FI71372B

FI71372B - ETT REGLERSYSTEM FOER VENTILATIONEN AV EN PAPPERSMASKINS TORKKAOPA

Info

Publication number: FI71372B
Application number: FI853654A
Authority: FI
Inventors: Raimo Virta; Heikki Kotajaervi; Markku Karlsson; Reijo Ilmanen
Original assignee: Valmet Oy
Priority date: 1985-09-23
Filing date: 1985-09-23
Publication date: 1986-09-09
Also published as: SE464474B; FI853654A0; DE3630561C2; DE3630561A1; SE8603972D0; SE8603972L

Description

71372 1 Paperikoneen kulvattimen huuvan ilmastoinnin säätöjärjestelmä Ett reglersystem för ventilationen i en pappersmaskins torkkapa 5 Keksinnön kohteena on paperikoneen kulvattimen huuvan ilmastoinnin säätöjärjestelmä, jolla mitataan ja säädetään sekä huuvaan tuotavaa korvaus-ilmavirtaa että huuvasta ulos otettavaa poistoilmavirtaa, ja jossa menetelmässä mitataan poistoilmavlrtauksen kosteustasoa ja lämpötilaa.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a paper machine conveyor hood air conditioning control system for measuring and controlling both the replacement air flow into the hood and the exhaust air flow out of the hood.

10 Ennestään tunnetusti paperikoneen kuivatusosan päällä käytetään kaapua eli huuvaa, josta poistollman puhaltimet imevät tarpeellisen poistoilma-virran, jonka mukana kuivatettavasta paperista haihtunut vesi poistuu. Poistoilmavirtaa vastaava korvausilmavirta syötetään sopivasti esilämmi-tettynä huuvan sisälle. Jos polstollmamäärää merkitään 100 %:lla, kor-15 vausilmaa tuodaa huuvaan noin 50-60 1 lopun eli 40-50 % ollessa huuvan sisään tulevaa vuotoilmaa, joka tulee etenkin kellaritiloista sekä pape-rirainan sisääntulo- ja ulosmenaukoista.10 As is known, a robe is used on the drying section of a paper machine, i.e. a hood, from which the exhaust fans suck in the necessary exhaust air stream, with which the water evaporated from the paper to be dried is removed. The replacement air flow corresponding to the exhaust air flow is suitably supplied preheated inside the hood. If the amount of polishing dust is marked as 100%, the replacement air is introduced into the hood by about 50-60 l at the end, i.e. 40-50% of the leakage air entering the hood, which comes especially from the basement spaces and the paper web inlet and outlet openings.

Poistoilmakanavissa käytetään ennestään tunnettuja lämmön talteenotto-20 järjestelyjä.Exhaust air ducts use previously known heat recovery-20 arrangements.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada paperikoneen huuvan ilmavirtojen uusi automaattinen säätöjärjestelmä niin, että ilmastointi saadaan toimimaan jatkuvasti optimaalisesti, mikä yleensä merkitsee huuvan raken-25 teiden sallimaa poistollman mahdollisimman korkeata kosteustasoa, vaikka paperikoneen tuotannon vaihteluissa haihdutettavat vesimäärät muuttuvat. Tähän päämäärään pyritään nimenomaan energiataloudellisista syistä.The object of the invention is to provide a new automatic control system for paper machine hood airflows so that the air conditioning is continuously operated optimally, which generally means the highest possible moisture removal level allowed by the hood structures, even if the amounts of water evaporated change in paper machine production. This goal is pursued precisely for energy economic reasons.

Keksinnön llsätarkoituksen on aikaansaada sellainen kyseinen säätöjär-30 jestelmä, jossa huuvan sisä- ja ulkopuolen välinen paine-ero säilyy vakiona. Tällöin saavutetaan entistä parempi kuivattavan rainan kosteus-profiili, ja päästään hyvään sali-ilman tilaan sekä entistä pienempään energianhukkaan konesaliin. Huuvan sisäpuolisen paineen ja ulkopuolisen paineen erotus vaihtelee huuvan korkeussuunnassa positiivisesta negatii-35 viseen ns. savupiippuvalkutuksesta kerrostuneen ilmanpaineen johdosta. Sellaista tasoa, Jossa em. paineiden erotus on nolla ja jossa ei tapahdu vuotovirtausta huuvan sisään eikä huuvasta ulos nimitetään huuvan 2 71 372 1 O-tasoksi. Täten ko. 0-tason alapuolella Ilma pyrkii virtaamaan huuvan sisälle ja vastaavasti mainitun 0-tason yläpuolella ulos huuvasta.llsätarkoituksen of the invention is to provide a said säätöjär-30 system, wherein the interior of the hood and the pressure differential between the exterior will remain constant. In this case, an even better moisture profile of the web to be dried is achieved, and a good indoor air space and an even smaller energy-wasting computer room are achieved. The difference between the inside pressure and the outside pressure of the hood varies in the height direction of the hood from positive to negative 35. chimney flue due to deposited air pressure. A level in which the above pressure difference is zero and in which there is no leakage flow into and out of the hood is called the 2 71 372 1 O level of the hood. Thus, the Below the 0-level Air tends to flow inside the hood and correspondingly above said 0-level out of the hood.

Yleensä ko. 0-taso pyritään säätämään noin 2 m:n korkeudelle paperikoneen salin lattiatasosta, sillä tällä korkeudella sijaitsevat aukot, 5 joiden kautta kuivattava paperirata tuodaan huuvan sisälle ja viedään huuvasta ulos. Keksinnön mukaisella 0-tason säädöllä mainitulle korkeudelle pyritään estämään vaikeasti tiivistettävissä rainan sisään- ja ulostuloaukoissa tapahtuvat haitalliset ilmavirtaukset.Usually the The aim is to adjust the 0 level to a height of about 2 m from the floor level of the paper machine hall, because at this height there are openings 5 through which the paper web to be dried is brought inside the hood and taken out of the hood. The 0-level adjustment according to the invention to said height is intended to prevent harmful air flows at the inlet and outlet openings of the web which are difficult to seal.

10 Ennestään tunnetuissa paperikoneen huuvan ilmastoinnin käsisäätöisissä säätöjärjestelmissä koneen nopeuden tai valmistettavan haihdutuksen muuttuessa on huuvan 0-tason korkeus yleensä jouduttu "virittämään" käsiohjauksen avulla uudelleen.10 In previously known manual control systems for paper machine hood air conditioning, when the speed of the machine or the evaporation to be produced changes, the height of the hood level 0 has generally had to be "re-tuned" by manual control.

15 Edellä esitettyihin päämääriin pääsemiseksi ja mainittujen epäkohtien eliminoimiseksi on keksinnölle pääasiallisesti tunnusomaista se, että säätöjärjestelmä käsittää kaksi säätöpiiriä, joista ensimmäisellä säätöpiirillä mitataan poistoilmavirtauksen kosteustaso ja säädetään poisto-ilmavirtausmäärään vaikuttamalla sen kosteustaso asetusarvoykiköllä ase- 20 tetun mukaiseksi, ja että toisella säätöpiirillä pidetään ilmastoitavan huuvan sisäpuolisen paineen ja ulkopuolisen paineen erotuksen 0-kohta eli ns. huuvan 0-taso vakiokorkeudella mittaamalla ensimmäisen säätöpiirin säätämän poistoilman virtausmäärää ja asettamalla toisen säätöpiirin korvausilman asetusarvo ennalta määrättyä ja toiseen säätöpiiriin johdet- 25 tua tai tallennettua vakiollista huuvan 0-tasoa vastaavaksi arvoksi.In order to achieve the above objects and to eliminate said drawbacks, the invention is mainly characterized in that the control system comprises two control circuits, the first control circuit measuring the humidity level of the exhaust air flow and adjusting the exhaust air flow rate by influencing its humidity level 0 point of the difference between the pressure and the external pressure, i.e. the so-called the hood 0 level at a constant height by measuring the exhaust air flow regulated by the first control circuit and setting the setpoint of the replacement air of the second control circuit to a value corresponding to a predetermined standard hood 0 level derived or stored in the second control circuit.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyyn keksinnön erääseen sovellutusesimerkkiin, jonka yksityiskohtiin keksintö ei ole mitenkään ahtaasti rajoi- 30 tettu.In the following, the invention will be described in detail with reference to an embodiment of the invention shown in the figures of the accompanying drawing, to the details of which the invention is in no way narrowly limited.

Kuvio 1 esittää lohkokaaviona keksinnön mukaisen säätöjärjestelmän erästä edullista toteutusesimerkkiä.Figure 1 shows a block diagram of a preferred embodiment of a control system according to the invention.

35 Kuvio 2 esittää käsimittauksella ennakolta mitattua poistoilmavirtaa korvausilmavirran funktiona, kun huuvan 0-tasoa pidetään tietyllä vakiollisella korkeudella.Fig. 2 shows a pre-measured exhaust air flow by hand measurement as a function of the replacement air flow when the 0 level of the hood is kept at a certain constant height.

3 71372 1 Kuvion 1 mukaisesti korvausllmavirta eli tuloilmavlrta m^ tuodaan kanavan 11 kautta paperikoneen monisylinterikuivattimen huuvan 10 sisälle. Huuvan 10 sisällä on yleensä kaksi riviä höyryllä kuumennettuja kuivatus-sylinterejä 35, joiden yli kuivattava paperiraina W polveillen kulkee.3,71372 1 According to Fig. 1, the replacement air flow, i.e. the supply air flow m, is introduced through the duct 11 into the hood 10 of the multi-cylinder dryer of the paper machine. Inside the hood 10 there are generally two rows of steam-heated drying cylinders 35 over which the paper web W to be dried passes on its knees.

5 Paperirainan W tuontia huuvan 10 sisälle on merkitty viitteellä ja poistoa vastaavasti viitteellä W . r out5 The import of the paper web W inside the hood 10 is indicated by a reference and the removal by a reference W, respectively. r out

Tuloilmakanava 11 haarautuu kahdeksi osakanavaksi 11a ja 11b, jotka jakavat puhalluselimistä 11 tuloillaan sopivasti huuvan 10 sisälle. Tulo-10 ilmakanavaan 11 on sovitettu puhallin 12, joka kuljettaa tuloilman lämmönvaihtimen 13 läpi, jossa tulollmalle annetaan sopiva lämpötila. Tulo-ilmakanavassa 11 on säätöpelti IA, jonka asentoa hallitaan toisella säätäjällä 19 yhteen 17 välityksellä, Säätöpellin 14 jälkeen tuloilmakana-vassa 11 on tuloilman virtausta m^ mittaava virtausanturi ja sen lähetin 15 15, joka anturi perustuu esim. paine- eron mittaukseen. Virtausanturin lähetin 15 on liitetty yhteellä 16 edellä mainittuun säätäjään 19.The supply air duct 11 branches into two sub-ducts 11a and 11b, which divide the blowing members 11 at their inlets suitably inside the hood 10. A fan 12 is arranged in the air duct 11 of the inlet-10, which conveys the supply air through a heat exchanger 13, where the inlet is given a suitable temperature. The supply air duct 11 has a control damper IA, the position of which is controlled by another regulator 19 together 17. After the control damper 14, the supply air duct 11 has a flow sensor measuring the supply air flow m and its transmitter 15 15, which sensor is based on e.g. differential pressure measurement. The flow sensor transmitter 15 is connected by a connection 16 to the above-mentioned regulator 19.

Polstoilmakanava 18 on liitetty huuvan 10 yläosaan. Poistoilmavirta kulkee lämmöntalteenottolaitteen (LTO) 25 kautta. Laitteen 25 jälkeen 20 tuloilmakanavassa on säätöpelti 26, jota ensimmäinen säätäjä 30 ohjaa yhteen 27 välityksellä. Säätöpellin 26 jälkeen tuloilmakanavassa 18 on poistoilmapuhallin 28, jonka painepuolen kanava 29 on johdettu ulkoilmaan. Poistoilmavirralla kuljetetaan pois huuvan 10 sisällä Tainasta W haihtunut vesi.The combustion air duct 18 is connected to the upper part of the hood 10. The exhaust air flow passes through a heat recovery unit (LTO) 25. After the device 25, the supply air duct 20 has a control damper 26, which is controlled by the first controller 30 together via 27. After the damper 26 in the supply air duct 18 is an exhaust air blower 28 having a discharge channel 29 is derived from ambient air. The exhaust air stream transports the water evaporated from the dough W inside the hood 10.

2525

Poistoilmakanavaan 18 on järjestetty poistoilmavirran mittausanturi ja lähetin 22, poistoilmavirran kosteusanturln ja lähetin 23 sekä poisto-ilmavirran lämpötilan (kulvalämpötllan) mittausanturi ja lähetin 24. Poistoilmavirran anturi ja lähetin 22 on yhteellä 21 liitetty säätä-30 jään 19, jolla hallitaan tuloilman virtaa m^. Poistoilmavirran lämpötilan ja kosteuden mlttauslähettimistä 23 ja 24 saatavat mittaussignaalit ovat yhtelden 36 ja 37 välityksellä johdetut säätäjään 30, jolla hallitaan yhteen 27 välityksellä polstollmavirtauskanavan 18 säätöpeltiä 26. Ensimmäinen säätäjä 30 ja toinen säätäjä 19 voidaan rakenteellisesti 35 ja/tal toiminnallisesti ainakin jossain määrin integroida.The exhaust air duct 18 is provided with an exhaust air flow measuring sensor and a transmitter 22, an exhaust air flow humidity sensor and a transmitter 23, and an exhaust air flow temperature (flow temperature) measuring sensor and a transmitter 24. The exhaust air flow sensor and a transmitter 22 are connected 21 to a control 19 The measurement signals from the exhaust air temperature and humidity measuring transmitters 23 and 24 are respectively fed via a controller 36 and 37 to a controller 30 which controls the control damper 26 of the polar flow channel 18 via a first 27. The first controller 30 and the second controller 19 can be structurally integrated at least to some extent.

4 71372 1 Toisen säätäjän 19 toimintaa ohjaa keksinnön mukaisesti yksikkö 20 esim. mikroprosessori, jonka muistiin on tallennettu taulukkona tai laskettavana funktiona kuviossa 2 esitetty ennakolta määritetty käyrä k^, joka on olennainen keksinnön säätöjärjestelmän toiminnalle. Ensimmäiseen sää-5 täjään 30 on yhdistetty yhtein 31 ja 32 kosteuden asetusarvon säätöyk-sikkö 33.4 71372 1 According to the invention, the operation of the second controller 19 is controlled by a unit 20, e.g. a microprocessor, in the memory of which a predetermined curve k 1 shown in Fig. 2 is stored as a table or calculated function, which is essential for the control system of the invention. A humidity setpoint control unit 33 is connected to the first weather sensor 5 30 together.

Seuraavassa selostetaan keksinnön mukaisen säätöjärjestelmän rakenteen ja toiminnan uudet piirteet.New features of the structure and operation of the control system according to the invention are described below.

1010

Kuvion 2 käyrä k^, joka on tallennettu toista säätäjää 19 ohjaavaan yksikkön 20 muistiin, mitataan käsimittauksella pienentämällä esim. sää-töpellin 26 avulla poistoilmavirtaa ja säätämällä kanavan 11 säätö-pellin 14 avulla korvausilmavirtaa niin, että huuvan 10 mainittu 15 0-taso asettuu tietylle valitulle vakiokorkeudelle, esim. 2,0 m:n korkeudelle konesalin lattiasta. Edellä esitetyllä tavalla on määritelty kuvion 2 pisteet 1,2 ja 3, joiden edustamaa funktiota on approksimoitu käyrällä (suoralla) k^. Käyrä k^ on keksinnön mukaisen säätöjärjestelmän toiminnan kannalta ratkaisevan tärkeä ja se on kuivatusosakohtainen.The curve k ^ of Fig. 2 stored in the memory of the unit 20 controlling the second controller 19 is measured by manual measurement, e.g. by reducing the exhaust air flow by means of the control damper 26 and by adjusting the replacement air flow by means of the duct 11 control damper 14 so that said hood 10 level to a selected standard height, eg 2.0 m above the data center floor. As shown above, the points 1,2, and 3 in Figure 2 are defined, the function represented by which is approximated by a curve (line) k ^. The curve k ^ is crucial for the operation of the control system according to the invention and is specific to the drying section.

20 Käyrä k^ on tarkasti määriteltävissä vain erityisin ennakkomlttauksin. Jos huuvan 0-taso halutaan asettaa toiselle korkeudelle, on mitattava vastaava toinen käyrä, jota kuviossa 2 on katkoviivoin esitetty toisena käyränä k£. Yksikön 20 muistiin on funktiona tai taulukkona tai taulukkoina tallennettu käyrä k^ (tai käyrät k^ ja kj...^).20 The curve k ^ can be precisely defined only by special preconceptions. If the 0-level of the hood is to be set to another height, a corresponding second curve must be measured, which is shown in broken lines in Fig. 2 as a second curve k £. The curve k ^ (or the curves k ^ and kj ... ^) is stored in the memory of the unit 20 as a function or as a table or tables.

2525

Keksinnön mukainen säätöjärjestelmä toimii seuraavasti. Säätäjä 30 pitää vakiona poistoilman kosteutta, jos polstoilman lämpötila pysyy vakioineena. Yleensä pyritään mahdollisimman suureen poistoilman kosteusarvoon, esim. noin 200 gl^O/kg ki. Poistoilmavirran kosteutta vakioidaan 30 ohjaamalla kanavan 18 säätöpeltiä 26 säätäjällä 30 ja samalla mittaamalla kosteusmittarilla 23 poistoilman kosteus. Täten säätäjä 30 säätää poistoilman kosteuden asetusarvoykslköllä 33 asetetulle tasolle. Poistoilman kosteuden optimaalinen arvo riippuu poistoilman lämpötilasta ja tämän vuoksi lämpötilamittarilla 24 mitattu lämpötilaviesti johdetaan 35 säätäjältä 30 tai suoraan mittarilta yhteen 31 kautta kosteustason ase-tusarvoyksikölle 33, joka muuttaa automaattisesti kosteuden asetusarvoa lämpötilan funtiona.The control system according to the invention operates as follows. The controller 30 keeps the humidity of the exhaust air constant if the temperature of the combustion air remains constant. In general, the aim is to have the highest possible humidity value in the exhaust air, e.g. about 200 g / l / kg ki. The humidity of the exhaust air flow is conditioned 30 by controlling the control damper 26 of the duct 18 with the regulator 30 and at the same time measuring the humidity of the exhaust air with a humidity meter 23. Thus, the controller 30 adjusts the humidity of the exhaust air to the level set by the setpoint unit 33. The optimum value of the humidity of the exhaust air depends on the temperature of the exhaust air and therefore the temperature message measured by the temperature meter 24 is passed from the controller 30 or directly from the meter via 31 to the humidity setpoint unit 33 which automatically changes the humidity setpoint as a function of temperature.

5 71372 1 Säätöjärjestelmä mittaa samalla virtausmittarilla 22 oikealle kosteudelle säädettyä poistoilman tilavuusvirtaa, jota kuvaava mittaussignaali ohjataan yhteen 21 välityksellä säätäjälle 19. Säätäjä 19 yksikköön 20 tallennetun käyrän k^ avustuksella valitsee asetusarvokseen mitattua pois-5 toilmavirran arvoa n^Q (kuvio 2) vastaavan korvausilmamäärän m^, joka toteutetaan säätöpiirin 14,15,16,17,19 ja 20 avulla. Tämän säädön tuloksena korvausilmakanavan 11 säätöpelti 14 hakeutuu sellaiseen (uuteen) asentoon, jonka tuloksena huuvan 10 0-taso asettuu käyrän k^ edustamalle korkeudelle esim. mainittuun 2,0 m:iin.5 71372 1 The control system measures with the same flow meter 22 the exhaust air volume flow set to the correct humidity, the measuring signal describing which is routed together via 21 to the controller 19. The controller 19 selects an off-air flow value n ^ Q (Fig. 2) corresponding to the set value m ^, which is implemented by means of control circuits 14,15,16,17,19 and 20. As a result of this adjustment, the control damper 14 of the replacement air duct 11 applies to a (new) position, as a result of which the level of the hood 10 is set at the height represented by the curve k, e.g. to said 2.0 m.

1010

Edellä selostettu säätöjärjestelmä sovitetaan toimimaan siten tai sitä ohjataan siten, että esim. ratakatkon jälkeen jatketaan toimintaa aikaisemmin muistiin tallennetuilla asetusarvoilla esim. noin 0,5 h:n ajan niin, että katkon jälkeiset muutosilmiöt ehtivät tasaantua, minkä jäl-15 keen annetaan säätäjien 19,30 asetusarvojen lähteä liukumaan säätöjärjestelmän ohjaamina. Näin vältetään katkon jälkeiset epästabiilisuus-ilmiöt.The control system described above is adapted to operate or is controlled in such a way that, for example, after a track break, operation is continued at the previously stored setpoints, e.g. for about 0.5 h, so that the post-break change phenomena have to level off. 30 setpoints start to slide under the control of the control system. This avoids post-break instability phenomena.

Keksinnön säätöjärjestelmällä voidaan säilyttää poistoilmavirtauksessa 20 ennalta määrätty edullinen kosteusarvo ja täten estää poistoilman ylisuurten kosteusarvojen huuvan 10 sisällä aiheuttama veden kondensoituminen, joka voi turmella esim. rainaa W. Olennainen etu on myös se, että vältytään jatkuvalta huuvan 10 0-tason mittaukselta, mikä on hankalaa ja epätarkkaa. Käyrää k^ ennakolta määriteltäessä voidaan 0-tason mittaus 25 perustaa useissa huuvan 10 edustavissa kohdissa suoritettuihin paine-eromittauksiin ja täten voidaan mittausten tarkkuutta ja luotettavuutta parantaa.The control system of the invention can maintain a predetermined preferred humidity value in the exhaust air flow 20 and thus prevent condensation of water inside the hood 10 caused by excessive humidity of the exhaust air, which can damage e.g. web W. A significant advantage is also to avoid continuous measurement of the hood 10 level. and inaccurate. By predetermining the curve k ^, the 0-level measurement 25 can be based on differential pressure measurements performed at several representative points of the hood 10, and thus the accuracy and reliability of the measurements can be improved.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksin-30 nöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä.The following claims set forth within the scope of the inventive idea, the various details of the invention may vary and differ from those set forth above by way of example only.

3535

Claims

1. A control system for the ventilation of a paper machine dryer cover (10), which measures and regulates both the outlet air stream (m ^) to be discharged from the hood and the replacement air stream (m ^) to be fed into the hood, and by which method one measures the humidity level and the temperature of the outlet air stream, characterized in that the control arrangement comprises two control circuits, of which the humidity level of the outlet air stream is measured with the first control circuit (23,24,26,27,30,31,32,33). and regulating its humidity level (m 2) by acting on the amount of the outlet air stream according to a value set with a setting value unit (33), and with the second control circuit (14,15,16,17,19,20,21, 22) of the control arrangement halves the 0 point of the difference between the internal pressure and the outer pressure of the jacket (10) to be ventilated, ie the so-called The 0 level of the hood, at the standard level, by measuring the flow rate (n ^) of the outlet air regulated by said first control circuit and by setting the set value in the flow quantity (m ^) of the replacement air regulated by the second control circuit to a value corresponding to a preset (Figure 2) and a value entered or stored to the control circuit corresponding to the constant 0 level of the cap (10).

1 Patent claim

Control system according to claim 1, characterized in that the first control circuit comprises measuring devices (20,37) for the temperature of the outlet air stream (m2), from which the obtained measurement signal (31) is fed to the control circuit setting value unit (33) for changing the control circuit setting value of humidity after a preset humidity-temperature dependency.

Control system according to claim 1 or 2, characterized in that a first set of control value units (20) is connected to the regulator circuit (19) of the first control circuit, in which unit the information about the interrelationship between the outlet air flow and the replacement air flow is stored. (Figure 2) with a selected constant 0 level of drying cap (10). »>