BRPI1107033A2

BRPI1107033A2 - mÉtodo e arranjo em conexço com motor de bobinadeira

Info

Publication number: BRPI1107033A2
Application number: BRPI1107033-1A
Authority: BR
Inventors: Jukka Gruzdaitis
Original assignee: Abb Oy
Priority date: 2010-11-18
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2013-03-19
Also published as: EP2455314A8; KR101328065B1; EP2455314A9; FI20106220A7; FI123687B; CN102556720A; EP2455314A2; US8763945B2; EP2455314B1; EP2455314A3; TW201221457A; KR20120053959A; TWI439407B; FI20106220L; CN102556720B; US20120126049A1; FI20106220A0

Abstract

MÉTODO E ARRANJO EM CONEXçO COM MOTOR DE BOBINADEIRA. Um método e arranjo em conexão com uma manta contínua do material, sendo que a manta do material vai de uma desbobinadeira a uma bobinadeira, e pelo menos uma das (des) bobinadeira central, sendo que a bobinadeira central é controlada por um motor elétrico fornecido com um controle de torque. O método compreende dar um valor inicial para a densidade de um material na bobinadeira central, calcular um momento de inércia para uma bobina do material na bobina central, calcular um momento de inércia para uma bobina do material na bobina central, determinando a firmeza da manta do material por um sensor mecânico, produzindo, para um controlador de firmeza, um termo de correção para o cálculo de torque com base em uma referência de firmeza da manta do material, a firmeza da manta do material determinada e o momento de inércia da bobina do material na bobinadeira central, calcular uma referência de torque com base no termo de correção produzido pelo controlador de firmeza e o momento de inércia da bobina do material calculado na bobinadeira central, e controlar o torque da bobinadeira central com base na referência de torque. O método compreende corrigir o valor de densidade do material na bobinadeira central com base no termo de correção produzido pelo controlador de firmeza.

Description

"MÉTODO E ARRANJO EM CONEXÃO COM MOTOR DE BOBINADE1RA".

Campo da invenção

A presente invenção se refere, de modo geral, a bobinadeiras para mantas de material contínuo, e particularmente, ao controle da firmeza de uma manta de material.

Antecedentes da invenção

Adicionalmente às reais máquinas de papel, a indústria do papel utiliza várias máquinas pós-processamento, tais como bobinadeiras intermediárias, dispositivos de aplicação de revestimento, diferentes tipos de calandras, máquinas de fender tiras ao comprido, e rebobinadeiras. É característico das máquinas de pós-processamento que pelo menos um dos motores elétricos das mesmas seja uma máquina chamada de bobinadeira central, na qual um rolo de papel é desenrolado ou enrolado enquanto o diâmetro do rolo de papel muda durante enrolamento. Outra característica das desbobinadeiras e bobinadeiras é que uma manta que é bobinada é controlada por meio de controle de firmeza. O controle de firmeza consiste em um controlador cujo valor da corrente é medido a partir da manta de papel por um sensor instalado em um rolo, assim como a partir de um período de alimentação avante no qual uma parte do período consiste em momentos de inércia aceleráveis.

As desbobinadeiras e bobinadeiras das máquinas de pós- processamento usadas na indústria do papel compreendem acelerar e desacelerar grandes massas de inércia, e com a finalidade de assegurar o enrolamento bem sucedido é de fundamental importância conhecer essas massas de inércia precisamente. Ao determinar o momento de inércia, é de suma importância saber a densidade do papel no rolo de papel. Geralmente, a densidade do papel é obtida a partir de um arquivo de dados que diz respeito ao rolo de papel que está para sair da máquina de papel. Nas máquinas de pós-processamento, os dados de densidade podem ser obtidos automaticamente a partir dos dados da rolo de papel, ou um operador precisa inserir os dados manualmente no sistema das máquinas de pós-processamento.

Em conexão com uma mudança de grau em uma máquina de papel, ou em outras situações de falha da mesma, a densidade pode ser errônea ou os dados podem ter sido inseridos ou medidos de forma incorreta, em casa caso durante o pós-processamento a firmeza da manta mostra grandes variações que na pior possibilidade podem causar o rompimento da manta ou perdas de produção. Dados de densidade errôneos podem também fazer com que a qualidade dos rolos pós-processados seja mais baixa. Um rolo de papel de baixa qualidade faz com que seja mais difícil de a manipulação em máquinas de impressão, por exemplo.

Atualmente, um valor de densidade é corrigido pelo monitoramento visual do processo e do controle de firmeza, assim como dos rolos de papel que acabaram de sair da máquina de papel. Contudo, corrigir o valor de densidade de tal forma exige grande habilidade e experiência. É óbvio também que tal forma empírica de correção do valor de densidade é um procedimento, particularmente, não confiável.

Breve descrição da invenção

E, portanto, um objetivo da invenção fornecer um método e um aparelho para implantar o método de forma a permitir que o problema mencionado acima seja reduzido. O objetivo da invenção é atingido por um método e um arranjo os quais são caracterizados pelo que é declarado nas reivindicações independentes. As modalidades preferidas da invenção são descritas nas reivindicações dependentes.

A invenção é baseada na idéia de que durante a aceleração, um valor do momento de inércia de uma bobinadeira central para uma manta do material com firmeza controlada é corrigido pela correção de um valor de densidade do material sendo bobinado. O valor de densidade é conhecido por ser incorreto se um controlador de firmeza do aparelho precisa corrigir o cálculo de torque.

Uma vantagem do método e arranjo, de acordo com a invenção, é que desde a primeira aceleração, um valor de densidade que foi inserido no sistema para o material, por exemplo, papel sendo enrolado, é corrigido para corresponder à densidade real. O valor de densidade correto é uma importante informação tanto para o processo de enrolamento sendo realizado quanto para a utilização adicional do papel. O processo de enrolamento, então, rende um resultado final uniforme, isto é, um rolo de papel para o consumidor, que não tem variações de firmeza no mesmo. De igual modo, se um usuário final do rolo do consumidor exigir informações sobre a densidade do material será possível fornecer um valor de densidade confiável.

Breve descrição das figuras A invenção é descrita agora em maiores detalhes em conexão com as

modalidades preferenciais e com referência aos desenhos anexos, nos quais

A figura 1 é um diagrama que mostra um arranjo de enrolamento.

Descrição detalhada da invenção

A Figura 1 é um diagrama que mostra um arranjo de enrolamento com firmeza controlada e um sistema de controle relacionado. O dispositivo da Figura 1 pode ser, por exemplo, um aparelho de pós-processamento para papel, no qual o papel é desenrolado de um rolo 1 por uma bobinadeira central e enrolado em um rolo 4. O aparelho de pós-processamento pode ser, por exemplo, uma máquina de fender tiras ao comprido que conta rolos da máquina que saem de uma máquina de papel em rolos do consumidor solicitados por um consumidor. O aparelho de pós-processamento pode ser também uma rebobinadeira, calandra ou qualquer outro aparelho de pós-processamento para uma manta contínua do material na qual o material é desenrolado de um rolo e enrolado em um ou mais outros rolos. Essa descrição discute, principalmente, a determinação de densidade de material em uma desbobinadeira, sendo que a desbobinadeira é uma bobinadeira central.

A Figura 1 mostra como um conversor de freqüência 5 controla um motor 2 de uma desbobinadeira. A Figura 1 mostra também três outros motores M. Esses motores são controlados também por conversores de freqüência, apesar de eles não serem mostrados no presente documento. Geralmente, um motor de bobinadeira com firmeza controlada opera de forma que uma bobinadeira 4 seja controlada em relação a sua velocidade enquanto uma desbobinadeira é usada para controlar a firmeza de uma manta do material pelo controle um torque do motor 2 da desbobinadeira.

Em um processo de enrolamento comum, o material é acelerado o mais rápido possível a uma velocidade de marcha desejada e desacelerado da velocidade de marcha a uma parada quando uma quantidade necessária do material foi enrolada. Em processos de enrolamento com firmeza controlada, é importante, portanto, que a desbobinadeira possa ser usada para controlar a firmeza da manta do material a um valor desejado por meio do torque produzido por uma medida de firmeza 3 e o conversor de freqüência 5.

De acordo com o método, a densidade ρ do material na desbobinadeira é dada um valor inicial. Essa magnitude da densidade é obtida, por exemplo, a partir da máquina de papel quando o grau do papel a ser produzido é conhecido. O valor inicial da densidade pode também ser obtido com base nas medidas de laboratório.

Com base na densidade e outros parâmetros do material na desbobinadeira, um momento de inércia do rolo na desbobinadeira é calculado. Com a finalidade de calcular o momento de inércia Jp do rolo do material, informações sobre o diâmetro D do rolo do material, diâmetro d de um carretei de tambor, e largura I do rolo do material, geralmente, a largura da manta do material, é exigida de uma maneira conhecida em si. Além do mais, o momento de inércia Jt do carretei de tambor é para ser adicionado ao momento de inércia.

O momento de inércia do rolo do material é calculado de uma maneira conhecida em si pelo emprego da equação (1)

JP=UD*-d^pl (1)

em que o momento de inércia conhecido do carretei de tambor é para ser adicionado como mencionado acima.

A magnitude do diâmetro do rolo do material pode ser medida por um aparelho automático, e esses dados de medida são atualizados durante o processo de enrolamento. Medir a largura da manta do material é também um processo simples o qual rende resultados de medida confiáveis.

A Figura 1 mostra como parâmetros necessários, como densidade e diâmetro, são levados ao bloco de cálculo de torque 6 como valores iniciais. Os mesmos parâmetros são também levados ao bloco 7 o qual determina fricções fric presentes no aparelho que são também levadas em conta ao calcular o torque. Ademais, em um bloco de cálculo de momento de inércia 8, um momento de inércia é calculado a partir dos ditos valores iniciais pelo emprego da equação (1). É evidente que a magnitude desse momento de inércia calculado muda conforme o diâmetro do rolo que está sendo desenrolado diminui, ao progresso do desenrolamento. A magnitude do momento de inércia também é corrigida quando o procedimento é realizado de acordo com o método quando a densidade dada desvia da densidade estabelecida pelo método.

Um controlador de firmeza 9 da Figura 1 recebe como entradas uma referência de firmeza Trefl dados de medidas de firmeza Tmeas a partir de um sensor de firmeza 3, assim como os dados de parâmetro mencionados anteriormente. Uma saída output Tcont do controlador de firmeza é alimentada ao bloco 6 junto com os 7 e 8. No bloco 6, o torque necessário é calculado, e uma referência de torque Tqref da saída do bloco 6 é alimentada ao conversor de freqüência 5 com a finalidade de controlar o motor 2.

O momento necessário para a aceleração ou desaceleração pode ser calculado por uma maneira conhecida como um produto de um tempo derivado de uma velocidade angular ω e o momento de inércia do rolo sendo acelerado

Os dados de velocidade angular são obtidos a partir do sistema de controle, por exemplo, por meio da velocidade da manta e do diâmetro do rolo. Se o valor inicial calculado dado para o momento de inércia estiver incorreto, a referência de torque a ser dada para o motor elétrico também se torna incorreta, caso em que a firmeza da manta a ser medida também não corresponderá à referência de firmeza dada como referência. O controlador de firmeza corrige então o cálculo de torque e formação de referência de torque de forma que uma firmeza da manta correta seja atingida. De acordo com a invenção, um termo de correção que é produzido pelo controlador de firmeza e transmitido ao bloco de cálculo de torque 6 é usado ainda para corrigir a densidade do material sendo desenrolado. A Figura 1 mostra como a saída de um controlador de firmeza 9 é conectada a um detector de controle de firmeza 10 o qual forma uma correção de densidade Pcorr para o bloco de cálculo de momento de inércia 8.

O detector de controle de firmeza opera, por exemplo, de forma que dependendo da polaridade da saída do controlador de firmeza, o valor de densidade é, ou aumentado, ou diminuído. O valor de densidade pode ser mudado, por exemplo, de forma que a densidade seja mudada em etapas descontínuas mantendo uma magnitude constante. Em outras palavras, o bloco 10 aumenta ou diminui o valor de densidade a ser usar no bloco 8 para calcular o momento de inércia.

O detector de controle de firmeza deve conter também circuitos lógicos necessários para mudar o valor de densidade, pois a direção da mudança depende do fato de que o rolo na desbobinadeira é acelerado ou desacelerado, e também na direção na qual o rolo é bobinado, pois em algumas desbobinadeiras é possível escolher se o material é desenrolado a partir do topo ou da base do rolo. De modo geral, pode se dito que ao aumentar o valor de densidade também se aumenta o valor do momento de inércia calculado e, correspondentemente, diminuindo o valor de densidade, o valor do momento de inércia calculado diminui.

Assim, a solução da invenção opera de forma que durante uma mudança na velocidade, o comportamento da saída do controlador de firmeza é monitorada e, com base na saída, o valor de densidade a ser usado para calcular o momento de inércia é mudado. Quando a saída do controlador de firmeza não mais corrige o cálculo de torque, a densidade do material foi corrigida para um valor correto. De acordo com uma modalidade preferencial, quando a saída do controlador de firmeza fica entre uma dada faixa, o valor de densidade não é corrigido. Em outras palavras, é desnecessário corrigir um pequeno desvio no valor de densidade quando o sistema opera de modo diverso, de uma maneira estável.

De acordo com uma modalidade, o valor de densidade é corrigido durante uma mudança estável na velocidade. Uma aceleração ou desaceleração estável a correção de densidade mais confiável, pois a velocidade a ser calculada na referência de torque é então substancialmente constante.

De acordo com uma modalidade preferencial da invenção, o valor de densidade corrigido é mostrado ao operador ou em um dispositivo de exibição ou esse valor é registrado para ser usado para utilização adicional dos rolos que estão fora da máquina de papel.

Quando se assume que a medida da firmeza da manta foi calibrada corretamente e que as fricções dinâmicas e estáticas foram determinadas corretamente, a solução descrita corrige também outras imprecisões no cálculo do torque necessário. A densidade pode ser fornecida com limites máximo e mínimo e mínimo estabelecidos. Quando o valor de densidade corrigido excede o limite máximo ou está abaixo do limite mínimo, um alarme é ativado no sistema. O propósito do alarme é indicar que o valor de densidade foi corrigido de forma que se encontra dentro dos limites que são considerados realísticos, caso em que o próprio sistema tem um problema a ser resolvido.

Em um caso típico, um erro no valor inicial de densidade é corrigido já durante a primeira aceleração, de forma que os rolos do consumidor são de boa qualidade desde o início.

Na Figura 1, a invenção é descrita por blocos separados. No entanto, fica claro que os blocos mostrados separadamente podem ser incluídos em um membro processador o qual pode ser, por exemplo, um computador de processo

ou um conversor de freqüência fornecido com a capacidade de cálculo necessária para realizar operações.

O arranjo, de acordo com a invenção, compreende meios para dar um valor inicial para a densidade de um material em uma desbobinadeira. Esses meios podem consistir em meios automáticos por meio dos quais informações sobre o valor inicial de densidade é transferido da máquina de produção do material ao aparelho a implantar o método da invenção. O valor inicial pode também ser dado por meios manuais pela inserção do valor inicial de densidade através de meios de inserção.

O arranjo também compreende meios para calcular um momento de inércia de um rolo do material em uma desbobinadeira. Geralmente, esses meios consistem em um processador e uma memória necessária a qual pode ser lida e escrita.

O sensor de firmeza mecânico do arranjo, disposto para determinar a firmeza de uma manta do material, é um sensor de firmeza comum o qual é posicionado em contato com a manta do material, e a manta do material aplica ao sensor uma força proporcional à firmeza. O tipo do sensor de firmeza pode ser também outro sem ser este sensor mecânico.

O arranjo compreende ainda um controlador de firmeza disposto para produzir um termo de correção para o cálculo de torque com base na referência de firmeza da manta do material, firmeza da manta do material determinada, e o momento de inércia da desbobinadeira, e meios para calcular uma referência de torque com base no termo de correção produzido pelo controlador de firmeza e o momento de inércia do rolo do material calculado na desbobinadeira. O controlador de firmeza é um controlador comum o qual recebe uma referência de firmeza e uma resposta do sensor de firmeza. Com base nas saídas, o controlador produz um valor em sua saída que foi repassado ao cálculo de torque.

Os meios do arranjo para controlar o torque da desbobinadeira com base na referência de torque geralmente consistem em um conversor de freqüência que fornece à desbobinadeira um torque de acordo com a referência de torque. Geralmente, em conexão com um conversor de freqüência, o motor é um motor de correte alternada. O torque necessário pode ser também produzido por um motor de corrente direta no qual uma corrente direta é conectada para girar uma bobinadeira, e o motor de corrente direta é controlado por um dispositivo de controle de alimentação de potência apropriado. Os meios do arranjo para corrigir um valor de densidade de um material em uma desbobinadeira com base em um termo de correção produzido por um controlador de firmeza são formados a partir de um membro processador que recebe o termo de correção e, com base no mesmo, produz uma correção para um valor de descrição de densidade anterior. Tais meios compreendem uma memória na qual o valor de densidade é armazenado, e meios necessários para mudar o valor armazenado na memória em resposta ao termo de correção.

A invenção foi descrita acima com a finalidade de determinar a densidade de um material em uma desbobinadeira em particular. Contudo, fica claro que a densidade de um material pode ser determinada por uma maneira correspondente também em conexão com uma bobinadeira, sendo que a bobinadeira é uma bobinadeira central.

Fica evidente a uma pessoa versada na técnica que com o avanço da tecnologia, a idéia básica da invenção pode ser implantada de várias formas diferentes. A invenção e suas modalidades não são, portanto, restritas aos exemplos descritos acima, mas podem variar dentro do escopo das reivindicações.

Claims

1. Método em conexão com uma manta contínua do material, sendo que a manta do material percorre de uma desbobinadeira a uma bobinadeira, sendo que pelo menos uma das (des) bobinadeiras é uma bobinadeira central, sendo que a bobinadeira central é controlada por um motor elétrico dotado de um controle de torque, sendo que o método compreende fornecer um valor inicial para a densidade de um material na bobinadeira central, calcular um momento de inércia para uma cilindro do material na bobinadeira central, determinar a firmeza da manta do material por meio de um sensor mecânico, produzir, por meio de um controlador de firmeza, um termo de correção para o cálculo de torque com base em uma referência de firmeza da manta do material, a firmeza da manta do material determinada e o momento de inércia do rolo de material na bobinadeira central, calcular uma referência de torque com base no termo de correção produzido pelo controlador de firmeza e o momento calculado de inércia do rolo de material na bobinadeira central, e controlar o torque da bobinadeira central com base na referência de torque, CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende corrigir o valor de densidade do material na bobinadeira central com base no termo de correção produzido pelo controlador de firmeza.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que corrigir o valor de densidade com base no termo de correção produzido pelo controlador de firmeza compreende mudar o valor de densidade quando o valor absoluto do termo de correção produzido pelo controlador de firmeza exceder um limite predeterminado.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende determinar um limite superior e um limite inferior para a densidade, e parar de corrigir a densidade quando ela atingir o limite superior ou o limite inferior.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende, ainda, ativar um alarme quando a densidade corrigida em um sistema de controle da manta de material atingir o limite superior ou o limite inferior.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende determinar limites de tolerância para o termo de correção produzido pelo controlador de firmeza, e corrigir o valor de densidade quando o termo de correção estiver dentro do limite de tolerância.

6. Arranjo em conexão com uma manta contínua do material, sendo que a manta do material percorre de uma desbobinadeira a uma bobinadeira, sendo que pelo menos uma das (des)bobinadeiras é uma bobinadeira central, sendo que a bobinadeira central é controlada por um motor elétrico dotado de um controle de torque, sendo que o arranjo compreende meios para fornecer um valor inicial para a densidade de um material na bobinadeira central, meios para calcular um momento de inércia de um rolo de material na bobinadeira central, um sensor de firmeza mecânico disposto para determinar a firmeza da manta de material, um controlador de firmeza disposto para produzir um termo de correção para o cálculo de torque com base em uma referência de firmeza da manta do material, da firmeza da manta do material determinada e o momento de inércia do rolo de material na bobinadeira central, meios para calcular uma referência de torque com base no termo de correção produzido pelo controlador de firmeza e no momento calculado de inércia do rolo de material na bobinadeira central, e meios para controlar o torque da bobinadeira central com base na referência de torque, CARACTERIZADO pelo fato de que o arranjo compreende, ainda, meios para corrigir o valor de densidade do material na bobinadeira central com base no termo de correção produzido pelo controlador de firmeza.