JP3094798B2 - 抄紙機の抄替時の製品水分の制御方法およびその装置 - Google Patents

抄紙機の抄替時の製品水分の制御方法およびその装置

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JP3094798B2 JP06192556A JP19255694A JP3094798B2 JP 3094798 B2 JP3094798 B2 JP 3094798B2 JP 06192556 A JP06192556 A JP 06192556A JP 19255694 A JP19255694 A JP 19255694A JP 3094798 B2 JP3094798 B2 JP 3094798B2
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は蒸気ドライヤの蒸気ドラ
ムにキャンバスと共にウエブを巻き付けてウエブを乾燥
させる抄紙機で該ウエブの水分率をシミュレーションす
るための定常状態シミュレーション方法およびその装置
に関し、また本発明は蒸気ドラムにキャンバスと共にウ
エブを巻き付けてウエブを乾燥させる抄紙機で該蒸気ド
ラムへの蒸気圧力を変動させた際の該ウエブの水分率を
シミュレーションするための非定常状態シミュレーショ
ン方法およびその装置に関し、更に本発明は蒸気ドラム
にキャンバスと共にウエブを巻き付けてウエブを乾燥さ
せる抄紙機で抄替時に該ウエブの水分率を所定の目標値
に向かって推移させる抄替時ウエブ水分率制御方法およ
びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、抄紙機の代表的な構成例
を挙げれば、かかる抄紙機はワイヤ・パート、プレス・
パート、プレドライヤ・パート、サイズ・パート、アフ
タドライヤ・パートから構成される。ワイヤ・パートは
エンドレスに回転するワイヤからなり、その前方にはス
トック・インレットが設けられる。ストック・インレッ
トからはパルプ原料がワイヤ・パート上に吐出させら
れ、パルプ原料は該ワイヤ・パート上で濾水されて紙匹
いわゆるウエブが形成される。ワイヤ・パートを経たウ
エブはプレス・パートで更に搾水された後にプレドライ
ヤ・パートに導かれる。プレドライヤ・パートには多数
の蒸気ドラムが配列され、これら蒸気ドラムはその中に
導入される蒸気によって加熱される。ウエブはプレドラ
イヤ・パートの各蒸気ドラムに巻き付いて順次送られ、
その間に所定の水分率まで乾燥を受ける。次いで、ウエ
ブはサイズ・パートに送られ、そこでサイズ処理を受け
た後にアフタドライヤ・パートに導かれる。アフタドラ
イヤ・パートはプレドライヤ・パートと実質的に同じ構
成とされ、ウエブはそこを通過する間に所定の水分率ま
で乾燥を受ける。アフタドライヤ・パートを経たウエブ
は紙匹製品としてロール状に巻き取られる。
【０００３】以上で述べたような抄紙機において、均質
な紙匹製品を得るためには、プレドライヤ・パートおよ
びアフタドライヤ・パートの直後でのウエブの坪量、水
分率等を検出し、その検出データに基づいてワイヤ・パ
ートへのパルプ原料の吐出量、蒸気ドラムの蒸気圧力等
をコントロールしなければならない。このようなコント
ロールは抄紙機に組み込まれたＢＭ計システムにより行
われている。ＢＭ計システムの検出部はプレドライヤ・
パートおよびアフタドライヤ・パートのそれぞれの直後
に配置され、各検出部からの検出データを処理する制御
部とからなる。要するに、各検出部で検出された検出デ
ータ（ウエブの坪量、水分率および抄速等）に基づいて
ワイヤ・パートへのパルプ原料の吐出量、蒸気ドラムへ
の蒸気の供給圧力等をコントロールすることにより、紙
匹製品に均質性が与えられる。
【０００４】上述したＢＭ計システムのコントロール機
能の１つとして、抄替制御機能も組み込まれている。こ
れは、例えば、所定坪量の紙匹製品の製造が終了した後
に別の坪量の紙匹製品を製造するような場合（いわゆる
抄替）、抄紙機は停止することなくワイヤ・パートへの
パルプ原料の吐出量や蒸気圧力を変更することにより抄
替が行われる。このような抄替時には、蒸気ドラムの蒸
気圧力、抄速等も大巾に変わることになるが、過去の実
績値に基づいた簡単な予測式を用いて、蒸気ドラムの蒸
気圧力等を予測して制御することにより新たな抄物へ移
行させるコントロールを行っている。すなわち、プレド
ライヤ・パートに含まれる蒸気ドラムの蒸気圧力を適宜
調節することにより、新たな坪量のウエブの水分率が該
プレドライヤ・パートの直後で所定の目標値となるよう
に、またアフタドライヤ・パートに含まれる蒸気ドラム
の蒸気圧力を適宜調節することにより新たな坪量のウエ
ブの水分率が該アフタドライヤ・パートの直後で所定の
目標値となるように抄替制御が行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、抄替時間
中、すなわち新たな品質の抄物に移行していく迄の時間
中に得られる製品は規格外の損紙となるので、抄紙機の
作動効率を高めるためには、かかる抄替時間をできる限
り短縮することが必要である。しかし、従来のＢＭ計シ
ステムによる抄替制御は全ての抄替のケースに対して良
好な水分コントロールが行われていないのが実態であ
る。この理由として、従来のＢＭ計システムでは、その
抄替制御は経験的に得られた予測式に基づいて行われて
いるが、その予測式には理論的な裏付けが無いことや、
抄替時間途中のコントロール法が確立されていないこと
が挙げられる。つまり、現状では、抄替制御が首尾よく
短時間で完了する場合もあるが、多くの場合は抄替制御
に手間取るというのが実情である。
【０００６】一方、プレドライヤ・パートおよびアフタ
ドライヤ・パートでウエブが各蒸気ドラムを通過する際
にウエブがどのように乾燥するかについては適当な乾燥
モデルを用いてシミュレーション計算することが可能で
あり、これにより抄替時に新たな坪量のウエブの水分率
を目標値とするために必要とされる蒸気ドラムへの蒸気
の圧力を予測して算出することができる。例えば、かか
るシミュレーション計算の従来例として、以下の文献を
挙げることができる。 1. John A. Depoy氏の"Analog computer simulation of
paper dryinga workable model (PULP AND PEPER OF C
ANADA, vol. 73, No. 5, p67,May, 1972)" 2. Jeffery A. Hinds 氏等の"The dynamic computer si
mulation of papermachine dryer (Tappi Journal, vo
l. 66, No. 6, p79, June, 1983)" 3. A. H. Nissan 氏等の"Heat transfer and water rem
oval in cylinderdrying (Tappi Journal, vol. 43, N
o. 9, Sep. 1960)"等がある。 しかし、従来の乾燥モデルを利用したシミュレーション
計算では、蒸気ドラムの温度を求める際に繰り返し行わ
れる収束計算が伴い、このため高速コンピュータ（ＥＷ
Ｓ等）を用いたとしても蒸気ドラムの温度の算出だけに
数分以上掛かるので、従来のシミュレーション計算に基
づいてプロセス状態を推定計算したり抄替制御したりす
ることは実用的とは言い難い。
【０００７】したがって、本発明の目的は抄替時間を可
及的に短縮化し得る信頼性の高い抄替時の水分制御方法
およびその装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、蒸気ドライヤの蒸気ドラムにキャンバスと共にウェ
ブを巻き付けてウェブを乾燥させる抄紙機で、該ウェブ
の水分率を定常状態でコンピュータを使用してオンライ
ンでシミュレーションし出力するための定常状態シミュ
レーション方法であって、前記蒸気ドライヤの各蒸気ド
ラムの円周方向の温度は一定であると仮定して前記蒸気
ドラム、前記キャンバスおよび前記ウェブの相互間に熱
平衡式を導入して該熱平衡式を差分方程式に書き直すこ
とと、検出器により、少なくともドライヤ蒸気圧力、ウ
ェブ坪量、抄速、最終ウェブ水分率（ドライヤパート出
口のウェブ水分率）の各値を取り込むことと、前記差分
方程式に適当な初期値を与えると共に所定の時間間隔で
該差分方程式を繰り返し解くことにより、前記ウェブの
移動方向に沿って前記各蒸気ドラムの温度、前記キャン
バスの温度および前記ウェブの温度を算出して前記ウェ
ブのドライヤパート内の移動方向に沿うウェブ水分率推
移パターンを求めることと、前記水分率推移パターンか
ら得られる最終水分率値を検出器により取り込んだ実際
の測定値と比較することと、前記水分値が前記測定値に
対して所定の許容範囲内にあるか否かを判断すること
と、前記判断によって前記最終水分率値が所定の許容範
囲内から外れると判断された際にウェブの乾燥速度係数
を補正してウェブ水分率推移パターンを再度求め、これ
を最終水分率値が測定値に所定の許容範囲内で一致する
まで繰り返すことにより、定常状態ウェブ水分率推移パ
ターンを求めることと、該定常状態ウェブ水分率推移パ
ターンを出力することとからなるコンピュータを使用し
たオンラインでのウェブ水分率の定常状態シミュレーシ
ョン方法を要旨とする。請求項２に記載の本発明は、蒸
気ドラムにキャンバスと共にウエブを巻き付けてウエブ
を乾燥させる抄紙機で該ウエブの水分率を定常状態でシ
ミュレーションするための定常状態シミュレーション装
置であって、前記蒸気ドライヤの各蒸気ドラムの円周方
向の温度は一定であると仮定して前記蒸気ドラム、前記
キャンバスおよび前記ウエブの相互間に導入された熱平
衡式を差分方程式として記憶する記憶手段と、前記記憶
手段に記憶された差分方程式に適当な初期値を与えると
共に所定の時間間隔で該差分方程式を繰り返し解くこと
により、前記ウエブの移動方向に沿って前記各蒸気ドラ
ムの温度、前記キャンバスの温度および前記ウエブの温
度を算出して前記ウエブの移動方向に沿うウエブ水分率
推移パターンを求める計算手段と、前記水分率推移パタ
ーンから得られる最終水分値を実際の測定値と比較する
比較手段と、前記最終水分値が前記測定値に対して所定
の許容範囲内にあるか否かを判断する判断手段とよりな
り、前記判断手段によって前記最終水分値が所定の許容
範囲内から外れると判断された際にウエブの乾燥速度係
数を補正してウエブ水分率推移パターンを再度求め、こ
れを水分値が測定値に所定の許容範囲内で一致するまで
繰り返す手段とからなる定常状態シミュレーション装置
を要旨とする。
【０００９】請求項３に記載の本発明は、蒸気ドライヤ
の蒸気ドラムにキャンバスと共にウェブを巻き付けてウ
ェブを乾燥させる抄紙機で、該蒸気ドラムへの蒸気圧力
を変動させた際の該ウェブの水分率を非定常状態でコン
ピュータを使用してオンラインでシミュレーションし出
力するための非定常状態シミュレーション方法であっ
て、前記蒸気ドライヤの各蒸気ドラムの円周方向の温度
は一定であると仮定して前記蒸気ドラム、前記キャンバ
スおよび前記ウェブの相互間に熱平衡式を導入して該熱
平衡式を差分方程式に書き直すことと、前記仮定による
誤差を修正するために前記蒸気ドラムへの蒸気圧力を変
動させた際に該蒸気ドラムの温度応答遅れを導入しつ
つ、検出器により、少なくともドライヤ蒸気圧力、ウェ
ブ坪量、抄速、最終ウェブ水分率値の各値を取り込み、
前記差分方程式に基づいて前記ウェブのドライヤパート
内の移動方向に沿う該ウェブの時間経過に伴う水分率推
移パターンを所定の時間間隔で繰り返し求め出力するこ
ととからなるコンピュータを使用したオンラインでのウ
ェブ水分率の非定常状態シミュレーション方法を要旨と
する。請求項４に記載の本発明は、蒸気ドラムにキャン
バスと共にウエブを巻き付けてウエブを乾燥させる抄紙
機で該蒸気ドラムへの蒸気圧力を変動させた際の該ウエ
ブの水分率をシミュレーションするための非定常状態シ
ミュレーション装置であって、前記蒸気ドライヤの各蒸
気ドラムの円周方向の温度は一定であると仮定して前記
蒸気ドラム、前記キャンバスおよび前記ウエブの相互間
に導入された熱平衡式を差分方程式として記憶する記憶
手段と、前記仮定による誤差を修正するために前記蒸気
ドラムへの蒸気圧力を変動させた際に該蒸気ドラムの温
度応答遅れを導入しつつ、前記ウエブの移動方向に沿う
該ウエブの時間経過に伴う水分率推移パターンを所定の
時間間隔で繰り返し求める計算手段とからなる非定常状
態シミュレーション装置を要旨とする。
【００１０】請求項５に記載の本発明は、蒸気ドライヤ
の蒸気ドラムにキャンバスと共にウエブを巻き付けてウ
エブを乾燥させる抄紙機で抄替時に該蒸気ドラムへの蒸
気圧力の時間的推移をコントロールすることにより該ウ
エブの水分率を所定の目標値に向かって推移させる抄替
時ウエブ水分率制御方法であって、前記蒸気ドライヤの
各蒸気ドラムの円周方向の温度は一定であると仮定して
前記蒸気ドラム、前記キャンバスおよび前記ウエブの相
互間に熱平衡式を導入して該熱平衡式を差分方程式に書
き直すことと、前記差分方程式に適当な初期値を与えて
前記ウエブの移動方向に沿うウエブ水分率推移パターン
を求めることと、前記ウエブ水分率推移パターンに対す
るウエブ水分率目標パターンを設定することと、前記ウ
エブ水分率推移パターンを前記ウエブ水分率目標パター
ンに実質的に一致させるべく前記蒸気ドラムへの蒸気圧
力を所定の時間間隔で変動させつつ、しかも該蒸気ドラ
ムの温度応答遅れを仮定的に導入しながら、該ウエブ水
分率推移パターンを繰り返し求めて時間的な蒸気圧力推
移パターンを作成することとからなり、実際の抄替時に
前記蒸気圧力推移パターンに従って前記蒸気ドラムへの
蒸気圧力を調節することを特徴とする抄替時ウエブ水分
率制御方法を要旨とする。請求項６に記載の本発明は、
蒸気ドライヤの蒸気ドラムにキャンバスと共にウエブを
巻き付けてウエブを乾燥させる抄紙機で抄替時に該蒸気
ドラムへの蒸気圧力の時間的推移をコントロールするこ
とにより該ウエブの水分率を所定の目標値に向かって推
移させる抄替時ウエブ水分率制御装置であって、前記蒸
気ドライヤの各蒸気ドラムの円周方向の温度は一定であ
ると仮定して前記蒸気ドラム、前記キャンバスおよび前
記ウエブの相互間に導入された熱平衡式を差分方程式と
して記憶する記憶手段と、前記差分方程式に適当な初期
値を与えて前記ウエブの移動方向に沿うウエブ水分率推
移パターンを求める計算手段と、前記ウエブ水分率推移
パターンに対するウエブ水分率目標パターンを設定する
設定手段と、前記ウエブ水分率推移パターンを前記ウエ
ブ水分率目標パターンに実質的に一致させるべく前記蒸
気ドラムへの蒸気圧力を所定の時間間隔で変動させつ
つ、しかも該蒸気ドラムの温度応答遅れを仮定的に導入
しながら、該ウエブ水分率推移パターンを繰り返し求め
て時間的な蒸気圧力推移パターンを作成する作成手段と
からなり、実際の抄替時に前記蒸気圧力推移パターンに
従って前記蒸気ドラムへの蒸気圧力を調節することを特
徴とする抄替時ウエブ水分率制御装置を要旨とする。
【００１１】
【作用】以上の記載から明らかなように、本発明によれ
ば、近似的に抄紙機の各々の蒸気ドラム円周まわりの温
度が一定、つまり各蒸気ドラムの周囲に沿う温度差を零
と仮定して蒸気ドラム、キャンバスおよびウエブの相互
間に導入された熱平衡式に基づいてドラム温度を計算す
るので、その計算を高速に行うことが可能である。
【００１２】
【実施例】次に、添付図面を参照して、本発明による抄
替制御装置の一実施例について説明する。先ず、図１に
抄紙機の代表的な構成例を示し、この抄紙機に本発明に
よる抄替制御装置を実施化した際のブロック図を図２に
示す。なお、図３および図４は図２に示したブロック図
の部分拡大図であり、図３には図２の分割線Ｄ−Ｄに対
して左半分が図示され、図４には該分割線Ｄ−Ｄに対し
て右半分が図示されている。図１および図２に示すよう
に、抄紙機にはワイヤ・パート１０と、プレス・パート
１２と、プレドライヤ・パート１４と、サイズ・パート
１６と、アフタドライヤ・パート１８とが設けられる。
【００１３】ワイヤ・パート１０はエンドレスに回転す
るワイヤ１０ａからなり、このワイヤ１０ａは駆動ロー
ル１０ｂと、この駆動ロール１０ｂに対して適宜配置さ
れた多数のガイドロール１０ｃとに掛け渡され、駆動ロ
ール１０ｂはワイヤ１０ａの上側走行部を矢印Ａ（図
１、図２および図３）の方向に移動させるように適当な
駆動モータ（図示されない）によって回転される。ワイ
ヤ１０ａの上流側の端にはストック・インレット２０が
配置され、このストック・インレット２０からはパルプ
原料が該上側走行部上に吐出させられる。パルプ原料は
ワイヤ１０ａの上側走行部上で濾水され、これにより該
上側走行部上には紙匹いわゆるウエブＷＥ（図１、図２
および図３）が形成される。ウエブＷＥの形成時に濾水
された水は白水と呼ばれ、低濃度のパルプを含む。その
白水はワイヤ・パート１０の下側に配置されたトラフ２
２（図２および図３）を介して白水ピット２４に集めら
れる。白水ピット２４は配管２６によってストック・イ
ンレット２０に接続され、該配管２６には適当なポンプ
２８が設けられる。パルプ供給配管３０が配管３２を介
して白水ピット２４とポンプ２８との間で配管２６に接
続され、該配管３２には適当なバルブ３４が組み込まれ
る。ポンプ２８の作動中にバルブ３４の開度を調節する
ことにより、ストック・インレット２０へ送液されるパ
ルプ濃度が調節される。
【００１４】ワイヤ・パート１０を経たウエブＷＥはプ
レス・パート１２で更に搾水され、このときウエブＷＥ
の水分率は60％程度である。その後、ウエブＷＥはプレ
ドライヤ・パート１４に導かれる。プレドライヤ・パー
ト１４には多数の蒸気ドラム１４ａが配列され、これら
蒸気ドラム１４ａはその中に導入される蒸気によって加
熱される。ウエブＷＥはプレドライヤ・パート１４の蒸
気ドラム１４ａに巻き付いて順次送られ、その間に該ウ
エブＷＥは所定の水分率まで乾燥される。次いで、ウエ
ブＷＥはサイズ・パート１６に送られ、そこでサイズ処
理を受けた後にアフタドライヤ・パート１８に導かれ
る。アフタドライヤ・パート１８はプレドライヤ・パー
ト１６と実質的に同じ構成とされ、ウエブＷＥはそこを
通過する間に所定の水分率まで乾燥される。その後、ア
フタドライヤ・パート１８を経たウエブＷＥは参照符号
３６で示すように製品としてロール状に巻き取られる。
【００１５】ドライヤ・パート１４（１８）について更
に詳しく説明すると、図５に示すように、蒸気ドラム１
４ａ（１８ａ）にはエンドレスのキャンバス１４ｂ（１
８ｂ）が巻き付けられ、ウエブＷＥは該キャンバス１４
ｂ（１８ｂ）と共に蒸気ドラム１４ａ（１８ａ）間を通
過する。図５に示す例では、ドライヤ・パート１４（１
８）にはシングル・キャンバス・ドライヤ構造（図５の
左側）とダブル・キャンバス・ドライヤ構造（図５の右
側）との双方が設けられる。なお、図５において、各蒸
気ドラム１４ａ（１８ａ）に書き込まれた矢印は各ドラ
ムの回転方向を示す。
【００１６】図１では、図示の便宜上、プレドライヤ・
パート１４に配列された蒸気ドラム１４ａの本数は20本
としているが、それ以上の本数の蒸気ドラム１４ａを配
列してもよい。例えば、本実施例では、図２、図３およ
び図４のように、蒸気ドラム群１４ａは第１のセクショ
ン１４1 、第２のセクション１４2 および第３のセクシ
ョン１４3 に分割している。第１のセクション１４1 に
含まれる蒸気ドラム１４ａには共通の蒸気供給ヘッダー
３８1 と共通の蒸気ドレン排出ヘッダー４０1とが設け
られ、同様に第２および第３のセクション１４2 および
１４3 のそれぞれに含まれる蒸気ドラム１４にも共通の
蒸気供給ヘッダー３８2 および３８3 と共通の蒸気ドレ
ン排出ヘッダー４０2 および４０3 とが設けられる。一
方、アフタドライヤ・パート１８に配列された蒸気ドラ
ム群１８ａは第１のセクション１８1 および第２のセク
ション１８2 に分割されている。第１のセクション１８
1に含まれる蒸気ドラム１８ａには共通の蒸気供給ヘッ
ダー４２1 と共通の蒸気ドレン排出ヘッダー４４1 とが
設けられ、同様に第２のセクション１８2 に含まれる蒸
気ドラム１８ａには共通の蒸気供給ヘッダー４２2 と共
通の蒸気ドレン排出ヘッダー４４2 とが設けられてい
る。
【００１７】図３および図４に最もよく示すように、蒸
気供給ヘッダー３８1 、３８2 および３８3 のそれぞれ
からは配管４６1 、４６2 および４６3 が延び、これら
配管４６1 、４６2 および４６3 は共通の主蒸気管４８
を介して蒸気発生源（図示されない）に接続される。配
管４６1 、４６2 および４６3 のそれぞれにはバルブ４
８1 、４８2 および４８3 が設けられ、これらバルブ４
８1 、４８2 および４８3 のそれぞれにはバルブ・コン
トローラ５０1 、５０2 および５０3 が組み込まれる。
蒸気供給ヘッダー３８1 と蒸気供給ヘッダー３８2 との
間にはその間の蒸気圧の差を検出する差圧センサ５２が
設けられ、この差圧センサ５２はバルブ・コントローラ
５０1 に接続され、同様に蒸気供給ヘッダー３８2 と蒸
気供給ヘッダー３８3 との間にはその間の蒸気圧の差を
検出する差圧センサ５４が設けられ、この差圧センサ５
４はバルブ・コントローラ５０2 に接続される。また、
蒸気供給ヘッダー３８3 にはその蒸気圧を検出する圧力
センサ５６が設けられ、この圧力センサ５６はバルブ・
コントローラ５０3 に接続される。一方、蒸気供給ヘッ
ダー４２1 および４２2 のそれぞれからは配管５８1 お
よび５８2 が延び、これら配管５８1 および５８2 は共
通の主蒸気管６０を介して蒸気発生源（図示されない）
に接続される。配管５８1 および５８2 のそれぞれには
バルブ６２1および６２2 が設けられ、これらバルブ６
２1 および６２2 のそれぞれにはバルブ・コントローラ
６４1 および６４2 が組み込まれる。蒸気供給ヘッダー
４２1と蒸気供給ヘッダー４２2 との間にはその間の蒸
気圧の差を検出する差圧センサ６６が設けられ、この差
圧センサ６６はバルブ・コントローラ６４1 に接続され
る。また、蒸気供給ヘッダー４２2 にはその蒸気圧を検
出する圧力センサ６８が設けられ、この圧力センサ６８
はバルブ・コントローラ６４2 に接続される。
【００１８】蒸気ドレン排出ヘッダー４０1 からは配管
７０1 が延び、この配管７０1 はフラッシュ・タンク７
２1 に接続され、同様に蒸気ドレン排出ヘッダー４０2
および４０3 のそれぞれからは配管７０2 および７０3
が延び、これら配管７０2 および７０3 はそれぞれフラ
ッシュ・タンク７２2 および７２3 に接続される。図３
および図４に最もよく図示するように、フラッシュ・タ
ンク７０1 、７０2 および７０3 は配管７４および７６
を介して互いに直列に接続される。フラッシュ・タンク
７０1 は配管７８によってドレイン・ポンプ８０に接続
される。フラッシュ・タンク７０2 は配管８２を介して
蒸気供給ヘッダー３８1 に接続され、同様にフラッシュ
・タンク3 は配管８４を介して蒸気供給ヘッダー３８2
に接続される。一方、蒸気ドレン排出ヘッダー４４1 か
らは配管８６が延び、この配管８６はフラッシュ・タン
ク７２3 に接続される。また、蒸気排出ドレンヘッダー
４４2 からは配管８８が延び、この配管８８はフラッシ
ュ・タンク９０に接続される。フラッシュ・タンク９０
は配管９２を介して蒸気供給ヘッダー４２1 に接続され
る。
【００１９】以上で述べたような抄紙機において、均質
な紙匹製品を得るためには、プレドライヤ・パートおよ
びアフタドライヤ・パートの直後でウエブの坪量、水分
率等を検出し、その検出データに基づいてワイヤ・パー
トへのパルプ原料の吐出量、蒸気ドラムへの蒸気の圧力
および抄速を制御しなけらばならい。このような制御自
体は先に述べたように周知のＢＭ計システムを抄紙機に
組み込むことにより行うことが可能である。ＢＭ計シス
テムはプレドライヤ・パート１４の直後に設けられた第
１の検出部９４と、アフタドライヤ・パート１８の直後
に設けられた第２の検出部９６と、これら検出部９４お
よび９６から検出された検出データを処理して抄紙機の
作動を制御するＢＭ計制御部９８とからなる。
【００２０】第１の検出部９４はプレドライヤ・パート
１４を経た直後のウエブＷＥの坪量、水分率等を検出
し、また第２の検出部９６はアフタドライヤ・パート１
８を経た直後のウエブＷＥの坪量、水分率等を検出す
る。図３および図４から明らかなように、ＢＭ計制御部
９８にはパルプ供給配管３０に対して設けられたバルブ
３４が接続され、該ＢＭ計制御部９８からの制御信号に
よりバルブ３４の開度が調節され、これによりストック
・インレット２０へのパルプ原料のパルプ濃度が制御さ
れる。すなわち、ＢＭ計制御部９８はバルブ３４の開度
を調節することによりウエブＷＥの坪量を制御する。ま
た、ＢＭ計制御部９８はワイヤ・パート１０でワイヤ１
０ａを駆動する駆動ロール１０ｂの駆動モータにも制御
信号を送り、これにより抄速が制御される。更に、ＢＭ
計制御部９８には、プレドライヤ・パート１４の第１、
第２および第３のセクション１４1 、１４2 および１４
3 のそれぞれに設けられたコントローラ５０1 、５０2
および５０3 と、アフタドライヤ・パート１８の第１お
よび第２のセクション１８1 および１８2 のそれぞれに
設けられたコントローラ６４1 および６４2 とが接続さ
れ、該ＢＭ計制御部９８からは各コントローラ５０1 、
５０2 、５０3 、６４1 、６４2 に制御信号を送り、こ
れにより各セクション１４1 、１４2 、１４3 、１
８1 、１８2 の蒸気ドラム１４ａ、１８ａへの蒸気圧力
がバルブの開閉により制御される。なお、各コントロー
ラ５０1 、５０2 、５０3 、６４1 、６４2 の制御はそ
の該当センサ５２、５４、５６、６６、６８から検出さ
れる蒸気圧力データに基づいて行われる。
【００２１】要するに、第１および第２の検出部９４お
よび９６で検出された検出データ（（ウエブの坪量、水
分率等）をＢＭ計制御部９８で処理し、それに基づいて
ワイヤ・パート１０へのパルプ原料の吐出量、各セクシ
ョン１４1 、１４2 、１４3、１８1 、１８2 の蒸気ド
ラム１４ａ、１８ａへの蒸気供給圧力および抄速をコン
トロールすることにより、所定の製品を製造できる。
【００２２】以上で述べた抄紙機およびその作動制御自
体は周知であり、本発明はそのような抄紙機で抄替制御
を速やかにかつ短時間で行い得る抄替制御装置に向けら
れている。本発明による抄替制御装置では、図６に示す
ようなアイロン・モデルに基づいて抄替制御が行われ
る。図６のアイロン・モデルは図５に示したドライヤ構
造と等価なものである。すなわち、図５では、ウエブＷ
Ｅはキャンバス１４ｂ（１８ｂ）と共に蒸気ドラム１４
ａ（１８ａ）に巻き付いて通過する間に該蒸気ドラム１
４ａ（１８ａ）から熱を受けて乾燥されるが、これは図
６に示すように所定の間隔で固定配置されたアイロン１
４ａ′（１８ａ′）と、それらアイロン１４ａ′（１８
ａ′）上に適宜組み込まれたキャンバス部１４ｂ′（１
８ｂ′）とによって形成される通路にウエブＷＥを通過
させて該ウエブＷＥを乾燥させる場合と等価である。要
するに、図５でウエブＷＥが蒸気ドラム１４ａ（１８
ａ）からキャンバス１４ｂ（１８ｂ）を介して熱を受け
る区間は、図６ではウエブＷＥがアイロン１４ａ′（１
８ａ′）からキャンバス部１４ｂ′（１８ｂ′）を介し
て熱を受ける区間に対応し、また図５でウエブＷＥが蒸
気ドラム１４ａ（１８ａ）から直接的に熱を受ける区間
は、図６ではウエブＷＥがアイロン１４ａ′（１８
ａ′）から直接的に熱を受ける区間に対応する。何れの
アイロン１４ａ′（１８ａ′）からも熱を受けない区間
はフリーランと呼ばれ、この例では、ウエブＷＥがキャ
ンバス部１４ｂ′（１８ｂ′）と接触した区間と、ウエ
ブＷＥが単独になる区間とがある。なお、図６におい
て、ウエブＷＥからの水分が蒸発していく状態を多数の
矢印で示している。
【００２３】図６に示したアイロン・モデルに基づい
て、蒸気ドラム１４ａ′（１８ａ′）と、キャンバス１
４ｂ′（１８ｂ′）と、ウエブＷＥとの各要素について
熱バランス式の一例を示すと以下のようになる。
【００２４】
【数１】
【００２５】上記式中のパラメータは以下の通りであ
る。 LD : ドラム厚さ (m) LW : ウエブ厚さ (m) LF : キャンバス厚さ (m) TS : ドラム内蒸気温度 (℃) Ta : 外気温度 (℃) T1 : ドラム代表温度 (℃) T2 : ウエブ代表温度 (℃) T3 : キャンバス代表温度 (℃) CD : ドラムの比熱 (kcal/kg ・ ℃) CW : ウエブの比熱 (kcal/kg ・ ℃) CF : キャンバスの比熱 (kcal/kg ・ ℃) ρD : ドラムの密度 (kg/m 3 ) ρW : ウエブの密度 (kg/m 3 ) ρF : キャンバスの密度 (kg/m 3 ) hS : ドラム内蒸気とドラム内表面との間の熱伝達率 (kcal/m2 ・ sec ・ ℃) hDW: ドラム外表面とウエブ面との間の熱伝達率 (kcal/m2 ・ sec ・ ℃) hWF: ウエブ表面とキャンバスとの間の熱伝達率 (kcal/m2 ・ sec ・ ℃) ha : キャンバスと外気との間の熱伝達率 (kcal/m2 ・ sec ・ ℃) V : 水分蒸発係数 (--) （なお、水分蒸発関数とは、恒率乾燥、減率乾燥といったウエブ水分率に より変化する水分蒸発強度を表す係数） K : ウエブから雰囲気への水分乾燥速度係数 (H2O kg/kg ・ Hr.) PW : ウエブ温度での水の飽和蒸気圧力 (kg/m2) Pad: 外気湿球温度での水の飽和蒸気圧力 (kg/m2) H : 水の気化熱 (kcal/H2O kg) 式(1) はドラム材料の蓄熱量の時間に対する変化率はド
ラム内蒸気からドラム材料に流入する熱とドラム材料か
ら流出する熱との差に等しいということに基づくもので
あり、式(2) および式(3) についても同様である。
【００２６】ところで、蒸気ドライヤの各蒸気ドラムの
円周まわりの任意箇所における温度変化に注目すると、
その箇所の温度はウエブとの接触により低下し、ウエブ
からの離脱により上昇することになる。従来、ドラムの
温度をシミュレーション計算によって求める場合、かか
る任意箇所に適当な初期値を与え、次いで任意箇所の温
度変化を所定の時間間隔で算出し、蒸気ドラムが丁度一
回転した際の算出温度を初期値と比較し、次にその算出
温度を初期値として再び同様な計算を繰り返し、算出値
が初期値と一致した時点でドラム温度が求められたもの
としていた。このような収束計算は先に述べたように非
常に時間がかり、このため高速コンピュータ（ＥＷＳ
等）を用いたとしても全蒸気ドラムの温度の算出には数
分以上の時間がかかり、従来のシミュレーション計算の
方法に基づいてウエブ水分率の状態を推定したり抄替制
御をオンラインで行うことは難しかった。
【００２７】本発明による水分のシミュレーション計算
およびそれを応用した抄替制御は蒸気ドラムの円周まわ
りの温度変化については実質的に無視し得るという仮定
に基づくものである。すなわち、本発明によれば、蒸気
ドラム自体はかなり高速な速度で連続的に回転している
ので、たとえ蒸気ドラム表面がウエブの接触区域とウエ
ブの非接触区域とに分けられるにしても、定常の運転状
態では、その温度変化はきわめて小さなものであるとい
うことを前提としている。従来の蒸気ドラム温度のシミ
ュレーション計算結果でも温度差は１℃程度以下であ
り、蒸気ドラムの同一円周上の温度差は殆ど見られな
い。すなわち、本発明によるウエブ水分のシミュレーシ
ョン計算およびそれを応用した抄替制御では、以下の仮
定が導入される。
【００２８】
【数２】
【００２９】本発明では、上述したように、dT1/dt = 0
であると仮定しているために、式(1) 中でドラムの熱容
量の効果を表す項、すなわち(LD ・ ρD ・ C D ) が無視
されることになる。定常状態の計算では、これは余り問
題にはならないが、抄替時にドラムの蒸気圧が変更され
た際や抄速が変更された際のドラム温度の経時的な遅れ
といった非定常時の動的シミュレーションを行う場合、
上述のモデルだけではドラム温度の変化現象を表現する
ことができない。この効果は無視し得ないので、以下の
ような一次遅れ関数のモデルを人工的に組み込み、これ
により非定常状態のシミュレーション計算時には蒸気圧
の変更に対して、その応答圧力が時間遅れを伴って漸近
的に変化するように考慮して蒸気温度を計算していくこ
とでかかる問題を解決する。
【００３０】
【数３】
【００３１】また、本発明によるモデルでは、ウエブか
ら蒸発する水分量は以下の式に示すようにウエブと外気
との両温度での水の飽和蒸気圧の差に比例すると近似的
に仮定したが、更に精密なモデル式を導入してもよい。
例えば、正確には、ウエブから蒸発水分量はウエブ温度
と外気温度とでの水蒸気の濃度差により決まるので、こ
れに基づいてウエブの水分率を計算してもよい。
【００３２】
【数４】
【００３３】本実施例にあっては、図３および図４に示
すように、本発明による抄紙制御装置は従来のＢＭ計シ
ステムの制御部９８に接続された高速マイクロコンピュ
ータ１００からなり、このマイクロコンピュータ１００
は手動入力手段例えばキーボード１０２および適当な表
示装置例えばＣＲＴ（図示されない）等を含む。
【００３４】本発明によれば、抄紙機の定常状態シミュ
レーションは図７に示すように行われる。先ず、ステッ
プ７０１では、マイクロコンピュータ１００は操業中の
抄紙機のＢＭ計システムから抄速、坪量、最終ウエブ水
分（即ち、検出部９４および９６でのウエブ水分検出デ
ータ）、各ドライヤ・セクション１４1 、１４2 、１４
3、１８1 、１８2 での蒸気圧力、その他のセンサ（図
示されない）から各ドライヤ・パート１４の導入部での
ウエブ水分、各ドライヤ・パート１４、１８での空気温
度等のプロセス値を取り込む。次いで、ステップ７０２
では、ウエブＷＥの水分乾燥速度係数Ｋを任意に設定
し、またステップ７０３では各ドライヤ・セクション１
４1 、１４2 、１４3 、１８1 、１８2 での蒸気圧力を
蒸気温度に換算する。
【００３５】ステップ７０４、７０５および７０６のそ
れぞれでは、各ドライヤ・セクション１４1 、１４2 、
１４3 、１８1 、１８2 の各部所で上記式(5) 、式(6)
および式(4) に基づいてウエブＷＥ温度、キャンバス１
４ｂ、１８ｂの温度および蒸気ドラム１４ａ、１８ａの
温度を計算する。次いで、ステップ７０７では、それら
計算温度から上記式(8) に基づいてウエブＷＥからの蒸
発量を計算し、続いてステップ７０８では、上記式(9)
に基づいてウエブＷＥの水分率を計算する。
【００３６】ステップ７０９では、各ドライヤ・セクシ
ョン１４1 、１４2 、１４3 、１８ 1 、１８2 で所定の
時間間隔で全ドライヤ・パートでのウエブＷＥの水分率
が計算されたか否かが判断される。詳述すると、図８に
示すように、図６のモデルを用いて、適当な微小な時間
幅Δｔ（例えば20mm秒程度）毎にウエブＷＥの水分率が
計算される。このような時間幅Δｔ毎の計算が全てのド
ライヤ・セクション１４1 、１４2 、１４3 、１８1 、
１８2 について行われると、ウエブ水分率の推移パター
ンは図９に示すようなものとなる。
【００３７】ステップ７１０では、上述のように計算さ
れたウエブ水分率パターンのうちの２つの水分率データ
が測定値と比較される。即ち、プレドライヤ・パート１
４を経た直後のウエブ水分率ＰＭ（図８）はＢＭ計シス
テムの検出部９４で実測されたウエブ水分値と比較さ
れ、またアフタドライヤ・パート１８を経た直後のウエ
ブ水分率ＡＭ（図８）はＢＭ計システムの検出部９６で
実測されたウエブ水分値と比較される。その差が許容範
囲から外れるとき、ステップ７１１に進み、そこで水分
乾燥速度係数Ｋが補正され、再び図６のモデルに基づい
てシミュレーション計算が再び行われる。ステップ７１
０でウエブ水分率の計算値が測定値と許容範囲内で一致
すると、ステップ７１２に進み、そこでシミュレーショ
ンの計算結果がマイクロコピュータ１００のＣＲＴ上に
表示される。
【００３８】なお、従来の収束計算の伴う定常状態シミ
ュレーションでは、高速なＥＷＳを用いても通常５分程
度の時間が必要とされたが、本発明によれば、１ないし
２秒程度で定常状態シミュレーションを完了することが
可能である。
【００３９】本発明によれば、非定常状態シミュレーシ
ョン、例えば抄紙機の抄替（坪量・抄速変更）時でのシ
ミュレーションは図１０に示すように行われる。このよ
うな非定常状態シミュレーションは、例えば図１１に示
すように、抄紙機の或る時点で上述の定常状態シミュレ
ーション計算を行った際のウエブ水分率推移パターンが
図１１で参照符号ＭＰ1 によって示されるものであると
き、そのウエブ水分率推移パターンＭＰ1 を参照符号Ｍ
Ｐ2 で示すウエブ水分率推移パターンに変更する場合に
相当する。
【００４０】先ず、ステップ１００１では、各ドライヤ
・セクション１４1 、１４2 、１４ 3 、１８1 、１８2
での蒸気圧力、抄速、坪量等の操業プロセス値の変更軌
跡を決定する。これら変更軌跡は坪量や抄速の変更量に
応じて適宜選択される。
【００４１】ステップ１００２では、抄速、坪量、最終
ウエブ水分（即ち、検出部９４および９６でのウエブ水
分検出データ）、各ドライヤ・セクション１４1 、１４
2 、１４3 、１８1 、１８2 での蒸気圧力、ドライヤ・
パート１４の導入部でのウエブ水分、各ドライヤ・パー
ト１４、１８での空気温度等の計算時間に見合った値を
取り込む。次いで、ステップ１００３では、各ドライヤ
・セクション１４1 、１４2 、１４3 、１８1 、１８2
での蒸気圧力を蒸気温度に換算する際に上記式(7) に基
づいて各ドライヤ・セクションで蒸気温度の応答遅れを
導入する。
【００４２】ステップ１００４では、図７で示した同様
な定常状態シミュレーション計算が行われ、次いでステ
ップ１００５に進み、そこでは全シミュレーション時間
に亙って計算が終了したか否かが判断される。計算が終
了していないとき、ステップ１００６で所定の計算時間
間隔をΔＴ（図１１）だけ進めて、シミュレーション計
算を繰り返す。具体的に言うと、例えば、図１２に示す
ように、ある時点すなわちＴ＝Ｔの時点で、ドライヤ・
パートでの蒸気ドラム温度の分布がＴｄ1 およびＴｄ2
であり、キャンバスの温度分布が…Ｔｃ1 〜Ｔｃ6 …で
あり、ウエブの温度分布および水分分布がそれぞれ…Ｔ
ｗ1 〜Ｔｗ6 …および…Ｍ1 〜Ｍ6 …であるとすると、
これらデータを初期値として非定常状態シミュレーショ
ン計算を行うと、蒸気ドラム温度の分布はＴｄ1 および
Ｔｄ2 からＴｄ1 ′およびＴｄ2′に推移し、キャンバ
スの温度分布は…Ｔｃ1 〜Ｔｃ6 …から…Ｔｃ1 ′〜Ｔ
ｃ6 ′…に推移し、ウエブの温度分布および水分分布は
それぞれ…Ｔｗ1 〜Ｔｗ6…および…Ｍ1 〜Ｍ6 …から
…Ｔｗ1 ′〜Ｔｗ6 ′…および…Ｍ1 ′〜Ｍ6 ′…に推
移したものとなる。次いで、蒸気ドラム温度の分布Ｔｄ
1 ′およびＴｄ2 ′に対して、キャンバスの温度分布…
Ｔｃ1 ′〜Ｔｃ7 ′…、ウエブの温度分布…Ｔｗ1 〜Ｔ
ｗ7 …およびウエブの水分分布…Ｔｗ1 ′〜Ｔｗ7 ′…
および…Ｍ1′〜Ｍ7 ′…をそれぞれ一データ分だけず
らすと共にこれらデータを初期値として非定常状態シミ
ュレーション計算を再び行うと、蒸気ドラム温度の分布
はＴｄ1 ′およびＴｄ2 ′からＴｄ1 ″およびＴｄ2 ″
に推移し、キャンバスの温度分布は…Ｔｃ1 ′〜Ｔ
ｃ7 ′…から…Ｔｃ1 ″〜Ｔｃ7 ″…に推移し、ウエブ
の温度分布および水分分布はそれぞれ…Ｔｗ1 ′〜Ｔｗ
7 ′…および…Ｍ1 ′〜Ｍ7′…から…Ｔｗ1 ″〜Ｔｗ
7 ″…および…Ｍ1 ″〜Ｍ7 ″…に推移したものとな
る。このようにして、各ドライヤ・セクションでのウエ
ブ水分率推移パターンＭＰ1 はΔＴの時間刻みでウエブ
水分率推移パターンＭＰ2 に向けてシミュレート計算さ
れる。
【００４３】なお、従来の収束計算の伴う非定常状態シ
ミュレーション方法では、ＥＷＳを用いても１ないし２
時間程度が必要とされたが、本発明によれば、１ないし
２分程度で非定常状態シミュレーションを完了すること
が可能である。
【００４４】上述した定常状態シミュレーションおよび
非定常状態シミュレーションに基づき、図１３のフロー
チャートを参照して、本発明による抄替時のウエブ水分
コントロールについて説明する。
【００４５】先ず、ステップ１３０１では、マイクロコ
ンピュータ１００側から抄替条件、即ち抄替後の坪量、
抄速、ウエブ最終水分等を設定する。ステップ１３０２
では、ＢＭ計システムから抄紙機の現操業時での操業プ
ロセス値を取り込み、次いでステップ１３０３では、そ
れら操業プロセス値に基づいて定常状態シミュレーショ
ン（図７）を行って、ウエブＷＥの水分乾燥速度係数Ｋ
を決定する。
【００４６】ステップ１３０４では、抄替後の操業プロ
セス値例えばグレードNo. 、抄速、坪量、ウエブ水分値
等を取り込み、次いでステップ１３０５では、抄替条件
に基づいて、抄替時間長を決定する。すなわち、抄速、
坪量等の操業プロセス値の時間的な変化軌跡を抄替条件
に基づいて決定する。
【００４７】ステップ１３０７では、各ドライヤ・セク
ション１４1 、１４2 、１４3 、１８1 、１８2 の出口
側でのウエブＷＥの抄替後の水分ターゲット値が決定さ
れ、それら水分ターゲット値は例えば図１１で参照符号
ＰＴe Ｍ1 、ＰＴe Ｍ2 、ＰＴe Ｍ3 、ＡＴe Ｍ1 およ
びＡＴe Ｍ2 で示されるものである。次いで、ステップ
１３０８では、各ドライヤ・セクション１４1 、１
４2 、１４3 、１８1 、１８2 でのウエブＷＥの抄替途
中の水分ターゲット値の推移プロフィールが決定され、
それら推移プロフィールは図１１で参照符号ｐｔｍ1 、
ｐｔｍ2 、ｐｔｍ3、ａｔｍ1 およびａｔｍ2 で示され
るものである。続いて、ステップ１３０９では、上述の
水分ターゲット値からウエブ水分の許容誤差を適宜決定
しておく。
【００４８】ステップ１３１０では、各ドライヤ・セク
ション１４1 、１４2 、１４3 、１８1 、１８2 の蒸気
圧力が設定され、この蒸気圧は初期値としてステップ１
３０１で取り込まれた蒸気圧力、即ち現操業での蒸気圧
力としておくのが好ましい。次いで、ステップ１３１１
では、各ドライヤ・セクション毎に、抄替シミュレーシ
ョン時間長に亘って、非定常状態シミュレーション（図
１０）が順次行われ、各ドライヤ・セクションの出口側
でのウエブ水分率推移パターンが求められる。続いて、
ステップ１３１２では、該ウエブ水分率推移パターンか
ら得られるウエブ水分率がそれぞれの水分ターゲット値
と比較され、その差が許容範囲から外れるとき、ステッ
プ１３１３に進み、そこで該当ドライヤ・セクションの
蒸気圧力が微調整され、再び非定常状態シミュレーショ
ン計算が繰り返される。
【００４９】ステップ１３１３での蒸気圧力の微調整法
について述べると、ウエブの或る部位の水分値が目標値
を越えたときには、蒸気圧力が低すぎたことを意味する
ので、この場合には予め定めておいた蒸気圧力補正量Δ
ｐを現在の蒸気圧力設定値に加算してシミュレーション
計算を繰り返す。その結果、ウエブの同じ部位の水分値
が目標値に届かなかったときには、前回の蒸気圧力補正
量Δｐが大きすぎたことになるので、このとき蒸気圧力
補正量の半分すなわちΔｐ／２を今回の蒸気圧力設定値
から減じてシミュレーション計算を繰り返す。このよう
に目標値からの誤差方向が逆転した場合には、蒸気圧力
補正量を半分ずつ小さくしながら、計算結果を目標水分
値の許容範囲内にたたみ込み、これにより適切な蒸気圧
力を効率よく求めることができる。
【００５０】ステップ１３１２でウエブ水分率がそれぞ
れの水分ターゲット値と許容範囲内で一致すると、ステ
ップ１３１４に進み、そこで全てのドライヤ・セクショ
ン１４1 、１４2 、１４3 、１８1 および１８2 でのシ
ミュレーション計算が完了したか否かが判断される。即
ち、抄替シミュレーション時間長に亙って、各ドライヤ
・セクションのシミュレーション計算がΔＴ（図１１）
の時間刻み幅で繰り返し行われる。
【００５１】全てのシミュレーション計算が完了する
と、ステップ１２１４に進み、そこでその計算結果の一
部、即ち各ドライヤ・セクション１４1 、１４2 、１４
3 、１８1 、１８2 での蒸気圧力の推移パターンが蒸気
圧力コントロール・パターンとしてマイクロコンピュー
タ１００のメモリ内に格納される。
【００５２】図１５には、上述のシミュレーション計算
の主要なプロセス値のコントロール状態のタイムチャー
トを例示する。図１５中段に示すように、この例では、
抄速が上昇させられて坪量を小さくする場合が示され、
また図１５下段には、上述のシミュレーションによって
得られるウエブ水分率推移パターン（斜線領域は許容誤
差範囲）と蒸気圧力のコントロール・パターンを模式的
に図示する。なお、図１５では、アフタドライヤ・パー
ト１８のドライヤ・セクションについては省略されてい
る。
【００５３】ステップ１３１６では、抄替開始が指令さ
れたか否かが判断される。これはマイクロコンピュータ
１００の入力手段例えばキーボード１０２等でオペレー
タが操作することにより行われる。抄替指令がオペレー
タによって発せられたとき、ステップ１３１７に進み、
そこで各ドライヤ・セクション１４1 、１４2 、１
４3 、１８1 、１８2 の蒸気圧力が別に定められた所定
のコントロール時間間隔で蒸気圧力のコントロール・パ
ターンに従って制御され、これにより抄替時のウエブ水
分コントロールが実際に行われることになる。
【００５４】なお、図１１から明らかなように、抄替シ
ミュレーション時間長は抄替開始時と抄替終了時との
間、すなわちウエブ水分率推移パターンＭＰ1 およびＭ
Ｐ1 間の距離に対応するものであるが、しかし上述した
ようにウエブ最終水分を目標値に収斂させるための時間
を見込むことが必要であるので、実際の抄替コントロー
ル時間長は図１５に示すようにかかる抄替シミュレーシ
ョン時間長よりも幾分長めに設定することが好ましい。
【００５５】要するに、本発明では、実際に抄替が行わ
れる前に抄替時での蒸気圧力推移コントロールパターン
をシミュレーションして予め計算しておき、実際の抄替
時にその蒸気圧力コントロールパターンに従って各ドラ
イヤ・セクションへの蒸気圧力を時間に沿ってコントロ
ールすることにより、ウエブ水分率が所望の態様で制御
される。
【００５６】
【発明の効果】以上の記載から明らかなように、本発明
によれば、従来の場合に比べて、抄紙機操業状態を速や
かにシミュレーションすることが可能であり、これによ
り抄替時の製品の最終水分（各ドライヤ・セクションの
出口水分を含め）を短時間で目標値に近づけることが可
能となる。すなわち、本発明によれば、抄替時間を短縮
し得ると共に抄替時に発生する不良製品である損紙を減
少することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する抄紙機の概略斜視図である。
【図２】本発明を実施した抄紙機のブロック図である。
【図３】図２のＤ−Ｄ分割線の左半分を拡大して示す部
分ブロック図である。
【図４】図２のＤ−Ｄ分割線の右半分を拡大して示す部
分ブロック図である。
【図５】抄紙機のドライ・パートの一構成例を部分的に
示す側面図である。
【図６】図５のドライ・パートと等価なアイロン・モデ
ルを示す模式図である。
【図７】本発明による定常状態シミュレーションを示す
フローチャートである。
【図８】図７のフローチャートを説明するための説明図
である。
【図９】図７の定常状態シミュレーションにより得られ
るウエブ水分率推移パターンを示すグラフである。
【図１０】本発明による非定常状態シミュレーションを
示すフローチャートである。
【図１１】本発明による非定常状態シミュレーションの
推移を例示的に示す三次元グラフである。
【図１２】本発明による非定常状態シミュレーション計
算方法を図解して示す説明図である。
【図１３】本発明による抄替時ウエブ水分制御を示すフ
ローチャートの一部である。
【図１４】図１３のフローチャートのその他の部分であ
る。
【図１５】図１３および図１４のフローチャートを説明
するためのタイムチャートである。
【符号の説明】 １０…ワイヤ・パート １２…プレス・パート １４…プレドライヤ・パート １４1 …第１のセクション １４2 …第２のセクション １４3 …第３のセクション １４ａ…蒸気ドラム １６…サイズ・パート １８…アフタドライヤ・パート １８1 …第１のセクション １８2 …第２のセクション ２０…ストック・インレット

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 蒸気ドライヤの蒸気ドラムにキャンバス
    と共にウェブを巻き付けてウェブを乾燥させる抄紙機
    で、該ウェブの水分率を定常状態でコンピュータを使用
    してオンラインでシミュレーションし出力するための定
    常状態シミュレーション方法であって、 前記蒸気ドライヤの各蒸気ドラムの円周方向の温度は一
    定であると仮定して前記蒸気ドラム、前記キャンバスお
    よび前記ウェブの相互間に熱平衡式を導入して該熱平衡
    式を差分方程式に書き直すことと、検出器により、少なくともドライヤ蒸気圧力、ウェブ坪
    量、抄速、最終ウェブ水分率値の各値を取り込むこと
    と、 前記差分方程式に適当な初期値を与えると共に所定の時
    間間隔で該差分方程式を繰り返し解くことにより、前記
    ウェブの移動方向に沿って前記各蒸気ドラムの温度、前
    記キャンバスの温度および前記ウェブの温度を算出して
    前記ウェブのドライヤパート内の移動方向に沿うウェブ
    水分率推移パターンを求めることと、 前記水分率推移パターンから得られる最終水分率値を検
    出器により取り込んだ実際の測定値と比較することと、 前記水分値が前記測定値に対して所定の許容範囲内にあ
    るか否かを判断することと、 前記判断によって前記最終水分率値が所定の許容範囲内
    から外れると判断された際にウェブの乾燥速度係数を補
    正してウェブ水分率推移パターンを再度求め、これを最
    終水分率値が測定値に所定の許容範囲内で一致するまで
    繰り返すことにより、定常状態ウェブ水分率推移パター
    ンを求めることと、 該定常状態ウェブ水分率推移パターンを出力すること と
    からなるコンピュータを使用したオンラインでのウェブ
    水分率の定常状態シミュレーション方法。
  2. 【請求項２】 蒸気ドラムにキャンバスと共にウエブを
    巻き付けてウエブを乾燥させる抄紙機で該ウエブの水分
    率を定常状態でシミュレーションするための定常状態シ
    ミュレーション装置であって、 前記蒸気ドライヤの各蒸気ドラムの円周方向の温度は一
    定であると仮定して前記蒸気ドラム、前記キャンバスお
    よび前記ウエブの相互間に導入された熱平衡式を差分方
    程式として記憶する記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された差分方程式に適当な初期値を
    与えると共に所定の時間間隔で該差分方程式を繰り返し
    解くことにより、前記ウエブの移動方向に沿って前記各
    蒸気ドラムの温度、前記キャンバスの温度および前記ウ
    エブの温度を算出して前記ウエブの移動方向に沿うウエ
    ブ水分率推移パターンを求める計算手段と、 前記水分率推移パターンから得られる最終水分値を実際
    の測定値と比較する比較手段と、 前記最終水分値が前記測定値に対して所定の許容範囲内
    にあるか否かを判断する判断手段とよりなり、 前記判断手段によって前記最終水分値が所定の許容範囲
    内から外れると判断された際にウエブの乾燥速度係数を
    補正してウエブ水分率推移パターンを再度求め、これを
    水分値が測定値に所定の許容範囲内で一致するまで繰り
    返す手段とからなる定常状態シミュレーション装置。
  3. 【請求項３】 蒸気ドライヤの蒸気ドラムにキャンバス
    と共にウェブを巻き付けてウェブを乾燥させる抄紙機
    で、該蒸気ドラムへの蒸気圧力を変動させた際の該ウェ
    ブの水分率を非定常状態でコンピュータを使用してオン
    ラインでシミュレーションし出力するための非定常状態
    シミュレーション方法であって、 前記蒸気ドライヤの各蒸気ドラムの円周方向の温度は一
    定であると仮定して前記蒸気ドラム、前記キャンバスお
    よび前記ウェブの相互間に熱平衡式を導入して該熱平衡
    式を差分方程式に書き直すことと、 前記仮定による誤差を修正するために前記蒸気ドラムへ
    の蒸気圧力を変動させた際に該蒸気ドラムの温度応答遅
    れを導入しつつ、検出器により、少なくともドライヤ蒸
    気圧力、ウェブ坪量、抄速、最終ウェブ水分率値の各値
    を取り込み、前記差分方程式に基づいて前記ウェブのド
    ライヤパート内の移動方向沿う該ウェブの時間経過に伴
    う水分率推移パターンを所定の時間間隔で繰り返し求め
    出力することとからなるコンピュータを使用したオンラ
    インでのウェブ水分率の非定常状態シミュレーション方
    法。
  4. 【請求項４】 蒸気ドラムにキャンバスと共にウエブを
    巻き付けてウエブを乾燥させる抄紙機で該蒸気ドラムへ
    の蒸気圧力を変動させた際の該ウエブの水分率をシミュ
    レーションするための非定常状態シミュレーション装置
    であって、 前記蒸気ドライヤの各蒸気ドラムの円周方向の温度は一
    定であると仮定して前記蒸気ドラム、前記キャンバスお
    よび前記ウエブの相互間に導入された熱平衡式を差分方
    程式として記憶する記憶手段と、 前記仮定による誤差を修正するために前記蒸気ドラムへ
    の蒸気圧力を変動させた際に該蒸気ドラムの温度応答遅
    れを導入しつつ、前記ウエブの移動方向に沿う該ウエブ
    の時間経過に伴う水分率推移パターンを所定の時間間隔
    で繰り返し求める計算手段とからなる非定常状態シミュ
    レーション装置。
  5. 【請求項５】 蒸気ドライヤの蒸気ドラムにキャンバス
    と共にウエブを巻き付けてウエブを乾燥させる抄紙機で
    抄替時に該蒸気ドラムへの蒸気圧力の時間的推移をコン
    トロールすることにより該ウエブの水分率を所定の目標
    値に向かって推移させる抄替時ウエブ水分率制御方法で
    あって、 前記蒸気ドライヤの各蒸気ドラムの円周方向の温度は一
    定であると仮定して前記蒸気ドラム、前記キャンバスお
    よび前記ウエブの相互間に熱平衡式を導入して該熱平衡
    式を差分方程式に書き直すことと、 前記差分方程式に適当な初期値を与えて前記ウエブの移
    動方向に沿うウエブ水分率推移パターンを求めること
    と、 前記ウエブ水分率推移パターンに対するウエブ水分率目
    標パターンを設定することと、 前記ウエブ水分率推移パターンを前記ウエブ水分率目標
    パターンに実質的に一致させるべく前記蒸気ドラムへの
    蒸気圧力を所定の時間間隔で変動させつつ、しかも該蒸
    気ドラムの温度応答遅れを仮定的に導入しながら、該ウ
    エブ水分率推移パターンを繰り返し求めて時間的な蒸気
    圧力推移パターンを作成することとからなり、 実際の抄替時に前記蒸気圧力推移パターンに従って前記
    蒸気ドラムへの蒸気圧力を調節することを特徴とする抄
    替時ウエブ水分率制御方法。
  6. 【請求項６】 蒸気ドライヤの蒸気ドラムにキャンバス
    と共にウエブを巻き付けてウエブを乾燥させる抄紙機で
    抄替時に該蒸気ドラムへの蒸気圧力の時間的推移をコン
    トロールすることにより該ウエブの水分率を所定の目標
    値に向かって推移させる抄替時ウエブ水分率制御装置で
    あって、 前記蒸気ドライヤの各蒸気ドラムの円周方向の温度は一
    定であると仮定して前記蒸気ドラム、前記キャンバスお
    よび前記ウエブの相互間に導入された熱平衡式を差分方
    程式として記憶する記憶手段と、 前記差分方程式に適当な初期値を与えて前記ウエブの移
    動方向に沿うウエブ水分率推移パターンを求める計算手
    段と、 前記ウエブ水分率推移パターンに対するウエブ水分率目
    標パターンを設定する設定手段と、 前記ウエブ水分率推移パターンを前記ウエブ水分率目標
    パターンに実質的に一致させるべく前記蒸気ドラムへの
    蒸気圧力を所定の時間間隔で変動させつつ、しかも該蒸
    気ドラムの温度応答遅れを仮定的に導入しながら、該ウ
    エブ水分率推移パターンを繰り返し求めて時間的な蒸気
    圧力推移パターンを作成する作成手段とからなり、 実際の抄替時に前記蒸気圧力推移パターンに従って前記
    蒸気ドラムへの蒸気圧力を調節することを特徴とする抄
    替時ウエブ水分率制御装置。
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