DE2141466A1 - Method of controlling a paper drying machine - Google Patents
Method of controlling a paper drying machineInfo
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Description
Westinghouse Electric Corporation ErlangenWestinghouse Electric Corporation Erlangen
Pittsburgh, Pa. USA Werner-von-Siemens-Str.Pittsburgh, Pa. USA Werner-von-Siemens-Str.
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unser Zeichenour sign
VPA 71/8320 Chr/FaVPA 71/8320 Chr / Fa
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Papiertrockenmaschine, bei dem ein Band duroh einen Vortrockner und dann über mindestens zwei weitere Trockner mit mehreren geheizten Zylindern läuft.The invention relates to a method for controlling a paper drying machine, in which a belt goes through a pre-dryer and then through at least two further dryers with several heated cylinders.
Bei der Herstellung von Papier gelangt der Faserbrei aus einem Behälter durch einen Schlitz auf ein feines Gewebe. | Eine Vibration des Gewebes verteilt das Material in einer dünnen gleichmäßigen Schicht. Anschließend wird die Schicht entwässert und beim Durchlaufen schwerer Rollen zu einer festen dünnen Bahn gepreßt. Von hier aus gelangt dann die Papierbahn zu einer Reihe von geheizten Trockenzylindern.In the manufacture of paper, the pulp from a container passes through a slot onto a fine fabric. | A vibration of the tissue distributes the material in a thin even layer. Then the layer dewatered and pressed into a firm, thin sheet as it passes through heavy rolls. From here the Paper web to a series of heated drying cylinders.
Es hat sich herausgestellt, daß eine bestimmte Beziehung zwischen dem Kaliber oder der Stärke der Bahn und der Geschwindigkeit der Maschine oder ihrer Produktionsmenge besteht. Wenn die Stärke der Bahn ansteigt, dann muß die Geschwindigkeit der Maschine verringert werden, da mit zunehmender Stärke die Masse und der Wasseranteil der Papierschicht größer werden. j|It has been found that there is a certain relationship between the caliber or thickness of the web and the speed the machine or its production volume. If the strength of the train increases, then the speed must the machine can be reduced, since with increasing thickness the mass and the water content of the paper layer grow. j |
Bei höheren Papierstärken kann die Produktionsrate dadurch erhöht werden, daß die Temperatur des Dampfes erhöht wird, der in die Trockenzylinder gelangt. Bei einem Sortenwechsel ist die Änderung der Dampftemperatur jedoch nicht ganz zufriedenstellend, da beim Heizen oder Kühlen der Zylinder thermische Verzögerungen auftreten.With higher paper thicknesses, the production rate can be increased as a result be that the temperature of the steam is increased, which gets into the drying cylinder. If there is a change of brand however, the change in steam temperature is not entirely satisfactory, because thermal delays occur when heating or cooling the cylinders.
Weiterhin hat es sich herausgestellt, daß es Grenzen der maximal und minimal zulässigen PapiermaschinengeechwindigkeitenFurthermore, it has been found that there are limits to the maximum and minimum permissible paper machine speeds
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als Funktion der Papierstärke gibt, unabhängig von der Temperatur der Trockenzylinder. Die* Gründe hierfür sind nicht ganz klar; vielleicht ist die obere Geschwindigkeitsgrenze des Papiertrockners von den Zentrifugalkräften abhängig, welche die Bahn bei höheren Geschwindigkeiten von den Zylindern abheben. Die untere Geschwindigkeitsgrenze ist schwerer zu verstehen. Man könnte annehmen, daß die Trocknung bei kleinen Geschwindigkeiten sehr wirksam sein würde, aber es ist eine Tatsache, daß es hier eine niedrigere Geschwindigkeits- und Produktionsrate ohne Rücksicht auf die Dampftemperatür gibt.as a function of the paper thickness, regardless of the temperature the drying cylinder. The * reasons for this are not entirely clear; maybe the upper speed limit of the paper dryer depends on the centrifugal forces that lift the web from the cylinders at higher speeds. The lower speed limit is harder to understand. One might assume that drying is done at low speeds would be very effective, but the fact is that there is a lower speed and production rate here regardless of the steam temperature.
Zusammenfassend kann man jedenfalls sagen, daß bei jeder Papierstärke die Geschwindigkeit der Maschine und die Produktionsmenge zwischen einer oberen und einer unteren Grenze verändert werden kann, daß sich jedoch, wenn sich die Papierstärken ändern, auch die unteren und oberen Geschwindigkeitsgrenzen ändern.In summary, one can say that with every paper thickness the speed of the machine and the production quantity can be changed between an upper and a lower limit However, if the paper thicknesses change, that can also change change the lower and upper speed limits.
Ss ist zwar theoretisch möglich, die Papierstärke zu wechseln und konstante Produktionsgeschwindigkeit beizubehalten, indem die Temperatur des Dampfes geändert wird; es hat sich jedoch herausgestellt, daß dies ein vom Prinzip her langsamer Prozeß ist, der zur Produktion minderwertiger Ware führen kann.It is theoretically possible to change the paper thickness and maintain constant production rate by changing the temperature of the steam; however, it has pointed out that this is a basically slow process which can lead to the production of inferior goods.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum optimalen Steuern eines Papiertrockners zu schaffen, bei dem Papierstärke und Produktionsmenge vorgegeben werden.The object of the present invention is to provide a method for optimally controlling a paper dryer the paper thickness and production quantity are specified.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Voraussignal die erforderliche Temperatur der Zylinder der letzten Trockengruppe aus einer Betrachtung der Temperatur der Bahn am Ausgang des Vortrockners, der Temperatur der Bahn am Ausgang der letzten Trockengruppe, der Stärke der getrockneten Bahn und der Produktionsmenge der Trockenmaschine berechnet wird, daß als Rückkopplungssignal der Feuchtigkeitsgehalt der Bahn, welche den Trockner verläßt, bestimmt wird und daß abhängig von der Differenz der Signale zumindest eine Regelung der Temperatur der Trockenzylinder in der letzten Trockengruppe vor-This object is achieved according to the invention in that the required temperature of the cylinders of the last dryer group from a consideration of the temperature of the web at the exit of the pre-dryer, the temperature of the web at the exit of the last dryer group, the thickness of the dried web and the production volume of the dryer are used as the advance signal it is calculated that the moisture content of the web leaving the dryer is determined as the feedback signal and that, depending on the difference in the signals, at least one regulation of the temperature of the drying cylinders in the last dryer group is performed.
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genommen wird. Auf diese Weise kann aus einer Betrachtung des Zusammenhanges zwischen Papierstärke und Produktionsmenge ein Steuersignal erzeugt werden, das proportional der gewünschten Dampftemperatur in den Trockenzylindern ist. Die gleiche Beziehung kann dann auch dazu benutzt werden, um die Produktionsmenge "bei einer neuen Papier stärke vorauszubestimmen, während zunächst die Dampftemperatur konstant bleibt. Auf diese Weise kann ein Sortenwechsel berechnet werden, der die Notwendigkeit der Änderung der Trocknungebedingungen umgeht. Die Geschwindigkeit, 'mit der die Sorten gewechselt werden können, ist dann lediglich eine Funktion der mechanischen Daten der Maschine und ist vollkomaen yon dem thermischen Verhalten mit viel größeren Zeitkonetanten getrennt. Nachdem die neue Papierstärke eingeführt ist, kann die Dampftemperatur in Ruh« innerhalb eines bestimmten Zeitraumes noch geändert werden, um die Produktionsmenge zu erhöhen.is taken. In this way, from a consideration of the Relationship between paper thickness and production volume Control signal are generated which is proportional to the desired steam temperature in the drying cylinders. The same relationship can then also be used to "predict the production quantity" for a new paper thickness while initially the steam temperature remains constant. In this way a change of type can be calculated, which avoids the need to change the drying conditions. The speed, 'with which the types can be changed is then only a function of the mechanical data of the machine and is completely coma from the thermal behavior with a lot larger time constants. After the new paper thickness has been introduced, the steam temperature can be can still be changed within a certain period in order to increase the production volume.
Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert; es zeigen:The invention will be explained in more detail with the aid of a drawing; show it:
Pig. 1 eine schematische Darstellung eines Papiertrocknerβ mit seinen Verbindungen zum Rechner,Pig. 1 is a schematic representation of a paper dryer with its connections to the computer,
Fig. 2 eine graphische Darstellung von Papierstärke und zulässiger Maschinengeschwindigkeit,Fig. 2 is a graphic representation of paper thickness and allowable Machine speed,
Fig. 3 die Papierstärke im Hinblick auf verschiedene Kontrollparameter einschließlich Dampf pro Tonne Papier, gesamter Dampffluß und Temperatur der letzten Trockengruppe, 3 shows the paper thickness with regard to various control parameters including steam per ton of paper, total steam flow and temperature of the last drying group,
Fig. 4 eine logarithm!βehe Darstellung der Papierstärke, und zwar unter der Annahme, daß die Dampf temperatur und die Eingangs- und Ausgangetemperaturen der Papierbahn konstant sind,4 shows a logarithmic representation of the paper thickness, and while assuming that the steam temperature and the inlet and outlet temperatures of the paper web are constant
Fig. 5 Wechsel von Papieretärke und Maechinengeschwindigkeit,Fig. 5 change of paper thickness and machine speed,
Fig. 6 die Papieretärke in Abhängigkeit von der Produktionsmenge und6 shows the paper thickness as a function of the production quantity and
Fig. 7 ein Flußdiagramm, welches die Arbeitsweise des Rechners nach der vorliegenden Erfindung zeigt.Figure 7 is a flow chart showing the operation of the calculator of the present invention.
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Der in Fig. 1 gezeigte Behälter 10, ist oben geschlossen und weist an. seinem Boden einen Einlaß für das Einführen von frischem Papierbrei auf. Zwischen dem Boden des Behälters 10 und einer vertikal stehenden Platte 14 ist ein Schlitz 12 vorhanden. Die Platte kann verschoben und damit die Menge des auf das Gewebe 16 fließenden Papierbreies verändert werden. Der Brei verteilt sich auf das laufende Gewebe 16, wo das Wasser durch Schwerkraft und durch mechanische Absaugung weitgehend entfernt wird. Die Stärke oder das Kaliber der auf dem Gewebe 16 geformten Bahn ist eine Funktion der Höhe des Schlitzes und abhängig vom Verhältnis der Geschwindigkeit des ausfließenden Breies zur Geschwindigkeit des Gewebes 16. Die Ausflußgeschwindigkeit ist wiederum eine Funktion des Druckeβ im Behälter 10. Vom Gewebe 16 gelangt das Material zu einer weiteren Entwässerungs- und Preßvorrichtung, in der das Papier zu einer dünnen Bahn gepreßt wird· Diese Vorrichtung ist nur durch die Nummer 18 angedeutet. Von hier aus gelangt dann die Papierbahn 50 zu einer Reihe von geheizten Trockenzylindern. The container 10 shown in Fig. 1 is closed at the top and instructs. its bottom an inlet for the introduction of fresh paper pulp. A slot 12 is provided between the bottom of the container 10 and a vertically standing plate 14. The plate can be displaced and thus the amount of paper pulp flowing onto the fabric 16 can be changed. The pulp is distributed on the running fabric 16, where the water by gravity and by mechanical suction is largely removed. The thickness or caliber of the web formed on fabric 16 is a function of height of the slot and depending on the ratio of the speed of the outflowing pulp to the speed of the fabric 16. The outflow speed is in turn a function of the pressure in the container 10. The material passes from the tissue 16 to another dewatering and pressing device in which the paper is pressed into a thin web · This device is only indicated by the number 18. Got from here then the paper web 50 to a series of heated drying cylinders.
In Fig. 1 sind drei Sätze von Trockenzylindern, d.h. drei Trockner angedeutet, und zwar der Vortrockner 20, der zweite und dritte Trockner 22 und der vierte Trockner 24. Jeder Trockner besteht aus hohlen Trockenzylindern 26, die mit Heißdampf beaufschlagt werden. Zwischen den Trocknern 20 und 23 ist eine Presse 28, zwischen den Trocknern 22 und 24 eine Presse 30 und am Ausgang der vierten Trockengruppe 24 eine weitere Presse 32 vorgesehen.In Fig. 1, three sets of drying cylinders, i.e. three dryers, are indicated, namely the pre-dryer 20, the second and third dryer 22 and fourth dryer 24. Each dryer consists of hollow drying cylinders 26 filled with superheated steam be applied. Between the dryers 20 and 23 is a press 28, between the dryers 22 and 24 one Press 30 and at the exit of the fourth drying group 24, a further press 32 is provided.
Die hauptsächliche Funktion des Vortrockners 20 ist, das Material auf eine bestimmte Temperatur aufzuheizen. Es hat sich gezeigt, daß die verbleibenden Trockner dann an besten ausgenützt werden können, wenn die den Vortrockner verlassende Bahn 50 konstante Temperatur aufweist. Durch nicht gezeigte Mittel wird daher die Temperatur am Ausgang des Vortrockners 20 konstant gehalten.The main function of the pre-dryer 20 is to heat the material to a certain temperature. It has It has been shown that the remaining dryer can be used to the best of its ability when the one leaving the pre-dryer Track 50 has a constant temperature. By means not shown, the temperature at the outlet of the Pre-dryer 20 kept constant.
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Der gesamte Trocknungsprozeß wird von einem Rechner 34 gesteuert, der mit einem Programm 36 arbeitet. Der Rechner 34 hat außerdem noch einen Eingabeplatz 38, über den das Signal f*, welches proportional der gewünschten Produktionsmenge in Tonnen pro Stunde und das Signal t*, das der gewünschten Papierstärke proportional ist, in den Rechner 34 eingegeben werden können.The entire drying process is controlled by a computer 34, who works with a program 36. The computer 34 also has an input space 38 via which the Signal f *, which is proportional to the desired production volume in tons per hour and the signal t *, which is the desired Paper thickness is proportional, can be entered into the computer 34.
Dem Rechner 34 wird weiterhin auf der Leitung 40 ein Signal Tp zugeführt, welches der Temperatur der Bahn 50 am Ausgang des Vortrockners 20 proportional ist. Zusätzlich ist auf der Leitung 43 ein weiteres Signal T, vorhanden, welches proportional der Temperatur der Bahn 50 am Ausgang des vierten Trockners 24 ist. Weiterhin wird dem Rechner 34 noch ein Signal V auf der Leitung 42 zugeführt, das proportional der Bahngeschwindigkeit ist. Die Signale T2 und T, werden von Temperaturmeßgeräten 44 und 46 abgenommen, während das Signal V auf der Leitung 42 von einem Tachometergenerator 48 stammt, der mit einer der geheizten Trockenzylinder 26 verbunden ist. Die Bahn 50 gelangt, nachdem sie die Presse 32 passiert hat, zu einem Dickenmeßgerät 52, das ein elektrisches Signal D auf der Leitung 54 liefert, welches proportional der Dichte der Bahn ist. Dieses Signal wird in Verbindung mit dem Geschwindigkeitssignal V benutzt, um die Produktionsrate F und die Stärke t des Papieres, das die Maschine verläßt, zu bestimmen.A signal Tp, which is proportional to the temperature of the web 50 at the output of the pre-dryer 20, is also fed to the computer 34 on the line 40. In addition, a further signal T 1 is present on the line 43, which signal is proportional to the temperature of the web 50 at the output of the fourth dryer 24. Furthermore, the computer 34 is fed a signal V on the line 42, which is proportional to the web speed. The signals T 2 and T 1 are taken from temperature measuring devices 44 and 46, while the signal V on line 42 comes from a tachometer generator 48 which is connected to one of the heated drying cylinders 26. After the web 50 has passed the press 32, it arrives at a thickness gauge 52 which supplies an electrical signal D on the line 54 which is proportional to the density of the web. This signal is used in conjunction with the speed signal V to determine the production rate F and the thickness t of the paper leaving the machine.
Der Rechner 34 liefert auf der Leitung 56 ein Signal sn einen Steuerkreis 58 für einen Antriebsmotor SO, der seinerseits mit einem der Trockenzylinder 26 gekuppelt ist. Xn einer vollständigen Trockenanlage wird eins Vielzahl derartiger Motoren für die einzelnen Zylinder «lurch einen einzigen Motor steuerkreis geregelt. Zur Vereinfachung ist jedoch im vorliegenden Pail nur einer dar Motoren 60 dargestellt. Bin zusätzliche® Ausgangssignal See Rechners 34 gelangt auf der Leitung 62 zu eisern Dampfregler 64 9 der das Dampfventil für die Trockenzylindor dos vierten Trockners 24 steuert. BinThe computer 34 supplies a signal sn on the line 56 to a control circuit 58 for a drive motor SO, which in turn is coupled to one of the drying cylinders 26. In a complete drying system, a large number of such motors are regulated for the individual cylinders by a single motor control circuit. For the sake of simplicity, however, only one of the motors 60 is shown in the present Pail. An additional® output signal from the computer 34 arrives on line 62 to iron steam regulator 64 9 which controls the steam valve for the drying cylinder of the fourth dryer 24. Am
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Signal auf der Leitung 63, die mit einem Dampfregler 65 für das Dampfventil 66 der Trockengruppe 22 verbunden ist, wirkt in ähnlicher Weise. Die Zuführung von Dampf zu den Zylindern in den Trockengruppen 22 und 24 bestimmt die Temperatur an ihren Oberflächen. Das Signal des Rechners 34 auf der Leitung 70 gelangt zu einem Schlitzregler 72, der die Stellung der Platte 14 bestimmt. Dieser Schlitzregler 72 steuert auch die Geschwindigkeit des. Gewebes 16 über einen Antriebsmotor 74, da - wie vorstehend erklärt - die Dicke der Bahn nicht nur eine Funktion der Schlitzbreite, sondern auch der Geschwindigkeit des Gewebes 16 ist.Signal on line 63, which is connected to a steam regulator 65 for the steam valve 66 of the drying group 22, acts in a similar way. The supply of steam to the cylinders in dryer groups 22 and 24 determines the temperature on their surfaces. The signal from computer 34 on line 70 goes to a slot controller 72, which determines the position of the plate 14. This slit controller 72 also controls the speed of the tissue 16 via a Drive motor 74, since - as explained above - the thickness of the web is not only a function of the slot width, but also the speed of the fabric 16 is.
Auf diese Weise wird vom Hechner 34 das Kaliber oder Stärke des Papiere über ein Signal auf der Leitung 70, die Temperatur der Trockengruppen 22 und 24 über Signale auf den Leitungen 62 und 63 und die Geschwindigkeit der Trockenzylinder und damit die Produktionsgeschwindigkeit des Trockners über ein Signal auf der Leitung 56 gesteuert.In this way, the caliber or strength of the Hechner 34 of the paper via a signal on line 70, the temperature of dryer groups 22 and 24 via signals on the lines 62 and 63 and the speed of the drying cylinder and thus the production speed of the dryer about a Signal on line 56 controlled.
In Fig. 2 ist das zulässige Kaliber oder Stärke t der Papierbahn in Abhängigkeit von der Maechinengeschwindigkeit V aufgetragen. Wie ersichtlich, läßt sich um die Geschwindigkeitsbereiche für verschiedene Papierstärken, d.h. zwischen 10 und 30 Punkten, eine Umhüllende ziehen. Warum es eine derartige Umhüllende gibt, ist schwer zu erklären. Die obere Linie 76 der Umhüllenden könnte auf dem Effekt der Zentrifugalkraft beruhen; d.h. oberhalb einer gewissen Geschwindigkeit neigt eventuell die Bahn dazu, die Trockenzylinder zu verlassen. Dadurch wird der Trockeneffekt geringer und damit die [email protected] Geschwindigkeit und Produktionerate beschränkt. Ss la!} bemerkenswert, daß, wenn die Stärke und das Gewicht der Papierbahn vergrößert werden, die maximale Geschwindigkeit sinkt; dies könnte ein Indiz für die Zentrifugalkrafttheorie sein. Die untere Linie 78 der Umhüllenden ist schwieriger zu verstehen, denn an und für sich müßte der Trocknungsvorgang " 9i niedrigen Geschwindigkeiten wirksamer sein. Es bleibt οeh die Tatsache bestehen* daß es eine untere Grenzge-The permissible caliber or thickness t of the paper web as a function of the machine speed V is plotted in FIG. As can be seen, the speed ranges Draw an envelope for different paper thicknesses, i.e. between 10 and 30 points. Why there is one such an envelope is difficult to explain. The top line 76 of the envelope could be due to the effect of centrifugal force be based; i.e. above a certain speed the web may tend to close against the drying cylinders leaving. This reduces the drying effect and thus the [email protected] speed and production rate are limited. Ss la!} Remarkable that when the strength and weight the paper web is increased, the maximum speed decreases; this could be an indication of the centrifugal force theory be. The lower line 78 of the envelope is more difficult to understand because in and of itself the drying process would have to be "9i will be more effective at low speeds. It remains οeh the fact exist * that there is a lower limit
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schwindigkeit gibt, unterhalb derer das Trocknen nioht mehr möglich ist.speed below which drying is no longer possible is possible.
In Fig. 3 sind mit Bezug auf die Stärke t (bzw. daa Kaliber) . die häufigsten Arbeitsbedingungen angegeben, und zwar der Dampfdruck a im vierten Trockner, der Dampfdruck b im zweiten und dritten Trockner, die Dampftemperatur T- der vierten Trockengruppe, der gesamte Dampffluß c und das Verhältnis von kg Dampf zu Tonne hergestellten Papiers - Kurve d -.In Fig. 3 are with reference to the strength t (or daa caliber). the most common working conditions are indicated, namely the Steam pressure a in the fourth dryer, the steam pressure b in the second and third dryer, the steam temperature T- the fourth Drying group, the total steam flow c and the ratio of kg steam to ton of paper produced - curve d -.
Es fällt auf, daß die Kurve d geradlinig ist und mit zunehmender Papierstärke t leicht fällt. Diese Neigung der Kurve könnte durch die längere Kontaktseitv d.h. niedrigere Maschinengeschwindigkeit, zu erklären sein, die mit größeren Papierstärken verbunden ist.It is noticeable that curve d is straight and falls slightly with increasing paper thickness t. This inclination of the curve could be explained by the longer contact side v, ie lower machine speed, which is associated with greater paper thicknesses.
Wie ersichtlich, ist der Dampfdruck b im zweiten und dritten Trockner, ebenso die Temperatur immer geringer als der Druck und die Temperatur im vierten Trockner. Falls mit T3^ und Tfl, die Dampftemperaturen im dritten und vierten Trockner bezeichnet werden und mit t die Stärke der Papierbahn, so ergibt sich eine lineare Beziehung in der Form:As can be seen, the steam pressure b in the second and third dryer, as well as the temperature, is always lower than the pressure and the temperature in the fourth dryer. If T 3 ^ and T fl are used to denote the steam temperatures in the third and fourth dryer and t denotes the thickness of the paper web, then there is a linear relationship in the form:
Ts3 = Ts4- a1 +b1 ' <Μ>· T s3 = T s4- a 1 + b 1 '< Μ >
wobei a., und b1 empirisch ermittelte Koeffizienten sind, die als Differenzfaktor und Verteilungsfaktor bezeichnet werden können und k eine Konstante darstellt.where a., and b 1 are empirically determined coefficients, which can be referred to as the difference factor and distribution factor, and k represents a constant.
Da es eine gut definierte Beziehung zwischen Tfl, und T8^ gibt, kann auch eine Beziehung zwischen T8^, der Produktionsrate und der Stärke t abgeleitet werden. Bei der vorliegenden Erfindung wird die Papiertemperatur T2 am Ausgang des Vortrockners zusammen mit der Temperatur T, an der Presse 32 gemessen. Wegen der augenscheinlichen Beziehung zwischen T- und Tfl, kann ein Modell entworfen werden, das allein auf T . beruhtSince there is a well-defined relationship between T fl , and T 8 ^, a relationship between T 8 ^, the rate of production, and the strength t can also be derived. In the present invention, the paper temperature T 2 at the exit of the pre-dryer is measured together with the temperature T 1 at the press 32. Because of the apparent relationship between T- and T fl , a model can be designed based solely on T. is based
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und bei dem das gesamte Irocknungssystem als Wärmetauscher betrachtet wird. Durch Anwendung des Wärmetauscherkonzeptes in vereinfachter Form und unter der Annahme» daß die Produktionsrate in Tonnen pro Stunde mit F bezeichnet wird, ergibt sich, daß die von der Bahn absorbierte Wärme als eine Funktion vonand in which the entire drying system is viewed as a heat exchanger. By applying the heat exchanger concept in simplified form and on the assumption that the production rate in tons per hour is denoted by F that the heat absorbed by the web as a function of
- T2) 'F (IJ)- T 2 ) 'F (IJ)
variiert.varies.
Die durch die Wandung der Trockenzylinder transportierte Wärme variiert als eine Funktion vonThe heat transported through the wall of the drying cylinders varies as a function of
T, - T9 T, - T 9
-2 ^- K (III)-2 ^ - K (III)
InIn
1BA l2 1 BA l 2
Eine Verwertung der beiden vorstehenden Beziehungen ergibt eine ungefähre Beziehung nach der Form:A utilization of the two above relationships results in an approximate relationship according to the form:
K = F inK = F in
n£n £
~ X3 ~ X 3
Hierbei variiert der Faktor K umgekehrt abhängig von der Stärke t. Mit anderen Worten, der Wärmeübergangskoeffizient zwischen Dampf und Papier verringert sich mit zunehmender Papierstärke t. Dies bedeutet, daß es viel schwieriger ist, mit zunehmendem Kaliber, d.h. Papieretärke, Wärme zum gleichen Papiergewicht zu übertragen. Dies stimmt mit der Erfahrung überein und resultiert zum Teil aus der Reduzierung der Oberfläche pro kg Papiergewicht, die in Kontakt mit den Trockenzylindern ist. Eine Kurve für den Faktor K ist in Fig. 4 gezeigt, wobei T2 und T- konstant angenommen werden. Dies ergibt die empirische BeziehungHere, the factor K varies inversely depending on the Strength t. In other words, the heat transfer coefficient between steam and paper decreases with increasing Paper thickness t. This means that it is much more difficult with increasing caliber, i.e. paper thickness, to transfer heat to the same paper weight. This is true with experience and results in part from the reduction in surface area per kg of paper weight that is in contact with the drying cylinders. A curve for the factor K is shown in FIG. 4, where T2 and T- are assumed to be constant. this gives the empirical relationship
T-T
F In. W^ wr * «hr - Vnt»TT
F In. W ^ wr * "hr - V nt "
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wobei a^ und b. Konstanten sind.where a ^ and b. Are constants.
Die vorstehende Gleichung kann auch so angeordnet werden, daß sich die Beziehung ergibt:The above equation can also be arranged that the relationship arises:
— T
- T
-in j (ak - \ In t) = C, (VI)-in j (a k - \ In t) = C, (VI)
wobei C eine Eonstante ist, die auf der Tatsache beruht, daß alle !Temperaturen als Konstanten angenommen worden sind. Deshalb kann aus der gewünschten oder gemessenen Produktionsmenge F und der Papierstärke t der gegenwärtige Wert von 0 berechnet werden, und bei bekannten T« UIL^ ^3 kann dann der vorausgesagte Wert von T , aus der Gleichungwhere C is a constant based on the fact that all temperatures have been taken as constants. Therefore, the current value of 0 can be calculated from the desired or measured production quantity F and the paper thickness t, and with known T « UIL ^ ^ 3 the predicted value of T i can then be obtained from the equation
C T, + T„C T, + T "
T„4 ° T "4 °
berechnet werden. Der Paktor G wird durch die tatsächlich gemessene Temperatur T, geändert. Dies ist ein Rückkopplungssignal und verändert den vorausgesagten Wert von T . so, daß die Feuchtigkeit am Ausgang des Trockners konstant gehalten wird. T8, wird dann aus TQ. in Übereinstimmung mit Gleichung berechnet. Der Verteilungsfaktor b.. kann - falls gewünscht in Abhängigkeit von einem berechneten Fehler zwischen tatsächlicher und gewünschter Verteilung verändert werden. Die Verteilung ist definiert als das Verhältnis vom Dampf im Kondensat des zweiten und dritten Trockners dividiert durch die gesamte Wärme im Kondensat, die vom zweiten, dritten und vierten Trockner kommt.be calculated. The factor G is changed by the temperature T i actually measured. This is a feedback signal and changes the predicted value of T. so that the humidity at the exit of the dryer is kept constant. T 8 , then T becomes Q. calculated in accordance with equation. The distribution factor b .. can - if desired, be changed as a function of a calculated error between the actual and the desired distribution. The distribution is defined as the ratio of the steam in the condensate of the second and third dryer divided by the total heat in the condensate that comes from the second, third and fourth dryer.
Wie vorstehend erläutert, ist eines der wesentlichsten Probleme, die mit dem Sortenwechsel verknüpft', sind, das Problem, wie man die langsame Zeitkonetante des Trockners mit der viel schnelleren Veränderbarkeit des NaQteiles des Systems und der mechanischen Teile der Maschine verknüpfen kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Sortenwecheel auf die Weise vorgenommen, daß man das Verhalten der Trockner von Sem Verhalten der mechanischen Teile der Maschine so trennt, daß der Sortenwecheel schnell von der einen zur anderen Papier-As explained above, one of the most significant problems associated with the grade change is the problem of how the slow time constant of the dryer with the much faster changeability of the NaQ part of the system and which can link the mechanical parts of the machine. According to the present invention, varieties are changed in the manner made that one behaved the behavior of the dryer of Sem separates the mechanical parts of the machine in such a way that the paper type can be changed quickly from one to the other
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stärke vorgenommen werden kann, auch wenn hierdurch die Produktion zeitweilig leidet. Die Sortenwechsel werden daher bei konstantem Dampfdruck in den Trockenzylindern vorgenommen. Eine darauf folgende Änderung in der Produktionsrate kann dann nach Wahl ausgeführt werden, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die mit der Reaktionsgeschwindigkeit des !Trockners übereinstimmt. Die Satsache, daß Dampftemperäturen und Drücke während des ersten Teils des Bortenwechsels konstant gehalten werden, bedeutet nicht, daß auch der Dampffluß während dieser Zeit konstant bleibt. Br wird sich tatsächlich selbsttätig ändern, falls der Wärmeübergang sich ändert. Ein Anwachsen der Kondensation ruft nämlich einen Druckabfall hervor, der seinerseits das Dampfventil automatisch zum Offnen bringt. Da, wie aus Gleichung VI ersichtlich, alle Temperaturen konstant gehalten werden, kann ein Übergang von einer Sorte zur anderen durch nachfolgende Gleichung definiert werden:strength can be made, even if this results in the Production temporarily suffers. The grade changes are therefore carried out with constant steam pressure in the drying cylinders performed. A subsequent change in the production rate can then be carried out at your discretion, namely at a rate that corresponds to the reaction rate of the! dryer. The fact that steam temperatures and pressures being held constant during the first part of the braid change does not mean that either the steam flow remains constant during this time. Br will actually change automatically if the heat transfer changes. That is, an increase in condensation calls a pressure drop, which in turn automatically causes the steam valve to open. Since, as can be seen from equation VI, all temperatures are kept constant, there can be a transition from one variety to another through subsequent ones Equation can be defined:
*) ■ G· (VIII)*) ■ G · (VIII)
Unter der Annahme, daß man von einer Papierstärke t und einer Produktionsgeschwindigkeit V zur anderen wechseln will, wird der derzeitige Wert von C aus der vorstehenden Gleichung berechnet. Unter der Annahme, daß C nun konstant gehalten wird, kann der Wert von F für die Papierstärke t berechnet werden und die Produktionsmenge entsprechend angepaßt werden. Nach einer kurzen Pause wird F« ^^7 die Papierstärke t„ berechnet und die Maschine entsprechend diesen Bedingungen eingestellt, und so weiter, bis der gewünschte Wechsel zur neuen Papierstärke vorgenommen worden ist. Eine typische Familie solcher Übergangsfunktionen ist in Fig. 5 angegeben, in der die Geschwindigkeit V in Abhängigkeit von der Papierstärke t aufgezeichnet ist und in Fig. 6, in der die Produktionsmenge F in Abhängigkeit von der Papierstärke t angegeben ist. Assuming that one wishes to switch from one paper thickness t and one production speed V to the other, the current value of C is calculated from the above equation. Assuming that C is now kept constant, the value of F can be calculated for the paper thickness t and the production quantity can be adjusted accordingly. After a brief pause F "^^ 7, the paper thickness t 'calculated and set the machine according to these conditions and has been so on, carried out until the desired change to the new paper thickness. A typical family of such transition functions is given in FIG. 5, in which the speed V is plotted as a function of the paper thickness t, and in FIG. 6, in which the production quantity F is given as a function of the paper thickness t.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 sei angenommen, daß es gewünscht ist, die Papierstärke von 15 auf 18 Punkte zu ändern. UnterReferring to Fig. 5, assume that it is desired to change the paper thickness from 15 to 18 points. Under
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diesen Umständen sei der kalkulierte Wert C = 0,636. Zum Sortenwechsel läßt man nun die Produktionsmenge langsam in Schritten abnehmen, und zwar vom Punkt 80 längs der Kurve 82 zum Punkt 84, während der Wert von C bei 0,636 konstant gehalten wird. Sobald der Punkt 84 erreicht ist, kann die Mafchinengeschwindigkeit V und Produktionsmenge F bei einem Kaliber von 18 Punkten wieder durch Erhöhung der Dampftemperatur in den Trockenzylinder erhöht werden. Hierdurch verschiebt sich der Arbeitspunkt längs der gestrichelten Linie 86 zum Punkt 88, welches dann den neuen Arbeitspunkt darstellt. Der Übergang von Punkt 80 zu Punkt 84 kann relativ schnell geschehen, denn er hängt nur von der Arbeltsgeschwindigkeit der Haschine ab, während der Übergang von Punkt 84 zum Punkt 88 wegen der thermischen Zeitkonstanten des Systems nur relativ langsam vor sich gehen wird.under these circumstances the calculated value is C = 0.636. To the Brand changes are now allowed to decrease the production quantity slowly in steps, from point 80 along the curve 82 to point 84 while the value of C constant at 0.636 is held. As soon as the point 84 is reached, the machine speed V and production quantity F can be at one Caliber of 18 points can be increased again by increasing the steam temperature in the drying cylinder. This shifts the working point along the dashed line 86 to point 88, which then represents the new working point. Of the The transition from point 80 to point 84 can take place relatively quickly because it only depends on the speed of operation of the Haschine off, during the transition from point 84 to point 88 only relatively because of the thermal time constants of the system will go slowly.
Ein Programm für den lechner 34 ist in Fig. 7 gezeigt. Die Papierdichte D, die mit dem Dickenmeßgerät 52 gemessen wird, wird bei 90 in Produktionsmenge F umgerechnet, und zwar nach der Gleichung " .A program for calculator 34 is shown in FIG. the Paper density D, measured with the thickness gauge 52, is converted into production quantity F at 90 according to the equation ".
F = K1* (D»W'V),F = K 1 * (D »W'V),
wobei K1 eine Konstante ist, D die Dichte, W die Breite und V die gemessene Geschwindigkeit der Bahn bedeuten. Zur gleichen Zeit wird die Dichte D in die Stärke t bei 92 nachwhere K 1 is a constant, D is the density, W is the width and V is the measured speed of the web. At the same time, the density D becomes the strength t at 92 after
der nachfolgenden Gleichung umgewandelt:converted to the following equation:
wobei das Grundgewicht B^ eine bekannte Größe ist.where the basis weight B ^ is a known quantity.
Das Programm beginnt, indem bei 94 die gewünschte Papierstärke t* und die gewünschte Produktionsmenge F* eingegeben werden. Wie vorstehend erwähnt, wird dies durch einen Bedienungsmann vorgenommen. Der derzeit vorliegende Wert von 0 wird dann aus der Gleichung VIII bei 96 berechnet und das Programm prüft dann bei 98, ob die derzeitige Stärke t gleich der gewünschten Stärke t* ist. Dies geschieht alle zwei Minuten,The program begins by entering the desired paper thickness t * and the desired production quantity F * at 94. As mentioned above, this is done by an operator. The current value of 0 then becomes calculated from equation VIII at 96 and the program then tests at 98 whether the current strength t is equal to the desired strength t *. This happens every two minutes,
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und falls die Antwort "nein" ist, wird die Papierstärke bei 100 in jeweils zwei Punktinkrementen verändert. Nach federn Zweipunktinkrement wird eine neue Produktionsmenge F bei 102 aus der Gleichung VIII berechnet. Dies wird dann bei 104 in eine Geschwindigkeit umgesetzt, gemäß der Gleichungand if the answer is "no", the paper thickness is changed at 100 in every two dot increments. After feathers In a two-point increment, a new production quantity F is calculated at 102 from equation VIII. This will then be the case 104 converted into a speed according to the equation
wobei B™ das Grundgewicht in kg pro qm und C, eine Konstante ist.where B ™ is the basic weight in kg per square meter and C, a constant is.
Ein Signal, welches proportional der neuen Geschwindigkeit ist, wird dann über die Leitung 56 auf den Motorsteuerkreis 58 für den Motor 60 gegeben, um die Geschwindigkeit der Trockenzylinder zu ändern, entweder nach oben oder nach unten, und zwar hängt dies davon ab, ob die Papierstärke t vergrößert oder verkleinert werden soll. Jedesmal wenn die Papierstärke bei 100 verändert wird, wird ein Signal auf der Leitung 70 xu dem Schlitzregler 72 gegeben, um die Schlitzöffnung und die Geschwindigkeit des Motors 74 zu verändern. Nach zwei Minuten wird der vorstehende Vorgang wiederholt, und zwar mit dem gleichen Wert von C. Sie neue Produktionsmenge F wird dann bei 102 berechnet und die neue Maschinengeschwindigkeit V bei 104. Dieser Prozeß wird solange fortgesetzt, bis t* » t; ■ hiernach ist das Programm zu Ende.A signal which is proportional to the new speed is then sent via line 56 to the motor control circuit 58 for the motor 60 to change the speed of the drying cylinders, either up or down, and although this depends on whether the paper thickness t is to be increased or decreased. Every time the paper thickness is changed at 100, a signal on line 70 xu is given to the slot controller 72 to open the slot and to change the speed of the motor 74. After two minutes, the above process is repeated, namely with the same value of C. You new production quantity F becomes then calculated at 102 and the new machine speed V at 104. This process is continued until t * »t; ■ then the program is over.
Wenn jetzt t * t*, wird ein "ja"-Signal aus 98 entnommen. Damit wird 106 ausgesteuert, um zu bestimmen, ob F = F*. Falle dies der Fall ist, schließt das "Ja"-Signal das Programm bei- 108. Dies würde geschehen, wenn in Bezug auf die Fig. 5» z.B. die Produktionsmenge durch den Punkt 84 bei einem C-Wert von 0,636 definiert wird. Falls jedoch die Antwort "nein" ist, wird das neue Programm gestartet, wobei die Geschwindigkeit in Schritten bei 110 vergrößert wird, so daß der Motorsteuerkxeis 58 die Geschwindigkeit des Motors 60 vergrößert. Nach jeder Vergrößerung der Geschwindigkeit wird ein neuer Wert von T8J bei 111 aus der Gleichung VII errechnet, bis die tat-If now t * t *, a “yes” signal is taken from 98. This controls 106 to determine whether F = F *. If this is the case, the "yes" signal closes the program at 108. This would happen if, with reference to FIG. 5, for example, the production quantity is defined by point 84 at a C value of 0.636. If, however, the answer is "no", the new program is started, the speed being increased in steps at 110 so that the motor control circuit 58 increases the speed of the motor 60. After each increase in speed, a new value of T 8 J at 111 is calculated from equation VII until the actual
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sächliche Produktionsmenge P der gewünschten Produktionsmenge F* entspricht. Hiernach ist das Programm beendet. Zur gleichen Zeit wird der Wert von T , aus der Gleichung I berechnet, und zwar bei 114, und dieser Wert wird dazu benützt, um ein Signal auf der Leitung 62 zum Steuern des Dampfreglers 65 für das Ventil 66 zu erzeugen. Zur gleichen Zeit wird in Abhängigkeit vom berechneten T . ein Signal auf der leitung 62 erzeugt. Dieses Signal wird an einem Summationspunkt 116 mit einem weiteren Signal verglichen, welches das Integral - gebildet durch Integrator 118 - des Vergleichs der tatsächlichen Ausgangstemperatur T, mit der gewünschten Ausgangstemperatur I~# am Summationspunkt 119 darstellt. Der resultierende Wert ist das oben erwähnte Rückkopplungssignal. Das Signal wird zum Dampfregler 64 für das Ventil 68 geführt.neuter production amount P corresponds to the desired production amount F *. The program is then ended. At the same time, the value of T i is calculated from equation I at 114 and this value is used to generate a signal on line 62 for controlling steam regulator 65 for valve 66. At the same time, depending on the calculated T. a signal on line 62 is generated. This signal is compared at a summation point 116 with a further signal which represents the integral - formed by integrator 118 - of the comparison of the actual output temperature T 1 with the desired output temperature I ~ # at summation point 119. The resulting value is the feedback signal mentioned above. The signal is fed to the steam regulator 64 for the valve 68.
10 Patentansprüche
7 Figuren10 claims
7 figures
- 14 209810/1218 - 14 209810/1218
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