FI81627C - Foerfarande vid reglering, styrning och/ eller kontroll av torkningen av en belagd bana. - Google Patents

Description

81 627

Menetelmä rainan päällystyskuivatuksen säädössä, ohjauksessa ja/tal valvonnassa Förfarande vid regiering, styrning och/eller kontroll S av torknlngen av en belagd bana

Keksinnön kohteena on menetelmä rainan päällystyskulvatuksen säädössä, 10 ohjauksessa ja/tal valvonnassa, jossa menetelmässä jatkuva paperi- tai kartonkiraina johdetaan yhden tai useamman päällystysasemän läpi, jossa sen toiselle tai molemmille puolille syötetään päällystettä, jolla käsitelty raina johdetaan päällystyskuivatukseen yhden tai useamman kuivattlmen läpi, jossa/joissa käytetään monisylinterikuivatusta ja/tai 15 kosketuksetonta ilmaleijukulvatusta ja/tal infrasäteilykuivatusta, jossa menetelmässä käytetään prosessin ohjaukseen tietokonetta, jossa menetelmässä sovelletaan prosessimallia, joka on luotu ohjattavan prosessin tai sen vastineen koeajojen, on-line mittausten ja/tai kuiva-tusteorian perusteella, jossa menetelmässä kuivatusmalliin syötetään 20 ns. laji- eli reseptikartasta ajettavana olevan rainalajin mukaiset lajikohtaiset asetusarvoparametrit ja simulointiohjelmaan syötetään tietyin väliajoin uudet lähtöarvot, joina käytetään päällystyskuivatus-prosessin eri antureilta saatuja prosessiparametrien mitta-arvoja ja mahdollisesti laboratoriossa analysoituja raina- ja päällystenäytteitä, 25 ja jossa menetelmässä prosessimallin epätarkkuuksien minimoimiseksi menetelmässä sovelletaan adaptoituvaa prosessimallia, missä tarkoituksessa prosessimalliin jätetään tietty tai tietyt parametrit muuttujiksi, joka/jotka adaptoidaan oikeaan suuntaan prosessin uusista lähtöarvoista siten, että prosessimalli antaa tulokseksi mitatuille paramet-30 reille mittaustuloksia vastaavat arvot.

Ennestään tunnetusti paperirainoja päällystetään joko erillisillä pääl-lystyslaitteilla tai paperikoneisiin integroiduilla on-machine-lait-teilla tai pintaliimauslaitteilla, jotka toimivat paperikoneen kuiva-35 tusosan jälkeen niin, että päällystettävä raina viedään monisylinteri-kuivattimelta päällystyslaitteelle, jota seuraa yksi tai useampi ilma-leiju- ja/tai infrasäteilykuivatin ja lopuksi esim. yksi kuivatussylin-teriryhmä jälkikuivattimene. Tämän keksinnön menetelmän tyypillinen 2 81627 sovelluskohde on mainittu päällystyslaitteen jälkeinen kuivatusosa.

Ennestään tunnetaan ns. leijukuivattimia, joissa kuivataan kosketuk-settomasti paperirainaa, kartonkirainaa tai muuta vastaavaa. Leiju-5 kuivattimia käytetään esim. paperinpäällystyslaitteissa tela- tai suu-tinpäällystimen jälkeen kosketuksettomasti kannattamaan ja kuivattamaan päällystettyä märkää rainaa. Leijukuivattimissa sovelletaan erilaisia kuivatus- ja kannatusilman puhallussuuttimia ja niiden asetelmia.

10 Ennestään tunnetaan erilaisia kuivattimia, jotka perustuvat säteilyn, etenkin infrapunasäteilyn vaikutukseen. Infrapunasäteilyn käytössä on se etu, että rainaan saadaan nopeasti johdettua suuri lämpövirta, koska säteilyllä on verraten suuri tunkeutumissyvyys, joka kasvaa säteilyn aallonpituuden pienentyessä.

15 Päällystyskuivatusprosessi on varsin monimutkainen ja sen ohjauksessa ja valvonnassa on tarpeen tietää useita eri prosessiparametreja. Ennestään tunnetusti päällystyskoneen kuivatuksen valvonta ja säätö tapahtuu seuraavien mittaustietojen avulla: leijukuivattimen kuivatusilman läm-20 pötilat, leijukuivattimen kuivatusilman kammiopaineet, päällystetyn radan kosteus kuivatuksen jälkeen, jälkikuivattimena toimiva monisylin-terikuivattimen sylinterien höyrynpaineet ja infrakuivattimeen syötetty sähköteho. Edellä mainitut tiedot eivät kuitenkaan kerro käyttäjälle mm. sitä miten haihdutus jakautuu eri kuivatusyksikköjen välillä ja 25 miten tehokkaasti nämä yksiköt toimivat sekä energiataloudellisesti että rainan laadun kannalta eri paperilajeja ajettaessa.

Ennestään tunnetuissa paperiradan päällystyksen ja päällystyskuivatuk-sen ohjaus- ja valvontajärjestelmissä on ilmennyt mm. seuraavanlaisia 30 heikkouksia. Ratakatkon ja lajinvaihdon jälkeen on tarvittu verraten pitkä "asettumisaika", jonka kuluessa rata menee hylkyyn, ennen kuin tyydyttävää laatua saadaan ajetuksi. Myöskin laatu/tuotantokustannus-suhteeseen on toivottu parannusta, etenkin energiakustannukset huomioon ottaen. Tunnetut järjestelmät vaativat suhteellisen paljon valvontaa ja 35 erityisen ammattitaitoista valvontahenkilökuntaa. Kaiken kaikkiaan ennestään tunnetut järjestelmät eivät ole tarjonneet riittävästi tietoa li 3 81627 käyttöhenkilökunnalle päällystysprosessista eivätkä ne ole riittävästi auttaneet toimintahäiriöiden etsinnässä sekä tuotantoprosessin ja paperin laadun optimoinnissa. Edelleen nykyisin käytössä olevat järjestelmät eivät myöskään ole tarjonneet riittävästi informaatiota esimerkiksi 5 pyrittäessä tutkimustyöllä parempaan paperilaatuun.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uusi päällystys-prosessin etenkin päällystyskuivatuksen ohjaus- ja valvontajärjestelmä on-line-simuloinnin avulla. Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan 10 sellainen ohjaus- ja valvontajärjestelmä, jota hyväksi käyttäen päästään parempaan paperilaatuun ja tehokkaampaan kuivatukseen sekä energian käytön että laadun kannalta.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on kehittää edelleen hakijan FI-15 patenttihakemuksessa 865199 esitettyä päällystyskuivatusprosessin ohjaus- ja valvontamenetelmää, etenkin sen säätöversion osalta.

Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että mainitun proses-20 simallin perusteella lasketaan ainakin päällystettävän paperirainan kosteus, lämpötila ja/tai päällystekerroksen kuiva-ainepitoisuus kunkin mainitun kuivattimen jälkeen ja että mainittuna muuttujaparametrinä tai -parametreinä mitataan rainan kosteus, lämpötila ja/tai päällystekerroksen kuiva-ainepitoisuus.

25

Keksinnössä hyödynnettävä adaptoitu ja simulointitekniikalla luotu prosessimalli perustuu mittauksiin, koeajoihin ja kuivatusteoriaan. Keksinnössä sovellettava simulointiohjelma laskee lähtötiedoista sopivim-min haihdutuksen päällystetystä rainasta, rainan kosteuden ja lämpöti-30 lan, sekä päällystekerroksen kuiva-ainepitoisuuden kunkin kuivatusyksi-kön jälkeen, jähmealueen sijainnin ja -lämpötilan sekä eri kuivatusyk-sikköjen energiankulutuksen.

35 Keksinnössä hyväksikäytettävä simulointiohjelma sisältää yhden tai useamman avoimen parametrin, sopivimmin lämmön- ja massansiirtokertoi- 4 81627 men kuivattavan radan ja sitä ympäröivän ilman välillä huomioiden rai-nan ja päällysteen kosteudenjohtavuusominaisuudet. Mainittu parametri tai parametrit estimoidaan prosessista siten, että rainan mitattu ja simuloitu kosteusarvo ja/tai muut arvot vastaavat keskenään toisiaan.

5

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan hyödyntää sekä prosessin säädössä että optimoinnissa.

Koska päällystyskuivatusprosessissa yleisesti käytetään jopa kolmea eri 10 lämmitysenergiaa, nimittäin höyryä kuivatussylintereissä, sähköä infra-kuivattimessa ja maakaasua leijukuivattimessa ja näiden eri energiamuotojen hintasuhteet vaihtelevat, on tarpeellista optimoida eri energiamuotojen suhteita mahdollisimman edullisen laatu-kuivatusenergiaku-lutus-suhteen aikaansaamiseksi. Tämäkin optimointi voidaan keksinnön 15 mukaisella menetelmällä toteuttaa esimerkiksi ajamalla prosessia eri kuivatusmuotoja painottaen ja vertaamalla järjestelmän eri ajotavoille antamia energiankulutuksia keskenään huomioiden rainan laatuominaisuudet.

20 Keksinnön mukainen järjestelmä toimii myös epäsuorana mittausjärjestelmänä, jolla voidaan lajikohtaisesti kerätä ja tallentaa tietokoneen muistiin suurikin määrä mittausparametrejä ja simuloituja arvoja ja näitä tietoja voidaan käyttää hyväksi päällystysprosessia edelleen kehitettäessä ja keksinnössä hyödynnettävää prosessimallia ja simulointi-25 ohjelmaa edelleen tarkennettaessa. Täten keksinnössä voidaan lähteä liikkeelle varsin karkeasta prosessimallista, jota voidaan ajan myötä tarkentaa ja kehittää edelleen juuri ohjattavan päällystysprosessin ja vaihtelevien käyttöolosuhteiden mukaiseksi. Mainittuun kehitystyöhön kuuluvat laboratoriotesteillä kerätyt laatutiedot, joita yhdessä ajo-30 parametreista ja simulointituloksista kerättyjen tietojen kanssa käytetään hyväksi luotaessa päällystettävien eri laatujen lajikarttoja, joita käytetään hyväksi keksinnön säätömenetelmässä lajikohtaisina asetusarvoparametrisarjoina.

35 Keksinnön mukaisessa järjestelmässä on käyttäjän mahdollista päivittää lajikartta, jolloin ajotilanteen arvot tallentuvat tietokoneen muistiin

II

5 81627 1 ohjearvoiksi. Näin kullekin lajille voidaan kerätä sen laadun ja/tal energiankulutuksen kannalta optimaaliset ajotllanteet.

Keksinnön mukaista järjestelmää voidaan hyödyntää rainan päällystyksen 5 kuivatuksen eri parametrien säädössä ja/tal ohjauksessa seuraavasti: Päällysteen/paperin loppukosteus; - Prosessimalli laskee eri prosessin kuivattimille ohjearvot, 10 joilla haluttu loppukosteus saavutetaan tai - kuivattimen ajoarvoja muutetaan siten, että halhdutusprofiill konesuunnassa pysyy tietokoneen muistiin talennetun optimaalisen ajotilanteen mukaisena.

15 Päällysteen jähmealue; - On havaittu, että ainakin tietyillä pastalajellla päällyste-kerroksen kuiva-ainepitoisuuden ollessa niin sanotulla krlit- 20 tisellä alueella (noin 75-80 Z), tulee kuivatuksen olla varo vaista. Keksinnön mukaisella järjestelmällä on mahdollista ohja-ta/säätää päällystepaetan jähmealue haluttuun tai lajlkarttaan talennettuun optimaalisen ajotilanteen mukaiseen paikkaan.

25 - Laboratoriossa voidaan kullekin päätetyypille määrittää lmmobillsaatloplste eli kuiva-ainepitoisuus, jossa pastan viskositeetti kasvaa äärettömiin. Keksinnön mukaisessa järjestelmässä päällystekerroksen kuiva-ainepitoisuuden saavuttaessa immobilisaatiopisteen mukaisen arvon, tietokoneen 30 näyttöön ilmestyy jähmepistekursorl kulvatusprosesslnäyttöön vastaavaan kohtaan.

Keksinnön mukaiseen järjestelmään voidaan edullisesti liittää tiettyjä säätötoimenpiteitä, kuten leljukuivattimlen poistollman kosteuden säätö.

33 Kuivetusprosessin poistoilmamäärä pidetään yleensä vakiona ja se on mitoitettu kuljettamaan maksimihalhdutusarvojen mukainen kosteus pois.

6 81627 1 Keksinnön pääverslolla on saavutettavissa huomattava energiansäästö, kun poistoillaan kosteus vaihtuvissa ajotilantelssa pidetään olennaisesti vakiona poisto- ja korvausilmamääriä keksinnön säätöjärjestelmällä säätämällä. Voidaan myös säätää radan lämpötila ennen päällystysasemaa.

5 Tietyillä pastatyypeillä rata el päällystyksen tullessa saa olla liian kuuma.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioissa kaaviolllsestl esitettyihin keksinnön eräi-10 slln sovellutuseslmerkkelhin, joiden yksityiskohtiin keksintöä el ole mitenkään ahtaasti rajoitettu.

Kuvio 1 esittää kaaviolllsestl ja osittain lohkokaaviona keksinnön kokonaisuutta eli sen menetelmän mukaista ohjaus- ja valvontajärjestelmää ja 15 sillä ohjattavaa ja valvottavaa päällystysprosessia.

Kuvio 2 esittää vuokaaviona keksinnön mukaisen järjestelmän toimintaperiaatteen.

20 Kuvio 3 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisen järjestelmän eräästä tietokoneen valvontaruudusta.

Kuvio 4 esittää graafisesti keksinnössä käytettävän avoimen parametrin korjausvakiota ajan funktiona.

25

Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukaisella menetelmällä valvottavan ja ohjattavan prosessin eräs esimerkki, joka seuraavassa selostetaan. Päällystettävä paperlraina tulee päällystysasemalle 30, joka käsittää päällekkäiset päällystystelat 31 ja 32. Päällystystelat 31 ja 32 muodos-30 tavat väliinsä päällystysnlpin N, jossa telojen tai rainan W yhteyteen toispuoleisesti tai molemminpuolisesti syötetty päällystysalne kuten liima tai pasta puristetaan rainaan W. Päällystysnlpin N jälkeen raina W on päällystysalneen kostuttama ja se siirtyy pystysuorana juoksuna päällys tyskuivatukseen.

35

II

7 81 627 1 Päällystyskulvatinykslkkö käsittää rainan W kulkusuunnassa ensimmäisenä infrakuivattimen 44, jossa rainaan kohdistetaan Infrasäteilyä R molemmin puolin tai toispuoleisesti.

5 Infrayksikön 44 jälkeen ralna johdetaan kolmeen peräkkäiseen le1juku ivatinyksikköön 40,50 ja 55. Leljukulvatlnykslköt 40,50 ja 55 käsittävät yläpuoliset kotelo-osat 41,51 ja 56 ja alapuoliset kotelo-osat 42,52 ja 57, jotka rajoittavat keskenään käslttelyvällt 43,53 ja 58, joissa rainaa kosketuksettomastl sinänsä tunnetusti kuivatetaan ja kannatetaan 10 kuumilla llmasulhkullla, soplvlmmin molemminpuolisesti. Viimeisen leiju-kuivatlnyksikön 55 jälkeen ralna siirtyy osittain kuivattuna jälkikui-vatinyksikBlle 60, joka on lyhyt monlsyllnterikulvatln, joka muodostuu kuivatussylinterelstä 61,62,63,64 ja 65. Täysin kuivattu ralna johdetaan tämän jälkeen juoksuna wout esimerkiksi rullaimelle tai vastaavalle. 15

Edellä on päällystys- ja kuivatusprosessl esitetty varsin kaaviolll-sestl. Eräs tarkempi esimerkki prosessista, jonka yhteydessä keksinnön mukaista ohjaus- ja valvontajärjestelmää voidaan käyttää on esitetty hakijan Fl-patenttihakemuksessa no 862427 (jätetty 6.6.1986). Tässä 20 hakemuksessa on esitetty tarkemmin yhdistetty infra-leijukulvatln sekä leljukulvattlmen rakenteita ja toimintaa.

Kuviossa 1 on esitetty kaavlollleestl keksinnön mukaista valvontajärjestelmää yksikkönä 100 joka toimii yhteistoiminnassa prosessitieto- 25 koneen 110 kanssa. Koska keksinnön mukaista järjestelmää voidaan käyttää edellä selviävällä tavalla myös säätöön, on kuviossa 1 kaaviollisesti esitetty säätöykelkkö 150, joka ohjaa prosessia, jota kuviossa 1 on lisäksi esitetty kaavlollleestl lohkona 200.

30 Keksinnön mukaisessa menetelmässä suoritetaan päällystyksen ja päällystys-kuivatuksen yhteydessä suuri joukko eri prosesslparametrlen mittauksia, jolta kuviossa 1 on havainnollistettu ympyröiden sisälle sijoitetuin viitenumeroin 1-25. Seuraavassa esitetään luettelo eri viitenumerojen 1-23 tarkoittamista mittauksista.

35 8 81 627 1 1*19 Rainan pintapaino (g/m^) 2.20 Rainan kosteus (%) 3.21 Rainan lämpötila (°C) 4 Infrakuivattimeen syötetty teho (kW) 5 5,6,7 Puhallusilman lämpötila (°C) 8,9,10 Ylälaatikon paine (Pa) 11,12,13 Lämmitysteho (höyrylämmitteinen leijukuivatin: bar tai kaasulämmitteinen leijukuivatin: kg/h) 14,15,16 Alalaatikon paine (Pa) 10 17 Sylintereitten höyrynpaine (bar) 18 Höyrymäärä sylintereille (t/h) 22 Päällysteen lämpötila (°C) 23 Konenopeus (m/min) 24 Rainan kosteus, lämpötila ja päällyetekerroksen kuiva-aine- 15 pitoisuus ensimmäisen kulvattimen 40 jälkeen 25 Rainan kosteus, lämpötila ja päällyetekerroksen kuiva-ainepitoisuus toisen kulvattimen 50 jälkeen

Edellä esitetyn mukaisesti mitataan ennen päällystysasemaa ja sen pääl-20 lystysnippiä N rainasta W rainan W pintapaino (mittaus 1), rainan kosteus (mittaus 2) ja rainan W lämpötila (mittaus 3) ja näin aikaansaadut mittaussignaalit johdetaan keskusyksikköön 100 yhteen a kautta. Päällys-tysasemalla mitataan esimerkiksi syötettävän päällysteen lämpötila ja mittaussignaali siirretään yhteen k kautta keskusyksikölle 100. Leiju-25 kuivatusyksiköillä 40,50,55 mitataan yläpuolisiin yksiköihin 41,51 ja 56 syötettävien puhallusilmojen lämpötilat mittauksina 5,6 ja 7 sekä mainittujen ylälaatikkoyksikköjen paineet mittauksina 8,9 ja 10 ja nämä mittaustulokset johdetaan yhteiden c ja d kautta keskusyksikölle 100. Infra-yksikön 44 yhteydessä suoritetaan sähkötehon mittaus 4, joka mittaustulos 30 johdetaan yhteen b kautta keskusyksikölle 100. Vastaavasti suoritetaan ensimmäisen leijuyksikön 40 lämmitystehon mittaus 11, toisen leijuyksikön 50 lämmitystehon mittaus 12 ja kolmannen leijuyksikön 55 lämmitystehon mittaus 13 sekä alalaatlkoiden 42,52 ja 57 paineiden mittaukset 14,15 ja 16 ja mainitut mittaustulokset johdetaan yhteiden e,f ja g kautta yksi-35 kölle 100. Sylinteriryhmän 60 yhteydessä suoritetaan sylintereiden 61-65 höyrynpaineen mittaus 17 ja höyrymäärän mittaus 18, jotka mittaustulokset johdetaan yhteen h kautta keskusyksikölle 100. Lisäksi suoritetaan jälki-

II

9 81627 Ί kuivattimen 60 jälkeen kuivatusta ralnasta WQut ralnan W plntapainon mittaus 19, ralnan kosteuemlttaus 20 ja ralnan lämpötilan mittaus 21 sekä ralnan W nopeuden mittaus 23, jotka mittaustulokset johdetaan yhteen 1 ja j kautta keskusyksikölle 100.

5

Kuvion 1 mukaisesti ensimmäisen ja toisen kuivatusykslkön AO ja 50 välissä mitataan mlttausanturljärjestely 26 ralnan W kosteus, lämpötila ja päällystyskerroksen kuiva-ainepitoisuus ja näin aikaansaatu mittaustieto johdetaan mittauslähettlmeen 24, joka antaa mittaussignaalien sarjan, 10 joka johdetaan yhtelden c,d kautta mittaus- ja säätöjärjestelmän keskusyksikölle 100. Vastaavasti toisen kuivatusykslkön 50 ja kolmannen kulva-tusyksikön 55 välillä on ralnan W yhteydessä järjestelmässä mlttaus-anturijärjestely 27, josta saatava mittaussignaalien sarja johdetaan mittauslähettlmelle 25, joka antaa mittaussignaalien sarjan, joka myös 15 johdetaan yhtelden c,d keskusyksikölle 100. Keskusyksiköstä 100 saadaan säätösignaalien sarja, jolla ohjataan kuivatusykslköitä 40,50 ja 55 niin, että niiden välissä voidaan hallita ennalta asetetut ja keksinnön mukaisen menetelmän säätö- ja ohjausjärjestelmän myöhemmin selostettavalla tavalla optimoimat ja adaptolmat päällystettävän paperlrainan W 20 paperlrainan kosteus, lämpötila ja/tal päällystyskerroksen kuiva-ainepitoisuuden arvot.

Anturljärjestelyihln 26 ja 27 kuuluvat ralnan W yli polkkisuunnassa ulottuvat mittauspalklt, joissa traversolvat ralnan W kosteuden mittaus-25 anturi ja päällysteen kuiva-ainepitoisuuden mittausanturi ja mahdollisesti myös lämpötila-anturi.

Keksinnön mukainen järjestelmä käsittää edullisesti myös ralnan kosteus-, lämpötila- ja/tal päällystekerroksen kulva-ainepitoisuusmit-30 tauksen. Prosessimallin tarkentamiseksi voidaan järjestelmään liittää yksi tai useampia yllämainituista mittauksista sopiviin kohtiin, esim. kuiva-ainepltol8uusmlttau8 soplvimmin oletetulle jähmealueelle. Keksinnön mukainen simulointi hyödyntää ko. mittauksia adaptoinnissa. Lisäksi järjestelmään on edullista liittää päällyetepastan tiheysmlttaus. 35 Pastan kuiva-ainepitoisuuden on-llne-mittaus on vielä epätarkkaa ja ti-heysmittaus on tarkempi. Määrittämällä laboratoriossa pastan kuiva-ainepitoisuus tiheyden funktiona järjestelmä voi laskea edellisen suu- 10 81 627 1 reen jälkimmäisen mittaustuloksesta. Järjestelmässä voidaan mitata leijukuivattimen poistollman kosteutta. Jos järjestelmällä säädetään leijukuivattimen poistollman kosteutta edellä kuvatulla tavalla, on tämä suure mitattavissa sinänsä tunnetulla laitteella.

5

Seuraavassa selostetaan lähinnä kuvioihin 1 ja 2 viitaten keksinnön mukaisen menetelmän eri vaiheet ja olennaiset piirteet.

Keksinnön menetelmässä sovelletaan myöhemmin tarkemmin selostettavaa 10 prosessimallia, joka on luotu ohjattavan prosessin 200 tai sen vastineen koeajojen, edellä kuvion 1 yhteydessä selostettujen mittausten 1-25 ja kuivatusteorlan perusteella. Edellä mainitun prosessin perusteella tehdään myöhemmin tarkemmin selostettava tietokonesimulointi-ohjelma, joka on ohjelmoitu laskemaan ainakin eri kuivatusykslkköjen 15 44,40,50,55 ja 60 haihdutustehot ja päällystettävän paperirainen W

kosteuden, lämpötilan ja päällystekerroksen kuiva-ainepitoisuuden kunkin kuivatusyksikön 44,40,50,55 ja 60 jälkeen sekä myös päällysteaineen jähme-alueen sijainnin. Mainittuun slmulointiohjelmaan syötetään myöhemmin tarkemmin selostettavasta lajikartasta ajettavana olevan rainalajin mukai-20 set lajikohtaiset arvot, jotka muodostavat keksinnön mukaisen ohjausmenetelmän asetusarvoparametrisarjan. Slmulointiohjelmaan syötetään tietyin väliajoin automaattisesti uudet lähtöarvot, joina käytetään päällystysprosessin eri mittausantureilta 1-25 saatuja prosessi-parametrien mitta-arvoja ja lisäksi myös laboratoriossa analysoituja 25 raina- ja päällystenäytteitä. Keksinnön mukaisesti mainitun prosessimallin epätarkkuudet minimoidaan soveltaen adaptoituvaa prosessimallia, johon on jätetty tietty tai tietyt parametrit muuttujiksi joka/jotka adaptoidaan oikeaan suuntaan prosessin 200 uusista lähtöarvoista siten että prosessimalli antaa tulokseksi mitatuille parametreille mlttaus-30 tuloksia vastaavat arvot. Mainittuna avoimena prosessiparametrinä käytetään sopivimmin lämmön- ja massansllrtokerrolnta kuivattavan radan ja sitä ympäröivän ilman välillä.

Keksinnön mukaisen järjestelmän yleisrakenne selviää kuviosta 2.

35

Seuraavassa selostetaan prosessltietokoneen 110 liittyminen prosessiin.

li 11 81627 1 Prosessitietokone 110 keskustelee prosessin kanssa SIP-aseman (SIPS * Serial Interface Process Station) I/O-ohjelmlston välityksellä. Perusohjelmisto pyörittää SIPS:n käyttöjärjestelmää» kun taas sovellutus-ohjelmisto vastaa tiedonkulusta prosessista prosessltletokoneeseen 110.

5

Proseeeltletokoneen käyttöjärjestelmää selvitetään seuraavassa tarkemmin. Tämän lisäksi se sisältää ohjelmat SIP-asemalta tulevan tiedon vastaanottoon ja muokkaamiseen» näyttöruudun graafiseen (kuvio 3) toteutukseen, trendlnäyttölhin (kuvio A)» tiedon tallentamiseen sekä simulointiin.

10

Seuraavassa selostetaan keksinnössä sovellettavan käyttöjärjestelmän eräs esimerkki.

Valvomotiloihin sijoitettavaan tietokoneeseen 110 on tehty menu-tyyppinen 15 käyttöjärjestelmä, jossa käyttäjä saa menuvalikossa liikkumalla valita haluamansa toiminnot. Päävalikko voi olla seuraavanlainen taulukko: 1. Valvonta 2. Valitse laji 20 3. Muuta ajoparametreja A. Päivitä lajlkartta Päävalikosta siirrytään eri alivallkkoihln, joista voidaan valita lisätoimintoja kullekin pääryhmälle. Esim. valinta "Valvonta” tulostaa näyt-25 töön seuraavanlaisen allvallkon: 1.1 Asemien valvontakuvat 1.2 Asemien tavoltekuvat 1.3 Asemien ajokartat 30 l.A Koneen ajokartta 1.5 Trendinäytöt 1.6 Pylväsdiagrammit

Ajoparametreista todettakoon» että sovellusohjelma on rakennettu siten, 35 että tietyt kiinteät ajoparametrit ovat muutettavissa käyttäjäjärjestel-mästä käsin. Tällaisia parametreja ovat: 12 81 627 1 - Pastan kuiva-ainepitoisuus - Käytössä olevien sylinterien lukumäärä - Pastan immobillsaation kuiva-ainepitoisuus eli ns. Jähmepiste 5 Seuraavassa selostetaan tulostuskuvat. Päänäyttönä valvontajärjestelmässä on jokaiselle päällystysasemalle kuvion 3 osoittama valvontanäyttö, josta nähdään kuivatuksen kannalta tärkeät tiedot.

Lisäksi voidaan tulostaa eri trendlnäyttöjä. Esim. slmulolntiohjelmiston 10 sisältämä avoin parametri ajan funktiona antaa käyttäjälle ensi käden tietoa mahdollisesta häiriöstä tai viasta prosessissa: jos parametri-arvossa tapahtuu äkkinäinen tason muutos» indikoi se muutoksesta prosessissa. Kuviossa 4 on esimerkki tästä näyttötyypistä, kun avoimena parametrina on em. lämmön- ja massansiirtokerroln kuivatusilman ja kul-15 vattavan radan ja sitä ympäröivän ilman välillä.

Avoimen parametrin lisäksi on edullista tulostaa esim. seuraavieta suureista trendlnäyttöjä: 20 - leijujen puhallusllman lämpötila - kokonaisenergiankulutus - kokonaishaihdutus - kokonaiskaasu-/höyrymäärä 25 Seuraavassa selostetaan menetelmän katkot ja hälytykset. Tieto katkon alkamisesta saadaan binääritietona SIPS-yksikön kautta. Kun katkotieto saadaan, simulointiohjelmisto pysähtyy paikalleen, jolloin mm. valvonta-kuviin jää katkoa edeltänyt tilanne. Tämän tiedon avulla voidaan prosessi nopeasti ajaa entiseen tilaansa. Katkon päättymlstiedon tultua jär-30 jestelmä aloittaa automaattisesti toimintansa.

Keksinnön mukaisen järjestelmän avulla saadaan selville miten haihdutus jakautuu kulvatusykslkölden välillä. Saadut haihdutusarvot adaptoituvat vastaamaan manuaalisesti otettavien kosteusnäytteiden arvoja.

35

Keksinnön mukaisen järjestelmän avulla voidaan toistaa samanlainen haihdutus tietylle lajille eri ajojaksoilla. Keksinnön mukaisen järjestelmän 13 81 627 1 avulla saadaan lisätietoa pyrittäessä kuivatuksen optimointiin laadun, tehokkuuden ja/tal energiankäytön suhteen. Lisätieto saadaan päivittämällä optimaalisia ajotilantelta laitteiston muistiin eri haihdutusolo-suhtelssa. Samalla kerätään laatutietoa laboratoriotesteillä sekä pääl-5 lystyskoneella tehtävillä mittauksilla. Tämän tiedon perusteella on luotavissa lajlkartasto, joka kertoo miten eri paperilajit pitää kuivattaa.

Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa kekslnnö eri yksityiskohdat voivat valh-10 della ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä.

15 20 25 30 35

Claims (10)

1. Menetelmä rainan (W) päällystyskuivatuksen säädössä, ohjauksessa ja/tai valvonnassa, jossa menetelmässä jatkuva paperi- tai kartonkirai- 5 na (V) johdetaan yhden tai useamman päällystysaseman (30) läpi, jossa sen toiselle tai molemmille puolille syötetään päällystettä, jolla käsitelty raina (Wx) johdetaan päällystyskuivatukseen yhden tai useamman kuivattimen (44,40,55,60) läpi, jossa/joissa käytetään monisylinteri-kuivatusta (60) ja/tai kosketuksetonta ilmaleijukuivatusta (40,50, 55) 10 ja/tai infrasäteilykuivatusta (44), jossa menetelmässä käytetään prosessin ohjaukseen tietokonetta (110), jossa menetelmässä sovelletaan prosessimallia, joka on luotu ohjattavan prosessin tai sen vastineen koeajojen, on-line mittausten ja/tai kuivatusteorian perusteella, jossa menetelmässä kuivatusmalliin syötetään ns. laji- eli reseptikartasta 15 ajettavana olevan rainalajin mukaiset lajikohtaiset asetusarvoparamet-rit ja simulointiohjelmaan syötetään tietyin väliajoin uudet lähtöarvot, joina käytetään päällystyskuivatusprosessin eri antureilta (1-25) saatuja prosessiparametrien mitta-arvoja (a-k) ja mahdollisesti laboratoriossa analysoituja raina- ja päällystenäytteitä, ja jossa menetel-20 mässä prosessimallin epätarkkuuksien minimoimiseksi menetelmässä sovelletaan adaptoituvaa prosessimallia, missä tarkoituksessa prosessimalliin jätetään tietty tai tietyt parametrit muuttujiksi, joka/jotka adaptoidaan oikeaan suuntaan prosessin uusista lähtöarvoista siten, että prosessimalli antaa tulokseksi mitatuille parametreille mittaustu-25 loksia vastaavat arvot, tunnettu siitä, että mainitun prosessimallin perusteella lasketaan ainakin päällystettävän paperirainan kosteus, lämpötila ja/tai päällystekerroksen kuiva-ainepitoisuus kunkin mainitun kuivattimen jälkeen ja että mainittuna muuttujaparametrinä tai -parametreinä mitataan rainan kosteus, lämpötila ja/tai päällysteker-30 roksen kuiva-ainepitoisuus.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun prosessimallin perusteella lasketaan lisäksi eri kuiva-tusyksikköjen haihdutustehot ja/tai päällystettävän paperirainan kuiva- 35 ainepitoisuudet ja lämpötilat kunkin mainitun kuivattimen jälkeen. Il 15 81 627

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää käytetään päällystyskuivatusprosessin valvontaan ja että valvontajärjestelmässä näytetään käyttäjälle simuloidut arvot haihdutukselle, paperirainan kosteuksille, lämpötiloille ja/tai pääl- 5 lystekerroksen kuiva-ainepitoisuuksille ja/tai prosessista mitattuja vastaavia suoria mittausarvoja ja/tai päällystepastan jähmealueen sijaintia.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 10 että menetelmän mukaisesti toimivalla valvontajärjestelmällä kerätään tietokoneen muistiin päällystyskuivausprosessin kannalta tärkeitä ajo-paparametreja, joita käytetään hyväksi kuivausprosessin ohjaus- ja valvontaj ärjestelmässä.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää käytetään päällystyskuivatuksen optimointiin päällystettävän rainan laadun, kuivatustehon tai energiankäytön suhteen eri kuivatusyksikköjen välillä.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että avoimeksi muuttujaksi jätettynä prosessiparametrina käytetään lämmön- ja massansiirtokerrointa kuivattavan radan ja sitä ympäröivän ilman välillä.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää käytetään päällystyskuivatusprosessin ohjaukseen siten, että menetelmällä säädetään optimaaliset puhallusilman lämpötilalle ja nopeudelle ja/tai käytettävän infrakuivattimen sähköteholle ja/tai höyryllä kuumennettavien kuivatussylinterien höyrynpaineelle. 30

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen menetelmä, tunne ttu • · siitä, että menetelmällä kerätään ajoparametreista ja simuloiduista ar voista tietoja eri haihdutusolosuhteissa laitteiston tietokoneen muistiin ja että samalla kerätään laatutietoja laboratoriotesteillä sekä 35 päällystyskoneella tehtävillä mittauksilla ja että edellä mainittujen tietojen perusteella luodaan päällystettävien eri laatujen lajikartto- « 81627 ja, jolta käytetään hyväksi menetelmässä lajikohtaisina asetusarvopara-metrisarjoina.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu 5 siltä, että menetelmällä ohjataan prosessia sen eri kuivatusenergia- muotoja, kuten kuivatussyllnterelhln syötettävän höyryn, Infrakuivatti-miin syötettävän sähkötehon ja leijukulvattimien ilmaa lämmittävän maakaasun osuuksia painottaen ja että menetelmällä verrataan eri ajotavoilla toteutuvia energiakustannuksia keskenään huomioiden kuivattavan 10 radan laatuominaisuudet.

10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmää käytetään päällystyskuivatusprosessin katkojen yhteydessä siten, että kun järjestelmä saa katkotiedon simulointiohjel- 15 misto pysähtyy paikalleen, missä yhteydessä tallennetaan katkoa edeltänyt prosessitilanne, ja että mainitun tilannetiedon avulla katkon jälkeen prosessi ajetaan olennaisesti entiseen tilaansa sopivimmin siten, että katkon päättymistiedon tultua järjestelmä aloittaa automaattisesti toimintansa. 20 17 81 627