FI84398B - Foerfarande foer oevervakning och reglering av vaermeekonomi i en torkmaskin. - Google Patents

Description

1 84398

Menetelmä kuivauskoneen lämpötalouden valvontaan ja säätöön Tämä keksintö koskee menetelmää kuivauskoneen ja sen lämmön-talteenottolaitteiden energiatalouden valvomiseksi ja ohjaamiseksi ja laitteiden kunnon valvomiseksi sekä vikojen ja virhetoimintojen paikantamiseksi, jolloin tuotteesta poistetaan vettä ilmanvaihdon välityksellä säätämättä tuotteen loppukoeteutta ja koneen ilmavirtauksia säädetään mittaamalla kuivaustapahtumaan vaikuttavia parametreja ja laskemalla niistä ainakin kuivausilmavirtojen automaattista säätöä varten tunnuslukuja poistoilmavirran vesisisällön pitämiseksi korkeana ja energiankulutuksen pitämiseksi pienenä.

Kuivauskoneen käyttökustannuksista merkittävän osan muodostavat lämpöenergiakuetannukset. Koska kuivatuksessa kuluu energiaa paitsi veden höyrystämiseen kuivattavasta tuotteesta myös poistettavan vesihöyryn kuljetuksessa käytettävän ilman lämmitykseen poistolämpötilaan, on koneen lämpötalouden kannalta tärkeää, että koneen ilmalaitteita säädetään optimaalisesti .

Näin ollen sekä paperikoneessa että missä tahansa muussa veden haihduttamiseen perustuvassa kuivauskoneessa energian kulutuksen minimointi edellyttää poistoilman mahdollisimman suurta vesisisältöä, joka saavutetaan pitämällä poistoilma-virta mahdollisimman pienenä. Tämä parantaa oleellisesti myös mahdollisesti käytettävän lämmöntalteenottolaitteiston läm-möntalteenottotehoa ja pienentää puhaltimien ottamaa tehoa.

Seuraavassa selostetaan aluksi esimerkinomaisesti paperikoneen kuivausosi1la kulkevia kuiva-aine- ja vesivirtoja <kg/h>: 2 84398

Kohta paperikoneella Kuiva-aine Vesi Yhteensä

Puristinosan jälkeen 17 600 26 400 44 000

Haihdutus alkukuivaajalla - 21 850 - 21 850

Ennen liimauspuristinta 17 600 550 18 150 Täyteainelisäys puristimella + 1 000 + 7 450 + 8 450

Liimauspuristimen jälkeen 18 600 8 000 26 600

Haihdutus jälkikuivaajalla - 6 600 - 6 600 Jälkikuivaajän jälkeen 18 600 1 400 20 000

Esimerkkitapauksessa haihdutus on siis yhteensä 28 450 kg/h. Jos kuivausosaan tulevan ilman vesisisältö olisi 0,01 kg/kgDA (kg vettä kg kuivaa ilmaa kohti) ja kuivausosan poietoilman vesisisältö olisi 0,16 kg/kgDA, olisi poistoilmavirta n.

190 000 kg/h, eli n. 6,7-kertainen haihdutukseen ja n.

9,5-kertainen tuotantoon verrattuna. Jos sen sijaan poietoilman vesisisältö olisi vain 0,13 kg/kgDA olisi poistoilmavirta tällöin n. 237 000 kg/h.

Es imerkkitapauksessa lämpötehon tarve pienemmällä poistoilma- virralla on n. 26 400 kW ja suuremmalla n. 27 800 kW, jos o kuivausosan poietoilman lämpötila on 85 C ja ulkoilman lämpö-o tila 0 C. Erotus 1 400 kW johtuu ylimääräisen poistoilmavir-ran lämmityksestä. Myös lämmön talteenotto jää n. 1 500 kW tehottomammaksi suuremmalla poistoilmavirralla.

Kuivatuksen taloudellisuutta kuvaavat parhaiten tunnusluvut "ominaiepoietoilmavirta” kg/kgH20 (poistoilma haihdutettua vesikiloa kohti), joka esimerkkitapauksessa on 6,67 tai 8,33 kg/kgH20 sekä "ominaisenergiankulutus" kWh/kgH20 (energian kulutus haihdutettua vesikiloa kohti). Jälkimmäinen on riippuvainen mahdollisesti olemassa olevasta lämmön talteenotto-laitteistosta. Jos olemassa olevan lämmöntalteenottolaitoksen koko talteenottoteho voidaan hyödyntää, joudutaan tarpeettoman suuren poistoilmavirran aiheuttama alentunut lämmön talteenottoteho korvaamaan primäärienergialla, mikä huonontaa koneen lämpötaloutta.

3 84398

Kuivauskoneiden lämpötalous on sitä parempi mitä pienempi on koneen ominaispoistoilmavirta. Rajan poistoilmavirran pienentämiselle asettavat koneen rakenteelliset seikat, kuten kone-kaavun lämpöeristys ja tiiviys. Konekaavusta poistuva ilma ei voi keskimäärin olla kovin lähellä ilman kastepistettä, koska konekaavun eri osissa ilman vesisisältö vaihtelee laajoissa rajoissa. Myös konekaavun sisäpuolisten rakenteiden lämpötilat vaihtelevat ja ovat paikoitellen alempia kuin poistoillaan lämpötila. Poistoilman vesisisältö on pyrittävä pitämään vähintään sen suunnitteluarvossa, joten poistoilmavirta on suhteutettava sen hetkiseen haihdutukseen. Tämä vaihtelee varsinkin hienopaperikoneilla laajoissa rajoissa eri paperilaaduilla. Onkin todennäköistä, että usean paperikoneen kuivaus-osat toimivat kaukana optimista lämpötalouden kannalta.

Toinen tärkeä seikka kuivauskoneen toiminnassa on konekaavun sisä- ja ulkopuolella vallitsevien ilmanpaineiden ero. Lämpimän ja kostean ilman tiheys kaavun sisällä on noin kolmanneksen pienempi kuin sen ulkopuolella olevan ilman tiheys.

Tämä aiheuttaa kaavun sisällä ylöspäin siirryttäessä kasvavan ylipaineen, jolloin kaavun seinämän radanvienti- ja muista aukoista kuumaa ja kosteaa ilmaa virtaisi konesaliin aiheuttaen kaavun ulkopuolisissa kylmissä rakenteissa kondenssi-haittoja. Tämä haitta estetään alentamalla kaavun sisäpuolen painetta säätämällä kaavun korvausilmavirta sopivasti pois-toilmavirtaa pienemmäksi, jolloin näiden säädettävien ilmavirtojen erotus korvautuu kaavun seinämän aukkojen vuotoilma-virtauksi11a. Säätö pyritään toteuttamaan siten, että halutulla korkeustasolla, yleensä radanvientiaukkojen korkeudella, kaavun seinämän yli vallitseva paine-ero on nolla. Tämä ns. "0-tason säätö" on tärkeätä myös siksi, että nollatason ollessa liian korkealla kaavun aukoista virtaa kylmää ilmaa kaavun sisälle aiheuttaen siellä kondenssihaittoja.

4 84398

Edellä kuvattua poietoilman vesisisältöä sekä kaavun nollata-son säätöä on paperikoneilla pyritty säätämään, mutta huonolla menestyksellä. Poietoilman vesisisältöä on säädetty mittaamalla poietoilman kosteuspitoisuus jonkin sopivan yksittäisen anturin avulla ja säätämällä sitten suoraan juuri poistoilmavirtausta puhaltimella tai säätöpellei 1lä niin, että ennalta määrätty vesisisältö saavutetaan. Nollatasoa ei käytännössä suoranaisesti "säädetä", vaan korvausilmape1tien asento asetellaan poistoilmapuhaltimen kierrosluvun tai poistoilmapeltien asennon perusteella käyttäen hyväksi ennalta tehtyä koemittaussarjaa, te. yksittäisen kokemuspohjaιsen tiedon perusteella.

Tunnetuilla menetelmillä on huomattavia haittapuolia. Vain koesarjoihin perustuva nollatason säätö on jo sinänsä epätarkka ja lisäksi epäluotettava siksi, että monet tekijät ilmanvaihto- ja lämmöntalteenottolaitoksessa ovat voineet muuttua koemittausten jälkeen. Lisäksi lämmöntalteenottolaitteiden toiminnasta ja erityisesti siitä, toimivatko ne optimiolosuhteissa ei ole luotettavaa tietoa.

Energiatalouden ohjaus on oleellinen suure paperinvalmistuksessa, jossa haihdutettavat vesimäärät tuotetta kohti ovat suuret. Tuotteen kosteuden mittaus taas ei ole ongelma, koska paperiradan kosteus voidaan tarkasti mitata ja säätää paikan päällä jatkuvana prosessina.

Esimerkiksi julkaisuista FI-73819, FI-31141 ja FI-58021 on tunnettua tuotteen kosteuden säätö. Niillä siis pyritään saamaan tuotteen kosteus haluttuun arvoon tilanteessa, jossa kyseistä tuotteen kosteutta ei voida mitata. Julkaisut koskevat pääosin puutavaran tai tupakanlehtien tai selluloosamassan, joiden minkään kosteutta ei voi luotettavasti mitata prosessissa, kosteuden säätöä. Näin ollen näissä julkaisuissa on parhaimmillaankin etsitty epäsuoraa keinoa tuotteen kosteuden selvittämiseksi. Verrattuna tämän hakemuksen lähtökoh- 5 84398 tana olevaan alueeseen on mainittujen julkaisujen sovellutusalueella kosteuteen sitoutuneella energialla tai vast, energiataloudella hyvin vähäinen merkitys, koska haihdutettava vesimäärä on pieni suhteessa tuotteen painoon.

Julkaisussa FI-73819 mitataan tulevan ja lähtevän tuotteen kosteus, kiertoilman kosteus ja lämpötila sekä viilun nopeus. Vastaavasti julkaisussa säädetään kiertoilman, poistoilman ja viilun nopeutta, jolloin tavoitteena on lähtevän tuotteen oikea kosteus. Energiatalouteen ei kiinnitetä huomiota eikä sitä esitetyllä mittaueauure-säätöauure-järjestelyllä voida optimoida.

Julkaisut FI-31141 ja FI-58021 kohdistuvat myös tuotteen kosteuden säätöön siten, että kuivaustilan ilman kosteus mitataan joko "rajajäähdytyslämpötilan” tai "paineen" avulla ja ilman kosteus pidetään sen perusteella halutussa arvossa. Säätötekniikka on siten äärimmäisen yksioikoista. Näissä ei tulla lähellekään todellisen energiataloudellisen minimin hakua, eikä edes mitata sellaisen säädön vaatimia suureita.

lisäksi on huomioitava, että ainakin paperikoneella on ilmavirtojen mittaaminen epäluotettavaa monista eri syistä, joten järjestelyt, jotka edellyttävät niiden mittaamista suoraan, eivät sovellu hyvää tarkkuutta ja luotettavuutta vaativaan toimintaan. Mm. tästä syystä on luotettavan mittaustiedon ja oikean säädön saamiseksi tiedettävä esim. konekaavun sisäpuolen ja ulkopuolen paine-erot. Julkaisusta FI-63631 ilmenee järjestely paine-eron toteamiseksi yhdestä kohdasta. Tällainen mittaus ei anna tarkkaa tietoa eri kohdissa vallitsevista pameeuhteista .

Keksinnön tarkoituksena on siten saada aikaan menetelmä, jolla saadaan jatkuvasti säädettyä kuivauskoneen poistoilman vesisisältöä tai poistoilman kastepisteen ja lämpötilan välistä marginaalia. Lisäksi tavoitteena on saada aikaan menetelmä, 6 84398 jolla saadaan jatkuvasti säädettyä kuivauskoneen kaavun sisä-ja ulkopuolen paine-eron nollatason korkeus ennalta määrättyyn kohtaan. Ja vielä tavoitteena on saada aikaan menetelmä, jolla saadaan kuivauskoneen ja sen lämmöntalteenottolaitteiden energiataloudesta sellaisia tietoja, että laitoksen energiankulutus voidaan säätää mahdollisimman alhaiseksi ja jolla saadaan sellaiset tiedot eri lämmöntalteenottovaiheista, että koko laitteiston eri päätoimintojen toimivuutta ja kuntoa voidaan seurata kunnossapitoa varten. Tuotteen loppukosteuteen ei tässä yhteydessä kiinnitetä lainkaan huomiota.

Keksinnön mukaisella menetelmällä saadaankin ratkaiseva parannus edellä esitetyissä epäkohdissa. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnön tärkeimpänä etuna voidaan pitää sitä, että kuivaus-koneen energiankulutuksesta sekä sen ilmanvaihto- ja lämmöntalteenottolaitteiden prosessiarvoista saadaan jatkuvasti niiden todellista tilaa kuvaavia tietoja, joiden perusteella ilmavirtoja ja muita prosessisuureita voidaan säätää parhaalla mahdollisella tavalla. Varsinkin energiankulutuksen mielessä koko laitteisto voidaan säätää antamaan optimitulos, kun sekä tekniset että taloudelliset tekijät on voitu hallitusti ja halutulla tavalla huomioida. Tämän lisäksi saadaan keksinnön avulla tulostettua sellaiset tiedot, että ilmanvaihto- ja lämmöntalteenottolaitteiston eri pääkomponenttien todellisia toiminta-arvoja voidaan yksityiskohtaisesti verrata niiden tavoitearvoihin, että näiden komponenttien toiminnan sopivuutta voidaan seurata ja säätää ja että näiden komponenttien mahdollisista toimintahäiriöistä ja vioista saadaan välittömästi täsmällistä tietoa.

Keksinnön mukaisella menetelmällä vältytään kokonaan ilma-laitteiden ilmavirtojen jatkuvilta mittauksilta, joiden suoritus ilmakanavien suuruuden ja niiden puuttuvien riittävän 7 84398 pitkien suorien osien takia on useimmissa tapauksissa erittäin vaikeata ja epäluotettavaa.

Poistoilmavirtausta säädetään joko poistoilmapuhaltimen kierrosluvulla tai puhaltimen johtosiipisä1eikö11ä tai erillisellä säätöpe11i1lä vaihtoehtoisesti joko siten, että poistoil-man kastepisteellä ja lämpötilalla on haluttu marginaali tai siten, että poistoilman vesisisällöllä on haluttu arvo.

Korvausilmavirtausta säädetään joko korvausilmapuha1timen kierrosluvulla tai puhaltimen johtosiipisä1eikö1lä tai erillisellä säätöpe 11i1 lä siten, että konekaavun paine-eron nol-lataso on halutulla korkeustasolla. Säädöt hoidetaan joko koneella olemassa olevalla automaatiojärjestelmällä tai erillisillä yksikkösäätäjillä ja erillisellä mikroprosessorilla, joka suorittaa tarvittavat laskutoimitukset.

Menetelmä perustuu konekaavun poistoilman ja sali-ilman olo-tilamittauksiin (ilman lämpötila ja kastepiste tai vaihtoehtoisesti märkälämpötila). Näistä arvoista lasketaan ilman vesi- ja lämpösisällöt sekä ominaispoistoilmavirta ja ominais-energiankulutus. Koneen olemassa olevasta automaatiojärjestelmästä ja/tai koneen muusta instrumentoinnista saatavien ja osittain lajikohtaisten tuotanto- ja kuiva-ainearvojen perusteella lasketaan koneen kokonaishaihdutus, josta lasketaan koneen poistoilmavirta ja energian kulutus. Jos koneella on lämmön talteenottojärjestelmä, voidaan ilmalaitteissa sopivista kohdista suoritettavien ilman lämpötila- ja vesisisältö-mittausten perusteella laskea koneen korvausilmavirta ja konesalin tuuletusilmavirta sekä koneen ja konesalin ilma-ja lämpötaseet.

Kuivausosan konekaavun paine-eron nollataeon säätö perustuu kaavun seinämässä korkeussuunnassa tasavälein sijaitsevista ilman virtaussuunnan mittausantureista (esim. 10 - 20 kpl, väli esim. 20 - 10 cm) saatavaan tietoon nollataeon korkeudesta .

8 84398

Seuraavaeea keksintöä selvitetään yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin piirustuksiin.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti tyypillisen kuivauskoneen il-malaitteita mittauspisteinään, kuviot 2A ja 2B esittävät periaatteellisesti kaavun paine-eroanturia ja sen kytkentää, jolla "nollataso" ilmaistaan, kuvio 3 esittää tulostusta ilma- ja lämpötaseista kuvion 1 ilmalaitejärjestelmässä.

Edustavan ilmanäytteen otto lämpötila- ja vesisisältömittauk-sia varten mitattavista ilmakanavista on ratkaisevan tärkeätä, koska kanavien poikkipinnoilla lämpötilat, vesisisällöt ja virtausnopeudet vaihtelevat laajoissa rajoissa. Näyteilmavir-ta imetään ilmakanavista tapauksesta riippuen vaaka- tai pystysuorilla tai diagonaalisilla näytteenottoputkilla, joissa imureikien koolla pyritään huomioimaan ilmannopeuserot kanavan poikkiprofiilissa. Tämä on tärkeää mm. siitä syystä, että ilma/ilma-lämmönvaihtimet toimivat yleensä ristivirtauspe-riaatteella, mikä aiheuttaa suuria lämpötilaeroja kanavan poikkiprofiilissa.

Kuvio 1 esittää tavanomaista kuivauskoneen ja konesalin ilma-laitekaaviota. Kuivauskoneen 1 <ei esitetty) konekaavusta 2 poistetaan kostea ilma poistoilmavirtauksena 3 lämmöntalteen-ottimien LTO-1, LTO-2 ja LTO-3 kautta, joissa osa poistoilman lämpösisällöstä saadaan talteen kuivaimen korvausilmavirtaan 4 LTO-1:ssä, konesalin tuuletusilmavirtaan 5 LT0-2:ssa ja prosessi- ym. vesiin 6 LTO-3:ssa. Korvaus- ja tuuletusilmaa lämmitetään lisäksi tarvittaessa myös tuorehöyry1lä 7. Kaavioon on merkitty seuraavat lämpötilojen (tl - tll) ja vesisisällön (xl - x6> mittauspisteet: 9 84398 tl, xl = ulkoilma t2, x2 = sali-ilma t3, x3 = konekaavun poistoilma t4, x4 = poistoilma LTO-1 jälkeen t5, x5 = poistoilma LTO-2 jälkeen t6, x6 = poistoilma LTO-3 jälkeen t7, x7 = x2 = korvausilma LTO-1 jälkeen t8, xö = x2 = korvausilma höyryp. jälkeen t9, x9 - xl = tuuletusilma LTO-2 jälkeen tlO, xlO = xl = tuuletusilma höyryp. jälkeen tll, xll = xl = tuuletusilma konesaliin

Muissakin tunnusluvuissa noudatetaan em. viitenumerointia ilmaisemaan suureen paikkaa prosessissa. Ilman vesisisällöt mitataan joko LiCl-kastepisteanturi11a (esim. Foxboro Co:n v. 1948 kehittämällä DEWCEL-anturi1la) tai psykrometrisesti kuiva- ja märkälämpötila-anturei1la. Edellisessä tapauksessa ilman vesisisältö lasketaan anturin mittaamasta lämpötilasta yhtälöstä: (t/a - b) <1> x = 10 , jossa a ja b ovat vakioita

Psykrometrista mittausta käytetään kohteissa, jossa ilman vesisisältö on niin korkea (esim. konekaavun poistoilma), että psykrometrinen mittausmenetelmä antaa paremman mittaustarkkuuden kuin LiCl-anturilla voidaan saavuttaa. Tällöin ilman vesi- ja lämpösisältö lasketaan seuraavista yhtälöistä: (c - (d/e + t')) (2) p' = 10 (3) x' = f * p'/(po - p') ¢4) x = x' - (Ca+Cv*x') * (t-t'> / (Mo+Cv*t-Cw*t') <5) i =Ca*t+x* (Mo+Cv*t) tk = g * (log x + h), joissa i - lämpösisältö, t = kuiva lämpötila, t' = märkä lämpötila, Po = kokonaispaine, p' = kylläisen ilman vesihöyryn osapaine, 10 84398 x' = kylläisen ilman veeiaieältö, x = ilman vesisisältö, tk = ilman kastepiste, Ca = ilman ominaislämpö, Cv = vesihöyryn ominais lämpö, Cw = veden ominais lämpö, Mo = veden höyrystys-lämpö sekä c, d, e, f, g ja h ovat vakioita.

Koneen tuotanto (T, kg/h) saadaan joko koneen automaatiojärjestelmästä suoraan tai lasketaan koneen nopeudesta, pinta-painosta ja rataleveydestä .

Koneen haihdutus H <kg/h) lasketaan koneen tuotannosta ja rainan kuiva-ainepitoisuuksista K (kg/kg): K1 = puristinosan jälkeen K2 = alkukuivaajän jälkeen K3 = liimauspuristimen jälkeen K4 = jälkikuivaajän jälkeen K = kuiva-ainelisäys (kg/h) 1iimapuristime1la

Kuiva-ainepitoisuudet K2 ja K4 saadaan yleensä koneen instrumentoinnista. K1 ja K3 saadaan lajikohtaisesti suoritettujen laboratoriomääritysten perusteella. K3 ja kuiva-ainelisäys liimapuristimella K voidaan myös laskea 1iimapuristimen täyteaineen virtaus- ja pitoisuusmittauearvoista.

Ominaispoistoilmavirta OP (kgDA/kgH20> ja ominaisenergian kulutus OE <kWh/kgH20) lasketaan yhtälöistä: (7) OP = 1 / <x3 - x2) (8) OE = OP * (i3 - i2) / 3600.

Konekaavun poistoilmavirta m2 - m6 (kg/s) lasketaan yhtälöstä: (9) m = H * OP / 3600.

11 84398

Ilmavirran vesisisältö prosessin eri vaiheissa lasketaan yhtälöstä (4), sen lämpösieältö yhtälöstä <5) ja kastepiste yhtälöstä <6). Ilmavirran teho (kW) lasketaan yhtälöstä: (10) P = m * 1 Lämmön talteenotto kussakin lämmönvaihtimessa on yhtä suuri kuin poistoilmavirran tehon ero ennen ja jälkeen kyseessä olevaa lämmönvaihdinta. Korvausilmavirta m7 - m8 (kg/s) ja tuuletusilmavιrta m9 - mlO lasketaan näiden ilmavirtojen lämpösi sä 1 1 oi s tä prosessin eri vaiheissa ja lämmont a 11 eeno 11 o t. e-hoista yhtälön (10) avulla.

Kuivatukseen kuluva "rahavirta" (mk/d) lasketaan yhtälöstä: (10) mk/d = 0,024 * <P4 - P2> * mk/MWh, jossa mk/MWh = lämpöerergian rajahinta.

Edellä esitetyllä tavalla lasketaan kuivauskoneen 1 ja konesalin täydellinen ilma- ja lämpötase, joka tulostetaan taulukon < kuv. 3) muodossa esim. videomonitori1la. Näyttö palvelee lähinnä asiantuntijoita kuivauskoneen lämmöntalteenottolait-teiden eri vaiheiden ja pääkomponenttien lämpötalouden ja kunnon valvonnassa sekä vikojen ja virhetoimintojen paikallistamisessa .

Tuotantohenkilöstöä varten tulostetaan toinen näyttö mieluimmin kaavion muodossa, jossa näytetään vain tärkeimmät mittausarvot . Tässä näytössä esitetään myös ominaiskulutuksen ja ominaispoistoilmavirran tunnusluvut sekä “rahavirran arvo" tuotantohenkilöstön motivaation lisäämiseksi lämpötalouden seurannassa. Edellä mainitut tunnusluvut on syytä myös tulostaa määräaikaisraportointiin kauden keskiarvoina.

Poistoilmavirran 3 säätöpiirin mittausarvoksi tulostetaan vaihtoehtoisesti joko kaavun poistoilman lämpötilan t3 ja i2 84398 kastepisteen tk3 erotus (= lämpötilamarginaa1i) tai vaihtoehtoisesti kaavun poistoilman vesisisältö x3. Jos säädöt toteutetaan erillisillä yksikkösäätäjillä, mittausarvot, syötetään näille standardivirtaviestinä. Säätö toteutetaan esim. normaalina Pl-eäätönä, joka ohjaa joko poistoilmapuhaltimen 8 kierroslukua tai puhaltimen johtosiipisäleikköä tai erillistä säätöpeltiä.

Konekaavun paine-eron nollataso ilmaistaan konekaavun käytön-puoleiseen seinämään asennettavalla anturisarjalla 16, jossa on 10 - 20 kpl erikoisanturia tyypillisesti 20 - 10 cm:n välein korkeussuunnassa. Määrät ja välit valitaan tietenkin halutun mittausalueen mukaan.

Anturin periaate on yksinkertainen ja esitetty kuvioissa 2A ja 2B. Konekaavun seinämän 2 läpi asennettu lämpöä huonosti johtavasta aineesta valmistettu putki 17 vuotaa ilmaa paine-eron suunnasta riippuen konekaavusta ulos tai konekaapuun sisään. Putken sisällä on lämpötilan tuntoeliminä esim. kaksi NTC-vastusta 18 ja 19, jotka mittaavat putken läpi virtaavan ilman lämpötilaa. Anturiin on liitetty myös kaksi muuta samanlaista esim. NTC-vastusta, joista ensimmäinen 20 mittaa kaavun sisäpuolista lämpötilaa ja toinen 21 mittaa ulkopuolista lämpötilaa.

Vastukset on kytketty kuvion 2B mukaisesti si1 täkytkentään <Wheatstone-silta), jonka ulostulojännite Uo vaihtaa suuntaansa paine-eron ja ilman virtaussuunnan vaihtuessa, koska konekaavun sisälämpötila t3 on aina korkeampi kuin konesalin lämpötila t2. Mittaussi1tojen ulostulot liitetään koneen olemassa olevan automaatiojärjestelmän tai erillisen mikroprosessorin analogiaaisäänmenoihin. Prosessori muokkaa mittaustiedoista nollatason säätöpiirin mittausarvoksi viestin, joka on verrannollinen niiden antureiden lukumäärään, jossa ilmavirtaus tapahtuu kaavun sisään. Koska paine-ero kasvaa ylöspäin siirryttäessä, lukumäärä riittää nollatason ilmaisuun anturivälin erotuskyvyllä.

i3 84398

Erityisen edullinen on sellainen rakenne, jossa putket 17 on muotoiltu ohuiksi ja pitkiksi esim. keramiikkaa tai sopivaa muovia oleviksi putkiksi, jotka ulottuvat seinämän läpi sen molempien pintojen ulkopuolelle. Virtaussuunnasta riippuvaa lämpötilaa mittaavat anturit 18 ja 19 on sijoitettu lähekkäin ja likipitäen putken pituussuuntaisten lämpötilaprofii1 ien symmetriataso11e sekä putken seinämistä erilleen sen poikkileikkauksen keskikohdalle. Pysyvästi sisä- ja ulkolämpötilaa mittaavat anturit 20 ja 21 on sijoitettu putken päiden ulkopinnalle ja eristetty putkesta ja sen läpi menevästä virtauksesta. Tällä tavoin rakenteesta saadaan erillinen pienikokoinen anturiyksikkö, ja sen anturit eivät anna virheellistä tulosta esim. kaavun sisälämpötilan ja/tai konesalin lämpötilan muutosten seurauksena.

Säätö toteutetaan normaalina ΡΙ-säätönä, joka ohjaa joko korvaus ilmapuha1timen 9 kierroslukua tai puhaltimen johtoaiipi-säleikköä tai erillistä säätöpeltiä 10. Ratakatko- ja seisok-kitilanteissa sekä poistoilman että korvausilman säätöpiirien ulostulot lukkiutuvat edeltäkäsin aseteltuihin arvoihin, joita voidaan tarvittaessa muuttaa, ja palaavat katkon jälkeen ennen katkoa valinneisiin arvoihin, joissa pysyvät edeltäkäsin asetellun ajan, jotta mittausarvot ehtivät tasoittua ennen kuin säädöt kytkeytyvät päälle.

Koska edellä kuvatut säätötoimenpiteet tapahtuvat jatkuvasti, korjautuvat ulkopuoliset häiriötekijät, kuten ulkoilman lämpötilan ja kosteuden muutokset, konesalin olosuhteiden muutokset, jotka on mahdollisesti tehty muuttamalla konesalin tuuletusilmavirtaa puhaltimella 12 tai säätämällä sen säätö-peltejä 14 tai muuttamalla salin poistoilman puhaltimen 11 tehoa tai muuttamalla ohitusilman säätöpeltien 13 asentoa tai jostain muusta syystä, automaattisesti.

Keksintö ei ole rajoitettu mitenkään vain paperikoneen kui-vausoeaan eikä vain kuvion 1 mukaiseen ilmalaitekaavioon. Me- 14 84398 netelmä on eovellettavissa mihin tahansa kuivausprosessiin, jossa haihtuva kosteus poistetaan ilmanvaihdolla. Ilman kierrot ja lämmönvaihtimet voivat poiketa huomattavasti kuviossa 1 esitetystä. Oleellista kuitenkin on että kaikkien kuivaukseen käytettävien ilmavirtojen lämpötilat ja vesisäiliöt tiedetään ja että kostean poistoilmavirran lämpötilat ja vesisisällöt tiedetään ennen jokaista lämmönvaihdinta ja sellaisen jälkeen, jolloin yhdeksi lämmönvaihtimeksi katsotaan läm-mönvaihdin tai lämmönvaihdinyhdistelmä, jonka lämmitettävä virtaus tai virtaukset tulevat ensimmäisestä tilasta ja päätyvät toiseen tilaan. Tällöin lämpötilat ja vesisisällöt mitataan ennen ja jälkeen tällaisen lämmönvaihtimen.

Claims (6)

84398

1. Menetelmä kuivauskoneen ja sen lämmöntalteenottolait-teiden energiatalouden valvomiseksi ja ohjaamiseksi ja laitteiden kunnon valvomiseksi sekä vikojen ja virhetoimintojen paikantamiseksi, jolloin tuotteesta poistetaan vettä ilmanvaihdon välityksellä säätämättä tuotteen loppukosteutta ja koneen ilmavirtauksia säädetään mittaamalla kuivaustapahtumaan vaikuttavia parametreja ja laskemalla niistä ainakin kuivaus-ilmavirtojen automaattista säätöä varten tunnuslukuja pois-toilmavirran vesisisällön pitämiseksi korkeana ja energiankulutuksen pitämiseksi pienenä, tunnettu siitä, että konekaa-vun poistoilman ja korvausilman sekä salin tuuletusilman ilmavirrat ja lämpövirrat sekä lämpötalouteen vaikuttavat tunnusluvut, joiden perusteella mainitut virtaussäädöt sekä valvonta ja paikannus tehdään, saadaan laskennallisesti konekaa-vun poistoilman ja sali-ilman lämpötilojen ja vesisisältöjen sekä kuivattavan tuotteen tuotantomäärän ja kuiva-ainepitoisuuksien mitattujen arvojen perusteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että konekaavun poistoilman lämpötila ja vesisisältö mitataan ennen ja jälkeen jokaisen tähän ilmavirtaan sijoitetun lämmönvaihtimen, että konekaavun korvausilman ja kone-salin tuuletusilman sekä muiden ilmavirtojen lämpötilat mitataan jokaisen näihin virtauksiin sijoitetun lämmönvaihtimen tai lämmönsyöttökohdan jälkeen ja että ulkoilman ja sali-ilman lämpötilat ja vesisisällöt mitataan, ilma- ja lämpö-virtojen sekä kuivatukeen mainittujen tunnuslukujen laske-miseksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistoilmavirtaa ohjataan sen vesisisällön pitämiseksi korkeana jatkuvasti laskettujen mainittujer. arvojen perusteella siten, että poistoilman vaihtelevien lämpötilojen ja kastepistelämpötilojen erotus on ennalta valitun lämpötila/kastepistemarginaa1 in mukainen. ie 84398

4· Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistoilmavirtaa ohjataan sen vesisisällön pitämiseksi korkeana jatkuvasti laskettujen mainittujen arvojen perusteella siten, että poistoiltaan vesisisältö on ennalta valitun arvon suuruinen.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että konekaapuun tulevaa korvausil-mavirtaa säädetään jatkuvasti laskettujen mainittujen arvojen perusteella sellaiseksi, että konekaavun sisä- ja ulkopuolen paine-eron nollataso on pystysuunnassa ennalta määrätyllä korkeudella, ja että tämä nollataso ilmaistaan useiden kone-kaavun seinämään korkeussuunnassa sijoitettujen antureiden sarjalla <16), joissa konekaavun lämpimän sisäpuolen ja tätä kylmemmän ulkopuolen välinen paine-ero tunnistetaan sen pienissä seinämäaukoissa aiheuttaman ilmavirtauksen lämpötilan eroista kaavun sisä- ja ulkopuolen lämpötiloihin verrattuna.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että konekaavun lämpimän sisäpuolen ja tätä kylmemmän ulkopuolen välinen paine-ero tunnistetaan neljän siltaan kytketin lämpötila-anturin (18, 19, 20, 21) avulla, joista sillan vastakkaisissa haaroissa olevat kaksi anturia (20, 21) mittaavat pysyvästi kaavun sisälämpötilaa ja vastaavasti ul-kolämpötilaa ja joista sillan toisissa vastakkaisissa haaroissa olevat kaksi muuta anturia (18, 19) on sijoitettu mai nittuihin seinämäaukkoihin mittaamaan virtaussuunnasta riippuvaa lämpötilaa, joka osoittaa kyseisen virtauksen ja paine-eron suunnan. 17 84398