JP2003239186A - 分別システムを調整する方法とこの方法を実施するために適した分別システム - Google Patents

分別システムを調整する方法とこの方法を実施するために適した分別システム

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JP2003239186A
JP2003239186A JP2002355013A JP2002355013A JP2003239186A JP 2003239186 A JP2003239186 A JP 2003239186A JP 2002355013 A JP2002355013 A JP 2002355013A JP 2002355013 A JP2002355013 A JP 2002355013A JP 2003239186 A JP2003239186 A JP 2003239186A
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fractionation
sorting
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fraction
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Samuel Schabel
シャーベル ザミュエル
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    • D21G9/0009—Paper-making control systems
    • D21G9/0018—Paper-making control systems controlling the stock preparation
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 紙製造時に分別システム、特に多段分別シス
テムを調整する方法とこの方法にしたがって動作する分
別システムである。 【解決手段】分別システムに供給される繊維懸濁液は少
なくとも一つの微細留分と一つの粗大留分とに分離さ
れ、粗大留分の少なくとも一部は再び分別され、少なく
ともそれによって得られた微細留分はこの分別プロセス
に戻され、入力側と出力側とにおけるマスフローはオン
ライン測定および／または計算によってこの分別システ
ムの各分別段階で検出され、得られた値はこの分別シス
テムの数学的モデル化と状態調整とのためにこの分別シ
ステムに関連したプロセッサに供給され、出力側のマス
フローおよび／または分別システムの選択可能なマシン
パラメータは生産量、効率、繊維損失などといった事前
設定可能な目標パラメータによって影響される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の前文に
よる紙の製造時に分別システム、特に多段分別システム
を調整する方法に関し、またこの方法を実施するために
適した分別システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】紙製造用の分別システムは、繊維懸濁液
を少なくとも二つの部分すなわち、いわゆる微細留分と
いわゆる粗大留分とに分離するために役立つものであ
り、この微細留分は繊維懸濁液に含まれる水の大部分に
在って可能な限り多くの紙繊維を含んでいるが、これに
対して粗大留分、すなわち分別システムのそれぞれの分
別機に使用されるスクリーン（網）を通過できない留分
は可能な限り少ない繊維と可能であればすべての邪魔な
不純物とを含むべきである。
【０００３】除去すべき邪魔な不純物は幅広いサイズ・
スペクトルを持っているので、より小さな、また極めて
小さな粒子から形成される不純物が繊維と共に微細留分
に入ることは避けられない。微細留分内の不純物部分を
最小にし、分別工場の出力に得られる微細留分に邪魔な
物質が存在するのを可能な限り防止するために、直列お
よび／または並列に接続できる非常に多数の分別機を工
場が備えることを必要とする複雑なおよび／または高価
な分別方法が開発されてきた。しかしながら分別工場の
成功は、使用される分別ユニットの数とそれらの品質と
によるばかりでなく、特に分別方法それ自身の技術的な
プロセス設計によって決定されることが分かっている。
【０００４】すべての高い品質の分別方法は、最終的に
得られる微細留分の可能な最高の純度と、可能な最低の
繊維損失すなわち粗大留分内の最小の繊維部分と、取得
された満足な紙料と認められる最大の生産量とを目的と
している。
【０００５】この目標の取得に関連する特定の問題領域
は、マイナスの意味では新聞に差し込まれる大量の散ら
し広告に起因し、またプラスの意味では平均以上の原材
料品質となる材料処理を促進する原材料価格の下落に起
因し得る原材料品質の変動から来る。このような事情
は、効率とか最小繊維損失といった特定の目標パラメー
タが達成されるように既知の種類の分別システムを制御
あるいは調整することを困難にしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一方
では良好な分別方法の前述の目標が可能な最善の仕方で
達成できるように、また効率、繊維損失といった実施さ
れる調整で事前設定可能な目標パラメータが事前設定で
き、それによって原材料品質の変動が考慮されうるよう
に、請求項１の前文に記載の種類の方法を最適化するこ
とである。
【０００７】
【発明を解決するための手段】この目的は、請求項１に
記載の特徴によって達成される。
【０００８】これに関しては、オンライン測定および／
または計算を介してすべての分別機におけるマスフロー
の完全な平衡化が実施されることと、その使用が行われ
ることと、運転パラメータに対する効率、繊維損失とい
った目標パラメータの依存度が知られていて方程式で記
述できることとが本発明にとって重要である。この理由
から本分別システムは、線形方程式システムによってモ
デル化でき、それからこのモデルは、工場を最適な運転
状態で運転する状態調整器を実現することによって本発
明に依って使用される。
【０００９】事前設定は、状態調整器を介してオペレー
タにより、例えばこの仕方で本分別システムの上位にラ
ンクされる調整コンセプトによって目標パラメータ「生
産量」に加えて目標パラメータ「効率」と「繊維損失」
とに関して行うこともできる。それからこれらの事前設
定は、本分別システムがこの事前設定にしたがって理想
的に運転されるように本発明にしたがって実現された調
整によって調整バルブのための調整変数に変換される。
【００１０】これに関しては、状態調整器を介して調整
バルブが影響されうることばかりでなく、たとえばもし
最小の繊維損失が目標とされる場合に、たとえば分別機
の回転子速度といったマシンパラメータが周波数変換器
を介して影響され得ることは特に有利である。
【００１１】
【実施例】さらに本発明による方法の特に有利な実施形
態と本発明による方法を実施するために適した分別シス
テムは、従属クレームに記載されており、実施例と図面
との参照により説明されるであろう。
【００１２】図１は、分別機の特定の選択可能なパラメ
ータが微細留分の純度、あるいは受け入れられた紙料の
純度にどのように影響するかを例によって示している。
【００１３】微細留分（受け入れられた紙料）の粘着性
のある表面は、この図の縦軸に引かれており、受け入れ
られた紙料の表面の粘着性の増加は、より低い純度を表
している。
【００１４】横軸には異なるいくつかのパラメータが入
れられている。
【００１５】オーバーフローというパラメータは、分別
機の動作時に設定できる、ここでは体積で測定される不
合格品の体積に関している。スロット幅は、使用される
分別機のスクリーン・バスケット（網かご）を指してい
る。セクション角は、スクリーンロッドの上部リムが周
辺に関して傾斜している角度であると理解すべきであ
り、大きなセクション角は一方では高い処理量を意味す
るが他方では受け入れられた紙料の低い純度を意味する
スリットスクリーンの流入領域における比較的強い渦度
に対応している。
【００１６】スロット速度は、スロットを通過する際の
懸濁液に関係している。これは、本質的に全スロット面
積と分別マシンを介してポンプアップされる体積流量と
から来る。
【００１７】この速度は、スクリーンをフリーにしてお
くために設けられた、好ましくは異なる速度で動作でき
る分別機の回転子の速度である。基準設定は、例として
図１の右側部分に示してある。
【００１８】図２は、本発明の一実施例を表す３段分別
工場の図である。
【００１９】図１の参照により見られるように、運転時
に影響されうるパラメータ、オーバーフロー体積とスロ
ット速度は、システム効率に実質的な影響を与える。同
じことは繊維損失と濃度係数とに同程度に当てはまる。
このような関係は、線形方程式システムによる分別シス
テムの数学的モデル化を可能にするために、また状態調
整器内でこのようなモデルを使用して所望の最適運転状
態でそれぞれの工場を運転することを可能にするために
決定的に重要である。
【００２０】図２に例として示された分別工場は、３段
階分別に設計されており、運転時には状態調整器２５を
介して調整される。
【００２１】この工場は、スクリーン２が配置されてい
る第１の分別機１を含んでいる。このスクリーンは流入
する繊維懸濁液Ｓの一部は微細留分として開口部を通過
できるが、粗大留分Ｇは拒絶されるように設計された複
数の開口部を持っている。
【００２２】懸濁液Sの供給は、ポンプ２４を介して行
われる。微細留分Ｆ用の放出ラインには流体流通センサ
ー７と設定バルブ８とが配置されており、粗大留分用の
放出ラインには対応する流体流通センサー６と対応する
設定バルブ４とが設けられている。
【００２３】流体流通センサー６，７は、それらの信号
を状態調整器２５に送出するが、設定バルブ４，８は、
それらの制御信号あるいは調整信号を状態調整器２５か
ら受け取る。
【００２４】第１の分別機１の粗大留分Ｇは、収集ユニ
ット３とポンプ２４とを介してスクリーン１０によって
第２の分別機９に供給される。この分別機９により、微
細留分用の放出ラインには流体流通センサー１３と設定
バルブ１４とが配置され、粗大留分用の放出ラインには
流体流通センサー１１と設定バルブ１２とが配置されて
おり、これらのセンサーは再びそれらの信号を状態調整
器２５に送出し、設定バルブ１２，１４は、状態調整器
２５によって制御あるいは調整される。
【００２５】第２の分別機９の微細留分は第１の分別機
１の微細留分Ｆ用の放出ラインに供給されるが、第２の
分別機９の粗大留分は収集ユニット３とポンプ２４とを
介して分離スクリーン１６を有する第３の分別機１５に
到達する。
【００２６】微細留分用の放出ラインと粗大留分用の放
出ラインの両者にはそれぞれ流体流通センサー２０，１
７と設定バルブ２１，１８とが設けられており、これら
の流体流通センサーは再び前述の分別機と似た仕方でそ
れらの測定信号を状態調整器２５に送出する一方、設定
バルブ２１，１８は、この状態調整器２５によって制御
あるいは調整される。第３の分別機１５の微細留分は、
収集ユニット３を介して第１の粗大留分を同様に受け取
る第２の分別機９に収集ユニット３とポンプ２４とを介
して供給される。
【００２７】すべての分別機におけるマスフローの完全
な平衡化は、オンライン流体流通測定を介して行われ
る。目標パラメータの生産量と繊維損失は、このように
して決定される。
【００２８】目標パラメータの効率と受け入れられた紙
料品質とは同様に、その出力信号が更なる処理のために
状態調整器２５に供給されるオンライン品質センサー５
を介して決定できる。しかしながらこれは、絶対に必要
というわけではない。感度のよい調整あるいは制御はま
た、オペレータがより高い品質あるいはより高い生産量
で運転したいかどうかに関して定性的な事前設定を与え
ることによって可能である。
【００２９】本発明の更なる発展は、少なくとも第１の
分別機１のために戻り流路ＲＣを設けることを特徴とす
る。この戻り流路は、流体流通センサー７の前で微細留
分Ｆから分岐して、懸濁液Ｓのための流入ラインに導か
れ、この戻り流路は好都合にも供給ポンプ２４の前で開
口している。この戻り流路ＲＣには流体流通センサー２
２と設定バルブ２３とが順に配置されており、センサー
２２はその信号を状態調整器２５に伝達し、設定バルブ
２３は状態調整器２５によって制御あるいは調整され
る。微細留分の戻り流れは、ここでは追加の運転パラメ
ータとして調整コンセプトに取り入れることができ、得
られる利点はこの追加の運転パラメータが分別効率には
大きな影響を与えるが他の運転パラメータにはわずかの
影響しか与えないということである。
【００３０】図３は、戻り流路ＲＣが第１の分別機に設
けられないで、図示の工場の第２の分別機９に設けられ
ているという点で図２の実施例とは異なる本発明の特に
好適な変更実施例を示す。図２の実施例と同様に、この
戻り流路ＲＣには流体流通センサー２２'と設定バブル
２３'とが設けられており、この流体流通センサー２２'
はその出力信号を状態調整器２５に伝達し、一方この設
定バブル２３'はその制御信号あるいは調整信号を状態
調整器２５から受け取る。第２の分別機９との関連で図
３の実施例のように全体構成のうちのより高い段階での
戻り流路ＲＣの使用は、これらの段階では汚染物負荷が
既により大きいので特に有利であり、したがって戻り流
路は可能な最大の効力を発揮できる。
【００３１】図２，３の実施例に関連して一般に出力側
と入力側とにおける測定値が与えられるが、これはすべ
てのマスフローが常に測定値を介して決定されなければ
ならないことを意味するものではないということを指摘
しなくてはならない。マスフローの一部だけが測定値に
よってオンラインで決定され、残りのマスフローは計算
によって決定されることも同じく可能である。これは、
例えば二つのマスフロー決定するために三つの接続を介
して供給される、あるいはその廃棄物が処分される分別
機で十分であり、これは第３のマスフローが圧縮不能な
媒体による作業に基づいて計算できるからである。
【００３２】本発明による方法が図２，３の例と比較し
てより多数の、またはより少数の分別機によって実現可
能であることは明確に指摘される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例により分別された結果に対するマシンパ
ラメータの影響を説明するための図。
【図２】本発明に依る分別システムの実施例を説明する
ための図。
【図３】図２の実施例の好適な変更実施例の図。
【符号の説明】
１ 第１の分別機 ２ スクリーン ３ 収集ユニット ４ 設定バルブ ５ 品質センサー ６ 流体流通センサー ７ 流体流通センサー ８ 設定バルブ ９ 第２の分別機 １０ スクリーン １１ 流体流通センサー １２ 設定バルブ １３ 流体流通センサー １４ 設定バルブ １５ 第３の分別機 １６ スクリーン １７ 流体流通センサー １８ 設定バルブ １９ 貯蔵所 ２０ 流体流通センサー ２１ 設定バルブ ２２ 流体流通センサー（戻り流路 RC） ２２' 流体流通センサー（戻り流路 RC） ２３ 設定バルブ（戻り流路 RC） ２３' 設定バルブ（戻り流路 RC） ２４ ポンプ ２５ 状態調整器（プロセッサ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D071 AA01 AB02 BA01 BA05 BA12 BA13 BB12 CA01 DA20 4L055 CB21 CB60 DA27 DA30 FA07 FA22

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 紙の製造時に分別システム、特に多段分
    別システムを調整する方法であって、 分別段階にそれぞれ供給される繊維懸濁液（S）は、少
    なくとも二つの留分すなわち微細留分（F）と粗大留分
    (G)とに分離され、粗大留分の少なくとも一部は再び分
    別され、少なくともそれによって得られた微細留分は前
    記分別システムに戻される方法において、 前記分別システムの各分別機（１、９、１５）において
    入力側と出力側のマスフローは、オンライン測定および
    ／または計算によって決定され、得られた値は前記分別
    システムの数学的モデル化と状態調整のために前記分別
    システムに関連する状態調整器（プロセッサ）（２５）
    に供給されることと、前記分別システムの分別機（１、
    ９、１５）の出力側マスフローおよび／または前記分別
    システムの選択可能なマシンパラメータは生産量、効
    率、繊維損失などといった事前設定可能な目標パラメー
    タによって影響されることとを特徴とする紙の製造時に
    分別システム、特に多段分別システムを調整する方法。
  2. 【請求項２】 前記マスフローの少なくとも一部は流体
    流通測定および／または粘度測定を介してオンラインで
    決定されることを特徴とする請求項１に記載の分別シス
    テム特に多段分別システムを調整する方法。
  3. 【請求項３】 前記分別システムの数学的モデル化は、
    目標パラメータの動作パラメータへの依存度を記述した
    線形方程式のシステムを介して実施されることを特徴と
    する請求項１に記載の分別システム特に多段分別システ
    ムを調整する方法。
  4. 【請求項４】 前記方程式システムはリアルタイム・ア
    ルゴリズムを使ってプロセッサ内で解かれることを特徴
    とする請求項３に記載の分別システム特に多段分別シス
    テムを調整する方法。
  5. 【請求項５】 前記それぞれの目標パラメータは状態調
    整器（プロセッサ）（２５）を介して個別にまたは選択
    可能な組合せで定量的に事前設定し得ることを特徴とす
    る請求項１に記載の分別システム特に多段分別システム
    を調整する方法。
  6. 【請求項６】 変更されたマシン構成、特にウエアまた
    はスクリーンバスケット交換時の変更されたマシン構成
    は前記方程式システムの定数を整合させることによって
    考慮されることを特徴とする請求項１に記載の分別シス
    テム特に多段分別システムを調整する方法。
  7. 【請求項７】 最小許容処理量、最小不合格量などとい
    った運転限界は前記分別システムの数学的モデル化を介
    して事前設定可能であることを特徴とする請求項１に記
    載の分別システム特に多段分別システムを調整する方
    法。
  8. 【請求項８】 前記分別システムにおいてすべての微細
    留分は前進方向にガイドされることを特徴とする請求項
    １に記載の分別システム特に多段分別システムを調整す
    る方法。
  9. 【請求項９】 少なくとも前記分別機（１）の前記微細
    留分（Ｆ）の事前設定可能な部分はこの分別機（１）の
    入力部に戻されることを特徴とする請求項１に記載の分
    別システム特に多段分別システムを調整する方法。
  10. 【請求項１０】 前記戻された微細留分（Ｆ）の部分は
    前記状態調整器（プロセッサ）（２５）を介して制御ま
    たは調整されることを特徴とする請求項９に記載の分別
    システム特に多段分別システムを調整する方法。
  11. 【請求項１１】 前記分別システムの放出された微細留
    分（Ｆ）を検出する品質センサー（５）は前記状態調整
    器（プロセッサ）（２５）のための入力信号を送出する
    ことを特徴とする請求項１に記載の分別システム特に多
    段分別システムを調整する方法。
  12. 【請求項１２】 前記品質センサー（５）から前記状態
    調整器（プロセッサ）（２５）に供給される信号は少な
    くとも前記第１の分別機（１）に戻される微細留分の量
    に影響を与えることを特徴とする請求項１１に記載の分
    別システム特に多段分別システムを調整する方法。
  13. 【請求項１３】 紙製造のための、特に請求項１乃至請
    求項１２のいづれかに記載の方法を実施するための分別
    システムであって、１の分別機（１）と少なくとも一つ
    の第２の分別機（９）を有し、そこでは分別機（１，
    ９）の微細留分（Ｆ）と粗大留分（Ｇ）とのための出力
    部には流体流通センサー（６，７；１１，１３）と設定
    バルブ（４，８；１２，１４）とが設けられ、前記第２
    の分別機（９）の微細留分は、マスフローをバランスさ
    せるためにすべての流体流通センサーの出力信号を受け
    取って、前記分別システムの数学的モデル化を考慮しな
    がら分別の事前設定可能なパラメータに依存して設定バ
    ルブを制御または調整する状態調整器（プロセッサ）
    （２５）によって前記第１の分別機の放出された微細留
    分に供給されることを特徴とする紙製造のための分別シ
    ステム。
  14. 【請求項１４】 前記第２の分別機（９）の後に第３の
    分別機（１５）が接続されていて、それぞれの流体流通
    センサー（２０，１７）と設定バルブ（２１，１８）が
    前記第３の分別機（１５）の微細留分と粗大留分とのた
    めの出力に関連しており、それらの測定された信号を前
    記状態調整器（プロセッサ）（２５）に伝達し、前記状
    態調整器（プロセッサ）（２５）からそれらの制御信号
    を受け取ることと、前記第３の分別機の粗大留分が脱水
    の後に貯蔵所（１９）に送られ、前記微細留分は前記第
    １の分別機の粗大留分と共に前記第２の分別機（９）の
    入力部に供給されることとを特徴とする請求項１３に記
    載の紙製造のための分別システム。
  15. 【請求項１５】 その出力信号を前記状態調整器（プロ
    セッサ）（２５）に供給する品質センサー（５）が前記
    分別システムの放出された微細留分のためのラインに配
    置されていることを特徴とする請求項１３に記載の紙製
    造のための分別システム。
  16. 【請求項１６】 前記微細留分のための戻り流路（Ｒ
    Ｃ）が少なくとも前記第１の分別機に関連していること
    と、対応する戻り流路ラインに流体流通センサー（２
    ２）と設定または調整バルブ（２３）とが配置されてい
    ることと、流体流通センサー（２２）の測定信号が前記
    状態調整器（プロセッサ）（２５）に供給され、前記設
    定バルブ（２３）が前記状態調整器（プロセッサ）（２
    ５）を介して駆動されることとを特徴とする、請求項１
    ３に記載の分別システム。
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