15 vainsylinteriryhmällä 6 rata 8 kuivataan lopulliseen kosteuspitoisuuteen ja rata 8 johdetaan kosteusmittarin 9 kautta kiinnirullaimelle 10.

Prosessia ohjataan tietokoneen avulla. Fyysisesti ohjaus-20 tietokone voi olla päällystyskoneen ohjaustietokoneen "! ohjelmiston osa, yksi erillinen kosteuden säätöä varten va- : ” rattu tietokone tai prosessori tai fyysisesti eri paikkoi- ····’ hin jaettu ohjelmisto ja tietokanta. Ohjausjärjestelmä si- ···’ sältää kunkin kuivaimen haihdutusmallin ja näistä koostuvan • t t 25 kokonaishaihdutusmallin. Lisäksi ohjausjärjestelmän tieto-’ kantaan 11 kerätään mittaamalla tai suoraan päällystysko- .. . neen ohjausjärjestelmän tiedoista prosessin statustiedot, eli koneen ja mallin hetkellinen tila. Tilatiedot käsittä- * · ’’’ vät muun muassa päällystysaseman tilan, eli päällystemää- 30 rän, kuiva-ainepitoisuuden, jne, kuivainten tehot, loppu-kosteuden kuivainten jälkeen ja kiinnirullaimella 10 mita-tun radan nopeuden.

7 112102

Kuviossa 2 on esitetty järjestelmä, johon kuuluu kaksi päällystysasemaa ja niihin liittyvät kuivaimet. Tässä esimerkissä nämä ovat järjestelmän kaksi viimeistä päällystintä ja järjestelmään voi kuulua useitakin tämänkaltaisia 5 päällystinaseman ja kuivainten muodostamia osajärjestelmiä. Jokaista osajärjestelmää varten voi olla oma haihdutusmal-linsa, tai edullisimmin koko päällystyskoneelle muodostetaan yksi malli, jolloin prosessin toimintaa voidaan helpommin ohjata. Erityisesti radan kosteus voi olla ennen sen 10 johtamista seuraavaan päällystysvaiheeseen joissain tapauksissa suurempi kuin radan loppukosteus, jolloin rata kulkee päällystyskoneen läpi keskimäärin kosteampana kuin se tulee kiinnirullaimelle. Tällaisessa tapauksessa kuivatustehoa tarvitaan enemmän viimeisen päällystysaseman jälkeen kuin 15 edellisillä asemilla, mikä on helppo ottaa huomioon keksinnön mukaisen menetelmän avulla siirtämällä seuraavan osan jälkeisen kosteuden laskettu tai mitattu kosteusarvo edellisen osajärjestelmän haihdutustehon laskentaan. Paperikoneelta päällystettäväksi tulevan radan radan kosteus on , ··· 20 noin 1,5 - 4% ja käsitellyn radan kosteus 4-6%. Radan ’·„ kosteusarvot eri käsittelyn vaiheessa voivat vaihdella pal- ··· jonkin ja myös loppu ja alkukosteuden arvot vaihtelevat valmistettavan laadun mukaan. Tarvittaessa radan alkukoste-us voidaan laskea mallin antaman ajotilanteen haihdutusmää-: : : 2 5 rän ja ennen kiinnirullausta mitatun loppukosteuden mukaan.

'/· · Keksinnön mukaisella menetelmällä pyritään päällystyskoneen v : konesuuntaisen kosteuden tarkkaan kokonaishallintaan kai- kissa tuotantotilanteissa ja siirryttäessä tuotantotilaan, 30 eli ylösajossa sekä nopeusmuutosten ja päällystystapahtuman muutosten aikana. Menetelmällä kyetään hallitsemaan useita ,···, päällystyskoneen kuivaimia samanaikaisesti siten, että ta- voitekosteus saavutetaan. Keksinnön mukaisen uuden lähesty- 8 112102 mistavan mukaan muodostetaan kullekin kuivainyksikölle matemaattinen ominaishaihdutusta kuvaava malli, jota hyödynnetään kokonaissäätöstrategiassa laskettaessa kuivainkoh-taiset asetusarvot. Muodostettuja ominaishaihdutuslaskenta-5 malleja käytetään ketjutetusti kuvaamaan kokonaisprosessia, minkä lisäksi käytetään tiettyjä prosessimittauksia. Matemaattisten malliyhtälöjen parametrejä voidaan päivittää laji- ja toimintapistekohtaisesti joko off-line- tai on-line -menetelmiä käyttäen. Tällä tavoin saadaan muodostettua las-10 kennallinen malli vastaamaan tarkasti käytettävän päällys-tyskoneen toimintaa erilaisilla valmistettavilla laaduilla ja eri prosessiolosuhteissa.

Menetelmää voidaan soveltaa sekä ns. off-machine että on-15 machine päällystyskoneisiin, sen avulla voidaan toteuttaa normaalin tuotantotilanteen vaatimat kuivainten ohjaukset että ohjaukset tilanteissa, jolloin ollaan siirtymässä tuotantotilaan. Normaalilla tuotantotilanteella tarkoitetaan tilannetta, jolloin konenopeudessa ei tapahdu muutoksia tai 20 konenopeuden muutokset eivät vaikuta laatuun. Konenopeuden

II

muutostilanteet ja koneen ylösajo edustavat muutos- ja » · siirtotiloja/-tilanteita. Menetelmässä käytetään laatumit-.··. tausjärjestelmästä tai muualta, kuten päällystyskoneen oh- jausjärjestelmästä saatavia ratakosteuden, neliö- 1 * · 25 painon, päällystemäärän, päällysteen kuiva-ainepitoisuuden > ja ratalämpötilan mittausarvoja. Laatumittausjärjestelmän mitta-anturit voivat olla joko kunkin päällysteasemayksikön viimeisimmän kuivaimen jälkeen ja ennen kiinnirullainta ,V( vastaten täydellistä mittauskonseptia tai osa ns. välikos- ; i ,·**, 30 teusmittauksista voi puuttua, jolloin käytetään hyväksi » k kuivatusmallin laskemia ratakosteuden estimaatteja, jotka ;;; vastaavat tarkasti todellista tilannetta erityisesti sil loin, kun malliyhtälöiden parametrit on päivitetty.

9 112102

Tarkasteltavassa menetelmässä lasketaan matemaattisiin malleihin perustuen kunkin kuivaimen tai kuivumistapahtumaan vaikuttavan prosessiyksikön ominaishaihdutuskyky esim. il-5 moitettuna kgH20/m2/h. Laskentaan sisältyvät päällystysase-mat, infrapunakuivaimet, leijukuivaimet, sylinterikuivaimet ja muut päällystyskoneella käytettävät kuivaimet sekä kui-vaimien väliset vapaat vedot. Vapaat vedotkin on tärkeä mallintaa ja ottaa mukaan kokonaismalliin, koska kuivaimil-10 ta tulevasta kuumasta radasta haihtuu niiden osalla nestet- i tä.

Päällystysasemalla päällysteen mukana tuodaan paperin pinnalle tietty ylimäärä vettä, joka kuivaimilla pitää 15 poistaa. Kun radan alkukosteus ja päällystemäärä sekä päällysteen sisältämä vesimäärä tiedetään, voidaan laskea radan nopeuden perusteella tarvittava kokonaishaihdutusteho ja jakaa se eri kuivaimille. Tavoitteena on ajaa kunkin pääl-lystysaseman jälkeinen ns. välikosteus ja tuotteen loppu-20 kosteus halutuiksi ohjaamalla päällystyskoneen kuivaimia

• · I

·* yhtenäisenä järjestelmänä. Ominaishaihdutuslaskennassa käy tetään hyväksi mittaustietoja ratakosteudesta, - lämpötilasta, -nopeudesta ja ympäröivän ilman kosteudesta.

• ,

Ominaishaihdutusmalleja käyttäen voidaan laskea estimaatti * i · 25 kunkin kuivaimen jälkeiselle ratakosteudelle. Samoin voi- • * daan laskea ratalämpötilan muutos kussakin yksikössä ja yk- sikön jälkeinen ratalämpötila. Kytkemällä kuivainten ja va- ,·**, paavetojen matemaattiset malliyhtälöt toisiinsa saadaan ko- * · konaisjärjestelmän ketjutettu malli. Tällöin siis edelli- * * * 30 selle kuivaimelle laskettuja ratakosteuden ja ratalämpöti- > » '1' lan lähtöarvoja käytetään seuraavalla kuivaimella syöttö- tietoina eli tulevan radan kosteuden ja lämpötilan arvoina.

♦ * 11210? 10

Menetelmässä kunkin päällystysyksikön jälkeistä välikoste-utta ja tuotteen loppukosteutta kiinnirullaimella säädetään käyttämällä hyväksi päällystyskoneen kuivainten omi-naishaihdutuslaskentamalleja. Mallien avulla lasketaan kul-5 lekin kuivaimelle sellaiset ohjaus- ja säätösuureiden ase-tusarvot, jotta halutut väli- ja loppukosteudet saavutetaan. Tämä koskee myös konenopeuden muutostilannetta. Säätö suoritetaan sekä suljettuna että ennakoivana säätönä. Laa-tumittausjärjestelmästä saatavaa kosteusmittaustietoa käy-10 tetään takaisinkytkentään, jolla korjataan päällystyskoneen joko yhden tai useamman kuivaimen asetusarvoja. Ennakoivassa säädössä, jota käytetään konenopeuden muutosten yhteydessä, hyödynnetään ominaishaihdutuslaskentamalleista saatavia konenopeuden lopputilaa vastaavia kuivainten ase-15 tusarvojen estimaatteja. Tässä selityksessä ei kuvata itse mallien laatimista, jota varten löytyy matemaattisia työkaluja alan kirjallisuudesta.

Ensimmäiseksi keksinnön mukaisessa menetelmässä on lasket-20 tava järjestelmän eri laitteiden ominaishaihdutus. Päällys- > ) * ·· tyskoneen erilaisten kuivainten ominaishaihdutus kgH20/m2/h lasketaan joko automaatiojärjestelmässä tai tähän välittö- • * · ;; mässä yhteydessä olevassa erillisessä laskentayksikössä.

;;* Päällystyskoneen kuivainten laskentamallit käsittävät pääl- 25 lystysasemat, infrapunakuivaimet, leijukuivaimet ja sylin-terikuivaimet ja muut päällystyskoneella käytetyt kuivaimet . sekä kuivaimien väliset vapaat vedot. Laskentamallit huo- * · mioivat kunkin kuivaimen karakterististen ohjausmuuttujien sekä prosessisuureiden vaikutuksen ominaishaihdutuksen.

30 Tällaisia muuttujia ovat radan nopeus, radan tulokosteus ja ;*’ lämpötila, neliöpaino, päällystemäärä, päällysteen kuiva- ainepitoisuus ja koostumus, ilman kosteus, infrapunakuivai-...· tnen teho (kW/m) , leijukuivaimen puhallusilman lämpötila ja 11210? 11 puhallusilman virtausnopeus, sylinterikuivainten höyrynpai-ne ja virtaus. Laskennan tuloksena saadaan kunkin kui-vainyksikön ominaishaihdutus, kuivaimesta poistuvan radan kosteuspitoisuus ja radan lämpötila ko. tarkastelupisteessä 5 käytettäessä valittuja ohjausmuuttujia.

Kuivatusmallien karakteristisia parametreja voidaan korjata laatumittaustietojen perusteella esim. paperilaji- ja toi-mintapistekohtaisesti. Tällä tavoin saadaan malli sovitet-10 tua vastaamaan tarkasti todellista toimintatilannetta ja käytettävän päällystyskoneen ominaisuuksia. Tällöin mallin antamaa ratakosteuden estimaattia jossain radan kohdassa, esimerkiksi ennen kiinnirullausta, verrataan mittalaitteiden antamaan todelliseen kosteustietoon. Tämän perusteella 15 muodostetaan mallin virhe, jota käytetään malliparametrien korjauslaskennassa. Korjauslaskenta voidaan tehdä joko offline laskentana automaatiojärjestelmässä tai tähän liitetyssä muussa järjestelmässä tai suoraan on-line laskentana automaatiojärjestelmässä, käyttäen asianmukaisia laskenta- • j. 20 rutiineja esim. pienimmän neliösumman menetelmää tai vas- • · · taavia rekursiivisia algoritmejä. Tällöin kuivaimia ohja-··· taan erillisen strategian mukaisesti siten, että kaikkia '**; muita kuivaimia paitsi sitä, jonka malliyhtälön parametrejä tarkastellaan ajetaan vakioteholla. Parametrien päivityksen : : 25 aikana ko. kuivaimen ohjauksiin tehdään käytetyn identifi ointimenetelmän mukaisesti asianmukaisia muutoksia esim. ί asetusarvon askelmaisia muutoksia tai kytketään PRBS - V * signaali (Pseudo-Random-Binary-Signal) asetusarvoihin, jot- ta tarkasteltavassa järjestelmässä olisi identifiointimene-30 telmän vaatima riittävä määrä vaihteluita parametrien las-\ kenta-algoritmin konvergoitumiseksi. Paperilaji- ja proses- sin toimintapistekohtaiset malliyhtälöjen parametrien arvot • · voidaan tallentaa erilliseen tietokantaan tai automaa- 12 112102 tiojärjestelmän lajiresepteihin.

Ratakosteuden konesuuntainen säätö tapahtuu keksinnön mukaan seuraavasti. Tarkasteltavassa menetelmässä mallipoh-5 jäinen kosteussäätäjä muodostaa mitatun ratakosteusarvon ja tavoitekosteusarvon erosta ohjausviestin, jonka laskennassa hyödynnetään yksittäisten kuivainten matemaattisista malleista muodostettua yhdistettyä säätömallia. Laskenta perustuu kuivainten ominaishaihdutustehoon ja vallitseviin 10 i prosessiolosuhteisiin. Mallien avulla lasketaan kullekin kuivaimelle sellaiset ohjaus- ja säätösuureiden asetusar-vot, jotta halutut väli- ja loppukosteusarvot saavutetaan. Konenopeuden muutostilojen yhteydessä säätöalgoritmi laskee kuivainten tehon muutostarpeen radan nopeuden muuttuessa.

15

Normaalissa tuotantotilanteessa, jolloin radan nopeus ei muutu säätö toteutetaan takaisinkytkettynä säätönä, jolloin kosteuden asetusarvon ja mittauksen perusteella muodostetaan tieto kosteuserosta, jonka perusteella säätöalgoritmi 20 tekee käyttäjän määrittämässä laajuudessa tarvittavat muu- • · tokset tietokoneen säätämiksi valittujen kuivainten tehoi- t · , hin. Kaikki kuivaimet ovat valittavissa tietokonesäädölle » 9 ",,l tai vastaavasti käsisäädölle, mutta keksinnön mukaan aina- » t kin yhden kuivaimen tehoa on voitava säätää tietokoneen * * t ... 25 avulla tapahtuvan malliohjauksen avulla. Tällöin kuvion 2 ' * · mukaisesti joko välikosteusmitta-anturilta 12 tai ennen kiinnirullausta 10 olevalta laatumittausanturilta 9 saadaan ···, ratakosteuden oloarvo, jota säätöohjelma vertaa asetusar- ,·, voon. Asetusarvon ja mittauksen kosteuseron perusteella M 30 lasketaan vastaava kokonaisvesimäärän (δΗ20) muutos, joka » tietokonesäädölle valittujen kuivaimien pitää saada aikaan.

* t ’*··’ Mikäli kosteusero on etumerkiltään positiivinen pitää omi- naishaihdutusta lisätä. Negatiivisessa tapauksessa pienen- 11210? 13 tää. Kokonaisvesimääräero (δΗ20) jaetaan tietokonesäädölle valituille kuivaimille (i = i..n) suhteellisella painokertoimella (0-100 %) painotettuna siten, että painokertoimien summa on kuitenkin 100. Kosteusero, eli tarvittava tehon 5 muutos, voidaan jakaa kuivaimille myös muullakin tavalla painottamalla. Painokertoimet voidaan valita esimerkiksi kuivainten haihdutustehojen suhteessa tai halutun välikos-teuden perusteella. Suhteellisessa jaossa kunkin painoker-toimen osoittama osuus vesimääräerosta kohdistuu valitulle 10 i kuivaimelle. Ominaishaihdutusmalleja käytetään laskettaessa Vaadittavat muutokset kunkin kuivaimen ohjausten asetusar-voihin. Uudet asetusarvot välitetään tämän jälkeen yksik-kösäädinpiireille, jotka toteuttavat asetusarvojen muutokset .

15

Kuvio 3 esittää tilannetta, jossa konenopeus muuttuu. Tällöin toteutetaan säätö ennakoivasti. Tehtäessä konenopeu-dessa muutos pisteestä A pisteeseen C, menetellään seuraavasti. Pisteessä A lasketaan päällystyskoneen kuivaimille 20 pistettä C vastaavat uudet asetusarvot malliyhtälöjen pe- » · • rusteella siten, että huomioiden konenopeuden muutoksesta aiheutuva korjaus asetusarvoihin. Uudet asetusarvot voidaan • · ; välittää yksikkösäädinpiireille joko välittömästi koneno- • 1 ;* peuden muutoksen alkaessa (piste A) tai inkrementeittäin 25 konenopeusmuutoksen aikana kuvion 4 mukaisesti. Tähän va- » 9 lintaan vaikuttavat konenopeuden muutoksen suuruus (δ l) , ·ι·ι muutosaika (δ t) ja valitun kuivaimen tai yksikön dynaami- , nen käyttäytyminen. Koneen ylösajon aikana menetellään i 9 esim. kuvan 3 käyrän oikeanpuoleisen esitystavan mukaisesti 30 ti. Pisteessä A' lasketaan joko pistettä B’ tai pistettä C’ • 9 vastaavat uudet asetusarvot yksikkösäädinpiireille malliyh- » • * 9 tälöjen avulla. Mikäli koneen kiihdytys tehdään välivaiheen 1 9 B’ kautta voidaan tavoitenopeutta C’ vastaavat asetusarvot 112102 14 välittää joko pisteessä A’, B’ tai inkrementeittäin porrastaen (Kuva 4). Dynamiikaltaan nopeille kuivaimille, kuten infrapunakuivaimille, voidaan asetusarvojen alku- ja loppu-pisteiden arvojen perusteella laskea haluttu määrä inkre-5 menttipisteitä, jotka aktivoituvat kun konenopeus on saavuttanut ko. asetusarvoa vastaavan nopeuden. Toisaalta mikäli esim. leiju- ja sylinterikuivainten dynamiikan hitaus (aikavakio t) otetaan mukaan, voidaan pistettä C’ vastaavat asetusarvot valituille kuivaimille välittää jo pisteessä 10 (A’- t) tai huomioida hitaus inkrementtijaossa. Vaihetta B’ käytetään yleisesti esim. päällystysasemien sulkemiseen. Tällöin, riippuen ajasta (δτ) , voidaan laskea myös pistettä B’ vastaavat yksikkösäädinpiirien asetusarvot, joita käytetään lähtöarvoina siirryttäessä tilaan C’. Menetelmä kattaa 15 myös tilanteet jolloin konenopeusmuutosten tai ylösajon aikana käytetään laatumittausjärjestelmästä saatavia täyden profiilin mittauksia tai osittaisia profiilimittauksia hyväksi. Osittaisessa profiilimittauksessa laatumittausjärjestelmän mitta-anturi voi olla ns. pistemittauksella (ei 20 traversoi) tai mitta-anturi voi traversoida, eli kulkea ra-;·. dan poikki vain osittain, esim. 0.5 -l.Om leveydeltä. Täl- löin aina uuden luotettavan mittaustiedon valmistuttua teh-.···. dään korjaus kuivainten asetusarvojen estimaatteihin mal- liyhtälöjen tai muun korjauslaskennan perusteella.

25

Kuviossa 5 on esitetty edellä kuvattu säätötapa hieman eri-;'·’: tyyppisenä kaaviona. Tässä kaaviossa esitetty säätötapa vastaa kuvioiden 1 ja 2 mukaista säätöä. Kuvion vasemmassa laidassa on kosteuden eroarvon määrittäminen. Ensin on mää-,···. 30 ritettävä radanopeus, minkä jälkeen voidaan päällystepak- suuden, kosteuden, pohjaradan neliöpainon ja päällysteen ·;;; kiintoainepitoisuuden perusteella määrittää kosteus tai kosteuden muutos ΔΗ20 ennen kuivausta. Kosteuden asetusar- 112102 15 vo summataan mitatun eli kosteuden oloarvon kanssa, jolloin saadaan oloarvon ja asetusarvon erotus ΔΜ, josta voidaan laskea tarvittava kuivatustehon muutostarve, ΔΗ20, joka summataan mahdollisiin prosessin muutoksista aiheutuviin 5 muutoksiin. Näin saadun kuivainten kuivaustehon muutostarpeen perusteella lasketaan tarvittavat kuivatustehot ja uudet kuivainten asetusarvot käyttäen prosessin kokonaismallia ja prosessiolosuhteiden ja prosessin tilan arvoja. Uudet asetusarvot ilmoitetaan kuivaimille.

10

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa kaikenlaisiin paperin tai kartongin päällystysmenetelmiin ja laitteisiin, joissa pohjaradan pinnalle levitetään nestettä sisältävää päällysteseosta, joka kuivataan yhdellä tai useam-15 maila kuivaimella. Tavallisesti järjestelmässä on kuitenkin useita kuivaimia ja keksinnön edut ovat sitä suuremmat, mitä monimutkaisemmasta päällystyskoneesta on kyse.

• · · t » · · · • · · * · · • · · • · · * · » > i ·

Claims (13)

1. Menetelmä paperin tai kartongin päällystyksessä käytettävän ainakin yhden päällystysaseman (1) ja ainakin yhden 5 kuivaimen (2 - 6) käsittävän laitekokonaisuuden kuivatuste-hon säätämiseksi, jossa menetelmässä, - levitään radan (8)pinnalle nestettä sisältävää pääl-lysteseosta, 10 - kuivataan päällysteseoksella päällystettyä rataa (8) haihduttamalla siitä nestettä kunnes radan (8) kosteuspitoisuus on haluttu, 15. muodostetaan niille päällystyskoneen osille, joilla kosteutta poistuu radasta (8), ominaishaihdutusmalli, joka kuvaa tällä osalla poistuvan nesteen määrää, ja - määritetään tarvittava kokonaishaihdutusteho, . 20 tunnettu siitä, että « .···. - ketjutetaan eri osien ominaishaihdutusmallit koko- naishaihdutusmalliksi, 25 - jaetaan tarvittava kokonaishaihdutusteho kokonais-haihdutusmallin mukaisesti laitekokonaisuuden kui-vaimille, ja » * · 30. määritetään kuivaimille mallin mukaiset uudet ohja- "* usarvot.

’···' 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet - 112102 17 t u siitä, että laitekokonaisuuden yhden kuivaimen tehoa säädetään kokonaishaihdutusmallin avulla ja muiden kuivain-ten teho asetetaan kiinteään arvoon.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet - t u siitä, että ainakin kahden laitekokonaisuuden kuivaimen tehoa säädetään kokonaishaihdutusmallin avulla.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet -10 t u siitä, että mitataan ainakin radan (8) loppukosteus, verrataan mitattua kosteusarvoa asetusarvoon ja lasketaan kokonaishaihdutusmallin avulla kuivaimille uudet haihdutus-määrän asetusarvot.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnet - t u siitä, että mitataan radan kosteus ainakin yhdessä pisteessä ennen loppukosteuden mittaamista ainakin yhden välikosteuden määrittämiseksi ja lasketaan mittaustuloksen avulla ainakin mittauskohtaa edeltäville kuivaimille uudet . 20 haihdutusmäärän asetusarvot.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet -t u siitä, että määritetään radan alkukosteus ja sille tuotu vesimäärää, lasketaan tarvittava kokonaishaihdutus- > * · 25 määrä ja asetetaan kokonaishaihdutusmallin avulla kuivain- • · f ten tehot siten, että saavutetaan haluttu loppukosteus.

7. Patenttivaatimusten 5 ja 6 mukainen menetelmä, t u n -n e t t u siitä, että asetetaan kuivainten tehot mallilas- * · * 30 kennan ja mittaustuloksen perusteella.

···· 8. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä laitekokonai- ’··' suuden kuivainten ominaishaihdutusmallien malliparametrien 112102 18 korjaamiseksi, tunnettu siitä, että - asetetaan yksi laitekokonaisuuden kuivain toimimaan kokonaishaihdutusmallin ohjauksen mukaan, 5 - asetetaan laitekokonaisuuden muut kuivaimet toimimaan vakioteholla, - muutetaan mallisäätöisen kuivaimen ohjaussignaaleja, 10 - verrataan kokonaishaihdutusmallin antamaa kosteusar-voa mitattuun arvoon, ja - lasketaan mitatun ja mallin mukaan lasketun estimaa- 15 tin erotuksen avulla korjatut ominaishaihdutusmallipa- rametrit mallisäädölle asetetulle kuivaimelle.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnet -t u siitä, että mallisäätöisen kuivaimen ohjaussignaaleja 20 muutetaan askelmaisesti tai kytkemällä asetuksiin Pseudo-Random-Binary-signaali (PRBS) .

• · • · » * » · ···! 10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n - * * * I '*·’ n e t t u siitä, että laitekokonaisuuden edellisen kuivai- * » » ’·* ‘ 25 men ominaishaihdutusmallin antamia lähtöarvoja käytetään '·* ’ seuraavan kuivaimen ominaishaihdutusmallin tuloarvoina.

11. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, t u n -*!* n e t t u siitä, että jaetaan tarvittava haihdutustehon 30 muutos kokonaishaihdutusmallin avulla säädettävien kuivain-'···’ ten kesken ennalta asetettujen painokertoimien suhteessa.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä käsittää ainakin kaksi 112102 19 päällystysasemaa ja vastaavat kuivaimet käsittävän laiteko-konaisuuden kuivatustehon säätämiseksi, tunnettu siitä, että ketjutetaan päällystysaseman ja vastaavat kuivaimet käsittävien osajärjestelmien kokonaishaihdutusmallit 5 ainakin lähettämällä edellisen osajärjestelmän mallille seuraavan osajärjestelmän jälkeinen mitattu ratakosteuden arvo.

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä käsittää ainakin kaksi 10 päällystysasemaa ja vastaavat kuivaimet käsittävän laiteko- konaisuuden kuivatustehon säätämiseksi, tunnettu siitä, että ketjutetaan päällystysaseman ja vastaavat kuivaimet käsittävien osajärjestelmien kokonaishaihdutusmallit keskenään muodostamalla osajärjestelmien kokonaishaihdutus-15 malleista laitekokonaisuuden kokonaishaihdutusmalli. > ♦ · « · > I ' * ‘ t » * * * * * · » » » * · 20 112102