EP1813720B1 - Verfahren zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn - Google Patents

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EP1813720B1
EP1813720B1 EP07100874.2A EP07100874A EP1813720B1 EP 1813720 B1 EP1813720 B1 EP 1813720B1 EP 07100874 A EP07100874 A EP 07100874A EP 1813720 B1 EP1813720 B1 EP 1813720B1
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EP
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cross
actuators
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quality
moisture profile
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Rudolf Münch
Jörg Spindler
Ulrich MAILÄNDER
Karl Martin Olf
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Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G9/00—Other accessories for paper-making machines
    • D21G9/0009—Paper-making control systems
    • D21G9/0045—Paper-making control systems controlling the calendering or finishing
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F5/00—Dryer section of machines for making continuous webs of paper

Definitions

  • the present invention relates to a method for the production or treatment of a fibrous web, in particular paper or board web, according to the preamble of claim 1.
  • a fibrous web in particular paper or board web
  • Such a method is, for example US 2004/0261965 known.
  • the average actuator setting is a predetermined size.
  • the actuator setting is continuously changed slowly with the goal of minimizing the average without to impair the function of the transverse profile control. The minimum is usually reached when the CD actuator with the smallest control value reaches the zero limit or a predetermined absolute minimum value. Further lowering the average of all actuators would change the control profile shape and degrade paper quality.
  • the invention has for its object to enable further energy savings.
  • This object is achieved in a method of the type mentioned in that the energy consumption of the process, in particular the heat energy used, with adjustment of the moisture profile is such that the lowest allowable value of the quality range or the maximum allowable deviation is at least approximately achieved is reduced ,
  • this object is achieved in that the means are designed so that through them the energy consumption of the process, in particular the heat energy expended, setting at least one property such that the lowest allowable value of the quality range or the maximum permissible deviation is reached at least approximately straight is reduced.
  • the method according to the invention is thus regulated in such a way that the power consumption is as low as possible, the regulation being carried out in such a way that the lowest limit of the permissible quality is just reached. That is, it is not regulated to an average value of a quality range to be complied with, but deliberately to the minimum value. This results in an additional potential for energy savings, especially in those cases where the usual quality control achieves better quality values, ie lower 2-sigma deviations than are actually necessary for the production.
  • a property of the fibrous web to be controlled can be the moisture transverse profile. If the moisture transverse profile of the fibrous web is too good, the mean value of the actuators is further lowered until the desired quality deviation is just not exceeded. As a result, an additional energy saving can be achieved.
  • a further measure, if the moisture transverse profile is too good, is to adjust the zonal influence of at least a part of the CD actuators, that is to say the actuators arranged side by side in the transverse direction of the fibrous web, more gently. As a result, the control performs only softer transverse profile corrections. Tips in the control profile are reduced. If one of these peaks is responsible for the minimum actuator position, this measure can provide potential for further lowering the average actuator set point and further reduce energy consumption.
  • the line weight cross profile in addition to the moisture transverse profile, the line weight cross profile, in particular on a coater, are taken into account. If the line weight cross section is too good, then part of the quality can be sacrificed in favor of the moisture cross profile and thus in favor of energy optimization.
  • the line weight cross profile control sets a compromise between moisture and line quality, so that the line weight cross profile in one defined quality range remains - target quality of the line weight - and the moisture deviation is optimized, especially in the vicinity of the minimum actuators.
  • the basis weight of a paper web influences the moisture distribution. Therefore, one can sacrifice analogously the basis weight quality in favor of an optimization of the moisture profile, thereby further reducing the energy input in the moisture profile correction.
  • the adjustment of the properties of the paper web can be done via heating actuators.
  • spray nozzles can be influenced as actuators.
  • Another application of the inventive concept relates to the control of a coating unit, which is to apply a certain amount of coating per square meter.
  • a coating unit which is to apply a certain amount of coating per square meter.
  • a device according to the invention comprises means for carrying out the method steps described above.
  • the device shown comprises a coating applicator 1, moistening elements such as infrared emitters 2, a quality measuring system 3 and a controller 4.
  • the coating applicator 1, the moistening elements 2 and the quality measuring system 3 are arranged in a suitable manner in the vicinity of the fibrous web 5, wherein the quality measuring system 3 in the web running direction I behind the coating applicator 1 and the moisture application elements 2 is arranged.
  • the controller 4 is used to control the actuators of the coating applicator 1 and the dampening elements 2. It is designed so that the energy used is minimal by deliberately set a minimum allowable quality value for the moisture profile and / or the coating order.
  • Fig. 2a shows the moisture profile 6 of a fibrous web, such as paper web. With 7 and 8, the upper and lower limits of the allowable tolerance band for the transverse moisture profile are designated.
  • Fig. 2b shows an associated actuator setting 9 of the moisture application profile.
  • Denoted by 10 is the average setting of the actuators and 11 the permissible absolute minimum value for the actuator setting.
  • the designated 12 actuator is thus already at the lower limit.
  • a further reduction of the average value 10 of the actuator setting would affect the shape of the control profile and thus the quality profile.
  • the average value of the actuators is now lowered further, if it is determined that the moisture transverse profile is too good, namely until the setpoint quality deviation is just exceeded. Or the zonal influence of the CD actuators is adjusted more gently so that peaks in the control profile are reduced. This is preferably done only in the region of the actuator with the minimum setting value.
  • other properties of the fibrous web can be taken into account, such as the line weight cross profile or the basis weight or the coating order of a coating unit.
  • the application can be done both on heating and non-heating actuators such as spray nozzles. With these measures, lower production costs can be achieved by the quality produced by the control device according to the invention is set only as good as this is minimally required.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn, insbesondere Papier- oder Kartonbahn, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren ist z.B. aus US 2004/0261965 bekannt.
  • Bei Papiermaschinen gibt es Querprofil-Stelleinrichtungen, insbesondere für den Feuchtegehalt der Papierbahn, deren Energieverbrauch im Megawattbereich liegt. Durch eine Verbesserung der Querprofil-Stelleinrichtungen kann daher eine erhebliche Energieeinsparung erzielt werden.
  • Bekannt ist es, zur Energieeinsparung die mittlere Last der Stellglieder zu minimieren. Zur Verbesserung des Feuchtequerprofils wird eine bestimmte Aktuatorprofileinstellung benötigt, die über einen Regelungsalgorithmus berechnet wird. In den meisten Querprofil-Regelungseinrichtungen ist die mittlere Aktuatoreinstellung eine vorgegebene Größe. In manchen Einrichtungen wird die Aktuatoreinstellung kontinuierlich langsam mit dem Ziel verändert, den Mittelwert zu minimieren, ohne die Querprofilregelung in ihrer Funktion zu beeinträchtigen. Das Minimum ist üblicherweise dann erreicht, wenn der CD-Aktuator mit dem kleinsten Stellwert die Nullgrenze oder einen vorgegebenen absoluten Minimalwert erreicht. Eine weitere Absenkung des Mittelwerts aller Aktuatoren würde die Stellprofilform verändert und die Papierqualität verschlechtern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Energieeinsparung zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Energieverbrauch des Verfahrens, insbesondere die aufgewendete Heizenergie, unter Einstellung des Feuchtequerprofils derart, dass der niedrigste zulässige Wert des Qualitätsbereichs oder die maximal zulässige Abweichung zumindest annähernd gerade erreicht wird, reduziert wird.
  • Bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Mittel so ausgebildet sind, dass durch sie der Energieverbrauch des Verfahrens, insbesondere die aufgewendete Heizenergie, unter Einstellung mindestens einer Eigenschaft derart, dass der niedrigste zulässige Wert des Qualitätsbereichs oder die maximal zulässige Abweichung zumindest annähernd gerade erreicht wird, reduziert wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird also so geregelt, dass der Energieverbrauch möglichst gering ist, wobei die Regelung so vorgenommen ist, dass die unterste Grenze der zulässigen Qualität gerade erreicht wird. Das heißt, es wird nicht auf einen Mittelwert eines einzuhaltenden Qualitätsbereiches geregelt, sondern bewusst auf den Minimalwert. Hierdurch ergibt sich ein zusätzliches Potential für die Energieeinsparung, insbesondere in den Fällen, in denen die übliche Qualitätsregelung bessere Qualitätswerte erzielt, also geringere 2-Sigma-Abweichungen, als für die Produktion eigentlich notwendig ist.
  • Eine zu regelnde Eigenschaft der Faserstoffbahn kann das Feuchtequerprofil sein. Wenn das Feuchtequerprofil der Faserstoffbahn zu gut ist, wird der Mittelwert der Aktuatoren weiter abgesenkt, bis die Soll-Qualitätsabweichung gerade eben nicht überschritten wird. Hierdurch kann eine zusätzliche Energieeinsparung erreicht werden.
  • Eine weitere Maßnahme, wenn das Feuchtequerprofil zu gut ist, besteht darin, die zonale Beeinflussung mindestens eines Teils der CD-Aktuatoren, also der in Querrichtung der Faserstoffbahn nebeneinander angeordneten Aktuatoren, sanfter einzustellen. Dadurch führt die Regelung nur noch weichere Querprofilkorrekturen aus. Spitzen im Stellprofil werden verringert. Wenn eine dieser Spitzen für die minimale Aktuatorposition verantwortlich ist, kann durch diese Maßnahme Potential für eine weitere Absenkung des mittleren Aktuatoreinstellwertes gewonnen und so der Energieverbrauch weiter verringert werden.
  • Besonders bevorzugt ist es, wenn nur die zonale Beeinflussung der CD-Aktuatoren in der Nachbarschaft des Aktuators mit dem minimalen Einstellwert sanfter eingestellt wird. Dadurch kann eine starke Senkung des Energieverbrauchs erreicht werden, ohne die zonale Einflussnahme der übrigen CD-Aktuatoren zu verändern.
  • Ebenso ist es besonders bevorzugt, wenn zwei oder mehr Eigenschaften, insbesondere Querprofile, der Faserstoffbahn bei der Energiereduzierung berücksichtigt werden. Durch Berücksichtigung von zwei oder mehr Eigenschaften kann noch mehr Potential für die Energiereduzierung ausgeschöpft werden.
  • Beispielsweise kann neben dem Feuchtequerprofil das Strichgewichts-Querprofil, insbesondere an einem Coater, berücksichtigt werden. Wenn das Strichgewichts-Querprofil zu gut ist, kann auch hier ein Teil der Qualität zu Gunsten des Feuchtequerprofils und damit zugunsten einer Energieoptimierung geopfert werden. Die Strichgewichts-Querprofilregelung stellt einen Kompromiss aus Feuchte- und Strichqualität ein, so dass das Strichgewichts-Querprofil in einem definierten Qualitätsbereich bleibt - Soll-Qualität des Strichgewichts - und die Feuchteabweichung insbesondere in der Nähe der minimalen Stellglieder optimiert wird.
  • Alternativ oder zusätzlich kann neben dem Feuchtequerprofil auch das Flächengewicht berücksichtigt werden. Es ist bekannt, dass das Flächengewicht einer Papierbahn die Feuchteverteilung beeinflusst. Daher kann man analog die Flächengewichtsqualität zugunsten einer Optimierung des Feuchteprofils opfern, um dadurch den Energieeinsatz bei der Feuchteprofilkorrektur weiter zu senken.
  • Die Einstellung der Eigenschaften der Papierbahn kann über heizende Aktuatoren erfolgen. Insbesondere bei der Feuchteeinstellung können aber auch Sprühdüsen als Aktuatoren beeinflusst werden.
  • Eine weitere Anwendung des Erfindungsgedankens betrifft die Regelung eines Streichaggregates, welches eine bestimmte Menge einer Beschichtung pro Quadratmeter auftragen soll. Durch eine entsprechende Regelung kann auch hier der Energieverbrauch als Folge der notwendigen Trocknung des mittleren Streichfarbenauftrags pro Zone verringert werden, indem die zulässige Minimalqualität des Streichauftrags durch die Regelung gezielt eingestellt wird.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst Mittel zur Durchführung der oben beschriebenen Verfahrensschritte.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
  • Es zeigen, jeweils in schematischer Darstellung,
    • Fig. 1
    die Anordnung von Bauteilen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    Fig. 2a
    das Feuchtequerprofil einer Faserstoffbahn, und
    Fig. 2b
    das Feuchtestellprofil dieser Faserstoffbahn.
  • Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfasst ein Strichauftragswerk 1, Feuchtestellelemente wie Infrarotstrahler 2, ein Qualitätsmesssystem 3 sowie eine Steuerung 4. Das Strichauftragswerk 1, die Feuchtestellelemente 2 und das Qualitätsmesssystem 3 sind in geeigneter Weise in Nachbarschaft der Faserstoffbahn 5 angeordnet, wobei das Qualitätsmesssystem 3 in Bahnlaufrichtung I hinter dem Strichauftragswerk 1 und den Feuchtestellelementen 2 angeordnet ist.
  • Die Steuerung 4 dient zur Steuerung der Aktuatoren des Strichauftragswerks 1 und der Feuchtestellelemente 2. Sie ist so ausgelegt, dass die aufgewendete Energie minimal wird, indem bewusst ein minimal zulässiger Qualitätswert für das Feuchtequerprofil und/oder des Strichauftrags eingestellt wird.
  • Fig. 2a zeigt das Feuchtequerprofil 6 einer Faserstoffbahn, beispielsweise Papierbahn. Mit 7 und 8 sind die obere und die untere Grenze des zulässigen Toleranzbandes für das Feuchtequerprofil bezeichnet.
  • Fig. 2b zeigt eine zugehörige Aktuatoreinstellung 9 des Feuchtestellprofils. Mit 10 ist die mittlere Einstellung der Aktuatoren und mit 11 der zulässige absolute Minimalwert für die Aktuatoreinstellung bezeichnet. Der mit 12 bezeichnete Aktuator befindet sich somit bereits am unteren Limit. Eine weitere Absenkung des Mittelwertes 10 der Aktuatoreinstellung würde die Form des Stellprofils und damit das Qualitätsprofil beeinflussen.
  • Erfindungsgemäß wird nun der Mittelwert der Aktuatoren weiter abgesenkt, wenn festgestellt wird, dass das Feuchtequerprofil zu gut ist, und zwar so weit, bis die Sollqualitätsabweichung gerade eben nicht überschritten wird. Oder es wird die zonale Einflussnahme der CD-Aktuatoren sanfter eingestellt, so dass Spitzen im Stellprofil verringert werden. Dies erfolgt bevorzugt nur im Bereich des Aktuators mit dem minimalen Einstellwert. Schließlich können auch weitere Eigenschaften der Faserstoffbahn berücksichtigt werden, wie das Strichgewichtsquerprofil oder das Flächengewicht oder der Streichauftrag eines Streichaggregats. Die Anwendung kann dabei sowohl auf heizende als auch auf nicht heizende Aktuatoren wie Sprühdüsen erfolgen. Mit diesen Maßnahmen können niedrigere Produktionskosten erzielt werden, indem die produzierte Qualität durch die erfindungsgemäße Regeleinrichtung nur so gut eingestellt wird, wie dies minimal gefordert ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Strichauftragswerk
    2
    Feuchtestellelement
    3
    Qualitätsmesssystem
    4
    Steuerung
    5
    Faserstoffbahn
    6
    Feuchtequerprofil
    7
    Obere Grenze des Toleranzbandes für das Feuchtequerprofil
    8
    Untere Grenze des Toleranzbandes für das Feuchtequerprofil
    9
    Feuchtestellprofil
    10
    Mittelwert der Aktuatoreinstellung
    11
    Absoluter Minimalwert für die Aktuatoreinstellung
    12
    Aktuator am Limit
    I
    Bahnlaufrichtung

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn (5), insbesondere Papier- oder Kartonbahn, bei welchem das Feuchtequerprofil (6), so mittels Aktuatoren eingestellt wird, dass ein vorgegebener Qualitätsbereich eingehalten wird oder dass ein vorbestimmter Qualitätswert maximal um eine vorbestimmte Abweichung unterschritten wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Energieverbrauch des Verfahrens, insbesondere die aufgewendete Heizenergie, unter Einstellung des Feuchtequerprofils derart, dass der niedrigste zulässige Wert des Qualitätsbereichs oder die maximal zulässige Abweichung zumindest annähernd gerade erreicht wird, reduziert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Reduzierung des Energieverbrauchs der Mittelwert (10) der Aktuatoreinstellung zur Einstellung des Feuchtequerprofils (6) entsprechend abgesenkt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Reduzierung des Energieverbrauchs die zonale Beeinflussung mindestens eines Teils der CD-Aktuatoren sanfter eingestellt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass nur die zonale Beeinflussung der CD-Aktuatoren in der Nachbarschaft des Aktuators (12) mit dem minimalen Einstellwert sanfter eingestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwei oder mehr Eigenschaften, insbesondere Querprofile, der Faserstoffbahn (5) bei der Energiereduzierung berücksichtigt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass neben dem Feuchtequerprofil (6) das Strichgewichtsquerprofil, insbesondere an einem Coater, berücksichtigt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass neben dem Feuchtequerprofil (6) auch das Flächengewicht berücksichtigt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Einstellung einer Eigenschaft über heizende Aktuatoren erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Einstellung einer Eigenschaft über Aktuatoren mit Sprühdüsen erfolgt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Einstellung einer Eigenschaft über mindestens ein Streichaggregat erfolgt.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Kompromiss hinsichtlich der Qualität der zwei oder drei Eigenschaften eingestellt wird.
EP07100874.2A 2006-01-26 2007-01-22 Verfahren zur Herstellung oder Behandlung einer Faserstoffbahn Active EP1813720B1 (de)

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