NO824118L

NO824118L - CONCENTRATION REGULATION.

Info

Publication number: NO824118L
Application number: NO824118A
Authority: NO
Inventors: Nils Eric Andersson; Sten Eriksson; Bengt Sinner
Original assignee: Asea Ab
Priority date: 1981-12-08
Filing date: 1982-12-07
Publication date: 1983-06-09
Also published as: DE3244055A1; JPS58104297A; FI824196A0; FI824196L

Description

Ved fremstilling av papir av ulike slag inngår enWhen producing paper of various types, a

form for konsentrasjonsregulering av fibersuspensjonen og strøm-ningsregulering av tilførselen av blandingsvann. Forelig-gende oppfinnelse angår en anordning for å oppnå en vesentlig forbedring av disse reguleringssystemers ytelser. form of concentration regulation of the fiber suspension and flow regulation of the supply of mixing water. The present invention relates to a device for achieving a significant improvement in the performance of these regulation systems.

Figur 1 viser en konvensjonell konsentrasjonsregulering av en fibersuspensjon med flere av hverandre avhengige regu-leringssystemer. På skjemaet benyttes flere prosesstekniske forkortelser som forklares nærmere ved beskrivelsen. Generelt betyr i slike sammenhenger: Figure 1 shows a conventional concentration regulation of a fiber suspension with several interdependent regulation systems. Several process-technical abbreviations are used on the form, which are explained in more detail in the description. Generally means in such contexts:

Cs - konsentrasjonCs - concentration

F - strømningF - flow

I - indikeringI - indication

C - regulering (kontroll)C - regulation (control)

På figur 1 er 1 et høykonsentrasjonstårn med fibersuspensjon. Massen mates inn i tårnet ved 2. Fortynning skjer med vann via ledningen 3. Grovfortynning av massen skjer via ventilen 4 ved innstillingsanordningen 5. Fortynningstilkob-lingen reguleres til en bestemt kvotient (kvotientregulering) eller en del av suspensjonsstrømmen. Dette måles med strøm-ningsmåleren 6 som via strømningsgiveren 7 gir et elektrisk signal proporsjonalt med den aktuelle strømning. En del av dette signal anvendes som innstillingsverdi for strømnings-reguleringen av.vanntilkoblingen for grovfortynning. Måling av innført vann skjer ved strømningsmåleren 8 og strømnings-giveren 9. Regulatoren i denne regulering er 10, hvor FFIC In Figure 1, 1 is a high concentration tower with fiber suspension. The mass is fed into the tower at 2. Dilution takes place with water via the line 3. Coarse dilution of the mass takes place via valve 4 at the setting device 5. The dilution connection is regulated to a specific quotient (quotient regulation) or part of the suspension flow. This is measured with the flow meter 6 which, via the flow sensor 7, gives an electrical signal proportional to the flow in question. A part of this signal is used as a setting value for the flow regulation of the water connection for coarse dilution. Measurement of introduced water takes place at the flow meter 8 and the flow sensor 9. The regulator in this regulation is 10, where FFIC

står for "Fractional Flow Indication Control". stands for "Fractional Flow Indication Control".

Konsentrasjonsreguleringen av suspensjonen skjer ved hjelp av vanntilkoblingen for finfortynning via ventilen 11 The concentration regulation of the suspension takes place using the water connection for fine dilution via valve 11

med innstillingsanordningen 12. Reguleringen, består forøvrig av konsentrasjonsmåleren 13, konsentrasjonsgiveren 14 og regulatoren 15. Ønsket konsentrasjonsnivå innstilles med innstil-lingsverdien 16. with the setting device 12. The regulation, incidentally, consists of the concentration meter 13, the concentration transmitter 14 and the regulator 15. The desired concentration level is set with the setting value 16.

Suspens jonsstrømmen (m-^/s) som passerer ledningen 17 bestemmes i det vesentlige av de øvrige deler av fremstillings-prosessen, eksempelvis papirmaskinens produksjonshastighet. The suspension ion current (m-^/s) which passes through the line 17 is essentially determined by the other parts of the manufacturing process, for example the production speed of the paper machine.

For å oppnå korrekt strømning inngår derfor i denne del av prosessen en strømningsregulering med måling via tidligere nevnte anordninger 6 og 7. Ønsket strømning, i forhold til produk sjonshastighet, innstilles med ønsket verdi 18. En slik regulering må av prosesstekniske grunner bestå av en såkalt "split range" eller avløsende regulering. Ved liten strømning og når suspensjonsnivået i tårnet 1 er vesentlig høyere enn i den etterfølgende tank (ikke vist) fungerer ikke massepumpen 19. Strømningsreguleringen skjer da via ventilen 20 med sin inn-stillingsanordning 21. Pumpen 19 som drives av strømlikeret-teren 22 kjøres da med et konstant og lavt turtall. Ved øket strømningsbehov avløses denne regulering slik at reguleringen skjer via massepumpen 19. Ventilen 20 har da en fast ventil-stilling. Régulator for disse to avløsende reguleringer er 23. Overgang fra den ene reguleringsmåte til den andre skjer med konvensjonell teknikk og er ikke vist på figuren. In order to achieve the correct flow, this part of the process therefore includes a flow regulation with measurement via previously mentioned devices 6 and 7. The desired flow, in relation to the production speed, is set with the desired value 18. Such regulation must, for process engineering reasons, consist of a so-called "split range" or replacement regulation. In case of low flow and when the suspension level in the tower 1 is significantly higher than in the following tank (not shown), the mass pump 19 does not work. with a constant and low speed. In case of increased flow demand, this regulation is replaced so that the regulation takes place via the mass pump 19. The valve 20 then has a fixed valve position. The regulator for these two alternating regulations is 23. Transition from one regulation method to the other takes place with conventional technique and is not shown in the figure.

Kjent teknikk omfatter også at det i tårnet kan inngåKnown technology also includes that the tower can be included

en motordrevet 24 omrører 25 for å homogenisere massen. Moto-rens tilførte strøm, effekt eller via drivakselen overført moment og turtall kan måles 26 og den målte verdi 27 kan be-traktes som et mål på konsentrasjonen i suspensjonen i tårnet 1. I visse typer konsentrasjonsreguleringer benyttes dette mål på konsentrasjonen som tilbakeføring (=: tilbakeføringsverdi) . En måleverdi 30 på.konsentrasjonen i fibersuspensjonen som for-later tårnet kan selvfølgelig oppnås ved hjelp av en konsen-tras jonsmåler 28 og giver 29. a motor-driven 24 agitator 25 to homogenize the mass. The motor's supplied current, power or torque and speed transmitted via the drive shaft can be measured 26 and the measured value 27 can be regarded as a measure of the concentration in the suspension in the tower 1. In certain types of concentration regulation, this measure of the concentration is used as feedback (= : return value) . A measurement value 30 of the concentration in the fiber suspension leaving the tower can of course be obtained with the help of a concentration meter 28 and sensor 29.

Regulatorene 10, 15 og 2 3 kan være av såkalt selvinnstillende type. The regulators 10, 15 and 2 3 can be of the so-called self-adjusting type.

Prosessreguleringssystem av den type som inngår i tek-nikkens stand er ofte omstendelige fra reguleringsteknisk syns-punkt. Dette avhenger bl.a. av at ventiler med innstillings-anordninger alltid har en dødsone eller en klaring, måling av prosesstørrelser (konsentrasjon, strømning, nivå etc.) kan by på problemer, ofte har man lange og varierende transport-tider avhengig av produksjonshastigheten. Når f.eks. en forandring av vanntilkoblingen for finfortynningen er skjedd via ventilen 11, tar det en viss tid, avhengig av strømningshastig-heten, før konsentrasjonsmåleren registrerer at det er skjedd en forandring. Forsterkningen i reguleringssystemene varierer Process control systems of the type included in the state of the art are often cumbersome from a control engineering point of view. This depends, among other things, on because valves with setting devices always have a dead zone or a clearance, measurement of process variables (concentration, flow, level etc.) can present problems, you often have long and varying transport times depending on the production speed. When e.g. a change in the water connection for the fine dilution has taken place via valve 11, it takes a certain amount of time, depending on the flow rate, before the concentration meter registers that a change has taken place. The gain in the regulation systems varies

. derfor ofte med arbeidspunktene og dette resulterer i at man får svingninger i konsentrasjonen i den utgående suspensjon. Ettersom reguleringssystemene er koblet til, og virker sammen . therefore often with the working points and this results in fluctuations in the concentration in the outgoing suspension. As the regulation systems are connected and work together

med hverandre blir det vanligvis meget, vanskelig å oppnå en optimal total.regulering for denne del av prosessen. Høye krav for ytelse, såsom nøyaktighet og hurtighet, krever derfor at forsterknings- og integrasjonsparametre justeres ved hver endring av systemets arbeidspunkter. with each other, it is usually very, very difficult to achieve an optimal total regulation for this part of the process. High requirements for performance, such as accuracy and speed, therefore require that gain and integration parameters be adjusted at each change of the system's operating points.

For i noen grad å redusere disse problemer har man ofte innført ett eller flere' utjevningskar i fiberstrømmen. In order to reduce these problems to some extent, one or more equalizing vessels have often been introduced in the fiber flow.

Etter at selvinnstillende regulatorer er kommet, er mulighetene til å oppnå en bedre ytelse forbedret. After the advent of self-tuning regulators, the possibilities to achieve a better performance are improved.

Med en anordning i henhold til oppfinnelsen kan disse reguleringssystemers ytelse forbedres vesentlig. Spesielt innebærer anordningen at effekten av de måle- og stabilitets-tekniske problem som oppstår i sammenheng med de store og varierende transporttider.som finnes i disse system, reduseres be-tydelig. With a device according to the invention, the performance of these control systems can be significantly improved. In particular, the device means that the effect of the measurement and stability technical problems that arise in connection with the large and varying transport times found in these systems is significantly reduced.

Oppfinnelsen innebærer at inngående reguleringssystem forvarsles om kommende endringer og kan således foreta mottil-tak på et tidligere tidspunkt enn kjent teknikk og praksis har muliggjort. Dette innebærer at fluktuasjoner i konsentrasjonen blir vesentlig mindre omfattende enn tilfellet er uten denne anordning. The invention implies that the input regulation system is notified of upcoming changes and can thus take countermeasures at an earlier time than known technology and practice has made possible. This means that fluctuations in the concentration will be significantly less extensive than is the case without this device.

Det organ som først oppfatter at en konsentrasjonsforandring av inhomogen eller varierende masse er i sin vorden, The organ that first perceives that a concentration change of inhomogeneous or varying mass is in its infancy,

er omrøreren 24.og 25. Som tidligere omtalt kan man få en måleverdi 27 av konsentrasjonen ved enten å måle tilført strøm, effekt eller moment og turtall for omrørerens drivmotor. Oppfinnelsen går ut på å la måleverdien 27, alternativt måleverdien 30 fra den direkte konsentrasjonsmålingen, tilføres både til konsentrasjonsreguleringen og til strømningsreguleringen for den grove fortynning, slik det fremgår av figur 2. is the stirrer 24. and 25. As mentioned earlier, a measurement value 27 of the concentration can be obtained by either measuring the supplied current, power or torque and speed of the stirrer's drive motor. The invention consists in letting the measured value 27, alternatively the measured value 30 from the direct concentration measurement, be supplied both to the concentration regulation and to the flow regulation for the coarse dilution, as can be seen from Figure 2.

Måleverdiene 27 eller 30 innrettes til å inngå i en forkobling (feed forward, control) av konsentrasjonsreguleringen. The measured values 27 or 30 are arranged to form part of a feed forward, control of the concentration regulation.

En forkobling er definisjonsmessig (SS 401 06 01) en. regulering hvor styringsenheten avhenger både av differansens størrelse og en eller flere av systemets størrelser. Dette innebærer at når en konsentrasjonsforandring er på gang, må. man ikke vente til suspensjonen har passert pumpen 19, ventilen 20 og kommet frem til konsentrasjonsmåleren 13, 14, som også i seg selv har en iboende treghet, før det kan igangsettes en motvirkende forandring. A ballast is by definition (SS 401 06 01) a. regulation where the control unit depends both on the size of the difference and one or more of the system's sizes. This means that when a concentration change is underway, must. one cannot wait until the suspension has passed the pump 19, the valve 20 and arrived at the concentration meter 13, 14, which itself also has an inherent inertia, before a countervailing change can be initiated.

For ytterligere å nedsette fluktuasjoner i suspensjo-nens konsentrasjon og dermed minske omfanget av nødvendige inngrep av konsentrasjonsreguleringen, kan måleverdiene 27 eller 30 innrettes slik at de tilføres strømningsreguleringen for den grove fortynning av massen, dvs. doseringsreguleringen. Dette skjer på en slik måte at hår konsentrasjonen sti-ger, øker vanntilførselen utover det som doseringsreguleringen angir, og omvendt. In order to further reduce fluctuations in the suspension's concentration and thus reduce the extent of necessary intervention of the concentration regulation, the measured values 27 or 30 can be adjusted so that they are supplied to the flow regulation for the rough dilution of the mass, i.e. the dosage regulation. This happens in such a way that the hair concentration rises, the water supply increases beyond what the dosage regulation indicates, and vice versa.

På figur 1 er vist en konsentrasjonsregulering av en fibersuspensjon slik den ofte utføres ifølge kjent teknikk. Slik det fremgår består denne del av papirfremstillingsproses-sen av flere samvirkende reguleringer, eksempelvis i tillegg til konsentrasjonsreguleringen, også av flere strømningsregu-leringer. Figure 1 shows a concentration regulation of a fiber suspension as it is often carried out according to known technology. As can be seen, this part of the papermaking process consists of several interacting regulations, for example, in addition to the concentration regulation, also several flow regulations.

Figur 2 viser hvorledes man med en anordning, ifølge oppfinnelsen vesentlig.kan forbedre konsentrasjonsreguleringens ytelse. Et målesignal 27 eller 30 som tilsvarer konsentrasjonen i eller umiddelbart etter tårnet 1 er innrettet slik at det tilføres konsentrasjons- og strømningsreguleringene. Figure 2 shows how a device according to the invention can significantly improve the performance of the concentration regulation. A measurement signal 27 or 30 which corresponds to the concentration in or immediately after the tower 1 is arranged so that it is supplied to the concentration and flow controls.

En utførelse ifølge oppfinnelsen beskrives i henhold til figur 2. I tillegg til den konvensjonelle utførelse som fremgår av figur 1 og som er beskrevet i sammenheng med kjent teknikk, inngår en feed.forward-kobling. Denne består i at .målesignalene 27 eller 30 som danner et mål for.fiberkonsen-trasjoneni eller ved tårnet, tilføres de to regulatorene 10 og 15. Signalmessig er dette slik innrettet i sammenheng med konvensjonell teknikk at når måleanordningen 28, 29 eller om-røreren merker at konsentrasjonen i den masse som føres ut av tårnet 1 og inn i ledningen 17 øker skal signalene forårsake øket tilførsel av fortynningsvann, dels til tårnet via ventilen 4 og dels til ledningen 17 via ventilen 11. An embodiment according to the invention is described according to figure 2. In addition to the conventional embodiment which appears in figure 1 and which is described in connection with known technology, a feed.forward connection is included. This consists in the fact that the measuring signals 27 or 30, which form a measure of the fiber concentration in or at the tower, are supplied to the two regulators 10 and 15. Signal-wise, this is arranged in such a way in connection with conventional technology that when the measuring device 28, 29 or the stirrer notices that the concentration in the mass that is led out of tower 1 and into line 17 increases, the signals must cause an increased supply of dilution water, partly to the tower via valve 4 and partly to line 17 via valve 11.

Anordningen ifølge oppfinnelsen kan benyttes sammen med kjent teknikk av annen utførelse enn den som er vist på figur 1 og den er ikke begrenset til den her beskrevne utførelse. The device according to the invention can be used together with known technology of a different design than that shown in figure 1 and it is not limited to the design described here.

Claims

1. Device for regulating the concentration in a fiber suspension by means of a fiber concentration regulation system which comprises a measuring device (13, 14) for measuring the concentration in the suspension flowing in a line, a regulator (15) which receives information from the measuring device, and transmits a signal to a setting body (11, 12) which affects the supply of dilution water to the line (17), as well as a device for transmitting a measurement signal (27, 30) which is a measure of fiber concentration in or at a suspension tower (1) from which the suspension is fed into the line (17), characterized in that the measurement signal (27, 30) is arranged for supply to the regulator (15) in the form of a feed forward control signal, i.e. that the signal is arranged to to initiate measures against a change in concentration before the change is observed by the concentration regulation system's measuring device (13, 14).

2. Device according to claim 1, characterized in that the measurement signal (27) is obtained by means of a stirrer (24, 25) in the suspension tower.

3. Device according to claim 1, characterized in that the measurement signal (30) is obtained by means of a concentration measuring device (28, 29) in the line (17) into the suspension tower (1).

4. Device according to claim 1 where, in addition to the concentration ion regulation system, a flow regulation system for water supply for coarse dilution to the tower (1) is arranged, which comprises a measuring device (8, 9), a regulator (10) and an adjusting device (4, 5) and which is controlled so that the quotient between the water supply and the suspension flow measured by the measuring device (6) and the sensor (7) is constant (quotient regulation), characterized in that the measurement signal (27, 30) is arranged so that the is supplied to the regulator (10) in such a way that when the concentration increases according to some of the measurement values (27, 30), the water supply for coarse dilution increases, and vice versa.

5. Device according to claim 5, characterized in that the measurement signal (27) is obtained by means of. a stirrer (24, 25) in the suspension tower (1).

6. Device according to claim 5, characterized in that the measurement signal (30) is obtained by means of a concentration measurement device (28, 29) in the line (17) up to the suspension tower (1).