JP2017530261A - 原料運動量からのエネルギー回収のためのタービン制御システム - Google Patents

Abstract

成形ロール（１１０）によって駆動される成形ワイヤによって排出される水はガイドプレート（１５０）でタービン（１４０）に導かれてもよく、タービンはモータ（２１０）を駆動して電気を発生する。モータは、モータの速さ、さらに言えば、タービンの速さを制御し得る電力制御システム（２２０）によって制御してもよい。電力制御システムは、シンク／電源からモータに電力を送り（タービンを駆動する）、かつ／またはモータからシンク／電源に電力を送ってもよい。様々な方法が、成形部からエネルギーを回収する装置を備えている製紙機械を操作する工程を備えている。

Description

本発明は、概して紙製品の作製中に用いられるエネルギーの回収に関する。

紙、ティッシュペーパー、ボール紙および他のセルロース系製品は、懸濁液（たとえば、セルロース水の懸濁液。以下、原料と呼ぶ）から多くの場合作製される。ヘッドボックスは、案内ロールの周囲で駆動されるワイヤ（たとえば、多孔質ワイヤメッシュまたは多孔質ワイヤクロス）を形成するループと、一般的に成形ロールの周囲で駆動されるファブリックのループ（たとえば、ファブリックまたは別の成形ワイヤ）との間に原料を吐出することができる。原料に（たとえば、ヘッドボックス、成形ワイヤ、ファブリックまたは上記ロールを介して）及ぼされる電力により、水は成形ワイヤを通過し、成形ワイヤとファブリックとの間でセルロースのウェブが形成される。

大きな速度を持つ大量の水が成形ワイヤを通過する際に原料から排出される。この原料からのエネルギーの回収により、製紙の効率は改善され得る。米国特許第６，３９８，９１３号には、紙機械成形部でのエネルギーの回収のための配置および方法が記載されており、この配置および方法では、原料に与えられる運動エネルギーは発電機を駆動するタービンによって回収される。エネルギー回収装置の信頼性および／または効率を改善することにより、保有に関する全コストを低減することができ、製紙中のエネルギー消費を削減することができる。

米国特許第６３９８９１３号明細書

製紙機械の成形部で原料に与えられる運動エネルギーは、エネルギーを回収する装置を用いて回収してもよい。エネルギー回収装置は、タービン（たとえば、バンキタービン、カプランタービン、フランシスタービンまたはペルトンタービン）を備えてもよい。タービンは、第１の時間にモータとして、第２の時間に発電機として動作させ得る電気モータに連結してもよい。水が成形ワイヤを通って排出される際、ガイドプレートを用いてタービンにガイドしてもよい。排出された水によりタービンを回転させて、モータを駆動して電力を発生させてもよい。

電力制御システム（ＰＣＳ）は、電気シンク／電源とモータとの間の電力の流れを制御することによってモータ（さらに言えば、タービン）の速さを制御するように構成してもよい。ＰＣＳは、周波数コンバータ（たとえば、交流（Ａ／Ｃ）モータを用いる場合）で電力の流れを制御してもよい。ＰＣＳは、電力コンバータ（たとえば、直流（Ｄ／Ｃ）モータを用いる場合）で電力の流れを制御してもよい。いくつかの実施形態は、Ａ／Ｃ電力とＤ／Ｃ電力とを切り替えるインバータを含む。

電力を効率的に発生する特定の毎分回転数でタービンがモータを回転させるようにモータを（たとえば、モータで駆動される負荷を変更することによって）制御してもよい。タービンに当たる濾過した原料の速度に対するタービンの接線速度の比率が所望の比率になるようにタービンの接線速度を制御することで、濾過した原料からタービンへの運動量の機械的移動を最大にし得る。ヘッドボックスから流出する原料の「吐出」の速さに対する所望の比率で回転するようにタービンを制御してもよい。所望の比率はヘッドボックス圧力および出口寸法の関数であり得る。いくつかの場合では、成形ロールの速さに対する所望の比率で回転するように（たとえば、成形ロールの接線速度に対するタービンの特定の接線速度を実現するように）タービンを制御してもよい。吐出速度の約２０〜７０％（３０〜６０％を含む、３５〜５０％を含む）になるようにタービンの接線速度を制御するように電力制御システムを構成してもよい。

タービンブレードが流入吐出物に対する機械的に効果的な速さで動くときにモータが電気的に効率的な毎分回転数で回転するようにシステムを設計することで、（吐出された原料からシンク／電源の電流への）電力変換の全効率を最大にし得る。

いくつかの実施形態では、モータパラメータ（指定速さ、極の数）と、ジオメトリに関する要因（成形ロール径、タービン径、タービンとモータとの間の歯車装置）と、プロセス要因（成形ロール接線速度、タービン接線速度、原料吐出速度、原料体積流量など）との適切な組み合せを協調して設計して、効率および信頼性を最大にし得る。この組み合せにより、モータは電気的に効率的な毎分回転数で回転し得る一方で、タービンは当たる水からタービンへの運動量の移動を最大にする接線速度で回転し得る。好ましくは、様々なパラメータ（たとえば、タービンとモータとの間の歯車装置、タービン径など、または、さらには歯車装置の必要性を排除する設計）は、タービンに流入する白水の速度の５０％（たとえば、＋／−５％、たとえば４０％〜５０％）に近い接線速度でタービンが回転するときに、モータを（モータとして動作させるように）設計する際の目標となる毎分回転数で、モータが回転するように選択される。電力制御システムにより、動作中、様々な速さがそれらの最適な値に確実に維持され得る。

発電機としてモータを用いること、効率が高い所望の毎分回転数で回転するようにモータを制御すること、および、モータも電気的に効率的な毎分回転数で動作しているときにタービンが機械的に効率的な毎分回転数で回転するようにシステムを設計することにより、全電力変換効率を最大にし得る。（発電機として動作させている間に）モータの毎分回転数を制御することで、（本来発電機であるように設計された装置ではなく）電気モータであるように設計された装置の使用を可能にし得る。このようなシステムは高効率をもたらすことができ、従来のシステムよりも低い総コストで実施することができる。
利用者の採用率は、発電機ではなくモータを用いて改善することができる。電気モータは所望モータ毎分回転数、特に、電気モータの発電の効率が最大に近い毎分回転数、好ましくは最大である毎分回転数を持ち得る。タービンおよびモータは、タービンの接線速度が吐出速度の約２０〜７０％（３０〜６０％を含む、３５〜５０％を含む）であるときに、電気モータが所望モータ毎分回転数の３０％以内（２０％、特に１０％を含む、５％を含む）の毎分回転数で回転するように（たとえば、タービン径、吐出速度、成形ロール速度、タービンとモータとの間のカップリングなどとともに）構成してもよい。所望モータ毎分回転数は、モータの標準化された動作速さであってもよい。電力制御システムは、実際のモータ毎分回転数と所望モータ毎分回転数（たとえば、標準化された動作速さ）とのずれが所望モータ毎分回転数の２０％（１０％を含む、５％を含む）以下であるように、モータの速さを制御するように構成してもよい。いくつかの実施形態では、吐出速度は、約１３〜４０ｍ／ｓ、特に１７〜３７ｍ／ｓ、特に２３〜３６ｍ／ｓである。方法は、タービンに当たる白水流の流入速度にしたがってタービンの接線速度を制御してエネルギー回収の効率を最大にする工程、特に、白水流の流入速度の約３０％〜６０％にあるようにタービンの接線速度を維持する工程を備えてもよい。流入速度は、約７０％〜９０％（７５％〜８５％を含む、約７７％〜８３％を含む）（ヘッドボックスによって吐出される水の吐出速度および／または成形ロールの接線速度）であってもよい。

一般的には、コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）およびモデリング（たとえば、ＦＥＭ）ツールを、動作をシミュレーションするのに用いてもよく、これにより、（成形ワイヤからタービンへの）流入白水速度を予想することができる。白水速度は、典型的には、吐出速度の７０％〜９０％（７５％〜８５％を含む、７８％〜８２％を含む）であり得る。予想流入白水速度、（この白水速度にしたがう）予想タービン速さおよびエネルギー回収の結果効率に基づいて、装置を最適なエネルギー回収を行うように設計してもよい（たとえば、選択されるタービン径）。いくつかの場合では、（たとえば、モータ速さの制御を介して）タービン速度を（タービン測定による電力に応じて）微調節して、エネルギー回収を「微調整」してもよい（たとえば、環境発電の効率を最大にする）。一実施形態では、ヘッドボックスは、約２５〜３４ｍ／ｓ（約２７〜３２ｍ／ｓを含む）である吐出速度で原料を吐出する。一実施形態では、ヘッドボックスは、約１３〜４０ｍ／ｓ（約１７〜３７ｍ／ｓを含む、約２３〜３６ｍ／ｓを含む）である吐出速度で原料を吐出する。吐出速度の約２０〜７０％（３０〜６０％を含む、３５〜５０％を含む）になるようにタービンの接線速度を制御するように電力制御システムを構成してもよい。電力制御システムは、約９〜１５ｍ／ｓ（約１０〜１４ｍ／ｓを含む、約１１〜１３ｍ／ｓを含む）になるようにタービンの接線速度を制御するように構成してもよい。

いくつかの場合では、使用前に（たとえば、ヘッドボックスから原料を吐出する前に）タービンに「回転を加える」ようにモータを駆動してもよく、これにより、タービンへの損傷および／または疲労を低減し得る。（たとえば、振動センサからの）振動に応じてタービン速さを調節するようにモータを制御し、構成要素が振動しているか、共鳴しているか、特に特定の速さで損傷を受ける危険にさらされている場合にタービンを高速または低速にしてもよい。

特定の実施形態は、タービンを駆動する（たとえば、タービンを始動する）ように構成されているモータに連結されるタービンを備えている。電気シンク／電源に連結される電力制御システムは、タービンを駆動するモータへの電力の流れを制御する。いくつかの実施形態はセンサを含み、いくつかの実施形態はセンサを含まない。

様々な態様により、製紙機械の成形部からエネルギーを回収する装置が提供される。製紙機械は、案内ロールの周囲で駆動される成形ワイヤループと、成形ロールの周囲で駆動されるファブリックループと、成形ワイヤおよびファブリックループによって生成される、動いているサンドイッチ中に原料を吐出するように構成されているヘッドボックスとを備えてもよい。装置は、モータに（たとえば、アクスル、チェーン、ベルト、歯車、などを介して）連結されるタービンを備えてもよい。動作中、ガイドプレートにより、成形ワイヤを通じて排出される水をタービンに導き、モータに電気を発生させてもよい。

電力制御システム（ＰＣＳ）は、シンク／電源およびモータに連結されており、電力制御システムは、シンク／電源とモータとの間の電力の流れを調整することによってタービンの速さを制御するように構成してもよい。モータは、第１の時間にシンク／電源からの電力を用いてタービンを駆動し、第２の時間にタービンによって発生させられた電力をシンク／電源に送るように構成してもよい。いくつかの場合では、制御は、タービンの速さおよび／または成形ロールの速さを感知するように構成されている１つ以上のセンサを用いる閉ループ制御を備えてもよい。タービンの速さは、流入吐出水の特定の速さに関連づけて制御してもよい。流入吐出水の特定の速さは、成形ロールの接線速度および／または吐出された原料の吐出速度に関連づけてもよい。いくつかの実施形態では、ＰＣＳは１つ以上の周波数コンバータを備えており、この周波数コンバータは、シンク／電源とモータとの間に流れる電力の周波数を変換することによってモータ速さを制御してもよい。ＰＣＳは、シンク／電源とモータとの間の電力の流れを制御する電力コンバータを備えてもよい。

製紙機械は、成形部と、ここで記載されているようなエネルギー回収装置とを備えてもよい。方法はタービン速さの閉ループ制御を備えてもよく、この制御では、センサ情報（たとえば、タービン速さ、モータ速さ、周波数、ロール速さ、吐出速度などを感知する）が、タービン速さを継続的にモニタするのに用いられる。測定タービン速さを所望タービン速さと比較してもよく、測定速さと所望の速さとのずれにより、（たとえば、モータとシンク／電源との間に流れる電力の大きさを変更する（モータを制御する周波数コンバータを用いて周波数を変更することを含む）ことによって）タービン速さを調節してもよい。

本記載は優先権の利益を主張し、スウェーデン国特許出願第１４５０８８２−４号（２０１４年７月９日出願、名称「原料運動量からのエネルギー回収のためのタービン制御システム」）は参照により本記載に含まれる。

いくつかの実施形態に係るエネルギー回収装置の実現例を示す。

いくつかの実施形態に係るエネルギー回収装置の様々な詳細の概略図である。

いくつかの実施形態に係る、Ａ／Ｃモータと、Ａ／Ｃラインを備えているシンク／電源とを有するエネルギー回収装置２００を示す。

いくつかの実施形態に係る、Ｄ／Ｃモータと、Ａ／Ｃラインを備えているシンク／電源とを有するエネルギー回収装置２００’を示す。

いくつかの実施形態に係る、Ａ／Ｃモータと、Ｄ／Ｃラインを備えているシンク／電源とを有するエネルギー回収装置２００’’を示す。

いくつかの実施形態に係る、周波数コンバータを備えている電力制御システムの実現例の概略図である。

いくつかの実施形態に係る、２つの周波数コンバータを備えている電力制御システムの実現例の概略図である。

いくつかの実施形態に係る、Ｄ／Ｃモータを備えている電力制御システムの実現例の概略図である。

いくつかの実施形態に係る、タービンに回転を加える方法を示す。

いくつかの実施形態に係るタービンを制御する方法を示す。

いくつかの実施形態に係る、タービンを調節して振動を低減する方法を示す。

いくつかの実施形態に係るコントローラの概略図である。

ここに記載されているシステムおよび方法により、製紙中のエネルギーの回収、および／または運動エネルギーが流体に与えられる他のプロセスを可能にし得る。製紙中に原料に与えられる運動エネルギーは、電気モータに連結されるタービンにより回収し得る。水が成形ワイヤを通って排出された後、ガイドプレートは水をタービンにガイドし得る。その場合、水はタービンを回転させ、モータを回転させて電力を発生する。電力は電力制御システムを介してシンク／電源に流れる。

電力制御システムは、シンク／電源とモータとの間の電力の流れを制御し得る。このような制御はタービンの信頼性を改善し、かつ／またはエネルギー変換およびエネルギー伝達（濾過した原料からシンク／電源への伝達）の効率を増大させ得る。パワーエレクトロニクスに関するいくつかの実施形態により、従来技術と比較してコスト削減がもたらされ得る。いくつかの電力制御システムは、モータとシンク／電源との間の周波数の変換を介してモータの速さを制御するのに用いられ得る周波数コンバータを含む。

図１は、いくつかの実施形態に係るエネルギー回収装置の実現例を示す。図１は、エネルギー回収装置２００／２００’／２００’’を有する製紙機械１００の成形部を示す。この明細書上、製紙機械１００は、液体中で分散する粒子（たとえば、セルロース）の懸濁液から液体（たとえば、水）を抽出することによって作製されるティッシュペーパー、ボール紙および／または他の製品を作製する機械でもある。

典型的な製紙機械１００は、原料１０８を受けて吐出速度１０９で吐出するように構成されているヘッドボックス１０１を含み得る。成形ロール１１０は、成形ファブリック、成形フェルトまたは成形メッシュ（ここではファブリック１３２と記載する）をガイドし得る。いくつかの成形ロールは、２００〜２５００ｍｍ（５００〜２０００ｍｍを含む、７００〜１７００ｍｍを含む）の径を持つ。成形ロールは１０００〜１９００ｍｍの径を持ってもよい。案内ロール１２０は成形ワイヤ１３０をガイドし得る。成形ワイヤ１３０およびファブリック１３２は、典型的にはループとして配置され、一体となって、成形ワイヤ１３０およびファブリック１３２のループを動かす連続「サンドイッチ」を形成する。ヘッドボックス１０１は連続「サンドイッチ」中に原料１０８を吐出する。サンドイッチが成形ロール１１０の周囲で動くと、懸濁液由来の流体（たとえば、水）は、はさまれた原料から排出され、成形ワイヤ１３０とファブリック１３２との間にウェブ（たとえば、セルロースウェブ）が残る。サンドイッチは案内ロール１２２で分離され得る。案内ロール１２２の後で、脱水された原料のウェブはさらに加工され得る。

製紙機械からエネルギーを回収する装置２００／２００’／２００’’は、電気モータに連結されるタービン１４０を備え得る。タービンとモータとは、カップリング（たとえば、剛性シャフト、フレキシブル継手、ドライブシャフト、ＣＶジョイント、ユニバーサルジョイント、カルダンシャフトなど）を介して連結し得る。タービンとモータとは、チェーン、ベルトなどを介して連結してもよい。タービンとモータとは、ギアボックスを介して連結してもよい。一実施形態では、モータとタービンとはそれらの間にギアボックスがない状態で構成されて連結される。エネルギー回収装置はＡ／Ｃモータ２１０および／またはＤ／Ｃモータ２１０’を用いて実施され得る。シンク／電源２５０はＡ／Ｃライン（またはバス）を備え得る（たとえば、図２ａ中のシンク／電源３５０）。シンク／電源２５０はＤＣライン（またはバス）を備え得る（たとえば、図２ｃの中のシンク／電源４５０）。いくつかの実施形態では、ラインは複数の構成要素または一群の構成要素を電気的に連結してもよい（たとえば、電力をいくつかのモータに提供する）。タービンとモータとは、カップリング１４２（たとえば、ベルト、チェーン、アクスルなど）を介して連結し得る。カップリングはギアボックスを備えてもよい。カップリングにより、モータとタービンとを同じ毎分回転数で回転させてもよく、かつ／または（たとえば、このような構成が効率を増大させる場合）モータおよびタービンがギアボックスを含まないようにしてもよい。電気シンク／電源２５０は電力の供給源または電力の吸収部（たとえば、負荷）であり得る。

電力制御システム（ＰＣＳ）２２０は、シンク／電源とモータとに連結し得る。ＰＣＳ２２０は、シンク／電源とモータとの間の電力の流れを調整することによってタービンの速さを制御するように構成し得る。ＰＣＳ２２０は、（たとえば、始動中にタービンに回転を加えるために）シンク／電源からの電力を用いてモータを駆動するように構成し得る。ＰＣＳ２２０は、（たとえば、成形ロールが動作しており、ヘッドボックスが原料を吐出しているときに）タービンが発生する電力を（モータを介して）シンク／電源に送るように構成し得る。

典型的には、ＰＣＳ２２０は、タービンの速さを制御するのに用いられる速さデータを提供するように構成されている１つ以上のセンサ２２１に連結し得る。速さデータは、吐出速度１０９に関連し得る、流入白水の測定速さおよび／または推定速さを備え得る。センサ２２１は吐出速度１０９を感知し得る。センサ２２１は、タービン、モータ、ロールなどの速さ（好ましくは毎分回転数および接線速度の少なくとも１つ）を感知し得る。センサはエンコーダを備えてもよい。ＰＣＳ２２０は、センサ２２１を（たとえば、周波数コンバータおよび／または電力コンバータの一部として）含み得る。モータは、センサ２２１（たとえば、速さセンサ、振動センサ、電流センサ、電圧センサ、熱電対など）を含み得る。

ＰＣＳ２２０は、モータ２１０が所望の速さで動作する（したがってタービン１４０が所望の速さで動作する）ようにモータとシンク／電源との間の電力の流れを調整し得る。ＰＣＳ２２０は、好ましくは、モータの閉ループ制御を用い、測定速さデータを所望の速さと比較してタービン１４０の速さを制御し、これらの値がその差に関する許容誤差よりも大きい分だけ異なるときに調節するように構成されているコントローラを含み、かつ／またはそのコントローラに連結される。

モータ２１０，２１０’は、「通常の」電磁モータ（たとえば、電気的に磁化される界磁コイルまたは界磁巻線を有する電磁モータ）を備え得る。
モータ２１０は永久磁石モータを備え得る。モータ２１０，２１０’は、交流（Ａ／Ｃ）モータ２１０または直流（Ｄ／Ｃ）モータ２１０’を含み得る。ここに記載されているようなモータを使用して（発電機とは対照的に）、１つ以上の利点が提供され得る。モータは（理論的には）発電機として動作し得る（逆もまた同じ）が、実際には、発電機はモータとして十分には作動せず、またモータは一般的に発電機として十分には作動しない。しかしながら、いくつかの実施形態では、指定された動作速さを持つモータ（たとえば、１５００ｒｐｍモータ）が、その特定の速さで（たとえば、タービン１４０によって）「駆動される」ときに効率的に電気を発生し得るという意外でありかつ有用な結果が得られている。ＰＣＳ２２０により、モータが電力変換にとってモータの最も効果的な速さで確実に動作する。

動作中、ＰＣＳ２２０は、モータからシンク／電源２５０への電力の流れを制御することによってモータ２１０，２１０’の速さを制御し得る。モータ速さ（そして、このようにタービン速さ）は、１つ以上のセンサを備えている閉ループ制御を用いて制御し得る。これにより、タービンは所望の毎分回転数（ｒｐｍ）で動作する。好ましくは、制御された毎分回転数に関する許容誤差は、所望の毎分回転数の１０％未満であり、好ましくは５％未満であり、好ましくは３％未満であり、好ましくは１％未満であり、好ましくは０．５％未満であり、好ましくは０．１％未満である。モータ２１０，２１０’が過剰に低速で回転している場合、シンク／電源２５０への電力の流れを減少させ得る。モータ２１０，２１０’が過剰に高速で回転している場合、シンク／電源２５０への電力の流れを増加させ得る。モータ２１０，２１０’をその指定速さ（モータとしてのその動作のために定められる場合の速さ）で（発電機として）回転させるように制御することによって、効率は高くなり得る。したがって、モータ２１０，２１０’は発電機の電気的効率をもたらす一方で、モータであることの利点（たとえば、速さ制御、コスト、信頼性など）を引き続き提供する。

モータの極の数を選択（動作毎分回転数を定める）して、（たとえば、タービン毎分回転数がモータ毎分回転数に可能な限り近くなるように）タービンとモータとの間の変速ギアボックスの必要性を最小にする（好ましくは排除する）ことは有効である場合がある。いくつかの場合では、標準的な「既製品の」モータが用いられ、この場合、モータは、３０００ｒｐｍ，１５００ｒｐｍ，１０００ｒｐｍ，７５０ｒｐｍ，６００ｒｐｍ，５００ｒｐｍ，４３０ｒｐｍおよび３７５ｒｐｍのうちの１つである標準化された動作速さをもたらす複数の極を有する。動作速さは、予測タービン毎分回転数にしたがって選択してもよい。タービン径、タービンとモータとの間のカップリング（たとえば、歯車装置）、および指定されたモータ速さ（モータとして動作させるときのモータの標準動作速さ）は同時に設計してもよい。これにより、濾過した原料（たとえば、白水）の予測流入速度に対するタービンの接線速度の比率は所望の比率になる。いくつかの場合では、この流入速度は吐出速度１０９であるか、その近くにある（たとえば、約１３〜４０ｍ／ｓ、特に１７〜３７ｍ／ｓ、特に２３〜３６ｍ／ｓ）。この流入速度は成形ロール１１０の接線速度１１０’であるか、それに近いもの（たとえば、１０％以内を含む、５％以内を含む、２％以内を含む）である。多くの機械では、成形ロール接線速度は吐出速度よりもわずかに大きい。いくつかの機械では、成形ロール接線速度はわずかに小さくてもよい。典型的には、成形ロール速度は吐出速度よりもわずかに大きい。原料と成形ワイヤとの間の物理的相互作用により（成形ワイヤによって濾過される際に）吐出された原料が減速され得る一方で、成形ロール速度が大きくなっていることで、白水も（成形ワイヤおよび吐出速度が同じである場合の白水の速さと比較して）加速され得る。たとえば、成形ロールの接線速度１１０’は吐出速度１０９よりも２０〜２００ｍ／分（３０〜１６０ｍ／分を含む、５０〜１４０ｍ／分を含む）大きくてもよい。いくつかの場合では、吐出速度は、成形ロール接線速度の約９０％〜１００％（９４％〜９９％を含む）であってもよい。

一般的には、予測（流入白水）速度は、タービン、モータおよびこれらの間のカップリングのサイズを設定するのに用いられる。典型的な実施形態では、タービンおよびモータは、動作中、タービンの接線速度が流入する水の速度の２０〜７０％（３０〜６０％を含む、４０〜５０％を含む、４２〜４９％を含む、４４〜４８％または４１％〜４７％を含む）であるときに、モータ毎分回転数がその標準毎分回転数に適合するように、（予測される製紙機械動作状態のセットとともに）選択される。タービンに流入する水の予測速度は１０〜５０ｍ／ｓ（１５〜４０ｍ／ｓを含む、２０〜３０ｍ／ｓを含む）であってもよい。いくつかの機械では、流入白水の予測速度は２３〜３３ｍ／ｓである。流入白水速度は吐出速度の約７０％〜９０％（７５％〜８５％を含む、７８〜８２％を含む）であってもよい。いくつかの実施形態では、タービンの接線速度は、約４〜２４ｍ／ｓ（５ｍ／ｓ〜２１ｍ／ｓを含む、６ｍ／ｓ〜１８ｍ／ｓを含む）であるように制御される。いくつかの場合では、装置を設置時に特定の作動状態に「調整」してもよい（たとえば、紙製造率、品質などを下げない条件でエネルギー回収を最大にする速さになるように実際のタービン速さを制御するようにＰＣＳを調節する）。

一実現例では、（たとえば、吐出速度に対する接線速度の比率が所望の比率である状態で）所望の毎分回転数でタービンが回転するときに、モータが効率的な毎分回転数（たとえば、標準化された毎分回転数）で回転するように様々な構成要素（たとえば、タービン、モータ）を設計する。吐出速度の典型的な範囲は、約１２〜４７ｍ／ｓ、特に１３〜４５ｍ／ｓ、特に１４〜４０ｍ／ｓであってもよい。タービンの典型的な接線速度（周速さ）は、約６〜２０ｍ／ｓ（約１０〜１７ｍ／ｓを含む、約１１〜１６ｍ／ｓを含む、約１２〜１４ｍ／ｓを含む）である。たとえば、約３０ｍ／ｓの吐出速度を持つ機械では、タービンが約１４ｍ／ｓの接線速度を持つときにモータが１５００ｒｐｍで回転するように、タービンとモータとをともに（たとえば、タービン径およびモータ毎分回転数に関して）設計してもよい。

成形状態（たとえば、ヘッドボックス速度、成形ロール接線速度）にしたがったエネルギー回収パラメータ（たとえば、タービン径、モータ動作速さ）の最適化は、「現実の世界」の製造制約の影響を受ける場合がある。たとえば、タービン径の製造許容誤差は、以前は（たとえば、６００ｍｍのタービンで）５ｍｍ以下であるが、後に２ｍｍまで（またはさらに１ｍｍにまで）改善される場合がある。少ないロットでは、あらかじめ定められた毎分回転数を持つ「既製品の」モータのみ利用できる場合がある。大量購入に関しては、エネルギー回収装置にしたがって定められる「標準」毎分回転数を持つ特注のモータを利用できる場合がある。毎分回転数が標準毎分回転数からずれる（したがって「次善」毎分回転数の装置に適する）と、永久磁石モータの効率は比較的わずかに損なわれる場合がある。モータ毎分回転数を精密に定めることができるシステムについては、異なる種類のモータ（モータの「理想」毎分回転数でより高い効率をもたらすが、「理想から外れた」毎分回転数で効率を悪化させる）が適する場合がある。いくつかの実施形態では、（たとえば、吐出速度と比較した場合の）流入白水速度に対するタービン接線速度の最適化は、モータ毎分回転数の最適化よりも優先してもよい。

実施例

以下の実施例は、選択された実施形態中のいくつかの代表的な実現例を示す（なお、「コンマ」は小数点を示す）。モータが容易に利用できること、製造許容誤差がシビアである（ただし、達成可能である）こと、および（吐出物および成形ロールに対する）流入白水の速さの減少が予想可能であることを利用して、実際のモータ毎分回転数をモータの標準化された動作速さの１５％以内に維持することができる（いくつかの場合では、１０％以内に維持することができ、または５％以内にさえ維持することができる）。この表には示されていないが、「理想的な」状態が厳密には満たされなかったにもかかわらず、相当程度のエネルギー回収が達成された。

いくつかの実施形態には（成形ロールの速さを感知するように構成されている）成形ロールセンサ２２１’が含まれる。一実現例では、所望の接線速度１４０’で回転するようにタービン１４０を制御し得る。所望の接線速度１４０’は、成形ロール１１０の接線速度１１０’および／または吐出速度１０９に関連づけて選択される。ＰＣＳは、成形ロールの速さを測定するように構成されている成形ロールセンサからデータを受け、成形ロールの速さに対してタービンの速さを制御するようにさらに構成され得る。好ましくは、この場合、タービンの接線速度は、成形ロールの接線速度１１０’の２０％〜７０％（３０％〜６０％を含む、４０％〜５５％を含む、４５％〜５０％を含む、４６％以上かつ４９％以下を含む）である、かつ／または吐出された原料１０８の吐出速度１０９の２０％〜７０％を含む、３０％〜６０％を含む、４０％〜５５％を含む、４５％〜５０％を含む、４６％以上かつ４９％以下を含む）である。

いくつかの実施形態は、振動（たとえば、タービンの振動）を感知するように構成されている振動センサ２２２（好ましくは加速度計）を備えている。ＰＣＳは、振動センサから受けるデータに応じてタービンの速さを調節するようにさらに構成し得る。好ましくは、タービンの振動を用いて、ＰＣＳはタービンを（たとえば、モータからシンク／電源への電力の流れを減少させることによって）高速にする。周波数（たとえば、周波数コンバータを用いて）を増大させることで、電力の流れを減少させ得る。タービン速さを調節して振動を緩和することで、装置が好ましい効率範囲からはずれる場合があるが、信頼性は向上し得る。

モータの指定毎分回転数は特定の成形部に適合するタービン径に応じて選択してもよい。異なる製紙機械は異なる動作状態（たとえば、原料の体積／秒、原料の濃度、原料中の繊維の種類、再生繊維の百分率（％）（たとえば、脱インクされた再生紙の百分率）、繊維組成（たとえば、カンバ材、モミ材、トウヒ材、松材、ユーカリ材）、繊維長、ファブリック／ワイヤ速度、各種ロールの角速度、ワイヤの種類、ファブリックの種類など）を持ってもよい。異なる機械は異なるジオメトリに関するパラメータを持ってもよい。たとえば（所定の幅の機械において）、ヘッドボックス出口の隙間寸法１０２は機械間で異なってもよい（たとえば、２〜３０ｍｍを含む、５〜２５ｍｍを含む、８〜２０ｍｍを含む、１０〜１５ｍｍを含む、１２〜１３ｍｍを含む）。案内ロールおよび成形ロールに対するヘッドボックス１０１の位置（たとえば、ヘッドボックス出口の隙間から、成形ワイヤおよびファブリックによって形成される「サンドイッチ」までの距離）１０６は異なってもよい。ヘッドボックス角度１０４は異なってもよい。ヘッドボックス１０１内の原料１０８の圧力、ヘッドボックス出口の隙間の断面領域、および原料の特性（たとえば、濃度、粘性、繊維の種類）は、ヘッドボックス１０１から流出する原料の吐出速度１０９を定めるのに用いられてもよい。成形ロール、案内ロールの径、およびこれらの２つのロールの相互の位置は異なってもよい。吐出速度１０９は９０％〜１１０％（９５％〜１０５％を含む、９８％〜１０２％を含む、ワイヤ／ファブリックサンドイッチの速度（たとえば、成形ロールの接線速度）と実質的に同じ速度を含む）であってもよい。

これらの状態およびパラメータの変化は、成形ワイヤ１３０を通って排出される水流（またはしぶき）の速度、位置および／または形状を変化させる場合がある。これらの特性の差を調整するために、ＰＣＳ２２０は、タービン１４０の速さを（モータ２１０を介して）制御して効率を最大にし、かつ／または損傷を最小にし得る。

図２ａ〜図２ｃは、いくつかの実施形態に係るエネルギー回収装置の個々の詳細に関する概略図である。モータ（Ａ／Ｃ，Ｄ／Ｃ）とシンク／電源（Ａ／Ｃ，Ｄ／Ｃ）との様々な組み合せを実施してもよい。図２ａは、いくつかの実施形態に係る、Ａ／Ｃモータと、Ａ／Ｃラインを備えているシンク／電源とを有するエネルギー回収装置２００を示す。図２ｂは、いくつかの実施形態に係る、Ｄ／Ｃモータと、Ａ／Ｃラインを備えているシンク／電源とを有するエネルギー回収装置２００’を示す。図２ｃは、いくつかの実施形態に係る、Ａ／Ｃモータと、Ｄ／Ｃラインを備えているシンク／電源とを有するエネルギー回収装置２００’’を示す。他の組み合せが可能であり、これらの図に関連する説明は一般的に適用できる。

図２ａの中で、装置２００は、コントローラ２３０および周波数コンバータ２４０（たとえば、Ａ／Ｃモータ２１０とともに用いられるためのもの）を有する代表的なＰＣＳ２２０を備え得る。コントローラ２３０は、周波数コンバータ２４０を制御してモータ２１０とシンク／電源２５０との周波数変換を調節するように構成され得る。図２ａに示されている実施例では、シンク／電源３５０はＡ／Ｃラインを備えている。モータ２１０とシンク／電源３５０との間の電流の流れを調整することによって（たとえば、これらの構成要素の間に流れる電力の変換周波数を変更することによって）モータ２１０の速さを制御するのに周波数コンバータ２４０を用い得る。

コントローラ２３０はセンサ（たとえば、センサ２２１，２２１’、振動センサ２２２など（図１）からデータを受け、これらのデータを用いてタービンの速さを制御し得る。ＰＣＳ２２０はセンサ２２１を含み得る。いくつかの場合では、センサは周波数コンバータ２４０に組み込まれる。

図２ｂは、Ｄ／Ｃモータ２１０’と、Ａ／Ｃラインを備えているシンク／電源３５０とを有するエネルギー回収装置２００’を示す。ＰＣＳ２２０は電力コンバータ２４０’を備え得る。電力コンバータはＤ／Ｃモータの速さを（たとえば、モータに出入りする電力の流れを制御することによって）制御するのに用いられ得る。図示例である図２ｂでは、電力コンバータ２４０’はＤ／Ｃモータ２１０’とシンク／電源３５０との間に流れる電力を変換し得る。電力コンバータ２４０’はセンサ（たとえば、センサ２２１）を含み得る。

図２ｃは、Ａ／Ｃモータ２１０と、Ｄ／Ｃラインを備えているシンク／電源４５０とを有するエネルギー回収装置２００’’を示す。ＰＣＳ２２０は、Ａ／Ｃモータ２１０の速さを制御し得る周波数コンバータ２４０を備え得る。

いくつかの実現例（たとえば、バルメット社（スウェーデン国、カールスタード）によって提供されるようなＭＵＬＴＩＤＲＩＶＥシステム）では、複数のＤ／Ｃ負荷（たとえば、製紙機械と関連するモータ）を、バスによって給電してもよい（たとえば、Ｄ／Ｃバスを備えているシンク／電源４５０）。入力部４１０は（たとえば）Ａ／Ｃ送電網電力をシンク／電源４５０用のＤ／Ｃ電力に変換するように構成されている周波数コンバータを備え得る。シンク／電源４５０は複数のＤ／Ｃ構成要素に給電するのに用いられるＤ／Ｃバスを備えてもよい。入力部４１０は回生４象限周波数コンバータを備えてもよい。いくつかの実現例は、サイリスタサプライユニット（Ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｕｎｉｔ）（ＡＢＢ（スイス国））ＩＧＢＴ、またはアクティブフロントエンド（Ａｃｔｉｖｅ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）（シーメンス（ドイツ国））を用いてもよい。

図３は、いくつかの実施形態に係る、周波数コンバータを備えている電力制御システムの実現例の概略図である。図３は、２つ以上の周波数コンバータ２４２および２４４を備えている周波数コンバータ２４０を介してシンク／電源３５０に連結されているＡ／Ｃモータ２１０を用いる実現例を示す。ＰＣＳは２つ以上の周波数コンバータ（たとえば、図３にあるようなもの）を備えてもよい。ＰＣＳは２つ以上の電力コンバータ（たとえば、図５にあるようなもの）を備えてもよい。

２つ以上の別体の周波数コンバータ（および／または電力コンバータ）を使用することでいくつかの実現例にて利点を提供し得る。いくつかの場合では、（たとえば、始動中）タービン「に回転を加える」のに必要な電力は、動作中にタービンで発生する電力よりも小さい。このような場合では、周波数変換を「入力」ステージと「出力」ステージとに「分割する」ことでコストを下げることができる。図３では、モータ２１０に送られる電力を制御するのに小型の（たとえば、低コストの）周波数コンバータ２４２を用いてもよく、シンク／電源３５０に送られる電力を制御するのに大型の周波数コンバータ２４４を用いてもよい。コストを下げるために、周波数コンバータ２４２の最大電力容量は、周波数コンバータ２４４の最大電容量未満（周波数コンバータ２４４の最大電容量の５０％未満（好ましくは２０％未満（１０％未満を含む、５％未満を含む）であってもよい。典型的な実現例では、周波数コンバータ２４２は、１００ｋＷ未満（５０ｋＷ未満（好ましくは２０ｋＷ未満、好ましくは１０ｋＷ以下）を含む）の最大電力容量を持つ。周波数コンバータ２４４は、１００ｋＷ以下、好ましくは３００ｋＷ以下、好ましくは６００ｋＷ以下、好ましくは８００ｋＷ以下である最大電力容量を持つ。

図４は、いくつかの実施形態に係る、２つの周波数コンバータを備えている電力制御システムの実現例の概略図である。図４は、Ａ／Ｃモータ２１０とＤ／Ｃラインを備えているシンク／電源４５０との間に流れる電力を制御する周波数コンバータ２４０を示す。この実施例では、周波数コンバータ２４０は第１の周波数コンバータ２４２および第２の周波数コンバータ２４４を備えている。

図５は、いくつかの実施形態に係る、Ｄ／Ｃモータを備えている電力制御システムの実現例の概略図である。この実施例では、電力コンバータ２４０’は、Ｄ／Ｃモータ２１０’とシンク／電源３５０との間の電力の流れを制御する（さらに言えば、タービン１４０の速さを制御する）。この実施例では、電力コンバータ２４０’は２つ以上の電力コンバータ２４２’および２４４’を含む）。電力コンバータ２４２’および２４４’の相対的な電力取り扱い能力は、周波数コンバータ２４２および２４４の能力と同様であってもよい。

図６は、いくつかの実施形態に係る、タービンに回転を加える方法を示す。水がタービンに当たるときタービンが所望の速さで（またはこれに近い速さで）すでに回転しているように、ヘッドボックスからの原料の流動を開始する前に方法６００を用い得る。タービンに回転を加えることで、始動中に疲労を低減させ、かつ／または損傷の可能性を小さくし得る。いくつかの実施形態では、ここに記載されている方法はコントローラ２３０を用いて実施される。

ステップ６１０では、所望タービン速さ（たとえば、成形ロールの接線速度によって決定される接線速度を表す）を受ける。ステップ６２０では、電力をモータに送る。ステップ６３０では、タービンの測定速さを含むデータを受ける。ステップ６４０では、測定速さ値および所望速さ値を許容誤差と比較する（たとえば、これらの速さの許容可能な差を定量化する）。速さが過剰に小さい場合、タービンに送られる電力を増加させてタービンを高速にする（ステップ６４２）。タービンを高速にするステップは、モータの周波数を増大させることを備え得る。速さが過剰に大きい場合、タービンに送られる電力を減少させてタービンを低速にする（ステップ６４４）。
タービンを低速にするステップは、モータの周波数を小さくすることを備え得る。ステップ６５０では、（速さが許容可能な場合）ヘッドボックス吐出の起動を開始する起動指示を送る。

いくつかの（たとえば、低コストの）実現例では、装置２００はセンサを有していない。ヘッドボックスを起動させる前に、センサ入力を用いずに（たとえば、一定の電力の大きさ、一定の周波数（Ｈｚ）を送ることによってかつ／または一定の時間分の電力を送ることによって）タービンに回転を加えてもよい。

図７は、いくつかの実施形態に係るタービンを制御する方法を示す。方法７００は、（たとえば、製紙中の）タービンの速さを制御するのに用い得る。ここに記載されている様々な方法はＰＣＳ２２０を用いて実施され得る。ステップ７１０では、所望タービン速さを（たとえば、データベースから受けて）決定する。ステップ７２０では、タービン速さを含むデータを（たとえば、センサから）受ける。ステップ７３０では、測定速さおよび所望速さを比較し、差を決定する。

タービンが過剰に低速で回転している場合、タービンへの負荷を減少させてタービンからシンク／電源に送られる電力を減少させ得る（ステップ７３２）。いくつかの実施形態では、周波数を変更することで電力を減少させる（たとえば、タービン速さが、流入する水に関するタービンの効率曲線の上にある箇所に応じて周波数を増大させる）。タービンが極めて素早く回転している場合、タービンへの負荷を増やしてタービンからシンク／電源に送られる電力を増加させ得る（ステップ７３４）。いくつかの実施形態では、周波数を変更する（たとえば、周波数を減少させる）ことで電力を増加させる。データはステップ７４０で任意に保存され得る。

モータを制御してモータの最も効率的な毎分回転数で動作させることは有効である場合がある。いくつかの実施形態では、ＰＣＳ２２０はモータの速さを制御するように構成されており、制御は、タービンの測定速さとタービン（および／またはモータ）の所望速さとの差がタービン（またはモータ）の所望速さの５０％以内（２０％以内（１０％以内を含む、５％以内を含む、１％以内を含む、０．５％以内を含む）であるようになされる。コントローラ２３０は、閉ループ制御を用いて（たとえば、センサ２２１（図１）からのデータに基づいて）モータを制御するように構成してもよく、比例、積分、微分（ＰＩＤ）制御のための方法を行なう実行可能な指示を有する状態でさらに構成してもよい。

図８は、いくつかの実施形態に係る、タービンを調節して振動を低減する方法を示す。振動が（たとえば、振動センサから）検出されるとき、方法８００を用い得る。振動を低減しかつ／または除去することで、様々な構成要素に対する損傷および／または疲労を低減し得る。ステップ８１０では、振動許容誤差を（たとえば、データベースから選択して）決定する。振動許容誤差は許容可能なレベルの測定振動を含み得る。ステップ８２０では、測定振動データを受ける。ステップ８３０では、測定振動データを振動許容誤差と比較する。振動が許容誤差以内にある（たとえば、測定振動の大きさが許容誤差の大きさよりも小さい）場合、データを任意に保存し得る（ステップ８５０）。振動が許容誤差外にある（たとえば、測定振動の大きさが許容誤差の大きさよりも大きい）場合、モータからシンク／電源への電力の流れを調節し得る（ステップ８４０）。いくつかの実施形態では、振動に応じて、モータの速さを増加させ得る（たとえば、周波数を増加させてシンク／電源に送られる電力の大きさを減少させる）。いくつかの場合では、振動調節について、損傷の可能性を減らすために「好ましい」毎分回転数の範囲外にある毎分回転数でタービンを動作させることが必要である場合がある。

図９は、いくつかの実施形態に係るコントローラの概略図である。いくつかの実施形態では、コントローラ２３０を周波数コンバータに組み込み得る。いくつかの場合では、コントローラ２３０は別体の構成要素であってもよい。図９において、コントローラ２３０は、プロセッサ９１０、メモリ９２０、ストレージ９３０、入出力インタフェース９４０、通信ネットワークインタフェース９５０およびディスプレイインタフェース９６０を備えている。これらのいくつか（たとえば、ディスプレイインタフェース９６０）はいくつかの実現例では任意に選択できてもよい。これらの構成要素は、システムバス９７０を介して互いに通信し、通信バス９８０を介して外部と通信する。

プロセッサ９１０は指示を実行するように構成され得る。いくつかの実施形態では、プロセッサ９１０は、集積回路または実行可能な指示を処理することができる任意のプロセッサを備えてもよく、キャッシュ、マルチコアプロセッサ、ビデオプロセッサおよび／または他のプロセッサを含んでもよい。

メモリ９２０は、データを保存するように構成されている任意のメモリを含んでもよい。メモリ９２０は、たとえば、実行可能な指示を保存するように構成されている任意の媒体を含み得るコンピュータ可読記憶媒体を含む。たとえば、メモリ９２０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＭＲＡＭ、フラッシュメモリおよび／またはメモリのような記憶装置を含んでもよいが、これらに限定されない。

ストレージ９３０は、プロセッサ９１０により用いられる実行可能な指示（たとえば、コード）を保存するように構成されているコンピュータ可読非一時的記憶媒体、たとえば、ハードディスク、光ドライブ、フラッシュメモリおよび／または磁気テープを備えてもよい。ストレージ９３０は、データを保持し編成するように構成されているデータベースまたは他のデータ構造を含んでもよい。いくつかの実施形態では、コントローラ２３０は、ＲＡＭとしてメモリ２２０を含み、フラッシュメモリとしてストレージ２３０を含む。

入力および出力（Ｉ／Ｏ）はＩ／Ｏインタフェース９４０を介して実施されてもよく、Ｉ／Ｏインタフェース９４０は、紙機械１００（図１）の他の部分のような、様々な遠隔に位置する装置と接続されるハードウェアおよび／またはソフトウェアを含んでもよい。Ｉ／Ｏインタフェース９４０は、ローカルキーボード、マウス、ポインター、タッチスクリーンなどとやり取りしてもよい。

通信ネットワークインタフェース９５０は様々な装置と通信してもよく、シリアル通信、パラレル通信、ＵＳＢ通信、ｆｉｒｅｗｉｒｅ通信、イーサネット（登録商標）通信、ＰＬＣ通信および／またはＡＴＡ通信をサポートしてもよい。通信ネットワークインタフェース９５０は、８０２．１１、８０２．１６、ＧＳＭ（登録商標）、ＣＤＭＡ、ＥＤＧＥおよび様々な他の無線通信プロトコルをサポートしてもよい。

ディスプレイインタフェース９６０は、ＬＥＤディスプレイ、ＯＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイなどの表示装置の制御に用いられる任意の回路および／またはこの表示装置との通信に用いられる任意の回路を含んでもよい。いくつかの構成では、ディスプレイインタフェース９６０はビデオカードおよびメモリを含む。

様々な構成要素の機能には、コンピュータ可読記憶媒体（たとえば、メモリおよび／またはストレージ）に保存され得る実行可能な指示を使用することが含まれ得る。いくつかの実施形態では、実行可能な指示は、プロセッサ９１０により用いられるメモリ９２０における取り出しおよび保存のために「恒久的に」ストレージ９３０に保存され得る。実行可能な指示を、プロセッサ９１０を用いて取り出て実行して１つ以上の方法を実行し得る

ここに記載されている実施形態は、様々な異なる成形部構成（たとえば、三日月形フォーマ、バルメット社によって提供されるようなＤＣＴ成形部、ツインワイヤフォーマなど）を用いて実施してもよい。様々な装置は製紙機械の一部として含まれてもよい。エネルギー回収装置を既存の製紙機械に後付けしてもよい。

実施形態は、ここに記載されているすべての特徴を含む必要はなく、それどころかここに記載されている複数の特徴を含む必要はない。ここに記載されている様々な特徴は、互いに別々にかつ／または互いに組み合わされて実施してもよい。特徴の明示的な組み合せは、他の実施形態からのこれらの特徴のいずれかの省略を妨げない。

図および要約書を含むこの記載のすべては著作権保護される（バルメット社（スウェーデン国、カールスタード））。

上記の記載は例示であり限定するものではない。本発明の多くの変形は、この開示の概要に関する当業者には明白となる。したがって、本発明の範囲は上記の記載に依拠せずに決定されるものであり、その代わりに、添付の請求項に、均等物のその完全な範囲とともに依拠して決定されるものである。

Claims (34)

1. 案内ロール（１２０）の周囲で駆動される成形ワイヤループ（１３０）と、成形ロール（１１０）の周囲で駆動されるファブリックループ（１３２）と、前記成形ワイヤおよび前記ファブリックループによって生成される、動いているサンドイッチ中に原料（１０８）を吐出するように構成されているヘッドボックス（１０１）とを備えている製紙機械（１００）からエネルギーを回収する装置（２００，２００’，２００’’）であって、
   第１の時間には電力を用いてタービンを駆動し、第２の時間には前記タービンによって駆動されて電力を発生するように構成されている電気モータ（２１０，２１０’）に連結される、タービン（１４０）と、
   前記タービンの速さ、特に、前記タービンの毎分回転数および前記タービンの接線速度（１４０’）の少なくとも１つを決定するように構成されているセンサ（２２１）と、
   電気シンク／電源（２５０，３５０，４５０）と、
   前記シンク／電源、前記センサおよび前記モータに連結される電力制御システム（ＰＣＳ）（２２０）とを備えており、
   前記ＰＣＳは、前記シンク／電源と前記モータとの間の電力の流れを調整することによって前記タービンの前記速さを制御するように構成されている、装置。
2. 前記第１の時間に前記ＰＣＳは前記シンク／電源から前記モータに電力を送り、
   前記第２の時間に前記ＰＣＳは前記モータにより発生させる電力を、前記シンク／電源に送る、請求項１に記載の装置。
3. 前記ヘッドボックスは吐出速度（１０９）で前記原料を吐出し、
   前記ＰＣＳは、前記吐出速度の約２０〜７０％（３０〜６０％を含む、３５〜５０％を含む）になるように前記タービンの接線速度（１４０’）を制御するように構成されている、請求項１または２のいずれかに記載の装置。
4. 前記電気モータは所望モータ毎分回転数、特に、前記電気モータの発電の効率が最大に近い、好ましくは最大である毎分回転数を持ち、
   前記タービンおよび前記モータは、前記タービンの前記接線速度が前記吐出速度の約２０〜７０％（３０〜６０％を含む、３５〜５０％を含む）であるときに、前記電気モータが前記所望モータ毎分回転数の３０％以内（２０％、特に１０％を含む）の毎分回転数で回転するように構成されている、請求項３に記載の装置。
5. 前記所望モータ毎分回転数は、前記モータの標準化された動作速さを含む、請求項４に記載の装置。
6. 前記吐出速度は、約１３〜４０ｍ／ｓ、特に１７〜３７ｍ／ｓ、特に２３〜３６ｍ／ｓである、請求項３〜５のいずれかに記載の装置。
7. 前記ＰＣＳはコントローラ（２３０）を備えており、前記コントローラは、所望モータ毎分回転数と実際のモータ毎分回転数とのずれが前記所望モータ毎分回転数の２０％（１０％を含む、５％を含む）以下であるように、前記モータの前記速さを制御するように構成されている、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
8. 前記センサは、
   エンコーダと、
   前記モータに組み込まれるセンサと、
   前記ＰＣＳに組み込まれるセンサとの少なくとも１つを備えている、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
9. 前記モータは永久磁石モータを備えている、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
10. 前記ＰＣＳは、
    前記シンク／電源と前記モータとの間に流れる前記電力の周波数を変更することによって前記タービンの前記速さを制御する周波数コンバータ（２４０）と、
    前記シンク／電源と前記モータとの間に流れる電力を制御することによって前記タービンの前記速さを制御する電力コンバータ（２４０’）との少なくとも１つを備えている、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
11. 前記ＰＣＳは、前記シンク／電源と前記モータとの間に流れる電力の周波数を変更することによって前記タービンの前記速さを制御する少なくとも１つの周波数コンバータ（２４０）を備えており、前記周波数コンバータは、
    前記シンク／電源から前記モータに電力を送るように構成されている第１の周波数コンバータ（２４２）と、
    前記モータから前記シンク／電源に電力を送るように構成されている第２の周波数コンバータ（２４４）とを備えている、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
12. 前記第１の周波数コンバータの最大電力容量は、前記第２の周波数コンバータの最大電力容量未満であり、好ましくは前記第２の周波数コンバータの最大電力容量の５０％未満であり、好ましくは２０％未満であり、好ましくは１０％未満であり、好ましくは５％未満である、請求項１１に記載の装置。
13. 前記第１の周波数コンバータは、１００ｋＷ未満、好ましくは５０ｋＷ未満、好ましくは２０ｋＷ未満、好ましくは１０ｋＷ以下の最大電力容量を持ち、前記第２の周波数コンバータは、少なくとも、１００ｋＷ以上、好ましくは３００ｋＷ以上、好ましくは６００ｋＷ以上、好ましくは８００ｋＷ以上である最大電力容量を持つ、請求項１１および１２のいずれかに記載の装置。
14. 前記ＰＣＳは、前記シンク／電源と前記モータとの間に流れる前記電力を変更することによって前記タービンの前記速さを制御する少なくとも１つの電力コンバータ（２４０’）を備えており、前記電力コンバータは、
    前記シンク／電源から前記モータに電力を送るように構成されている第１の電力コンバータ（２４２’）と、
    前記モータから前記シンク／電源に電力を送るように構成されている第２の電力コンバータ（２４４’）とを備えている、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
15. 前記周波数コンバータおよび前記電力コンバータの少なくとも１つは前記センサを備えている、請求項１０〜１４のいずれかに記載の装置。
16. 前記モータは、３０００，１５００，１０００，７５０，６００，５００，４３０および３７５ｒｐｍのうちの１つである標準化された動作速さ（毎分回転数（ｒｐｍ））をもたらす複数の極を有する、請求項１〜１５のいずれかに記載の装置。
17. 前記ＰＣＳは、前記タービンが所望の毎分回転数（ｒｐｍ）で動作するように、好ましくは前記センサを備える閉ループ制御を用いて、前記タービンの前記速さを制御するように構成されているコントローラ（２３０）を備えており、好ましくは、前記制御される毎分回転数の許容誤差は、前記所望の毎分回転数の１０％未満、好ましくは５％未満、好ましくは３％未満、好ましくは１％未満、好ましくは０．５％未満、好ましくは０．１％未満である、請求項１〜１６のいずれかに記載の装置。
18. 前記成形ロールの速さを感知するように構成されている成形ロールセンサ（２２１’）をさらに備えており、前記ＰＣＳは、前記成形ロールの前記速さに対して前記タービンの前記速さを制御するようにさらに構成されている、請求項１〜１７のいずれかに記載の装置。
19. 前記モータおよび前記タービンは、前記モータおよび前記タービンを同じ毎分回転数で回転させるカップリング（１４２）によって連結され、特に、カップリングはギアボックスを備えない、請求項１〜１８のいずれかに記載の装置。
20. 前記ヘッドボックスは、約２５〜３８ｍ／ｓ、特に約２６〜３６ｍ／ｓ、特に約２７〜３４ｍ／ｓである吐出速度（１０９）で前記原料を吐出し、
    前記ＰＣＳは、約９〜１５ｍ／ｓ（約１０〜１４ｍ／ｓを含む、約１１〜１３ｍ／ｓを含む）になるように前記タービンの接線速度（１４０’）を制御するように構成されている、請求項１〜１９のいずれかに記載の装置。
21. 前記タービンの振動を感知するように構成されている振動センサ（２２２）、好ましくは加速度計をさらに備えており、前記ＰＣＳは、前記振動センサから受けるデータに応じて前記タービンの前記速さを調節するようにさらに構成されている、請求項１〜２０のいずれかに記載の装置。
22. 案内ロール（１２０）の周囲で駆動されるように構成されている成形ワイヤループ（１３０）、
    成形ロール（１１０）の周囲で駆動されるように構成されているファブリックループ（１３２）、および
    前記成形ワイヤおよび前記ファブリックループによって生成されるサンドイッチ中に原料（１０８）を吐出するように構成されているヘッドボックス（１０１）、ならびに
    請求項１〜２１のいずれかに記載の装置（２００，２００’，２００’’）を備えている、製紙機械。
23. 前記ヘッドボックス（１０１）は、吐出速度１０９で原料（１０８）を吐出するように構成されており、
    前記成形ロール（１１０）は、接線速度（１１０’）で動作するように設計されており、
    前記モータは、３０００，１５００，１０００，７５０，６００，５００，４３０および３７５ｒｐｍのうちの１つである標準動作速さを持つ通常のモータであり、
    前記タービン（１４０）は、前記タービンが回転しているときに前記タービンの前記ブレードの外周の接線速度（１４０’）を生じさせるタービン径を持ち、
    前記ＰＣＳは、前記タービンの前記接線速度（１４０’）を所望の接線速度（１４０’）に制御するように構成されており、前記所望の接線速度（１４０’）は、前記成形ロールの前記接線速度（１１０’）の３０％〜６０％、好ましくは４０％〜５５％であり、かつ／または前記吐出速度（１０９）の３０％〜６０％、好ましくは４０％〜５５％であり、
    前記タービンの前記所望の接線速度（１４０’）により、前記モータは、前記モータの前記標準動作速さの５％以内、好ましくは３％以内、好ましくは１％以内の毎分回転数で駆動される、請求項２２に記載の製紙機械。
24. 製紙機械（１００）と、前記製紙機械からエネルギーを回収する装置（２００，２００’，２００’’）とを操作する方法であって、前記製紙機械は、
    案内ロール（１２０）の周囲で駆動されるように構成されている成形ワイヤループ（１３０）と、
    成形ロール（１１０）の周囲で駆動されるように構成されているファブリックループ（１３２）と、
    前記成形ワイヤおよび前記ファブリックループによって生成されるサンドイッチ中に原料（１０８）を吐出するように構成されているヘッドボックス（１０１）とを備えており、
    前記製紙機械からエネルギーを回収する前記装置（２００，２００’，２００’’）は、
    第１の時間には電力を用いて前記タービンを駆動し、第２の時間には前記タービンによって駆動されて電力を発生するように構成されている電気モータ（２１０，２１０’）に連結されるタービン（１４０）と、
    前記タービンの速さを感知するように構成されているセンサ（２２１’）と、
    電気シンク／電源（２５０，３５０，４５０）と、
    前記シンク／電源、前記センサおよび前記モータに連結される電力制御システム（ＰＣＳ）（２２０）とを備えており、
    前記ＰＣＳは、前記シンク／電源と前記モータとの間の電力の流れを調整することによって前記タービンの前記速さを制御するように構成されており、
    前記方法は、
    前記タービンの所望の速さ、特に前記タービンの所望の接線速度（１４０’）を含む所望の速さデータを受ける工程と、
    前記タービンの測定速さを含む測定速さデータを受ける工程と、
    前記測定速さデータと所望の速さデータとの差を計算する工程と、
    前記計算された差に応じて前記シンク／電源と前記モータとの間の電力の流れを制御する工程とを備えており、
    特に、制御する工程は、前記モータの第１の周波数と前記シンク／電源の第２の周波数との間の電力の周波数変換を制御する工程を備えている、方法。
25. 前記電力の流れを制御する工程は、前記差が前記モータの所望の速さの５０％以内（２０％以内を含む、１０％以内を含む、５％以内を含む、１％以内を含む、０．５％以内を含む）にあるように前記モータの前記速さを制御する工程を備えており、好ましくは、前記所望の速さは、モータとして用いられるときの前記モータの標準動作速さである、請求項２４に記載の方法。
26. 前記タービンの前記所望の速さは、
    前記成形ロールの接線速度（１１０’）の２０％〜７０％、好ましくは３０％〜６０％、好ましくは４０％〜５０％、好ましくは４４％〜４９％、好ましくは４６％以上かつ４８％以下である、かつ／または
    前記ヘッドボックス（１０１）によって吐出される前記原料（１０８）の吐出速度（１０９）の２０％〜７０％、好ましくは３０％〜６０％、好ましくは４０％〜５０％、好ましくは４４％〜４９％、好ましくは４６％以上かつ４８％以下である前記タービンの所望の接線速度（１４０’）を含む、請求項２４および２５のいずれかに記載の方法。
27. 前記第１の時間にヘッドボックス（１０１）からの原料（１０８）の流動は始まっておらず、前記測定速さデータと前記所望の速さデータとの前記差が起動閾値未満であるとき、前記原料の流動を開始する指示を送る工程をさらに備えている、請求項２４〜２６のいずれかに記載の方法。
28. 振動許容誤差を決定する工程と、
    測定振動データ、好ましくは前記タービンの振動に由来するデータを受ける工程と、
    前記測定振動データと前記振動許容誤差との差を計算する工程と、
    前記差が振動閾値を超えるとき、前記電力の流れを調節する、好ましくは前記タービンの前記速さを増加させる工程とをさらに備えている、請求項２４〜２７のいずれかに記載の方法。
29. 吐出速度（１０９）で前記原料（１０８）を吐出する工程と、
    前記吐出速度の約２０〜７０％（３０〜６０％を含む、３５〜５０％を含む）に前記タービンの接線速度（１４０’）を制御する工程とをさらに備えている、請求項２４〜２８のいずれかに記載の方法。
30. 前記吐出速度は、約１３〜４０ｍ／ｓ、特に１７〜３７ｍ／ｓ、特に２３〜３６ｍ／ｓである、請求項２９に記載の方法。
31. 成形ワイヤ（１３２）を通じて原料（１０８）を吐出して白水流を形成するように構成されているヘッドボックス（１０１）と、
    前記白水流が前記成形ワイヤを通じて吐出された後に前記白水流を受けるように構成されているタービン（１４０）と、
    前記タービンの前記速さを制御するように構成されているコントローラとを備えている製紙機械（１００）を操作する方法であって、
    前記受けた白水流の流入速度にしたがって前記タービンの接線速度（１４０’）を制御する工程、特に、前記流入速度の約３０％〜６０％にあるように前記タービンの接線速度を維持する工程を備えている、方法。
32. 前記流入速度は、
    前記吐出された原料の吐出速度（１０９）、および前記成形ワイヤ（１３０）をガイドするように構成されている成形ロール（１１０）の成形ロール接線速度（１１０’）の少なくとも一方の約７０％〜９０％（７５％〜８５％を含む、７７％〜８３％を含む）である、請求項３２に記載の方法。
33. 成形ワイヤ（１３２）を通じて原料（１０８）を吐出して白水流を形成するように構成されているヘッドボックス（１０１）と、
    前記白水流が前記成形ワイヤを通じて吐出された後に前記白水流を受けるように構成されているタービン（１４０）と、
    前記タービンの前記速さを制御するように構成されているコントローラとを備えている製紙機械（１００）を操作する方法であって、
    約４〜２５ｍ／ｓ（５〜２３ｍ／ｓを含む、６〜２１ｍ／ｓを含む）にあるように前記タービンの接線速度（１４０’）を制御する工程を備えている、方法。
34. 案内ロール（１２０）の周囲で駆動される成形ワイヤループ（１３０）と、成形ロール（１１０）の周囲で駆動されるファブリックループ（１３２）と、前記成形ワイヤおよび前記ファブリックループによって生成される、動いているサンドイッチ中に原料（１０８）を吐出するように構成されているヘッドボックス（１０１）とを備えている製紙機械（１００）からエネルギーを回収する装置（２００，２００’，２００’’）であって、
    電力を用いて前記タービンを駆動するように構成されている電気モータ（２１０，２１０’）に連結されるタービン（１４０）と、
    電気シンク／電源（２５０，３５０，４５０）と、
    前記シンク／電源および前記モータに連結される電力制御システム（ＰＣＳ）（２２０）とを備えており、
    前記ＰＣＳは、前記シンク／電源からの電力を用いて前記モータを介して前記タービンを駆動するように構成されている、装置。

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