FI119249B - Method and apparatus for controlling the moisture content of paper - Google Patents

Method and apparatus for controlling the moisture content of paper Download PDF

Info

Publication number
FI119249B
FI119249B FI20002840A FI20002840A FI119249B FI 119249 B FI119249 B FI 119249B FI 20002840 A FI20002840 A FI 20002840A FI 20002840 A FI20002840 A FI 20002840A FI 119249 B FI119249 B FI 119249B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
blowing
drying
paper
moisture
temperature
Prior art date
Application number
FI20002840A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI20002840A0 (en
FI20002840A (en
Inventor
Tero Kokko
Original Assignee
Metso Automation Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Metso Automation Oy filed Critical Metso Automation Oy
Priority to FI20002840A priority Critical patent/FI119249B/en
Publication of FI20002840A0 publication Critical patent/FI20002840A0/en
Publication of FI20002840A publication Critical patent/FI20002840A/en
Application granted granted Critical
Publication of FI119249B publication Critical patent/FI119249B/en

Links

Landscapes

  • Paper (AREA)

Description

119249119249

MENETELMÄ JA LAITTEISTO PAPERIN KOSTEUDEN SÄÄTÄMISEKSIMETHOD AND EQUIPMENT FOR ADJUSTING THE MOISTURE OF PAPER

Keksinnön kohteena on menetelmä paperin kosteuden säätämiseksi paperinvalmistusprosessin aikana, missä menetelmässä paperirainaa kui-5 vataan kuivatusosassa, jossa on ainakin yksi kuivatusyksikkö, jossa kuivatus tapahtuu kuivatuskaasulla, mitataan paperirainan kosteuteen verrannollinen suure ennen paperirainan kuivatusta ja kompensoidaan mittauksessa havaitut kosteushäiriöt kuivatusyksikön avulla.The invention relates to a method for adjusting the moisture of paper during a papermaking process, wherein the paper web is dried in a drying section having at least one drying unit where drying is performed with a drying gas, measuring a proportional to the moisture of the paper web before drying the paper web.

Edelleen keksinnön kohteena on laitteisto paperin kosteuden sää-10 tämiseksi paperikoneessa, johon paperikoneeseen kuuluu perälaatikko, forme-ri, kuivatusosa, rullain ja mittalaite paperirainan kosteuteen verrannollisen suureen mittaamiseksi ennen sen kuivatusta, jossa kuivatusosassa on ainakin yksi kuivatusyksikkö, jossa paperirainan kuivatus tapahtuu kuivatuskaasulla ja johon laitteiston kuuluu välineet mittalaitteella havaittujen kosteushäiriöiden 15 kompensoimiseksi kuivatusyksikön avulla.The invention further relates to an apparatus for controlling the moisture of paper in a paper machine comprising a headbox, a mold, a dryer section, a reel and a measuring device for measuring a size proportional to the moisture of the paper web before drying, the dryer section having at least one drying unit the apparatus includes means for compensating the moisture disturbances 15 detected by the measuring device by means of a drying unit.

Paperirainan kosteutta säädettään tyypillisesti siten, että mitataan kosteusprofiili paperikoneen kuivatusosan jälkeen ja korjataan takaisinkytkettyä säätöä hyödyntäen kosteusprofiilia jossain aikaisemmassa vaiheessa. Kosteusprofiilin korjaus voi tapahtua esimerkiksi höyrylaatikolla, joka on sovi-20 tettu esimerkiksi puristimelle tai kuivatusosaan. Luonnollisesti paperin kosteutta säädetään myös säätämällä kuivatusosan parametrejä. Tyypillisesti kui- • · · vatusosassa on useita kuivatussylintereitä, joita säädetään yleisimmin säätä- mällä kuivatussylintereille syötettävän höyryn painetta.Typically, the moisture content of a paper web is adjusted by measuring the moisture profile after the drying section of the paper machine and correcting the feedback adjustment utilizing the moisture profile at some earlier stage. The humidity profile may be repaired, for example, by means of a steam box adapted, for example, to a press or a drying section. Of course, the moisture of the paper is also controlled by adjusting the drying section parameters. Typically, the drying section has a plurality of drying cylinders, most commonly controlled by controlling the pressure of the steam supplied to the drying cylinders.

:Y: Edelleen on tunnettua käyttää paperin kuivatuksessa päällepuhal- :**.· 25 luskuivatusta. Päällepuhalluskuivatuksessa paperiraina saatetaan kulkemaan * · .·*·. niin sanotun päällepuhallustelan ympäri samalla puhaltaen kuumaa kuiva- tusilmaa rainaa kohti. Päällepuhallustela on yleensä halkaisijaltaan tavan- * · omaista kuivatussylinteriä suurempi ja päällepuhalluselimien osalta kuumail- .. mahuuvan kattama. Huuvan suutinpinta on tietyllä etäisyydellä telan pinnasta, • · · *;];* 30 jolloin huuvan suutinpinnan ja telan väliin muodostuu kuivatusvyöhyke. Paperi- *···' rainan kulkiessa huuvan alla päällepuhallustelan kehää pitkin telan ja huuvan :väliin puhalletaan huuvasta puhaltimien avulla kuumaa kuivatusilmaa. Pääosa • * · .**·. paperirainaa kohti puhalletusta ilmasta palautetaan poistollmana takaisin huu- vaan kuumennettavaksi ja uudelleenpuhallettavaksi kohti rainaa. Puhalletta- • * · · ] 35 van kuivatusilman kosteuden pitämiseksi halutulla tasolla osa radalta palautu- vasta kosteasta kuivatusilmasta poistetaan poistoilmana ja korvataan tarvitta- 2 119249 valla määrällä tuoretta korvausilmaa. Tällainen päällepuhallusjärjestelmä on esitetty esimerkiksi WO-julkaisussa 99/32714 ja Fl-julkaisussa 982625. Pääl-lepuhallusyksikköä säädetään tyypillisesti säätämällä puhallusilman lämpötilaa ja puhallusilman nopeutta. Päällepuhallusyksikön ohjaussuureiden muuttami-5 nen vaikuttaa luonnollisesti paperin kosteuteen, mutta ohjaussuureilla on myöskin erittäin monimutkaiset vaikutukset muihin päällepuhallusyksikön suureisiin. Säädön vaikean hallittavuuden takia onkin ollut erittäin vaikea hyödyntää päällepuhallusyksiköitä esimerkiksi lajinvaihtojen yhteydessä. Käytännössä päällepuhallusyksiköitä ei ole pystytty käyttämään paperirainan kosteuden 10 säätämiseen, vaan päällepuhallusyksiköitä on käytetty lähinnä veden poiston tehostamiseen kuivatusosan alkupuolella.: Y: It is still well-known to use a blower to dry paper: **. In blow-drying, the paper web is made to pass * ·. · * ·. around the so-called blow-up roll while blowing hot drying air towards the web. The blower roll is generally larger in diameter than the conventional drying cylinder and, for the blower members, is covered by a hot air hopper. The nozzle surface of the hood is at a certain distance from the surface of the roll, • · · *;]; * 30, whereby a drying zone is formed between the nozzle surface of the hood and the roll. As the paper * ··· 'web passes under the hood along the periphery of the blower roll, the hood is blown with hot drying air between the hood. Majority • * ·. ** ·. the air blown towards the paper web is returned, without discharge, to be heated and re-blown towards the web. In order to maintain the humidity of the blowing drying air at the desired level, some of the dehumidifying air returned from the track is removed as exhaust air and replaced with the required amount of fresh replacement air. Such an overflow system is disclosed, for example, in WO 99/32714 and Fl 1 982625. Typically, the overflow unit is controlled by controlling the air temperature and the air velocity. Changing the control variables of the blowing unit will naturally affect the moisture of the paper, but the control variables will also have very complex effects on other quantities of the blowing unit. Because of the difficult control of the adjustment, it has been extremely difficult to utilize the blowing units, for example, in the context of species changes. In practice, it has not been possible to use the blowing units to control the moisture of the paper web 10, but the blowing units have mainly been used to enhance the drainage of water at the beginning of the drying section.

Tämän keksinnön tarkoituksena on saada aikaan ratkaisu, jolla saadaan aikaan erittäin hyvä paperin kosteuden hallinta.It is an object of the present invention to provide a solution which provides very good moisture control of paper.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että häi-15 riöt kompensoidaan säätämällä kuivatusyksikön puhallusnopeutta, määritetään puhallusnopeuden vaikutus puhalluslämpötilaan ja kompensoidaan pu-hallusnopeuden muutoksesta puhalluslämpötilaan aiheutuva vaikutus.The method of the invention is characterized in that the faults are compensated for by adjusting the blowing speed of the drying unit, determining the effect of the blowing rate on the blowing temperature and compensating for the effect of the blowing rate change on the blowing temperature.

Edelleen on keksinnön mukaiselle laitteistolle tunnusomaista se, että kuivatusyksikössä on välineet sen puhallusnopeuden ja puhalluslämpöti-20 lan säätämiseksi ja että laitteistoon kuuluu välineet paperin kosteushäiriöiden kompensoimiseksi kuivatusyksikön puhallusnopeutta säätämällä, välineet • · · määrittämään kuivatusyksikön puhallusnopeuden vaikutus puhalluslämpöti-laan ja välineet kompensoimaan puhallusnopeuden muutoksesta puhallus-lämpötilaan aiheutuva vaikutus.Further, the apparatus according to the invention is characterized in that the drying unit has means for adjusting its blowing speed and blowing temperature and that the means includes means for compensating for moisture defects in the paper by adjusting the blowing speed of the drying unit; effect on temperature.

• · 25 Keksinnön olennainen ajatus on, että paperirainaa kuivataan kui- t · .···. vatusosassa, jossa on ainakin yksi kuivatusyksikkö, jossa kuivatus tapahtuu .···. kuivatuskaasulla ja mitataan paperirainan kosteus ennen sen kuivaamista.It is an essential idea of the invention that the paper web is dried. in a drying section having at least one drying unit in which the drying takes place. drying gas and measuring the moisture of the paper web before drying.

• ·• ·

Edelleen olennaista on, että mittauksella havaitut kosteushäiriöt kompensoi- , . daan kuivatusyksikön avulla siten, että häiriöt kompensoidaan säätämällä kui- • · · 30 vatusyksikön puhallusnopeutta ja määritetään kuivatusyksikön puhallusno-:···: peuden muutoksen aiheuttama vaikutus puhalluslämpötilaan ja kompensoi- ; :*: daan puhallusnopeuden muutoksesta puhalluslämpötilaan aiheutuva vaikutus.It is further essential that the moisture disturbances detected by the measurement compensate for,. dehumidifying unit by compensating for malfunctions by adjusting • · · 30 blowing unit blowing speed and determining the blowing unit blowing speed: ···: effect of blowing change on blowing temperature and compensating; : *: The effect of changing the blowing speed on the blowing temperature.

• · · . *·. Erään edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että puhallusnopeuden ./,* muutoksesta puhalluslämpötilaan aiheutuva vaikutus kompensoidaan myötä- • ·* 35 kytkennällä. Erään toisen edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että kui- vatusyksikkö, jolla kosteushäiriöt kompensoidaan, on sovitettu kuivatusosan 3 119249 puolivälin jälkeen. Erään kolmannen edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että kuivatusyksikkö on päällepuhallusyksikkö. Erään neljännen edullisen sovellutusmuodon ajatuksena on, että mitataan paperirainan kosteus useasta kohdasta paperirainan poikittaissuunnassa samanaikaisesti optisia kuituja 5 hyödyntäen.• · ·. * ·. The idea of a preferred embodiment is that the effect of a change in the blowing rate ./,* on the blowing temperature is compensated by • · * 35 switching. Another idea of the preferred embodiment is that the drying unit used to compensate for moisture disturbances is arranged after the middle of the drying section 3 119249. The idea of a third preferred embodiment is that the drying unit is an overflow unit. The idea of a fourth preferred embodiment is to measure the moisture of the paper web at several locations in the transverse direction of the paper web simultaneously using optical fibers 5.

Keksinnön etuna on, että kuivatusosalle tulevat kosteushäiriöt saadaan kompensoitua ennen rullainta ilman, että takaisinkytketty kosteussäätö muuttaa ohjausta. Kaiken kaikkiaan paperin kosteuden hallinnasta saadaan tarkka ja nopea. Eliminoimalla ristikkäisvaikutus puhallusnopeuden ja -lämpö-10 tilan välillä saadaan kuivatusyksikön hallinta erittäin tarkaksi ja nopeaksi.An advantage of the invention is that the moisture disturbances on the dryer section can be compensated before the reel without the feedback humidity control changing the control. All in all, the moisture control of the paper is accurate and fast. By eliminating the cross-effect between the blowing speed and the heat-10 mode, the control of the drying unit is extremely accurate and fast.

Keksintöä selitetään tarkemmin oheisissa piirustuksissa, joissa kuvio 1 esittää kaavamaisesti paperinvalmistusprosessia, kuvio 2 esittää kaavamaisesti osaa eräästä paperikoneen kuivatus-osasta sivultapäin katsottuna ja osittain poikkileikattuna, 15 kuvio 3 on lohkokaavio, jossa kuvataan paperin kosteuden säätöä, kuvio 4 esittää kaavamaisesti erästä paperikoneen kuivatusosaa sivultapäin katsottuna ja kuvio 5 esittää kaavamaisesti erilaisten säätöratkaisuiden dynamiikkaa.The invention is explained in more detail in the accompanying drawings, in which Fig. 1 schematically shows a papermaking process; and Figure 5 schematically shows the dynamics of various control solutions.

20 Kuviossa 1 on esitetty kaavamaisesti paperinvalmistusprosessi.Figure 1 schematically illustrates the papermaking process.

Paperi valmistetaan paperikoneella, johon kuuluu perälaatikko 1, josta kuitu- • · · massa syötetään formeriin 2, missä kuitumassasta muodostuu kuituraina 3. Formerin 2 jälkeen kuituraina 3 johdetaan kuivatusosaan 4. Formerin 2 ja kui-: V; vatusosan 4 väliin voidaan sovittaa puristinosa 5. Kuivatusosan 4 jälkeen kui- 25 turaina johdetaan rullaimelle 6. Paperikoneeseen voi vielä kuulua liimapuristi- • · .*·*. mia, kalenteri tai päällystysyksiköitä, joita ei selvyyden vuoksi ole esitetty kuvi- .···. ossa 1. Edelleen paperikoneen toiminta on alan ammattimiehelle sinänsä täy- • * sin tunnettua eikä sitä sen vuoksi tässä yhteydessä sen tarkemmin selitetä.The paper is made on a paper machine having a headbox 1, from which the pulp is fed to former 2, where the pulp is formed into a fiber web 3. After the Former 2, the fiber web 3 is led to a drying section 4. Former 2 and dry: V; a press section 5 can be fitted between the drying section 4. After the drying section 4, the dry web is led to a roller 6. The paper machine may further include an adhesive press • ·. * · *. calendar, or coating units not shown for clarity. ···. Further, the operation of the papermaking machine is well known per se to the person skilled in the art and is therefore not further described herein.

. Paperikoneessa on vielä ensimmäinen mittalaite 14 ja toinen mitta- 30 laite 15. Ensimmäisellä mittalaitteella 14 mitataan paperirainan 3 kosteus en- '·;·* nen sen kuivatusta. Ensimmäinen mittalaite 14 voi olla sijoitettuna esimerkiksi : puristinosan 5 ja kuivatusosan 4 väliin tai sitten kuivatusosan 4 alkuosalle.. The paper machine further comprises a first measuring device 14 and a second measuring device 15. The first measuring device 14 measures the moisture of the paper web 3 before drying. The first measuring device 14 may be disposed, for example: between the press section 5 and the drying section 4, or then at the beginning of the drying section 4.

···· · ·

Toisella mittalaitteella 15 mitataan paperirainan kosteus kuivatuksen jälkeen, „·. jolloin toinen mittalaite 15 on sovitettu kuivatusosan 4 ja rullaimen 6 väliin.The second measuring device 15 measures the moisture of the paper web after drying, „·. wherein the second measuring device 15 is disposed between the drying member 4 and the reel 6.

• · · : 35 Kosteuden lisäksi tai sijaan voidaan mittalaitteilla 14 ja 15 mitata esimerkiksi • · 4 119249 paperin vesimäärä tai neliöpaino tai jokin muun paperin kosteuteen verrannollinen suure.• · ·: 35 In addition to or instead of moisture, measuring devices 14 and 15 can measure, for example, • · 4 119249 the amount of water or basis weight of paper, or some other measure proportional to moisture.

Mittalaitteet 14 ja 15 voivat olla rakenteeltaan sellaisia, että niissä on mittakelkka, joka liikkuu rainan kulkusuuntaan nähden poikittaisessa suun-5 nassa edestakaisin rainan yli. Toisaalta mitta-antureita voi olla myös useita vierekkäin, jolloin paperirainan ominaisuuksia mitataan useasta kohdasta pa-perirainan poikittaissuunnassa samanaikaisesti. Useaa vierekkäistä mitta-anturia käytettäessä voidaan paperirainan poikittaisprofiili mitata erittäin nopeasti. Edelleen mikäli mitta-antureita on useita voidaan ne sovittaa liikutettavak-10 si edestakaisin osan matkaa paperin poikittaissuunnassa, jolloin mitta-antureita ei tarvitse olla vieri vieressä, mutta silti paperirainan poikittaisprofiili saadaan mitattua erittäin nopeasti. Mittalaitteissa 14 ja 15 voi olla optisia kuituja, joiden avulla mittaustieto paperirainasta johdetaan edelleen käsiteltäväksi. Mittalaitteiden 14 ja 15 yhteydessä voi olla järjestettynä paperirainalle 3 va-15 paa vienti tai sitten mittalaitteet 14 ja 15 voidaan sovittaa mittaamaan viiraa tai telaa vasten, jolloin paperiraina 3 on mittaushetkellä tuettuna.The measuring devices 14 and 15 may be so designed as to have a gauge carriage moving back and forth across the web in a transverse direction relative to the web direction. On the other hand, there may also be a plurality of measuring sensors side by side, whereby the properties of the paper web are measured at several points in the transverse direction of the paper web simultaneously. With multiple adjacent gauges, the transverse profile of the paper web can be measured very quickly. Further, if there are a plurality of gauge sensors, they can be arranged to be movable back and forth a portion of the distance in the transverse direction of the paper so that the gauge sensors do not need to be adjacent but still the transverse profile of the paper web can be measured. The measuring devices 14 and 15 may include optical fibers, by means of which the measurement data from the paper web are further processed. In connection with the measuring devices 14 and 15, the paper web 3 may be provided with a free outlet, or the measuring devices 14 and 15 may be arranged to measure against the wire or roll, the paper web 3 being supported at the time of measurement.

Kuviossa 2 on esitetty osa kuivatusosasta 4. Kuivatusosassa 4 on useita konventionaalisia höyrylämmitteisiä kuivaussylintereitä 7. Osa sylintereistä voi olla korvattu aiipaineteloilla. Tämän lisäksi kuivatusosaan 4 on sovi-20 tettu yksi tai useampia päällepuhallussylintereitä 8, joiden yhteyteen on sovitettu päällepuhallushuuvat 9 kuuman ilman tai kaasun tai tulistetun höyryn pu-:...· haltamiseksi kohti kuivatettavaa kuiturainaa. Päällepuhallus voi tapahtua joko "M* suoraan kohti paperirainaa tai viiran läpi puhaltamalla. Selvyyden vuoksi ei : V: oheisessa kuviossa ole esitetty kuiturainaa, viiroja, aputeloja, tukirakenteita ja 25 muita vastaavia kuivatusosaan 4 kuuluvia osia, jotka ovat alan ammattimie-.·♦·. helle täysin itsestään selviä. Päällepuhallusyksiköiden avulla saadaan kuiva- tusosan 4 kuivaustehokkuutta ja kuivausnopeutta parannettua huomattavasti • · *** verrattuna esimerkiksi konventionaaliseen kuivatusosaan, jossa kuivatus pe- .. rustuu pelkästään höyrylämmitteisiin sylintereihin 7.Fig. 2 shows a part of the drying section 4. The drying section 4 has a number of conventional steam-heated drying cylinders 7. Some of the cylinders may be replaced by pressure rollers. In addition, the drying section 4 is provided with one or more inflating cylinders 8 with which the inflating nozzles 9 are arranged to transfer the hot air or gas or superheated steam to the fiber web to be dried. Blowing can be done either by "M * directly toward the paper web or by blowing through the wire. For clarity, the following figure does not: V: The fiber web, wires, auxiliary rolls, support structures and other similar dryer section 4 parts are known to those skilled in the art. · ♦ · With the help of the blowing units, the drying efficiency and drying speed of the drying section 4 can be significantly improved compared to, for example, the conventional drying section, in which the drying is based solely on steam-heated cylinders 7.

• Λ · 30 Päällepuhallushuuvalla 9 puhalletaan esimerkiksi kuumaa ilmaa korkealla nopeudella kohti paperirainaa. Ilman lämpötila voi olla esimerkiksi : noin 350 °C ja nopeus noin 90 metriä sekunnissa. Kun tämä kuuma ilma pu- ··· .···. halletaan kosketuksiin kostean paperirainan kanssa luovuttaa kuivatusilma ..*·* lämpöenergiaa paperirainalle. Paperissa oleva vesi höyrystyy tällöin ympäröi- • 35 vään ilmaan. Noin 250 °C lämpötilatasolle jäähtynyt ja kostunut kuivatusilma imetään paluuilmana takaisin päällepuhallushuuvaan. Saavutettavissa oleva 5 119249 haihdutusteho riippuu puhallusparametreistä, joita ovat esimerkiksi puhallusil-man lämpötila, suutinnopeus ja ilman kosteustaso. Edelleen haihdutusteho riippuu myös paperirainan kuiva-ainepitoisuudesta, alkulämpötilasta ja paperi-rainan massan koostumuksesta jne.• Λ · 30 The blowing hood 9 blows, for example, hot air at high speed toward the paper web. The air temperature can be, for example: about 350 ° C and a speed of about 90 meters per second. When this hot air blew ···. ···. controlled by contact with a damp paper web to release drying air .. * · * thermal energy to the paper web. The water in the paper is then evaporated into the surrounding • 35 air. The cooling air, which has cooled to a temperature of about 250 ° C, is sucked back into the overflow hood as return air. The achievable evaporative power of 5 119249 depends on the blowing parameters, such as blowing air temperature, nozzle speed and air humidity level. Further, the evaporation efficiency also depends on the dry content of the paper web, the initial temperature and the composition of the paper web pulp, etc.

5 Kuuma kuivatusilma ohjataan päällepuhallushuuvan 9 puhallus- kammion 10 kautta kohti paperirainaa. Paperirainasta haihtuva vesi imetään paluuilman mukana takaisin huuvaan, huuvan poistoilmatilaan 11. Suurin osa paluuilmasta kierrätetään poistoilmatilasta kiertoilmapuhaltimella 12 takaisin puhalluskammioon 10. Kiertoilmapuhaltimella 12 saadaan aikaan tarvittava 10 paine oikean puhallusnopeuden saavuttamiseksi. Kiertoilmapuhaltimen 12 tuottama ilmamäärä ja tällöin myös puhallusnopeus suuttimessa säädetään säätämällä kiertoilmapuhaltimen 12 moottorin kierroslukua.The hot drying air is guided through the blowing chamber 10 of the blowing hood 9 towards the paper web. The water evaporating from the paper web is sucked back with the return air into the hood, the hood exhaust air space 11. Most of the return air is recirculated from the exhaust air space by the recirculating air blower 12 back to the blowing chamber 10. The recirculating air blower 12 provides the required pressure. The amount of air produced by the circulating air blower 12, and thus also the blowing speed at the nozzle, is controlled by adjusting the engine speed of the circulating air blower 12.

Kiertoilmapuhaltimen 12 jälkeen ilmaa lämmitetään ilmankuumen-nusyksiköllä, johon kuuluu poltinkammio, kaasupoltin 13 ja liekkisuoja. Poltin-15 kammio on periaatteessa osa kiertoilmakanavistoa. Puhallusilman lämpötilaa säädetään muuttamalla kaasupolttimen 13 tehoa. Lämpötilan säätö vaikuttaa myös puhallusnopeuteen, koska ilman tiheys muuttuu lämpötilan funktiona. Jos siis kiertoilmapuhaltimen 12 kierrosluku pidetään muuttumattomana nousee puhallusnopeus puhalluslämpötilan noustessa. Kaasupolttimen 13 tehoa 20 säädetään säätämällä polttimelle 13 syötettävän kaasun määrää. Kaasupolttimen 13 lisäksi tai sijaan voidaan puhallusilmaa lämmittää myös höyryllä ··· lämmönvaihtimen kautta.After the convection air blower 12, the air is heated by an air heating unit comprising a burner chamber, a gas burner 13 and a flame guard. The burner-15 chamber is in principle part of the convection air duct. The blowing air temperature is controlled by changing the power of the gas burner 13. Temperature control also affects the blowing speed, since the density of the air changes as a function of temperature. Thus, if the rotational speed of the circulating air blower 12 is kept constant, the blowing speed increases as the blowing temperature rises. The power 20 of the gas burner 13 is controlled by adjusting the amount of gas supplied to the burner 13. In addition to or in place of the gas burner 13, the blowing air can also be heated by steam ··· through a heat exchanger.

"V Puhalluskammion 10 avulla puhallusilmaa jaetaan tasaisesti koko :Y: päällepuhallusalueelle. Puhallusilma puhalletaan puhalluskammion 10 pinnas- 25 sa olevien pienien reikien eli puhallussuuttimen läpi. Puhalluskammiossa 10 .1··. on edelleen puhallussuuttimia suurempia poistoaukkoja, joiden kautta paluuil- ma ja haihdutettu vesi imetään poistoilmatilaan 11."V The blowing chamber 10 distributes the blowing air evenly throughout: Y: the overflow area. Blowing air is blown through the small holes in the surface of the blowing chamber 10, i.e. the blowing nozzle. The blowing chamber 10 .1 ··. Still has larger outlets than the blowing nozzles. sucked into exhaust air space 11.

Puhalluskammion 10 suutinpinnan ja paperirainan välinen etäisyys ,, on tyypillisesti esimerkiksi noin 25 mm. Kyseinen etäisyys vaikuttaa suoraan ’·]·1 30 haihdutustehoon. Jos etäisyys on selvästi suurempi kuin 25 mm heikkenee kuivatusteho. Jos taas etäisyys on selvästi tätä pienempi, voi syntyä ongelmia • ratakatkon sattuessa eli paperiraina voi esimerkiksi törmätä puhalluskammioon • · · .···. ja tällöin saattaa syntyä tukkeuma paperikoneeseen.The spacing between the nozzle surface of the blowing chamber 10 and the paper web is typically, for example, about 25 mm. This distance directly affects the evaporation power of '·] · 1 30. If the distance is clearly greater than 25 mm, the drying performance will be reduced. On the other hand, if the distance is clearly less than this, problems may arise • in the event of a web break, for example, the paper web may collide with the blowing chamber. and this may cause a paper machine jam.

Tyypillisesti noin 20 % paluuilmasta poistetaan huuvasta 10 paperi-i V 35 rainasta haihdutetun veden pois kuljettamiseksi. Poistoilma korvataan kaasu- t · 6 119249 polttimelle 13 syötettävällä palamisilmalla sekä suoraan poistoilmatilaan 11 syötettävällä korvausilmalla.Typically about 20% of the return air is removed from the hood 10 to remove evaporated water from the paper 35 V web. The exhaust air is replaced by the combustion air supplied to the gas · 6 119249 burner 13 and the replacement air supplied directly to the exhaust air space 11.

Kuvion 3 lohkokaavio kuvaa erästä keksinnön mukaista säätöratkaisua. Säätö- ja systeemitekniikassa systeemin toimintaa voidaan kuvata 5 differentiaaliyhtälöillä. Systeemin toiminnan selvittämiseksi halutussa tilanteessa differentiaaliyhtälö pitää ratkaista. Differentiaaliyhtälöiden ratkaisemiseksi on olemassa useita mahdollisuuksia. Yksi tapa esittää ja ratkaista differentiaaliyhtälöitä on käyttää konvoluutiointegraalimuunnoksia, jollainen on esimerkiksi Laplace-muunnos. Tässä hakemuksessa Laplace-muunnoksen 10 kanssa ekvivalenteiksi muunnoksiksi ymmärretään myös muut konvoluutioin-tegraalimuunnokset, jollaisiksi katsotaan esimerkiksi Fourier- ja Z-muunnokset ja joiden avulla keksinnöllistä ratkaisua voidaan kuvata. Laplace-muunnoksen ja -käänteismuunnoksen matemaattiset esitystavat ovat seuraavassa: oo i{/(/)} = f(i)= je-“f(t)dt, 0 00 o missä L tarkoittaa Laplace-muunnosoperaattoria, L'1 tarkoittaa Laplace-käänteismuunnosoperaattoria, s on Laplace-muunnoksessa imaginaarisen s-avaruuden $-20 muuttuja, ..*·* t on aikamuuttuja, :Y: f(t) on funktio muuttujalla t ja :*·.· F(s) on Laplace muunnettu funktio muuttujalla s.Fig. 3 is a block diagram illustrating an adjustment solution according to the invention. In control and system engineering, the operation of the system can be described by 5 differential equations. In order to determine the function of the system in the desired situation, the differential equation must be solved. There are several possibilities for solving differential equations. One way to represent and solve differential equations is to use convolution integral transforms such as the Laplace transform. In this application, other convolutional integral transforms, such as Fourier and Z transforms, and by which the inventive solution can be described, are also understood as equivalent to Laplace transform 10. The mathematical representations of the Laplace transform and the inverse transform are as follows: oo i {/ (/)} = f (i) = je “f (t) dt, 0 00 o where L is the Laplace transform operator, L'1 is the Laplace transform. inverse transform operator, s is a Laplace transform of the $ -20 imaginary s -space, .. * · * t is a time variable,: Y: f (t) is a function of t and: * ·. · F (s) is a Laplace transform of with s.

Laplace-muunnoksella muunnetaan yleensä prosessin sisäänmeno- ja ulos-25 tulosuureiden aikamuuttujafunktioita, jolloin s-avaruus kuvaa sekä sisäänmeno ja ulostulosuureiden aikamuuttujafunktioita että sisäänmeno- ja ulostulosuu-aV' reiden taajuusriippuvuutta. Tyypillinen yksinkertainen siirtofunktio on esimer- kiksi !"· : j : x (j) l + ra · · 30 missä G(s) on prosessin siirtofunktio, : ·] ÄOn prosessin vahvistuskerroin, "**: Td on prosessin kuollut aika, 7 119249 ron prosessin aikavakio, X(s) on sisäänmenosuure ja Y(s) on ulostuiosuure.Laplace transforms generally convert the time variable functions of the input and output 25 variables of the process, whereby the s-space describes both the time variable functions of the input and output variables and the frequency dependence of the input and output aV '. A typical simple transfer function is, for example! "·: J: x (j) l + ra · · 30 where G (s) is the process transfer function,: ·] Ä is the process gain," **: Td is the dead time of the process, 7 119249 process time constant, X (s) is the input quantity and Y (s) is the output quantity.

Sisäänmenosuureita voivat olla esimerkiksi päällepuhallusnopeus 5 tai päällepuhalluslämpötila, jotka vaikuttavat ulostulosuureena olevaan paperin kosteuteen.The inlet quantities may be, for example, the blowing rate 5 or the blowing temperature which affect the moisture of the paper being the output quantity.

Päällepuhallusyksikön kuivatustehoon voidaan vaikuttaa usealla hallintasuureella. Päällepuhallusyksikön primääriset hallintasuureet ovat kuitenkin puhalluslämpötila ja puhallusnopeus. Kuvion 3 lohkokaaviossa ylempä-10 nä on esitetty puhalluslämpötilan säätöpiiri, jota ohjaa lämpötilan säätäjä TIC sekä siirtofunktiot säätöpiirin ohjauksesta puhalluslämpötilaan GT sekä puhal-luslämpötilasta paperin kosteuteen GM1. Kyseiset siirtofunktiot kuvaavat kuinka suureet vaikuttavat toisiinsa taajuuden funktiona.The drying power of the blowing unit can be influenced by several control variables. However, the primary control variables for the blowing unit are the blowing temperature and blowing speed. 3 is a block diagram of the blowing temperature control circuit controlled by the temperature controller TIC and the transfer functions from the control circuit control to the blowing temperature GT and the blowing temperature to the paper humidity GM1. These transfer functions illustrate how the quantities interact with each other as a function of frequency.

Lohkokaaviossa alempana on vastaavasti esitetty puhallusnopeu-15 den säätöpiiri, jota ohjaa puhallusnopeuden säätäjä PIC sekä siirtofunktiot säätöpiirin ohjauksesta puhallusnopeuteen Gv että puhallusnopeudesta paperin kosteuteen GM2. Kyseiset siirtofunktiot kuvaavat kuinka eri suureet vaikuttavat toisiinsa taajuuden funktiona.The block diagram below shows the blowing speed control circuit, respectively, controlled by the blowing speed controller PIC, as well as the transfer functions from the control circuit control to the blowing speed Gv and the blowing speed to the paper moisture GM2. These transfer functions describe how different quantities interact with each other as a function of frequency.

Lohkokaaviossa on myös esitetty häiriön siirtofunktio GD puhallus-20 nopeuden ja puhalluslämpötilan välillä. Häiriön siirtofunktio G0 aiheutuu puhalluslämpötilaan sekä paperin kosteuteen puhallusnopeutta muutettaessa.The block diagram also shows the interference transfer function GD blowing-20 speed and blowing temperature. The interference transfer function G0 is caused by the blowing temperature and paper moisture when the blowing speed is changed.

Dynamiikaltaan puhalluslämpötila on huomattavasti hitaampi kuin ;:· puhallusnopeus. Tämän lisäksi puhallusnopeuden muutokset vaikuttavat no- peasti ja häiritsevästi puhalluslämpötilaan ja samalla paperin kosteuteen. Kun • φ ;\a: 25 puhallusnopeus kasvaa, laskee puhalluslämpötila ja päinvastoin. Toisaalta ,···] puhallusnopeuden kasvattaminen saa ensin paperin kosteuden pienenemään, • · a"Ia mutta koska samalla puhalluslämpötila laskee, kasvaa loppujen lopuksi myös **** paperin kosteus, mikäli lämpötilamuutosta ei mitenkään kompensoida. Vas- , , taavasti puhalluslämpötilan muutoksilla ei ole merkittävää vaikutusta puhallus- *·*;* 30 nopeuteen. Tehdyissä prosessikokeissa on havaittu, että puhallusnopeuden ja puhalluslämpötilan aikavakiot ovat sangen eri suuruiset. Aikavakiolla tarkoite- • taan sitä aikaa, joka tarvitaan säätimen aiheuttaman muutoksen lopullisen ar- ··· ,*··. von saavuttamiseksi. Puhallusnopeuden aikavakiot em. kokeissa olivat alle 10 a]*a' s ja vastaavasti puhalluslämpötilan aikavakiot olivat noin viisi minuuttia. Viiveet : 35 molemmille suureille olivat suunnilleen yhtä pitkiä. Edellä esitetyt aikavakiot voidaan suoraan rinnastaa paperin kosteuden dynamiikkaan eli puhallusno- 8 119249 peutta muuttamalla pystytään erittäin nopeasti muuttamaan paperin kosteutta kun taas puhalluslämpötilan muuttaminen vaikuttaa paperin kosteuteen huomattavasti hitaammin. Verrattaessa päällepuhallusta esimerkiksi sylinterikui-vatukseen on päällepuhallus moninkertaisesti sylinterikuivatusta nopeampi ja 5 tarkempi paperin kuivatuksessa.Dynamically, the blowing temperature is considerably slower than: · Blowing speed. In addition, changes in the blowing speed have a rapid and disturbing effect on the blowing temperature and, at the same time, the moisture of the paper. As the • blowing speed increases, the blowing temperature decreases and vice versa. On the other hand, increasing the blowing speed causes the paper moisture to decrease first, but as the blowing temperature decreases, the **** paper moisture will eventually increase, if the temperature change is not compensated in any way. has no significant effect on the blowing rate * · *; * 30 In the process tests performed, it has been found that the time constants of the blowing speed and the blowing temperature are of quite different magnitudes. • The time constant refers to the time required to The time constant of the blowing rate in the above experiments was less than 10 a] * a 's and the time constant of the blowing temperature, respectively, was about five minutes Delays: 35 for both quantities were approximately equal in length The above time constants can be directly equated with paper moisture 8 119249 can be changed very much While changing the humidity of the paper can change the moisture of the paper much more slowly. When comparing blowing with, for example, cylinder drying, blowing is many times faster than cylinder drying and more accurate in drying paper.

Koska puhallusnopeuden ja lämpötilan välillä on merkittävä ristik-käisvaikutus, on päällepuhallusyksikön nopea säätäminen varsin vaikeata. Säätöä voidaan parantaa ja ristikkäisvaikutuksesta aiheutuvan häiriön vaikutusta voidaan pienentää merkittävästi käyttämällä kuviossa 5 esitettyä myötä-10 kytkettyä päällepuhallusyksikön säätöä, jossa on muodostettu myötäkytkentä Gm puhallusnopeuden ja puhalluslämpötilan välille. Myötäkytkentä voidaan määritellä yhtälöllä GFFi="Gd/Gt·Since there is a significant crossover effect between the blowing speed and the temperature, it is quite difficult to quickly adjust the blowing unit. The control can be improved and the effect of the interference caused by the cross-action can be significantly reduced by using the flow-on control of the overflow unit shown in Fig. 5, which is provided with a feed-in between the blowing speed Gm and the blowing temperature. Feedback can be defined as GFF = "Gd / GB ·

Kyseisessä yhtälössä muuttujina käytetään prosessikokeilla määri-15 tettyjä malleja.In this equation, the variables determined by process tests are used as variables.

Kaiken kaikkiaan puhallusnopeutta ja puhalluslämpötilaa säädetään seuraavasti: Puhallusnopeutta hallitaan takaisinkytketyllä säädöllä A ja puhalluslämpötilaa hallitaan takaisinkytketyllä säädöllä B. Asetusarvot molemmille säätimille voidaan antaa ylemmältä tasolta, esimerkiksi kosteussäätäjältä. 20 Asetusarvot voivat olla myös paikallisia. Takaisinkytkentöjä varten mitataan puhallusnopeus ja puhalluslämpötila. Puhallusnopeus voidaan määritellä esi->,t,· merkiksi kuviossa 4 esitetyn, huuvaan sijoitetun paineanturin 16 avulla. Läm- §;i· pötilatieto saadaan taas lämpötila-anturilta 17, joka voidaan sijoittaa esimer- kiksi kuviossa 4 esitetyllä tavalla huuvaan. Mitatun nopeuden ja lämpötilan si-25 jaan voidaan säädössä hyödyntää mitatuista suureista johdettuja suureita ku- .···.* ten ilman määrää tai ilmassa olevan energian määrää. Puhallusnopeuden • ·All in all, the blowing speed and blowing temperature are controlled as follows: Blowing speed is controlled by feedback control A and blowing temperature is controlled by feedback control B. Setpoints for both controls can be set at a higher level, eg humidity control. 20 The setting values may also be local. For feedback, the blowing speed and blowing temperature are measured. The blowing velocity can be defined as a pre ->, t, · by the pressure sensor 16 in the hood shown in Fig. 4. The temperature information is again obtained from the temperature sensor 17, which can be placed, for example, as shown in Fig. 4 in the hood. In addition to the measured velocity and temperature, the quantities derived from the measured quantities, such as ···. * Air or energy in the air, can be used for control. Blowing Speed • ·

muuttuessa puhalluslämpötilan säätäjän TIC ohjausta muutetaan myötäkyt-kennän GFF1 avulla siten, että puhallusnopeuden muutoksen aiheuttamat vai-. . kutukset puhalluslämpötilaan eliminoituvat. Takaisinkytketty lämpötilansäätö Bwhen changing, the TIC control of the blower temperature regulator is changed by the feed-back circuit GFF1 so that the blowing speed changes due to the blower speed change. . itching to the blowing temperature is eliminated. Feedback temperature control B

*>[·* 30 ei tällöin siis huomaa muutosta lämpötilassa eli puhallusnopeuden muutok- sesta ei aiheudu häiriötä lämpötilaan. Koska takaisinkytketty lämpötilan säätö * : ·*. B toimii mitatun puhalluslämpötilan perusteella tämä ohjaus ei muutu ennen- .···. kuin puhalluslämpötila muuttuu asetusarvosta. Jos siis esimerkiksi puhallus- t"[ nopeutta kasvatetaan niin vastaavasti puhalluslämpötilan säätöpiirin ohjausta i V 35 kasvatetaan, jotta puhalluslämpötila ei muuttuisi tavoitearvosta. Ilman edellä a'**: mainittua puhallusnopeuden ja puhalluslämpötilan välistä myötäkytkentää suu- 9 119249 reiden ohjauksessa paperin myötäkytketty kosteudensäätö ei olisi mahdollista, koska muutettaessa puhallusnopeutta nopeasti muuttuu puhalluslämpötila päinvastaiseen suuntaan ja sen vuoksi myös paperin kosteus. Myötäkytken-nän avulla siis puhalluslämpötila saadaan pidettyä tavoitearvossaan vaikka 5 puhallusnopeutta muutetaan nopeasti.*> [· * 30 does not detect a change in temperature, that is, a change in the blowing speed does not cause a disturbance in the temperature. Because of the feedback temperature control *: · *. B operates on the basis of the measured blow temperature, this control does not change before. ···. as the blowing temperature changes from the setpoint. Thus, for example, if the blowing "speed is increased, the control of the blowing temperature control circuit i V 35 is respectively increased so that the blowing temperature does not change from the target value. Without the a" ** mentioned above, the feedrate between blowing speed and blowing temperature would not be increased. This is possible because changing the blowing speed quickly changes the blowing temperature in the opposite direction and therefore the moisture in the paper, so bypassing allows the blowing temperature to be kept at its target value even if the 5 blowing speeds are changed rapidly.

Kuviossa 5 on esitetty erilaisten kosteuden säätöratkaisuiden dynamiikka. Kuvion 5 ylimmässä kuvaajassa on esitetty puhallusnopeus, jota muutetaan varsin nopeasti pienemmästä arvosta suurempaan arvoon. Keskimmäisessä kuvaajassa on esitetty minkälainen vaikutus puhallusnopeuden 10 muutoksella on puhalluslämpötilaan ja alimmassa kuvaajassa on esitetty, miten paperin kosteus käyttäytyy. Keskimmäisessä ja alimmassa kuvaajassa on pistekatkoviivalla esitetty, mitä tapahtuu, mikäli säätöpiirit ovat avoimena. Tällöin siis puhallusnopeuden kasvaessa puhalluslämpötila laskee ja paperin kosteus ensin pienenee puhallusnopeuden vaikutuksen vuoksi, mutta sen jäl-15 keen kasvaa, koska puhalluslämpötila laskee.Figure 5 illustrates the dynamics of various humidity control solutions. The upper graph of Figure 5 shows the blowing rate, which is changed quite rapidly from a smaller value to a higher value. The middle graph shows the effect of the change in blowing rate 10 on the blowing temperature, and the lower graph shows how the moisture of the paper behaves. The dotted line in the middle and bottom graphs shows what happens if the control circuits are open. Thus, as the blowing speed increases, the blowing temperature decreases and the moisture of the paper first decreases due to the effect of the blowing speed, but then increases as the blowing temperature decreases.

Mikäli puhalluslämpötilaa säädetään takaisinkytketyllä säädöllä käyttäytyvät puhalluslämpötila ja paperin kosteus kuviossa 5 katkoviivalla esitettyjen kuvaajien mukaisesti. Puhallusnopeuden kasvaessa siis ensin puhalluslämpötila laskee, mutta viiveen jälkeen takaisinkytkentä korjaa puhallus-20 lämpötilan arvon aikaisemmalle tasolle. Tällöin samalla paperin kosteus ensin pienenee puhallusnopeuden kasvamisen vuoksi ja sen jälkeen paperin koste-us kasvaa puhalluslämpötilan laskemisen vuoksi. Koska puhalluslämpötila >av palaa alkuperäiseen arvoonsa, pienenee loppujen lopuksi myös paperin kos- teus.If the blowing temperature is controlled by feedback control, the blowing temperature and paper humidity will behave as shown in the dotted lines in Figure 5. Thus, as the blowing speed increases, the blowing temperature first drops, but after a delay, the feedback corrects the blowing temperature to a previous level. At the same time, the moisture of the paper first decreases due to the increase of the blowing speed, and then the moisture of the paper increases due to the lowering of the blowing temperature. As the blowing temperature> av returns to its original value, the moisture in the paper will eventually decrease as well.

• · : 25 Keksinnössä taas puhallusnopeuden muuttuessa puhalluslämpöti- .···! Iän säätöjen ohjausta muutetaan myötäkytkennän avulla, jolloin puhallusläm- II! pötila ja paperin kosteus käyttäytyvät yhtenäisellä viivalla kuvatulla tavalla.• ·: 25 In the invention again, as the blowing speed changes, the blowing temperature · ···! The age adjustment control is changed by means of a feed-in circuit, whereby the blowing temperature II! the temperature and humidity of the paper behave as a solid line.

“** Myötäkytkennän ansiosta siis puhalluslämpötila ei olennaisesti muutu, vaikka puhallusnopeus muuttuu nopeasti. Tämän vuoksi paperin kosteus pienenee *;v 30 hallitulla tavalla. Näin ollen siis keksinnön avulla paperin kosteus pystytään hallitsemaan nopeasti, tehokkaasti ja täsmällisesti. Kuvio 5 kuvaa tilannetta . tietyssä toimintapisteessä, eikä kuvion 5 esityksessä ole otettu kantaa vastei- ,···. den suuruuksiin.“** Thanks to the feed-in circuit, the blowing temperature does not change significantly, although the blowing speed changes rapidly. As a result, the moisture in the paper is reduced in a controlled manner; Thus, the invention provides a quick, efficient and accurate control of the moisture of the paper. Figure 5 illustrates the situation. at a particular point of action, and the representation of FIG. den.

• ·• ·

Kuviossa 3 on myös esitetty toinen myötäkytkentä GFF2, jolla elimi-: V 35 noidaan paperin kosteushäiriöt ennen rullausta. Myötäkytketty paperin loppu-kosteuden säätö toimii seuraavasti. Paperin kosteus tai paperin kosteuteen 10 119249 verrannollinen suure mitataan mittalaitteella 14 ennen paperin kuivaamista, jolloin mittauksen avulla saadaan informaatio paperin kosteusprofiilista ennen paperin kuivausta. Rainassa esiintyvällä kosteushäiriöllä on siirtofunktio GDM paperin loppukosteuteen. Kosteushäiriöiden siirtofunktio GDM voidaan helposti 5 määrittää esimerkiksi muuttamalla puristinosan parametrejä ja pitämällä kui-vatusosan parametrit muuttumattomina kokeen aikana. Kosteushäiriöitä aiheuttavat esimerkiksi muuttuva retentio, märässä päässä tapahtuvat häiriöt sekä viiraosalla tai puristinosalla tapahtuvat muutokset. Toisen myötäkytkennän GFF2 tarkoituksena on mitata paperin kosteus mittalaitteella 14 ja korjata häiriöt 10 paperin kosteudessa ennenkuin kuivatusosan perässä oleva mittaus mittalaitteella 15 huomaa muutoksen paperin kosteudessa. 'Mittalaitteet 14 ja 15 on esitetty kuviossa 4. Paperin kosteuden mittausta mittalaitteella 15 hyödynnetään perinteisesti ainoastaan takaisinkytketyssä säädössä, missä ohjausta muutetaan vasta kun varsin myöhäisessä vaiheessa huomataan muutos sää-15 dettävässä suureessa häiriön vuoksi. Nyt esitettävällä myötäkytketyllä säädöllä taas ohjausta muutetaan tietyn dynamiikan mukaisesti koska häiriö pystytään mittaamaan ja sen vaikutus säädettävään suureeseen tunnetaan. Mitattava suure on siis kuivatusosalle 4 tulevan paperirainan 3 kosteus ja säädettävä suure on paperin loppukosteus, johon pystytään nopeasti vaikuttamaan pääl-20 lepuhallusnopeudella.Figure 3 also shows a second feed-in GFF2 for eliminating paper moisture defects prior to winding. The feed-in paper humidity control function works as follows. The moisture of the paper, or a quantity proportional to the moisture of the paper 10 119249, is measured by the measuring device 14 before the paper is dried, thereby obtaining information on the moisture profile of the paper before the paper is dried. The moisture disturbance in the web has a transfer function to the final moisture of the GDM paper. The moisture disturbance transfer function GDM can be easily determined, for example, by changing the parameters of the press section and keeping the drying section parameters constant during the test. Moisture disturbances are caused, for example, by variable retention, wet end disturbances, and changes in the wire section or press section. The purpose of the second feed-in GFF2 is to measure the moisture of the paper with the measuring device 14 and to correct the disturbances in the moisture of the paper 10 before the measuring device 15 following the drying section notices the change in the moisture of the paper. Measuring devices 14 and 15 are shown in Fig. 4. The measurement of paper moisture by measuring device 15 is traditionally used only in feedback control, where the control is changed only when a change in the adjustable quantity is disturbed at a very late stage. The presently controlled control again modifies the control according to certain dynamics because the interference can be measured and its effect on the variable to be controlled is known. Thus, the quantity to be measured is the moisture of the paper web 3 entering the dryer section 4, and the adjustable quantity is the final moisture of the paper, which can be quickly influenced at a top blasting speed of 20.

Paperin kosteuden myötäkytkentä lasketaan yhtälöllä GfF2=-G[»//(GC|_XGM2), ··· missäThe humidity feedrate of the paper is calculated by the equation GfF2 = -G [»// (GC | _XGM2), ··· where

Gqm on paperin kosteushäiriön dynamiikka, 25 G», on dynamiikka puhallusnopeuden ja paperin kosteuden välillä ja • ·· .··/ Gcl on puhallusnopeuden suljetun säätöpiirin dynamiikka.Gqm is the dynamics of the paper moisture interference, 25 G », is the dynamics between the blowing speed and the paper moisture, and • ··. ·· / Gcl is the dynamics of the closed blowing speed control loop.

"f Puhallusnopeuden suljetun säätöpiirin dynamiikkaan GCL vaikuttavat ***** puhallusnopeuden säätimen parametrit ja dynamiikka puhaltimen ohjauksen ja puhallusnopeuden välillä Gv. Suljetun järjestelmän dynamiikka kuvaa, kuinka v.: 30 säätöpiiri käyttäytyy kun sen asetusarvoa muutetaan. Esitetyt siirtofunktiot ··· pystytään määrittämään prosessikokein sinänsä tunnetulla tavalla. Kaiken- . !*. kaikkiaan kaikki edellämainitut siirtofunktiot ja prosessimallit pystytään määrit- .>··. tämään helposti prosessikokein sinänsä tunnetulla tavalla."f The dynamics of the closed speed control loop GCL is influenced by the ***** fan speed control parameters and the dynamics between the fan control and the fan speed Gv. The closed system dynamics describes how v .: 30 control loop behaves when its setpoint is changed. In general, all of the above transfer functions and process models can be easily determined by process tests in a manner known per se.

Kuviossa 4 on kuivatusosalla 4 esitetty olevan viisi kuivatussylinteri- ·· t : *.: 35 ryhmää 18 ja neljä päällepuhallusyksikköä 19. Koska kulkuaikaviive ensim- mäisen kosteusmittauksen mittalaitteen 14 ja viimeisen päällepuhallusyksikön 11 119249 19 välillä on varsin pitkä eli vähintäänkin useita sekunteja voidaan kuivatus-osalle 4 tulevat kosteushäiriöt kompensoida ennen rullainta 6 muuttamalla viimeisen tai esimerkiksi kahden viimeisen päällepuhallusyksikön 19 puhallusno-peutta ilman, että takaisinkytketty paperinkosteuden säätö muuttaa puhallus-5 nopeuden asetusarvoa. Tällöin siis kuivatusosan 4 jälkeisessä mittauksessa mittalaitteella 15 ei huomata minkäänlaista muutosta paperin kosteudessa. Kosteushäiriön kompensoinnin mahdollistaa siis päällepuhallusnopeuden nopea dynamiikka ja riittävän pitkä kulkuaikaviive kuivatusosalla 4. Edullisimmin kosteushäiriöt kompensoidaan siis päällepuhallusyksiköllä 19, joka on sovi-10 tettu kuivatusosan 4 puolivälin jälkeen. Myötäkytkennän päämääränä on kompensoida kosteushäiriöt lopputuotteesta niin, että paperin loppukosteus pysyy tavoitearvossa. Jos myötäkytkentää ei ole käytössä, muuttuu paperin loppu-kosteus. Vasta tämän jälkeen puhallusnopeutta muutetaan ja häiriö eliminoidaan, koska takaisinkytketty säätö säätää kosteutta erosuureen perusteelle.In Fig. 4, the drying section 4 shows five drying cylinders ···: 35 groups 18 and four overflow units 19. Since the travel time delay between the first moisture measurement unit 14 and the last overflow unit 11 119249 19 is quite long, at least several seconds can be the moisture disturbances to the part 4 are compensated before the reel 6 by changing the blowing speed of the last or, for example, the last two blowing units 19 without the feedback paper humidity control changing the blowing 5 speed setpoint. Thus, in the measurement after the drying section 4, the measuring device 15 does not notice any change in the moisture of the paper. Thus, the moisture disturbance is compensated by the rapid dynamics of the blowing rate and the sufficiently long running time delay by the drying section 4. Most preferably the moisture disturbances are compensated by the blowing unit 19 which is fitted after the middle of the drying section 4. The purpose of feed-in is to compensate for moisture interference in the final product so that the final paper moisture content remains within the target value. If feed-in is disabled, the remaining moisture in the paper changes. Only then is the blowing speed changed and the malfunction eliminated, since the feedback control adjusts the moisture to the difference base.

15 Piirustukset ja niihin liittyvä selitys on tarkoitettu vain havainnollis tamaan keksinnön ajatusta. Yksityiskohdiltaan keksintö voi vaihdella patenttivaatimusten puitteissa. Niinpä siis kuivatusyksiköllä puhallettava kuivatuskaa-su voi olla ilmaa tai höyryä tai jotain muuta kuivatuskaasua. Edelleen keksintöä voidaan soveltaa muidenkin kuivatusyksiköiden kuin päällepuhallusyksi-20 köiden yhteydessä. Kuivatusyksikkö voi siten olla esimerkiksi jenkkikuivausyk-sikkö, läpivirtauskuivausyksikkö tai leijukuivausyksikkö. Edelleen keksintöä :]"· voidaan soveltaa myös sellun ilmakuivausyksikköjen yhteydessä. Edelleen ·)· puhallusnopeuden ja puhalluslämpötilan välinen myötäkytkentä voidaan to- teuttaa sumealla logiikalla tai neuraali verkolla, malliprediktiivisellä monimuut-25 tujasäädöllä tai jollain muulla monimuuttujasäätömenetelmällä. Paperin kos-!..* teuden myötäkytkentää voidaan soveltaa minkä tahansa edellä mainitun sää- tömenetelmän yhteydessä. Erityisen edullisesti keksinnön mukainen ratkaisu • ♦ **··* soveltuu paperin kosteuden konesuuntaiseen säätöön. Prosessimallit voivat muuttua toimintapisteiden mukaan eli malleja voidaan esimerkiksi määritellä v 30 etukäteen kuhunkin toimintapisteeseen ja malleja päivitetään toimintapisteiden ··· muuttuessa.The drawings and the related description are intended only to illustrate the idea of the invention. The details of the invention may vary within the scope of the claims. Thus, the drying gas blown by the drying unit may be air or steam or some other drying gas. Further, the invention can be applied to drying units other than overhead units. Thus, the drying unit may be, for example, a Yankee drying unit, a flow-through drying unit or a fluid-drying unit. Further, the invention:] "· may also be applied in connection with pulp air drying units. Further ·) · The feed rate between blowing speed and blowing temperature may be accomplished by fuzzy logic or neural network, model-predictive complexity-25 or other multivariate control. Feedback can be applied to any of the above control methods, particularly preferred in the invention • ♦ ** ·· * is suitable for machine-controlled paper humidity Process models can vary according to operating points, eg models can be predefined for each operating point · ·· change.

• · * • · · ·«· *·« * φ * ··* * ·· m • * · • * « • *• · * • · · · «· * ·« * φ * ·· * * ·· m • * · • * «• *

Claims (18)

1. Förfarande för regiering av fuktighet hos papper under en pap-persframställningsprocess, i vilket förfarande en pappersbana (3) torkas i ett torkparti (4) som omfattar ätminstone en torkenhet, där torkningen sker med 5 torkgas, en mot pappersbanans (3) fuktighet proportionell storhet uppmäts före torkningen av pappersbanan (3) och vid mätningen detekterade fuktighetsstör-ningar kompenseras med hjälp av torkenheten, kännetecknat avatt stör-ningarna kompenseras genom att reglera torkenhetens bläshastighet, bläshas-tighetens inverkan pä blästemperaturen bestäms och den inverkan pä bläs-10 temperaturen som förorsakas av en förändring i bläshastigheten kompenseras.A method for controlling moisture of paper during a papermaking process, in which method a paper web (3) is dried in a drying portion (4) comprising at least one drying unit, where drying is carried out with dry gas, one against the moisture of the paper web (3). Proportional quantity is measured before drying the paper web (3) and moisture disturbances detected in the measurement are compensated by means of the drying unit, characterized in that the disturbances are compensated by controlling the blowing speed of the drying unit, the effect of the blowing speed on the blowing temperature, and determining the blowing temperature. which is caused by a change in the blowing speed is compensated. 2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den inverkan pä blästemperaturen som förorsakas av en förändring i bläshastigheten kompenseras genom medkoppling.2. A method according to claim 1, characterized in that the effect on the blowing temperature caused by a change in the blowing speed is compensated by coupling. 3. Förfarande enligt patentkrav 2, kännetecknat av att med-15 kopplingen mellan bläshastigheten och blästemperaturen bestäms genom ek- vationen GFfi=-Gd/Gt, där Gffi är medkopplingen mellan bläshastigheten och blästemperatu- 20 ren, Gd är en överföringsfunktion för störningen mellan bläshastigheten ·:* och blästemperaturen och Gt är en överföringsfunktion för styrningen av en reglerkrets till bias- • · temperatur. .···! 25Method according to claim 2, characterized in that the coupling between the blowing speed and the blowing temperature is determined by the equation GFfi = -Gd / Gt, where Gffi is the coupling between the blowing speed and the blowing temperature, Gd is a transfer function for the blowing speed interference. ·: * And blowing temperature and Gt is a transfer function for controlling a control circuit to bias temperature. . ···! 25 4. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kä n n e - • · l'.’.' tecknat av att vid kompenseringen av de vid mätningen detekterade fuktig- "** hetsstörningarna med hjälp av torkenheten styrs torkenheten genom med koppling.4. A method according to any of the preceding claims, characterized in that the method. characterized in that in the compensation of the humidity disturbances detected in the measurement by means of the drying unit, the drying unit is controlled by means of coupling. *·*·* 5. Förfarande enligt patentkrav 4, kännetecknat av att vid kom- ·«· 30 penseringen av fuktighetsstömingama genom medkoppling bestäms med-; kopplingen genom ekvationen .**·. Gff2=-Gdm/(GclxGm2). "* där tl I i V Gff2 är en medkoppling för eliminering av fuktighetsstömingar hos 35 papper, 119249 16 Gqm är dynamiken för papprets fuktighetsstörningar, Gm2 är dynamiken mellan bläshastigheten och papprets fuktighet och Gcl är dynamiken för bläshastighetens slutna reglerkrets. 5The method according to claim 4, characterized in that in the compression of the humidity currents by coupling is determined by-; the coupling through the equation. Gff2 = -Gdm / (GclxGm2). "where tl I in V Gff2 is a coupling for the elimination of humidity disturbances in paper, Gqm is the dynamics of the paper moisture disturbances, Gm2 is the dynamic between the blow rate and the moisture of the paper and Gcl is the dynamics of the closed control circuit of the blow rate. 6. Förfarande enligt patentkrav 3 eller 5, kännetecknat avatt som variabler i medkopplingsekvationen används modeller som bestämts ge-nom processtest.6. A method according to claim 3 or 5, characterized by the variables in the coupling equation, models determined by process tests are used. 7. Förfarande enligt patentkrav 6, kännetecknat avatt model-lema uppdateras vid ändring av verksamhetspunkter. 107. A method according to claim 6, characterized in that the reduced models are updated when changing operating points. 10 8. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, känne tecknat avatt torkenheten med vilken de detekterade fuktighetsstömingar-na kompenseras är anordnad pä torkpartiet (4) pä den senare hälften därav.8. A method according to any of the preceding claims, characterized in that the drying unit with which the detected humidity disturbances are compensated is arranged on the drying portion (4) on the latter half thereof. 9. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att torkgasen är luft. 15Process according to any of the preceding claims, characterized in that the drying gas is air. 15 10. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kän netecknat av att torkenheten är en päbläsningsenhet.10. A method according to any of the preceding claims, characterized in that the drying unit is a blowing unit. 11. Förfarande enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknat av att pappersbanans (3) fuktighet mäts samtidigt vid flera stäl-len i pappersbanans (3) tvärriktning.Method according to any of the preceding claims, characterized in that the moisture of the paper web (3) is measured simultaneously at several places in the transverse direction of the paper web (3). 12. Apparatur för regiering av papprets fuktighet i en pappersma- skin, vilken pappersmaskin omfattar en inloppsläda (1), en former (2), ett tork- parti (4), en rullstol (6) och en mätanordning (14) för mätning av en mot pap- ...T persbanans (3) fuktighet proportionell storhet före torkning av pappersbanan, • · V,! vilket torkparti (4) omfattar atminstone en torkenhet, där torkningen av pap- :\j 25 persbanan (3) sker med torkgas och vilken apparatur omfattar medet för kom- pensering av med mätanordningen (14) detekterade fuktighetsstörningar med · * .*·*. hjälp av torkenheten, kännetecknad av att torkenheten uppvisar medel för regiering av dess bläshastighet och blästemperatur och att apparaturen omfat- ..... tar medel för kompensering av papprets fuktighetsstörningar genom regiering • · · M 30 av torkenhetens bläshastighet, medel för bestämning av torkenhetens bläshas-**;·' tighets inverkan pä blästemperaturen och medel för kompensering av den in- verkan pä blästemperaturen som förorsakas av en förändring i bläshastighe- ··· . : : ten. • MApparatus for controlling the moisture of the paper in a paper machine, the paper machine comprising an inlet carriage (1), a molding (2), a drying section (4), a wheelchair (6) and a measuring device (14) for measuring of a relative moisture content of the paper web (3) before drying the paper web, • · V,! said drying portion (4) comprises at least one drying unit, wherein the drying of the paper web (3) is carried out with drying gas and which apparatus comprises the means for compensating the moisture disturbances detected by the measuring device (14) with · *. * · * . using the drying unit, characterized in that the drying unit has means for controlling its blowing speed and blowing temperature, and that the apparatus comprises ..... blowing rate - **; · the effect on blowing temperature and means for compensating for the effect on blowing temperature caused by a change in blowing speed ···. :: ten. • M 13. Apparatur enligt patentkrav 12, kännetecknad av att appa-! \ 35 raturen omfattar medel för att förverkliga medkoppling för kompensering av den inverkan pä blästemperaturen som förorsakas av en förändring i bläshas- 17 119249 tigheten.Apparatus according to claim 12, characterized in that The temperature includes means for realizing coupling to compensate for the effect on the blowing temperature caused by a change in the blowing rate. 14. Apparatur enligt patentkrav 12 eller 13, kännetecknad av att apparaturen omfattar medel för att förverkliga medkoppling för kompense-ring av de vid mätning detekterade fuktighetsstömingama med hjälp av tork- 5 enheten.Apparatus according to claim 12 or 13, characterized in that the apparatus comprises means for effecting coupling to compensate for the moisture disturbances detected by measurement by means of the drying unit. 15. Apparatur enligt nagot av patentkraven 12-14, kännetecknad av att torkenenheten med vilken de detekterade fuktighetsstömingama är anordnade att kompenseras är anordnad pä torkpartiet (4) pa den senare hälften därav.Apparatus according to any of claims 12-14, characterized in that the drying unit with which the detected humidity disturbances are arranged to be compensated is arranged on the drying portion (4) on the latter half thereof. 16. Apparatur enligt nagot av patentkraven 12-15, känneteck nad av att torkgasen är luft.16. Apparatus according to any one of claims 12-15, characterized in that the drying gas is air. 17. Apparatur enligt nagot av patentkraven 12-16, kännetecknad av att torkenheten är en päbläsningsenhet.Apparatus according to any of claims 12-16, characterized in that the drying unit is a blowing unit. 18. Apparatur enligt nägot av patentkraven 12-17, känneteck-15 n ad av att mätanordningen (14) är anordnad att mätä pappersbanans (3) tvärprofil väsentligen samtidigt. • * * • i • · t · · I·*· • · • · · • · · • · • · • ♦ ♦ • »· • « ··· • ♦ • · • · · • · · • · • Φ ··♦ • · • I · • · ♦ ··· • · • · ··· • · · • « · ··« ··· • · • ♦ «·· 1 • · Φ • ♦ · • · • ·Apparatus according to any of claims 12-17, characterized in that the measuring device (14) is arranged to measure the transverse profile of the paper web (3) substantially simultaneously. • * * • i • · t · · I · * · • · · · · · ♦ • • • • • ♦ ♦ • »· •« ··· • ♦ • · • · · • · · · · · Φ ·· ♦ • · • I · • · ♦ ··· • · · · ··· • · · • «· ··« ··· • · ♦ ♦ · ·· 1 • · Φ • ♦ · • · • ·
FI20002840A 2000-12-22 2000-12-22 Method and apparatus for controlling the moisture content of paper FI119249B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20002840A FI119249B (en) 2000-12-22 2000-12-22 Method and apparatus for controlling the moisture content of paper

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20002840A FI119249B (en) 2000-12-22 2000-12-22 Method and apparatus for controlling the moisture content of paper
FI20002840 2000-12-22

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI20002840A0 FI20002840A0 (en) 2000-12-22
FI20002840A FI20002840A (en) 2002-06-23
FI119249B true FI119249B (en) 2008-09-15

Family

ID=8559799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20002840A FI119249B (en) 2000-12-22 2000-12-22 Method and apparatus for controlling the moisture content of paper

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI119249B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI20002840A0 (en) 2000-12-22
FI20002840A (en) 2002-06-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5377428A (en) Temperature sensing dryer profile control
US3089252A (en) Web moisture profile control for paper machine
FI114932B (en) Method and apparatus for optimizing drying of a paper web
FI100671B (en) Method and apparatus for increasing the gloss and smoothness of a material web
US5718060A (en) Method of and apparatus for controlling moisture content of a web product at the time of changing the grade of the web product on a paper machine
FI94066B (en) Comprehensive control system for different cross sections of paper webs produced with a web material manufacturing machine such as a cardboard or paper machine and / or finishing machine
US4701857A (en) Method and apparatus for controlling dryers for wood products, fabrics, paper and pulp
EP1379727B1 (en) Method and equipment for drying a pulp web using hot air of different temperatures
US4498248A (en) Method and device for controlling a continuous heat treatment of a textile fabric web
EP1196654B1 (en) Method and apparatus for controlling a moving paper web
US6863919B1 (en) Method for controlling the moisture of a web in machine direction on a coating machine
US20130074361A1 (en) Drying Arrangement and Method for Drying a Moving Web
FI119249B (en) Method and apparatus for controlling the moisture content of paper
US7249424B2 (en) Method and device for controlling the moisture or coating quantity profile in a paper web
US6446356B1 (en) Method of controlling the drying process in a drying section of a paper machine or the like
US6792331B1 (en) Method and apparatus for controlling the drying process in a drying section of a paper machine or the like
FI130156B (en) Method of determining the moisture content of a web of cellulose pulp
US11268240B2 (en) Yankee drying hood arrangement, a Yankee drying cylinder fitted with a Yankee drying hood arrangement and a method of drying a fibrous web
DE60012744T2 (en) METHOD FOR LEADING A TRACK BETWEEN THE ROLLING COLUMNS OF A CALENDAR AND A CALANDER
EP1404919B2 (en) Method and apparatus for control of drying process taking place in a pulp dryer
US6094838A (en) Curl and profile correction with high velocity hoods
FI109479B (en) Method and apparatus for drying a paper web
US6694640B1 (en) Calender humidity control system and method
FI128944B (en) Method, system and computer program product for monitoring and/or controlling the conditions in a subsystem of a fiber web or finishing machine
CN111893793A (en) Method and apparatus for controlling energy consumption in a fiber web manufacturing process

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: METSO AUTOMATION OY

Free format text: METSO AUTOMATION OY

FG Patent granted

Ref document number: 119249

Country of ref document: FI

MM Patent lapsed