DE3835903A1 - System for charging a multilayer flowbox for a paper machine - Google Patents

Abstract

The control is based on the decomposition of the ascertained deviations of the controlled variables (pressures P1, P2...Pn) in the individual flow spaces (1, 2...n) of an n-layer flowbox into components which cause no deformation, and components which cause a deformation of a rigid partition wall (4, 5...n) between the respective spaces and capable of being mechanically loaded up to an upper limit. For each of these decompositions, a separate control loop (I, II...N) is provided, which works independently of the others. By this means, the deformation of the partition walls is taken into account as a controlled variable in the control. By this means, the deformation can be directly controlled out so that, during commissioning - and also in operation - damage to the partition walls by mechanical overloading as a result of impermissible pressure differences between the spaces (1, 2...n) is avoided. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to a method in the preamble of claim 1 specified type.

Je nach technologischen Anforderungen des Papierherstellers können bei Einstellen der Öffnungsspalte und Steuern der Förderleistung der den einzelnen Strömungsräumen vorgelagerten Pumpen oder By-Pass-Ventilen durch die einzelnen Räume Stoffsuspensionen unterschiedlicher Zusammensetzung, bei unterschiedlicher Strömungsgeschwindigkeit, unterschiedlichem Durchsatz, unter unterschiedlichem Druck in die einzelnen Räume geführt werden. Dabei kann eine Relativ-Geschwindigkeit zwischen der Laufgeschwindigkeit des Siebes der Papiermaschine und den Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Räumen, bei Relativ-Geschwindigkeiten unter den Strömungsgeschwindigkeiten in den einzelnen Räumen eingestellt werden.Depending on the technological requirements of the paper manufacturer, when setting the Opening column and controlling the delivery rate of the individual flow spaces upstream pumps or by-pass valves through the individual rooms Suspensions of different compositions, with different Flow speed, different throughput, under different pressure be led into the individual rooms. It can be a relative speed between the running speed of the paper machine screen and the Flow velocities in the individual rooms, at relative speeds can be set under the flow velocities in the individual rooms.

Ziel der Regelung ist eine Konstanz der Strömungsgeschwindigkeit in den einzelnen Räumen, Konstanz der diesbezüglichen Durchsätze, bzw. Konstanz der in den einzelnen Räumen herrschenden Drücke. Dabei sind Druckdifferenzen zwischen den Räumen zu berücksichtigen, denn diese haben eine mechanische Belastung der Trennwände zur Folge, welche eine Deformation der Trennwände bewirken. Dabei ist auch eine durch die Konstruktion der Trennwände gegebene Belastungsgrenze, bzw. eine ihr äquivalente Druckdifferenzgrenze zu berücksichtigen, die wegen Beschädigungsgefahr der Trennwände nicht überschritten werden darf.The aim of the regulation is a constant flow velocity in the individual Clearing, constancy of the respective throughputs, or constancy of the individual Pressures. The pressure differences between the rooms are too take into account, as these result in mechanical stress on the partitions, which cause the partition walls to deform. There is also one by Construction of the partition walls given load limit, or its equivalent Pressure difference limit to be taken into account due to the risk of damage to the partition walls must not be exceeded.

In praktischen Ausführungsformen beschränkt sich die Regelung auf vorberechnete, zu haltende Drücke in den einzelnen Räumen.In practical embodiments, the regulation is limited to precalculated, too  sustained pressures in the individual rooms.

Eine konventionelle Lösung der Regelung sieht für jeden Strömungsraum einen eigenständigen Regelkreis vor, der jeweils einer der Pumpen zugeordnet ist. Geregelt wird über die Drehzahl der Pumpen oder - bei einer konstanten Drehzahl - über ein By-Pass-Ventil.A conventional solution to the regulation sees one for each flow space independent control loop, which is assigned to one of the pumps. Is regulated via the speed of the pumps or - at a constant speed - via a By-pass valve.

Die bisherigen Lösungen berücksichtigen nicht die Belastung der Trennwände bei unterschiedlichen Drücken in den einzelnen Räumen durch Regeldifferenzen. Dies kann nur bei Berechnung der zu regelnden Drücke berücksichtigt werden. Das heißt: Es werden nur solche Drücke für die einzelnen Räume, bzw. nur solche Druckdifferenzen zwischen den Räumen vorgegeben, die keine unzulässige Deformation, bzw. unzulässige Belastung der Trennwände verursachen. Da deswegen die einzelnen Druckregelkreise für die einzelnen Räume feinstens aufeinander abgestimmt werden müssen, gestaltet sich eine Inbetriebnahme sehr schwierig, so daß es dabei leicht zu einer Beschädigung der Trennwände kommen kann.The previous solutions do not take into account the load on the partitions different pressures in the individual rooms due to control differences. This can only be taken into account when calculating the pressures to be regulated. That means: there will be only such pressures for the individual rooms, or only such pressure differences between given the rooms that have no impermissible deformation or impermissible load of the partitions. Because of this, the individual pressure control loops for the individual rooms have to be finely coordinated with one another Commissioning very difficult, so that it can easily damage the Partitions can come.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Regelung eines Mehrschicht-Stoffauflaufes, wie anfangs erwähnt, vorzuschlagen, nachdem es bei Inbetriebnahme - wie auch beim Betrieb - zu keiner Beschädigung der Trennwände durch Überschreitung ihrer zulässigen mechanischen Belastbarkeit kommen kann.It is an object of the invention to provide a method for controlling a Propose multilayer headbox, as mentioned initially, after it Commissioning - just like during operation - does not damage the partition walls May exceed their permissible mechanical strength.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch Maßnahmen, die im Kennzeichnen des Anspruchs 1 angegeben sind, erfüllt.This object is achieved by measures in the characterizing the claim 1 are specified.

Es werden also die Druckdifferenzen zwischen den Räumen, bzw. die Belastung der Trennwände als Regelgröße in das Regelungssystem eingeführt. Weil für jede Zerlegung d. h. für jede Modalkomponente, für die des mittleren Druckes und die der einzelnen Deformations-Eigenformen ein separater Regelkreis vorgesehen ist, kann jeder dieser Regelkreise unabhängig von dem anderen in Betrieb genommen werden. Eine Feinabstimmung der einzelnen Druckregelkreise - wie vorher - ist nicht mehr notwendig. Auch im Betrieb werden Abweichungen vom Soll-Zustand bei Vermeidung einer unzulässigen mechanischen Belastung der Trennwände ausgeregelt.So there are the pressure differences between the rooms, or the load on the Partitions introduced as a controlled variable in the control system. Because for every disassembly d. H. for each modal component, that of the medium pressure and that of the individual  Deformation mode shapes a separate control loop is provided, each of these Control loops can be operated independently of the other. A Fine tuning of the individual pressure control loops - as before - is no longer necessary. Even in operation, deviations from the target state are avoided if one is avoided corrected inadmissible mechanical load on the partitions.

Nachstehend wird der Erfindungsgegenstand näher beschrieben und erklärt. Die Beschreibung bezieht sich auf Zeichnungen, in denen zeigtThe subject matter of the invention is described and explained in more detail below. The Description refers to drawings in which shows

Fig. 1 schematisch eine Anlage zur Regelung eines zweischichtigen Stoffauflaufs; Fig. 1 shows schematically a system for controlling a two-layer headbox;

Fig. 2 eine Anlage zur Regelung eines dreischichtigen Stoffauflaufs; Figure 2 is a system for controlling a three-layer headbox.

Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel der Anlage zur Regelung eines zweischichtigen Stoffauflaufs; Figure 3 shows another embodiment of the system for controlling a two-layer headbox.

Fig. 4 Modalvektoren der Drücke mit den zugehörigen Deformations-Eigenformen der Trennwände und den entsprechenden Modalkomponenten für einen zweischichtigen Stoffauflauf; Fig. 4 Modalvektoren the pressures associated with the deformation mode shapes of the partition walls and the corresponding Modalkomponenten for a two-layer headbox;

Fig. 5 Modalvektoren - wie Fig. 4 -, jedoch für einen dreischichtigen Stoffauflauf, und Fig. 5 modal vectors - as Fig. 4 - but for a three-layer headbox, and

Fig. 6 Modalvektoren - wie Fig. 4 und 5 - , jedoch für einen vierschichtigen Stoffauflauf. Fig. 6 modal vectors - like Fig. 4 and 5 - but for a four-layer headbox.

Ein zweischichtiger Stoffauflauf in der Anlage gemäß Fig. 1 hat zwei Strömungsräume 1 und 2, zwischen denen eine starre, bis zu einer maximal zulässigen Druckdifferenz zwischen den Räumen 1 und 2 mechanisch belastbare Trennwand 4 angeordnet ist. Die Räume 1 und 2 konvergieren jeweils zum einstellbaren Öffnungsspalt 8 bzw. 9. Die Außenwände 6 und 8 der Räume 1 und 2 sind zum Einstellen der Spalten 8 bzw. 9 verschiebbar. Zum Beschicken der Räume 1 und 2, jeweils über einen Verteilraum und Diffusor mit Suspensionen 12 bzw. 13, sind drehzahl-regulierbare Pumpen 15 bzw. 16 vorgesehen. Im Raum 1 soll die Suspension 12 eine Strömungsgeschwindigkeit W 1 haben, und im Raum 2 soll die Suspension 13 eine Strömungsgeschwindigkeit W 2 haben. Dementsprechend wird im Raum 1 ein Durchsatz Q 1 und im Raum 2 ein Durchsatz Q 2 erzielt. Dementsprechend werden auch die Spalten 8 und 9 und die Drehzahl n 1 und n 2 der Pumpen 15 und 16 eingestellt. Nach dieser Vorgabe werden als Stellgrößen Drücke P 1 und P 2 berechnet, die in dem Raum 1 bzw. 2 gehalten werden sollen. Die Vorgabe bestimmt eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit WM im Stoffauflauf, WM = (W 1 + W 2)/2, eine mittlere Strahlgeschwindigkeitsdifferenz DWM zur Siebgeschwindigkeit WS, DWM = WM - WS, und mittlere Strömungsgeschwindigkeitsdifferenz DW 1,2 = (W 1 - W 2)/2.Has a two-layer headbox in the system of FIG. 1, two flow chambers 1 and 2, between which a rigid, is arranged up to a maximum permissible pressure difference between the rooms 1 and 2 mechanically loadable partition 4. Rooms 1 and 2 converge to the adjustable opening gap 8 and 9, respectively. The outer walls 6 and 8 of rooms 1 and 2 can be moved to adjust columns 8 and 9, respectively. Speed-adjustable pumps 15 and 16 are provided for loading rooms 1 and 2 , each via a distribution room and diffuser with suspensions 12 and 13 , respectively. In room 1 , the suspension 12 should have a flow rate W 1 , and in room 2 the suspension 13 should have a flow rate W 2 . Accordingly, a throughput Q 1 is achieved in room 1 and a throughput Q 2 in room 2 . Accordingly, the columns 8 and 9 and the speed n 1 and n 2 of the pumps 15 and 16 are set. According to this specification, pressures P 1 and P 2 are calculated as manipulated variables, which are to be kept in room 1 and 2 , respectively. The specification determines an average flow velocity WM in the headbox, WM = (W 1 + W 2 ) / 2, an average jet velocity difference DWM to the sieve velocity WS, DWM = WM - WS , and average flow velocity difference DW 1.2 = (W 1 - W 2 ) / 2.

Die vorgegebenen Soll-Werte P 1 und P 2 sowie auch die gemessenen Ist-Werte P 1 und P 2 beinhalten Anteile, die keine Deformation der Trennwand 4 verursachen, diese sind durch den Wert des mittleren Druckes DM, DM = 1/2(P 1 + P 2), repräsentiert und Anteile, die eine Deformation der Trennwand 4 verursachen, welche durch den Wert der mittleren Druckdifferenz DP, DP = (P 1 - P 2)/2, repräsentiert sind.The predetermined target values P 1 and P 2 as well as the measured actual values P 1 and P 2 contain parts which do not cause any deformation of the partition 4 , these are determined by the value of the mean pressure DM, DM = 1/2 (P 1 + P 2 ), and portions that cause deformation of the partition 4 , which are represented by the value of the mean pressure difference DP, DP = (P 1 - P 2 ) / 2.

Dies läßt sich in Modalvektoren der Drücke darstellen, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Der 0-Modalvektor ist der Druckmittelwertvektor, der 1. Modalvektor ist der Druckdifferenzvektor. Jeder dieser Modalvektoren hat eine Modalkomponente a 0 bzw. a 1, nach welchen geregelt wird und für die jeweils ein separater Regelkreis I bzw. II eingerichtet ist.This can be represented in modal vectors of the pressures, as shown in FIG. 4. The 0-modal vector is the pressure mean vector, the 1st modal vector is the pressure difference vector. Each of these modal vectors has a modal component a 0 or a 1 , which is used to regulate and for which a separate control loop I or II is set up.

Die Anlage weist ein Soll-Wert-Berechnungsnetzwerk 18 auf zur Berechnung des Soll-Wertes für den Druck P 1 im Raum 1 und für den Druck P 2 im Raum 2 nach Vorgabe der Werte für die Siebgeschwindigkeit WS und die mittlere Strahlgeschwindigkeitsdifferenz (DVM = WM - WS) und die Relativgeschwindigkeiten in den Räumen 1 und 2, DW 1 = W 1 - WM = W 1 - WM und DW 2 = W 2-WM, bzw. DW 1,2 = W 1 - W 2. The system has a target value calculation network 18 for calculating the target value for the pressure P 1 in room 1 and for the pressure P 2 in room 2 after presetting the values for the screen speed WS and the mean jet speed difference (DVM = WM - WS) and the relative speeds in rooms 1 and 2 , DW 1 = W 1 - WM = W 1 - WM and DW 2 = W 2 - WM , or DW 1,2 = W 1 - W 2 .

Weiter weist die Anlage ein Berechnungsnetzwerk 19 auf mit den Regelkreisen I und II für den Regelkreis der Modalkomponente des Druckmittelwertes und für den Regelkreis der Modalkomponente der mittleren Druckdifferenz.The system also has a calculation network 19 with the control loops I and II for the control loop of the modal component of the mean pressure value and for the control loop of the modal component of the mean pressure difference.

Der im Raum 1 gemessene Druck P 1 Ist-Wert wird in einem Vergleichsglied 20 mit P 1 Sollwert verglichen und eine Differenz DP 1 = P 1Soll - P 1Ist festgestellt. Der im Raum 2 gemessene Druck P 1 Istwert wird in einem Vergleichsglied 21 verglichen und eine Differenz DP 2 = P 2Soll - P 2Ist festgestellt. Beide Werte der Abweichungen DP 1 und DP 2 werden zerlegt in Anteile, die keine Deformation der Trennwand verursachen, und in Anteile, die eine Deformation der Trennwand verursachen. Dazu werden die beiden Werte in Module 23 und 24 für Modalkomposition eingeführt, wobei im Modul 23 die Modalkomponente für den Regelkreis I des mittleren Druckes nach der Formal a 0 = (DP 1 + DP 2)/2 berechnet und im Modul 24 die Modalkomponente a 1 für den Regelkreis II der mittleren Druckdifferenz nach der Formel a 1 = (DP 1 - DP 2)/2 berechnet wird (siehe dazu das Entsprechende in Fig. 4).The pressure P 1 actual value measured in room 1 is compared in a comparator 20 with P 1 target value and a difference DP 1 = P 1 target - P 1 actual is determined. The pressure P 1 actual value measured in room 2 is compared in a comparator 21 and a difference DP 2 = P 2 target - P 2 actual is determined. Both values of the deviations DP 1 and DP 2 are broken down into parts that do not cause deformation of the partition and into parts that cause deformation of the partition. For this purpose, the two values are introduced in modules 23 and 24 for modal composition, module 23 calculating the modal component for control circuit I of the medium pressure according to the formula a 0 = (DP 1 + DP 2 ) / 2 and in module 24 the modal component a 1 for the control circuit II of the mean pressure difference is calculated according to the formula a 1 = (DP 1 - DP 2 ) / 2 (see the corresponding in Fig. 4).

Die Modalkomponente a 0 ist Eingangsgröße eines Reglers, z. B. eines PID-Reglers 26. Die von diesem ausgegebene modale Stellgröße wird im Modul 29 gegebenenfalls begrenzt, im Modul 31 zur Stellgröße für die Pumpen transformiert, in das Koppelungsnetzwerk 34 eingeführt und damit auf Prozeß-Stellgrößen rücktransformiert.The modal component a 0 is the input variable of a controller, e.g. B. a PID controller 26 . The modal manipulated variable output by this is possibly limited in module 29 , transformed in module 31 to the manipulated variable for the pumps, introduced into the coupling network 34 and thus transformed back into process manipulated variables.

Die im Modul 24 des Regelkreises II berechnete Modalkomponente a 1 für die Druckdifferenz wird in einen Regler 27, z. B. eine PID-Regler, eingegeben. Die von diesem ausgegebene Modal-Stellgröße wird im Modul 30 gegebenenfalls begrenzt, im Modul 32 zur Stellgröße für die Pumpen 15 und 16 transformiert und in das Koppelungsnetzwerk 34 eingeführt. Von dem Koppelungsnetzwerk 34 gehen die technischen Prozeß-Stellgrößen für die Pumpen 15 und 16 aus, jeweils über ein Kennlinienanpassungsgerät 35, 36, aus denen die Stellgrößen für Drehzahlen n 1Soll und n 2Soll auf die Pumpen 15 und 16 gehen.The modal component a 1 calculated in module 24 of control circuit II for the pressure difference is fed into a controller 27 , e.g. B. a PID controller entered. The modal manipulated variable output by this is optionally limited in module 30 , transformed in module 32 to the manipulated variable for pumps 15 and 16 and introduced into the coupling network 34 . The technical process control variables for the pumps 15 and 16 emanate from the coupling network 34 , each via a characteristic curve adjustment device 35, 36 , from which the control variables for speeds n 1 target and n 2 target go to the pumps 15 and 16 .

Verständlicherweise kann dieses Verfahren im Falle eines zweischichtigen Stoffauflaufs auch mit einer Absolutdruckmessung und einer Druckdifferenzmessung realisiert werden.Understandably, this procedure can be used in the case of a two-layer headbox can also be realized with an absolute pressure measurement and a pressure difference measurement.

Durch einen Vergleich der in Fig. 2 dargestellten Anlage zur Regelung eines dreischichtigen Stoffauflaufs mit der Anlage gemäß Fig. 1 soll gezeigt werden, daß das bereits beschriebene erfindungsgemäße Regelungssystem mit der Zerlegung der festgelegten Abweichungen in ihre Deformation verursachenden und Deformation nicht verursachenden Druckanteile, wobei für jede dieser Zerlegungen ein separater Regelkreis vorgesehen ist, für jede Anzahl der Räume 1, 2, 3. . . n eines Mehrschichtstoffauflaufes realisierbar ist.A comparison of the plant for controlling a three-layer headbox shown in FIG. 2 with the plant according to FIG. 1 is intended to show that the control system according to the invention already described with the decomposition of the specified deviations into their deformation-causing and non-deformation-causing pressure components, whereby each of these decompositions a separate control loop is provided for each number of rooms 1, 2, 3.. . n of a multi-layer headbox is realizable.

Die zuständigen Modalvektoren für einen in Fig. 2 dargestellten dreischichtigen Stoffauflauf sind in Fig. 5 dargestellt. Ein 0-Modalvektor (der Mittelwertvektor), der 1. Modalvektor der 1. Deformations-Eigenform und 2. Modalvektor der 2. Deformations-Eigenform. In Fig. 5 ist auch für die Zerlegungen der Anteile die Formel für die zuständigen Modalkomponenten a 0, a 1 und a 2 zu finden, für die jeweils auch ein separater Regelkreis I, II und III eingerichtet ist (Fig. 2).The responsible modal vectors for a three-layer headbox shown in FIG. 2 are shown in FIG. 5. A 0-modal vector (the mean vector), the 1st modal vector of the 1st deformation mode and the 2nd modal vector of the 2nd deformation mode. In FIG. 5 the formula for the responsible modal components a 0 , a 1 and a 2 can also be found for the decomposition of the proportions, for which a separate control loop I, II and III is also set up ( FIG. 2).

Es wird mit Strömungsgeschwindigkeiten W 1 im Raum 1, W 2 im Raum 2, W 3 im Raum 3 und Siebgeschwindigkeit WS operiert, welche in den Rechner 18 in Form WM = W 1 + W 2 + W 3)/3, DWM = WM - WS, DW 1 - WM, DW 2 = W 2 - WM, DW 3 = - WM, eingegeben werden, welcher Drucksollwerte P 1, P 2 und P 3 für die Räume 1, 2 und 3 berechnet. Die in Vergleichsgliedern 20, 21, 22 festgestellten Abweichungen DP 1 = P 1Soll - P 1Ist, DP 2 = P 2Soll - P 2Ist und DP 3 = P 3Soll - P 3Ist werden in die Module für die Modalkomposition 23, 24, 25 der Regelkreise I, II, III für jede dieser Zerlegungen eingeführt. In diesen Modulen werden die Modalkomponenten (siehe Fig. 5) berechnet.: a 0 im Modul 23 nach der Formel a 0 = (DP 1 + DP 2 + DP 3)/3, a 1 im Modul 24 nach der Formel a 1 = (DP 1 - DP 3)/2, a 2 im Modul 25 nach der Formal a 2 = (DP 1 - 2DP 2 + DP 3)/3. Die berechneten Modalkomponenten werden jeweils im zuständigen Regelkreis I, II, III in PID-Reglern 26, 27, 28, Begrenzungsmodulen 29, 30 und Transformationsmodulen 31, 32, 33 bearbeitet und in das Koppelungsnetzwerk 34 eingeführt. Aus diesem gehen die in Geräten 35, 36, 37 linealisierten Stellwerte n 1Soll, n 2Soll und n 3Soll auf die Pumpen 15, 16 und 17.It is operated with flow velocities W 1 in room 1 , W 2 in room 2 , W 3 in room 3 and sieving speed WS , which in the computer 18 in the form WM = W 1 + W 2 + W 3 ) / 3, DWM = WM - WS, DW 1 - WM, DW 2 = W 2 - WM, DW 3 = - WM is supplied, which pressure values P 1, P 2 and P 3 is calculated for the rooms 1, 2 and 3. FIG. The deviations DP 1 = P 1 setpoint - P 1 actual, DP 2 = P 2 setpoint - P 2 actual and DP 3 = P 3 setpoint - P 3 actual are found in the comparison elements 20, 21, 22 in the modules for the modal composition 23 , 24, 25 of the control loops I, II, III introduced for each of these decompositions. The modal components (see FIG. 5) are calculated in these modules: a 0 in module 23 according to the formula a 0 = (DP 1 + DP 2 + DP 3 ) / 3, a 1 in module 24 according to the formula a 1 = (DP 1 - DP 3 ) / 2, a 2 in module 25 according to the formal a 2 = (DP 1 - 2 DP 2 + DP 3 ) / 3. The calculated modal components are each processed in the responsible control circuit I, II, III in PID controllers 26, 27, 28 , limiting modules 29, 30 and transformation modules 31, 32, 33 and introduced into the coupling network 34 . From this, the control values linearized in devices 35, 36, 37 n 1 setpoint, n 2 setpoint and n 3 setpoint go to the pumps 15, 16 and 17 .

Im Vergleich zur Anlage gemäß Fig. 1 für einen zweischichtigen Stoffauflauf wurde in der Anlage gemäß Fig. 2 für einen dreischichtigen Stoffauflauf ein separater Regelkreis III für die zusätzliche Zerlegung der Anteile gemäß der 2. Deformations-Eigenform, bzw. für die zusätzliche zu ihr gehörige Modalkomponente a 2 zugegeben.In comparison to the system according to FIG. 1 for a two-layer headbox, a separate control circuit III was used in the system according to FIG. 2 for a three-layer headbox for the additional decomposition of the shares according to the second deformation mode or for the additional one belonging to it Modal component a 2 added.

Analog würde man vorgehen, z. B. bei einem vierschichtigen Stoffauflauf. In Fig. 6 sind Modalvektoren 0, 1, 2, 3 dargestellt. Man würde mit Drücken P 1, P 2, P 3, P 4 in bezüglichen Räumen 1, 2, 3, 4 operieren. Die Zerlegungen in Modalkomponenten a 0, a 1, a 2, a 3 würden erfolgen nach Formeln a 0 = (DP 1 + DP 2 + DP 3 + DP 4)/4, a 1 = (DP 1 - DP 4)/2, a 2 = (DP 1 - DP 2 - DP 3 + DP 4)4, a 3 = (DP 3 - DP 2/2. Es würden vier separate Regelkreise eingerichtet, jeweils einer für eine der Modalkomponenten zuständig.One would proceed analogously, e.g. B. in a four-layer headbox. In Fig. 6 are Modalvektoren 0, 1, 2, 3. One would operate with pressures P 1 , P 2 , P 3 , P 4 in related rooms 1, 2, 3, 4 . The breakdown into modal components a 0 , a 1 , a 2 , a 3 would take place according to formulas a 0 = (DP 1 + DP 2 + DP 3 + DP 4 ) / 4, a 1 = (DP 1 - DP 4 ) / 2 , a 2 = (DP 1 - DP 2 - DP 3 DP + 4) 4, a 3 = (DP 3 - DP 2/2 It would set up four separate control loops, each having a charge of one of the Modalkomponenten..

Als Regelgrößen wurden in allen bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen des Verfahrens Drücke in den einzelnen Räumen gewählt. Es wäre genauso möglich, als Regelgrößen z. B. Strömungsgeschwindigkeiten oder Durchsatz in den einzelnen Räumen vorzugeben und zu messen.The control variables used in all of the previously described exemplary embodiments of the Process pressures chosen in the individual rooms. It would be as possible as Control variables z. B. flow velocities or throughput in the individual rooms to specify and measure.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Belastung der Trennwand, bzw. ihre Deformation bei der Regelung zu berücksichtigen und sie als Regelgröße in das System einzuführen, um z. B. die Stabilität der Regelstrecke zusätzlich noch zu beeinflussen. Ein Regelkreis für die Modalkomponenten d der Deformation wird hier jeweils dem Regelkreis für die Modalkomponenten der Druckdifferenz, mit dem die zugehörige Deformationseigenform gesteuert werden kann, übergeordnet.There is also the possibility of taking the load on the partition or its deformation into account in the control and introducing it as a controlled variable into the system in order, for. B. additionally influence the stability of the controlled system. A control loop for the modal components d of the deformation is superordinate to the control loop for the modal components of the pressure difference, with which the associated natural shape of the deformation can be controlled.

Ein Maß für die Deformation kann eine gemessene oder durch einen Beobachter, bzw. Kalman-Filter geschätzte Spannung, Trennwandauslenkung oder Durchflußdifferenz zwischen den Räumen sein. Eine solche Regelung ist in Fig. 3 am Beispiel einer Anlage für die erfindungsgemäße Regelung eines zweischichtigen Stoffauflaufes dargestellt.A measure of the deformation can be a measured voltage or a voltage estimated by an observer or Kalman filter, deflection of the partition wall or flow difference between the rooms. Such a regulation is shown in FIG. 3 using the example of a plant for the regulation of a two-layer headbox according to the invention.

Die Modalvektoren der Deformation sind für diese Regelung in Fig. 4 mit S 1 = 1 dargestellt. Die Deformationsrichtung ist mit s bezeichnet, die Modalkomponente der Deformation ist mit d 1 bezeichnet und gleicht sSoll - sIst. Diese Abweichung wird in einen separaten Regler für die Modalkomponente der Deformation geführt in ein Gerät 38 zur Bestimmung der Zulässigkeit an Deformationen. Die bestimmte Deformationsabweichung wird in ein Modul 39 eingeführt zur Berechnung der Modalkomponente d 1 = sSoll - sIst, welche über einen PID-Regler 40 einer Summationsstelle 41 vor dem PID-Regler 27 des Regelkreises II für die Modalkomponente der Druckdifferenz a 1 zur Korrektur zugeführt wird. So wird die Regelung der Deformationskomponente d 1 der Regelung der Druckdifferenzkomponente (Deformationsgröße) a 1 überlagert.The modal vectors of the deformation for this regulation are shown in Fig. 4 with S 1 = 1. The direction of deformation is denoted by s , the modal component of the deformation is denoted by d 1 and equals s target - s actual. This deviation is fed into a separate controller for the modal component of the deformation, into a device 38 for determining the admissibility of deformations. The determined deformation deviation is introduced into a module 39 for calculating the modal component d 1 = s target - s actual, which is corrected via a PID controller 40 at a summation point 41 before the PID controller 27 of the control circuit II for the modal component of the pressure difference a 1 is fed. The control of the deformation component d 1 is thus superimposed on the control of the pressure difference component (deformation variable) a 1 .

Die Modalkomponenten sind Funktionen der Modalvektoren. Diese können sowohl theoretisch, als auch experimentell bestimmt werden.The modal components are functions of the modal vectors. These can be both can be determined theoretically as well as experimentally.

Die berechneten Werte der Modalkomponenten, wie sie in den Fig. 4, 5 und 6 für einen zwei- bis vierschichtigen Stoffauflauf aufgeführt sind, beziehen sich auf Modalvektoren, die aufgrund theoretischer Überlegungen entstanden sind. The calculated values of the modal components, as are shown in FIGS . 4, 5 and 6 for a two- to four-layer headbox, relate to modal vectors which have arisen on the basis of theoretical considerations.

Mit dieser Regelstrategie, die auf der Modaldekomposition beruht, würde auch eine Ausregelung von Deformations-Eigenformen höherer Ordnung möglich sein, wenn hierfür zusätzliche einzusetzende Aktuatoren vorgesehen werden würden.With this control strategy, which is based on modal decomposition, one would also Adjustment of higher-order deformation modes may be possible if this is the case additional actuators to be used would be provided.

Mit diesem Regelsystem wäre es möglich, auch Stoffaufläufe mit flexiblen Trennwänden zu regeln, insofern als die Deformation der Trennwand gemessen werden würde.With this control system, it would also be possible to close headboxes with flexible partitions regulate, in that the deformation of the partition would be measured.

Claims (2)

1. Verfahren zur Regelung eines Mehrschicht-Stoffauflaufs einer Papiermaschine, welcher sich zum einstellbaren Öffnungsspalt (8, 9, 10) verjüngende Strömungsräume (1, 2, 3) aufweist, zwischen denen jeweils eine starre, bis zu einer maximal zulässigen Druckdifferenz zwischen den Räumen (1, 2, 3) mechanisch belastbare und deformierbare Trennwand (4, 5) angeordnet ist, wobei die Druckdifferenzen zwischen den einzelnen Drücken (P 1, P 2, P 3) in den Räumen (1, 2, 3) Deformationen der Trennwände (4, 5) verursachen, so daß die Trennwände (4, 5) entsprechende eintretbare Deformationen annehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung der Trennwände als Regelgröße in die Regelung eingeführt wird, daß die festgestellten Abweichungen gegen die Soll-Werte der einzelnen Drücke (DP 1, DP 2, DP 3) in Anteile zerlegt werden, die keine Deformationen verursachen, diese Anteile werden repräsentiert durch die Abweichung des Ist-Wertes des mittleren Druckes von seinem Soll-Wert und in Anteile, die Deformationen in den einzelnen Deformations-Eigenformen verursachen, diese Anteile werden repräsentiert durch Abweichungen der Ist-Werte der einzelnen Deformations-Eigenformen von ihren Soll-Werten, daß für eine jede solche Zerlegung ein separater Regelkreis (I, II, III) zur Regelung nach konstantem Druck (P 1, P 2, P 3) in den einzelnen Räumen (1, 2, 3) und nach konstanten Druckdifferenzen zwischen den Räumen (1, 2, 3), wobei die Regelkreise (II, III) für die einzelnen Deformations-Eigenformen und der Regelkreis (I) für den mittleren Druck zuständig sind.1. A method for controlling a multi-layer headbox of a paper machine, which has flow spaces ( 1, 2, 3 ) tapering towards the adjustable opening gap ( 8, 9, 10 ), between each of which a rigid up to a maximum permissible pressure difference between the spaces ( 1, 2, 3 ) mechanically resilient and deformable partition ( 4, 5 ) is arranged, the pressure differences between the individual pressures (P 1 , P 2 , P 3 ) in the rooms ( 1, 2, 3 ) deformations of the partition walls ( 4, 5 ), so that the partitions ( 4, 5 ) assume corresponding deformations that can occur, characterized in that the load on the partitions is introduced into the control system as a controlled variable, such that the deviations found from the target values of the individual pressures ( DP 1 , DP 2 , DP 3 ) are broken down into parts that do not cause any deformation, these parts are represented by the deviation of the actual value of the mean pressure from se in a target value and in fractions that cause deformations in the individual deformation eigenforms, these fractions are represented by deviations of the actual values of the individual deformation eigenmodes from their target values, so that a separate control loop (I , II, III) for control according to constant pressure (P 1 , P 2 , P 3 ) in the individual rooms ( 1, 2, 3 ) and according to constant pressure differences between the rooms ( 1, 2, 3 ), the control circuits ( II, III) are responsible for the individual modes of deformation and the control circuit (I) for the mean pressure. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Deformation der Trennwand (4, 5) gemessen wird, womit eine Abweichung der Deformation zu ihrem Soll-Wert festgestellt wird und daß zum Ausregeln dieser Abweichung ein separater Regelkreis (IV, Fig. 3) vorgesehen ist, der einem Regelkreis (II, Fig. 3) zum Ausregeln einer Deformations-Eigenform über Differenzdruck-Regelung übergeordnet ist.2. The method according to claim 1, characterized in that in addition a deformation of the partition ( 4, 5 ) is measured, whereby a deviation of the deformation from its target value is determined and that a separate control circuit (IV, Fig. 3) is provided, which is superordinate to a control circuit (II, Fig. 3) for correcting a mode shape by differential pressure control.