FI71372B - Ett reglersystem foer ventilationen av en pappersmaskins torkkaopa - Google Patents

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.

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.

Poistoilmakanavissa käytetään ennestään tunnettuja lämmön talteenotto-20 järjestelyjä.

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.

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.

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.

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.

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.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyyn keksinnön erääseen sovellutusesimerkkiin, jonka yksityiskohtiin keksintö ei ole mitenkään ahtaasti rajoi- 30 tettu.

Kuvio 1 esittää lohkokaaviona keksinnön mukaisen säätöjärjestelmän erästä edullista toteutusesimerkkiä.

35 Kuvio 2 esittää käsimittauksella ennakolta mitattua poistoilmavirtaa korvausilmavirran funktiona, kun huuvan 0-tasoa pidetään tietyllä vakiollisella korkeudella.

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.

5 Paperirainan W tuontia huuvan 10 sisälle on merkitty viitteellä ja poistoa vastaavasti viitteellä W . 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.

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.

25

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.

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.

Seuraavassa selostetaan keksinnön mukaisen säätöjärjestelmän rakenteen ja toiminnan uudet piirteet.

10

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.

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...^).

25

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.

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.

10

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.

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.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksin-30 nöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä.

35

Claims (6)

6 71372

1. Paperikoneen kuivattimen huuvan (10) ilmastoinnin säätöjärjestelmä, jolla mitataan ja säädetään sekä huuvasta ulos johdettavaa poistoilma-5 virtaa (n^) että huuvaan tuotavaa korvausilmavirtaa (m^), ja jossa menetelmässä mitataan poistoilmavirtauksen kosteustasoa ja lämpötilaa, tunnettu siitä, että säätöjärjestelmä käsittää kaksi säätöpiiriä, joista ensimmäisellä säätöpiirillä (23,24,26,27,30,31,32,33) mitataan poistoilmavirtauksen kosteustaso ja säädetään poistoilmavir-10 tausmäärään (m2) vaikuttamalla sen kosteustaso asetusarvoyksiköllä (33) asetetun mukaiseksi, ja että säätöjärjestelmän toisella säätöpiirillä (14,15,16,17,19,20,21,22) pidetään ilmastoitavan huuvan (10) sisäpuolisen paineen ja ulkopuolisen paineen erotuksen 0-kohta eli ns. huuvan 0-taso vakiokorkeudella mittaamalla mainitun ensimmäisen 15 säätöpiirin säätämän poistoilman virtausmäärää (m2) ja asettamalla toisen säätöpiirin korvausilman virtausmäärän (m^) asetusarvo ennalta määrättyä (kuvio 2) ja säätöpiiriin johdettua tai tallennettua vakiol-lista huuvan (10) 0-tasoa vastaavaksi arvoksi.

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen säätöjärjestelmä, tunnettu siitä, että ensimmäiseen säätöpiiriin kuuluu poistoilmavirtauksen (n^) lämpötilan mittauslaitteet (20,37), joista saatava mittaussignaali johdetaan (31) säätöpiirin asetusarvoyksikköön (33) muuttamaan säätöpiirin kosteuden asetusarvoa ennalta asetetun kosteus-lämpötila-riippuvuuden 25 mukaisesti.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen säätöjärjestelmä, tunnet-t u siitä, että ensimmäiseen säätöpiiriin kuuluu sen säätäjään (19) kytketty asetusarvoyksikkö (20), johon on tallennettu tieto poistoilma- 30 virran ja korvausilmavirran keskinäisestä riippuvuudesta (kuvio 2) valitulla vakiollisella kuivattimen huuvan (10) 0-tasolla.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen säätöjärjestelmä, tunnettu siitä, että toiseen säätöpiiriin kuuluvat paine-eroantureilla 35 tai vastaavilla toimivat poistoilmamäärän (ir^) mittauslaitteet (21,22), joista saatava mittaussignaali johdetaan säätöpiirin asetusarvoyksikköön (20), josta saadaan toiselle säätäjälle (19) muuttuva, vakiollista huu- li 7 71372 1 van (10) 0-tasoa vastaava asetusarvo ja että toiseen säätöpiiriin kuuluvat edelleen korvausilmavirtausmäärän (m^) mittauslaitteet (15,16) sekä säätö- ja toimilaitteet, joilla vaikutetaan korvausilmakanavan (11) sää-töpeltiin (14) tai vastaavaan. 5

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen säätöjärjestelmä, tunnettu siitä, että säätöjärjestelmä on sovitettu ja/tai ohjattu toimimaan siten, että kuivattimen toimintakatkon jälkeen molempien säätöpiirien asetusarvot pidetään vaklolllslna tietyn ajan niin, että katkon 10 jälkeiset säätöjärjestelmään vaikuttavat muutosilmiöt ehtivät tasaantua, minkä jälkeen asetusarvot kytketään säätöjärjestelmän ohjaamiksi.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen säätöjärjestelmä, tunnettu siitä, että määrättäessä poistoilmavirran (iij) ja korvaus- 15 ilmavirran (m^) huuvan vaklollista 0-tasoa vastaavaa riippuvuutta (kuvio 2. suoritetaan ko. 0-tason mittaukset huuvan (10) sisältä sen useista edustavista kohdista ja näin aikaansaatuja mittaustuloksia sovelletaan keskiarvona, tarvittaessa painotettuna keskiarvona. 20 25 30 35 8 71 372