JPH0654000B2 - Dryer differential pressure control device - Google Patents
Dryer differential pressure control deviceInfo
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- JPH0654000B2 JPH0654000B2 JP61-500955A JP50095586A JPH0654000B2 JP H0654000 B2 JPH0654000 B2 JP H0654000B2 JP 50095586 A JP50095586 A JP 50095586A JP H0654000 B2 JPH0654000 B2 JP H0654000B2
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- 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
- D21F5/02—Drying on cylinders
- D21F5/022—Heating the cylinders
- D21F5/028—Heating the cylinders using steam
Landscapes
- Drying Of Solid Materials (AREA)
- Paper (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の技術分野
本発明は、ウェブ乾燥機の蒸気入力ラインと出力ライン
との間の差圧を制御するための制御装置に係る。更に詳
細には本発明は、製紙機械の乾燥部の蒸気入力ラインと
出力ラインとの間のそうした差圧を制御するための制御
装置に係る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control system for controlling the differential pressure between steam input and output lines of a web dryer, and more particularly to a control system for controlling such differential pressure between steam input and output lines of the dryer section of a papermaking machine.
従来技術の説明
製紙機械に於ては、形成されたウェブはプレス部を通過
した直後に紙乾燥部を通過する。かかる乾燥部は複数の
加熱された回転円筒を含んでおり、ウェブに希望通りの
乾燥度を得られるよう湿潤な紙ウェブがその上を通過す
る。更に明確には従来通りの乾燥部に於ては、湿潤なウ
ェブが蒸気で加熱された超鉄製の乾燥円筒の外側を廻っ
て通過させられる。これらの乾燥円筒の加熱に使用され
る蒸気は、回転シールにより中空ジャーナルを通って乾
燥機へ入り、乾燥機外郭すなわち円筒の内側にて凝縮す
る。蒸気は乾燥機の回転円筒の内面上に凝縮するので、
かかる凝縮水はサイホン組立体により排出される。とは
言え、かかる回転円筒が乾燥部に於ては珍しくない5.
08m/sec乃至6.1m/secのウェブ速度にて
高速で運転される場合には、凝縮水は乾燥機の底に集ま
ること無くむしろ乾燥機の円筒すなわち外郭の内面の周
りに遠心力により投げ出される。乾燥機外郭内に於ける
凝縮水のこうした性質は当技術分野では「縁どり現象」
として知られており、R.E.WhiteによりTAP
PI 1958,volume 41,No.2に発表
された論文の中に充分に述べられている。凝縮水が取り
囲んでいるときには乾燥機外郭は「生蒸気」に曝される
ことはなく、生蒸気から乾燥機外郭の表面及び付近の紙
ウェブへの伝導を妨げる凝縮水の層により生蒸気から絶
縁される。かかる絶縁は乾燥作用を減衰させるものであ
り、熱伝導に対するこの抵抗は乾燥機外郭内の凝縮水の
層の厚さを減少させることにより最小限度に保たれ得
る。2. Description of the Prior Art In papermaking machines, the formed web passes through the paper dryer section immediately after passing through the press section. Such a dryer section includes a plurality of heated rotating cylinders over which the wet paper web is passed to achieve the desired dryness of the web. More specifically, in a conventional dryer section, the wet web is passed around the outside of steam-heated super-steel dryer cylinders. The steam used to heat these dryer cylinders enters the dryer through a hollow journal by a rotating seal and condenses on the inside of the dryer shell or cylinder. As the steam condenses on the inside surface of the rotating dryer cylinder,
Such condensed water is discharged by a siphon assembly, although such rotating cylinders are not uncommon in dryer sections.5.
When operated at high web speeds of between 0.8 m/sec and 6.1 m/sec, the condensed water does not collect at the bottom of the dryer, but rather is thrown by centrifugal force around the inside surface of the dryer cylinder or shell. This behavior of condensed water within the dryer shell is known in the art as the "fringing phenomenon."
known as TAP by R. E. White.
This is fully described in an article published in PI 1958, Volume 41, No. 2. When surrounded by condensed water, the dryer shell is not exposed to "live steam" but is insulated from the live steam by a layer of condensed water that prevents conduction from the live steam to the surface of the dryer shell and the nearby paper web. Such insulation dampens the drying action, and this resistance to heat conduction can be minimized by reducing the thickness of the condensed water layer within the dryer shell.
乾燥機外郭内への非凝縮性蒸気の累積は、乾燥機の乾燥
特性に於ける機械横断方向に沿う不均一性を拡大しかね
ない。この問題点は、TAPPI,volume 4
6,No.9,1963内に発表されてR.B.Hur
mにより述べられた。非凝縮性の蒸気またはガスのそう
した累積もしくは累積は、凝縮されていない蒸気すなわ
ち水蒸気の幾らかを乾燥機外郭から凝縮水を伴って継続
的に排出させることにより最小限度に保たれ得る。この
凝縮されていない蒸気すなわち蒸気流は、非凝縮性ガス
を伴出し乾燥機外郭内へのかかるガスの累積を妨ぎ得
る。The accumulation of non-condensable vapors within the dryer shell can exacerbate cross-machine direction non-uniformities in the drying characteristics of the dryer. This problem is discussed in TAPPI, Volume 4
6, No. 9, 1963, by R. B. Hur
Such accumulation or buildup of non-condensable vapors or gases can be minimized by continually draining some of the uncondensed vapor or water vapor from the dryer shell along with the condensed water. This uncondensed vapor or steam flow can entrain the non-condensable gases and prevent the accumulation of such gases within the dryer shell.
その上かかる蒸気流は、乾燥機外郭の入出力ライン間の
差圧を減少させるという有益な二次的効果を有するが、
かかる差圧は凝縮水を排出するためには必要とされる。
低密度の蒸気流は高密度の凝縮水を伴出し、該高密度凝
縮水と混合して実質的に該凝縮水より小さな密度の二相
混合物を形成する。蒸気と凝縮水との比較的低密度のこ
の混合物を乾燥機外郭の回転により生ずる遠心力に抗し
て排出するに要する差圧は相対的に減少させられる。そ
の上この蒸気流は、低圧の蒸気を必要とする乾燥部の他
の乾燥機外郭に使用され得る。或いは又そうした蒸気流
は、勿論その乾燥機外郭をまたいでの差圧がさほど大き
くはないという条件付きながら、その同一乾燥機外郭に
再使用されるべくその圧力を増強されもしくは追加され
てよい。Moreover, such steam flow has the beneficial secondary effect of reducing the pressure differential between the input and output lines of the dryer shell;
Such a pressure difference is required to drain the condensed water.
The low-density steam stream entrains the high-density condensate and mixes with it to form a two-phase mixture of substantially lower density than the condensate. The pressure differential required to expel this relatively low-density mixture of steam and condensate against the centrifugal force generated by the rotation of the dryer shell is relatively reduced. Furthermore, this steam stream can be used in other dryer shells in the drying section that require lower-pressure steam. Alternatively, such a steam stream may be boosted or supplemented for reuse in the same dryer shell, provided, of course, that the pressure differential across the dryer shell is not too great.
凝縮水排出に関する更に考察すべき問題点は、運転の安
定性への要請である。実際問題として、凝縮水に近接し
ているサイホン管の外側先端部がもしも凝縮水により水
没させられたならば、最速凝縮水排出は取り止められて
良いということが認められた。この場合には乾燥機は凝
縮水で充満されるであろうから、乾燥速度は減少し乾燥
機駆動の負荷はそれに比例して増大する。これらの問題
点は、カナダのPulp & Paper Magaz
ine,volume 65,No.14,1964の
中でT.A.Gardnerにより、更に明確には19
83年に刊行されたTAPPI Technical
Information Sheets,TISO 1
4−60の中で強調され検討されている。A further consideration regarding condensate drainage is the need for operational stability. In practice, it has been observed that if the outer tip of the siphon tube, which is in close proximity to the condensate, becomes submerged by the condensate, the fastest condensate drainage may be discontinued. In this case, the dryer will become saturated with condensate, the drying rate will decrease, and the load on the dryer drive will increase proportionately. These issues are discussed in a Canadian Pulp & Paper Magazine article.
More specifically, in "The Art of Electron Microscopy," by T. A. Gardner in "Electron Microscopy," Volume 65, No. 14, 1964,
TAPPI Technical, published in 1983
Information Sheets, TISO 1
This is highlighted and discussed in 4-60.
前述したところから凝縮水排出システムにより幾つかの
目標が探求されていることが明白であり、これらの目標
の第一は、乾燥機が浸水しないよう少なくも乾燥機外郭
内での凝縮水形成速度に等しい速度を以て凝縮水を排出
することである。次いで、「生蒸気」から紙ウェブへの
熱伝導の速さが可能な限り高くなるよう凝縮水の層を可
能な限り薄く保つことが一つの目的である。その第三
は、乾燥速度の機械横断方向に於ける均一性の改善が達
成され得るよう非凝縮性ガスを排出し取り除くことであ
る。その第四は、本システムの安定的な運転を保つ一
方、必要とされる最小限度の差圧を使用しつつ乾燥機外
郭からの凝縮水の除去を達成することである。From the foregoing, it is clear that several goals are pursued by the condensate drain system. First, to drain condensate at a rate at least equal to the rate of condensate formation within the dryer shell so as not to flood the dryer. Second, to maintain the condensate layer as thin as possible so as to maximize the rate of heat transfer from the "live steam" to the paper web. Third, to vent and remove noncondensable gases so that improved cross-machine direction uniformity of drying rates can be achieved. Fourth, to achieve condensate removal from the dryer shell using the minimum required pressure differential while maintaining stable operation of the system.
前述の四つの目的を達成するための試みとして多くの方
法が提案され、そうした提案は「Paper Mach
ine Steam & Condensate Sy
stems」と題されたTAPPIの出版物の中でH.
P.Fishwickにより述べられている。加えてこ
れらの基本的概念は、Gardnerへの米国特許第
4,447,964号及びJustusへの米国特許第
2,869,248号の中に述べられている。その上、
TAPPI,volume 62,No.11,197
9の中に発表されたPerraultによる論文は蒸気
の諸目的について教示しており、同様にTAPPIによ
り発刊された1984in Engineering
Conference Proceedings(19
84年工学会議会報)の第347頁のJumpeter
による論文もまた前述したところに係る。Many methods have been proposed to attempt to achieve the four aforementioned goals, and these proposals are often referred to as "Paper Mach
ine Steam & Condensate Sy
In a TAPPI publication entitled "Stems," H.
These basic concepts are further described in U.S. Patent No. 4,447,964 to Gardner and U.S. Patent No. 2,869,248 to Justus.
TAPPI, volume 62, No. 11,197
The article by Perrault published in Journal of Steam Engineering, Vol. 9, No. 1, 1984, also published by TAPPI, teaches the purposes of steam.
Conference Proceedings (19
Jumper on page 347 of the 1984 Engineering Conference Bulletin
The paper by also relates to the above.
前述の特許及びその他の開示は前記の目的について論述
しておりそれらの目的を達成するためのシステムを提案
しているけれども、これら従来の方法及び装置は皆、制
御に関する或る固有の問題点で苦しめられた。前記のシ
ステムの各々は特定の条件のもとでは受容し得る要領に
て運転すべく調節し得るけれども、時折り起るシステム
の不調や機械の運転条件の変化により必要とされる変更
に対しては、その方向と大きさとの双方に於てそれらは
対応することが出来ない。Although the above-mentioned patents and other disclosures discuss the above objectives and propose systems for achieving those objectives, these prior methods and apparatus all suffer from certain inherent control problems. While each of the above systems can be adjusted to operate acceptably under particular conditions, they are unable to accommodate, both in direction and magnitude, changes necessitated by occasional system malfunctions or changes in machine operating conditions.
それら従来の提案の無力を示す一つの例として、「Pa
per Machine Steam And Con
densate Systems」(第1図)に概説さ
れている在来の差圧制御は、ただ一箇の設定点しか持た
ない入力を容認している。しかしながら機械の運転速度
及び蒸気圧力及び凝縮水の流速が変化するときには、必
要とされる設定点は変化する。第2図に示されている如
く設定点の変化は上記の変数の複合的な関数であるか
ら、機械の運転者はしばしば差圧の設定点を広範囲な運
転条件に満すに必要とされる最も高い値に設定するであ
ろう。この様に差圧の設定点を最も高い値に設定するこ
とは、結果的に非効率的な運転をもたらす。その上、そ
うしたシステムは、水に満され易いことによっても又苦
しめられる。加えて、乾燥機の一群のサイホンの一つが
もし浸水したならば、適切な制御動作は乾燥機から水を
排出する一つの試みとして弁を少し開くべきであるにも
拘らず、固定的な差圧設定点を有しているため蒸気流制
御弁は少し閉じてしまうであろう。As an example showing the ineffectiveness of these previous proposals,
per Machine Steam And Con
Conventional differential pressure controls, such as those outlined in "Densate Systems" (Figure 1), accept an input with only a single set point. However, the required set point changes as the machine's operating speed, steam pressure, and condensate flow rate change. Because set point changes are a complex function of the above variables, as shown in Figure 2, machine operators will often set the differential pressure set point to the highest value required to satisfy a wide range of operating conditions. Setting the differential pressure set point to the highest value results in inefficient operation. Furthermore, such systems also suffer from a tendency to fill with water. In addition, if one of the dryer's siphons floods, having a fixed differential pressure set point will cause the steam flow control valve to close slightly, even though the appropriate control action would be to open the valve slightly in an attempt to drain the water from the dryer.
第3図に示さているJustusへの米国特許第2,8
69,248号の流量制御の概念は、凝縮水と共に排出
される蒸気流の量を計測し制御することにより前述の問
題点の後者を回避する。その後に、乾燥機の一つが水で
満され始めたならば、前記制御弁は少し開くであろう。
しかしながらこのシステムは、全ての運転条件に対して
適切であるとは言えない一つの固定的設定点に於てのみ
作動する。U.S. Patent No. 2,888,892 to Justus, shown in FIG.
The flow control concept of '69,248 avoids the latter of the aforementioned problems by measuring and controlling the amount of steam flow that is discharged with the condensate. If one of the dryers then begins to fill with water, the control valve will open slightly.
However, this system operates at only one fixed set point which may not be appropriate for all operating conditions.
Jumpeterによる前述の論文に於て、第4図に描
かれているそのシステムは、分離タンクからの凝縮水の
流則に基く設定点を調節すべくマイクロプロセッサを使
用している。この制御装置は、凝縮水の流則が減少する
まで継続的に設定点を減少させることにより設定点を定
める。しかしながらこの様な接近は、運転に際して安定
的な操作点の付近もしくはその下に乾燥機を置く結果を
招く。多くの高速乾燥機に於て、乾燥機が水で満される
程差圧が低くなるまで凝縮水の流則は減少しないであろ
う。ひとたびこの様な事態が生じたならば、その後差圧
が増加させられた場合ですら乾燥機は浸水状態から回復
することが出来ないであろう。In the aforementioned paper by Jumper, the system depicted in Figure 4 uses a microprocessor to adjust the set point based on the condensate flow rate from the separator tank. The controller establishes the set point by continually decreasing the set point until the condensate flow rate decreases. However, such approach results in the dryer being near or below a stable operating point during operation. In many high-speed dryers, the condensate flow rate will not decrease until the differential pressure is low enough that the dryer fills with water. Once this occurs, the dryer will not be able to recover from the flooded condition, even if the differential pressure is subsequently increased.
本発明によれば、乾燥機部門の安定且効率的な運転のた
めに最適な差圧は如何なるものであるかを示すパラメー
タの重要性を認識することにより、従来技術による様々
な提案の前述の欠陥が克服される。この方法は、少なく
も機械の運転速度と凝縮速度との入力を必要とする。し
かしながらこの方法は、一般に蒸気圧入力をも必要と
し、その上、シート破損状況に際し設定点を調節すべく
シート破損感知器からの信号を入力として利用すること
も出来る。The present invention overcomes the aforementioned deficiencies of various prior art proposals by recognizing the importance of parameters that indicate what the optimum differential pressure is for stable and efficient operation of the dryer section. This method requires inputs of at least the machine's operating speed and condensation rate. However, this method also generally requires a steam pressure input, and may also utilize a signal from a sheet break sensor as an input to adjust the set point during a sheet break condition.
このシステムの運転特性を示す前述のパラメータを入力
値として使用するうえに、本提案のシステムは蒸気流の
運動量のための設定点信号を用意する。このパラメータ
は、以下に述べられる如く、排出システムの安定且効率
的な運転を確実ならしめるに重要である。この蒸気流の
運動量は、蒸気流の比重と蒸気流速度の二乗との積に比
例する。このパラメータは、質量流量もしくは体積流量
である差圧の代りに出力パラメータとして提供される。
本発明により認識される正常な運転のための最適差圧
は、時折り起こる運転の不調に適応させるために最小限
度の差圧よりいくらか高めに設定されるよう求めれる。
それら時折の不調には、凝縮水の流量増大と小規模な差
圧変動と運転速度の増大とを含む。実際上、ほぼ0.1
4barの差圧を付加するのが適切であることが立証さ
れた。In addition to using the aforementioned parameters that characterize the system's operation as inputs, the proposed system also provides a setpoint signal for the steam flow momentum. This parameter, as described below, is important for ensuring stable and efficient operation of the exhaust system. The steam flow momentum is proportional to the product of the steam flow specific gravity and the square of the steam flow velocity. This parameter is provided as an output parameter instead of differential pressure, which is a mass or volumetric flow rate.
The optimum differential pressure for normal operation as recognized by the present invention is required to be set somewhat higher than the minimum differential pressure to accommodate occasional operating irregularities.
These occasional annoyances include increased condensate flow, small differential pressure fluctuations, and increased operating speed.
An applied pressure difference of 4 bar has proven to be adequate.
上記の方法は、Jumpeterによる前述の論文に述
べられているシステムの様には設定点の頻繁な調節や結
果的応答を必要とはしない。従来の提案に述べられてい
る如く、その様な制御動作はしばしば、第2図の曲線に
示されている最小差圧付近の不安定な領域へと運転を導
く。むしろ本システムは、第2図に示された如き実験的
に測定された関係をサイホン・システムを最も安定且効
率的な作用点へと調節するに利用する。本発明によるこ
のシステムは、蒸気排出口と低損失渦型流量計とを有す
る小さな放射状サイホン・ポンプの使用により一層増強
される。かかる作用の増強に関し、低圧力損失の要請は
放射状パイプの寸法増大もしくは少なめの蒸気流により
達成され得ることが認められる。従来、実施にあたって
は放射状パイプの寸法増大を利用するのが常であった。
しかしながら第2図一番上の曲線により示されている如
く差圧に対する蒸気流の感受性が増大し、乾燥機が安定
的差圧にて運転されている場合の蒸気流の流則が一般的
に過度に高くなる。即ち最小限度の差圧は約0.14b
arも増加する。本発明は、放射状パイプの寸法を小さ
くした場合に、最小限差圧の上昇は比較的小さくて済む
一方、蒸気流の感受性低下が極めて有意義であるという
事実を利用している。運動量を最小限度より約0.14
bar高めの差圧の値に制御し且小さな放射状パイプを
使用することにより、機械運転中の不調の間に蒸気流は
さほど大きく変化することはない。それ故、弁と凝縮器
と接続パイプとは小形化されるに誂え向きに小さくな
り、差圧が低くてもシステムは安定的条件にて運転を継
続する。The above method does not require frequent set point adjustments and consequential response, as in the system described in the aforementioned Jumper paper. As noted in prior proposals, such control action often leads to an unstable region near the minimum differential pressure shown in the curve of Figure 2. Rather, the present system utilizes experimentally measured relationships, such as those shown in Figure 2, to adjust the siphon system to its most stable and efficient operating point. This system, in accordance with the present invention, is further enhanced by the use of a small radial siphon pump with a steam outlet and a low-loss vortex flowmeter. Regarding such enhancements, it is recognized that the low pressure loss requirement can be achieved by increasing the radial pipe size or by using a smaller steam flow. Previous implementations have typically utilized increasing the radial pipe size.
However, as shown by the top curve in Figure 2, the sensitivity of steam flow to differential pressure increases, and the steam flow rate when the dryer is operated at a stable differential pressure is generally excessively high. That is, the minimum differential pressure is about 0.14 b
The present invention takes advantage of the fact that when the radial pipe size is reduced, the minimum differential pressure increase is relatively small, while the reduction in steam flow sensitivity is very significant.
By controlling the differential pressure to a higher value of 1 bar and using small radial pipes, the steam flow does not change significantly during machine upsets. Therefore, the valves, condensers, and connecting pipes are small enough that the system continues to operate in a stable condition even at low differential pressures.
本発明の上述の見地によれば、排出システムの運転は前
述のJustusの特許に述べられている蒸気排出口の
使用により一層安定化される。本発明は不安定な点から
離すようにして乾燥機の運転を制御するけれども、蒸気
排出口の使用はシステムの大きな不調からすらも乾燥機
が回復し得ることを保証する。例えば、もし差圧がほん
の短い時間ですらもゼロまで減少させられたならば、サ
イホンの先端は凝縮水の中に水没するであろう。従来ど
おりの差圧制御を以てしては、遠心力に抗して凝縮水を
取除くには差圧の設定点が不適当であるので乾燥機は水
に満されたまま残るであろう。前述のJumpeter
によるシステムに於ては、差圧は、その増大が最早凝縮
水の流量増加をもたらさないことを制御装置が認識する
までの間のみ該制御装置により増大させられよう。しか
しながらPerraultにより述べられた流量制御シ
ステム及びJustusへの米国特許第2,869,2
48号は、蒸気流設定点だけの流量を満足させるため差
圧を増大すべく試みる。しかしながら高速機に於ては、
残余の乾燥機を浸水から救出するにはその差圧では不充
分であるのに乾燥機部門の幾つかの浸水していない乾燥
機のみによってもその必要とされる流量が獲得されよ
う。本発明によるシステムに於ても、蒸気流の運動量設
定点は同様に設定点だけの流量を獲得するために差圧を
増大させよう。その上同時に、浸水した乾燥機の排水に
必要とされる差圧は、凝縮水の水位の上に置かれている
蒸気排出口から入る付加的蒸気流による排出凝縮水の比
重減少により減少させられる。さらに本システムは、凝
縮水流量の減少に起因して自動的に前記設定点を増大さ
せよう。これら三つの動作の複合的効果は、従来到達し
得なかった範囲の操作安定性を与える筈である。In accordance with the above-described aspects of the present invention, the operation of the exhaust system is further stabilized by the use of a steam vent as described in the aforementioned Justus patent. While the present invention controls the operation of the dryer away from points of instability, the use of a steam vent ensures that the dryer can recover from even major system upsets. For example, if the differential pressure were reduced to zero even for a short period of time, the tip of the siphon would be submerged in condensed water. With conventional differential pressure control, the dryer would remain full of water because the differential pressure set point would be inadequate to counteract centrifugal force and remove the condensed water. The aforementioned Jumpeter patent
In the system of U.S. Pat. No. 6,869,292, the differential pressure will be increased by the controller only until the controller determines that the increase will no longer result in an increased condensate flow rate.
No. 48 attempts to increase the differential pressure to meet the steam flow setpoint only. However, in high speed machines,
The required flow rate may be achieved by only a few unflooded dryers in the dryer section, even though the differential pressure is insufficient to rescue the remaining dryers from flooding. In a system according to the present invention, the steam flow momentum set point will similarly increase the differential pressure to achieve the set point flow rate. At the same time, the differential pressure required to drain a flooded dryer is reduced by the reduction in the specific gravity of the discharged condensate due to the additional steam flow entering through the steam outlet located above the condensate level. Furthermore, the system will automatically increase the set point due to the reduction in condensate flow rate. The combined effect of these three actions should provide a previously unattainable range of operational stability.
本発明によるシステムに関連する第三の特色は、低損失
型計器の使用である。それらの低損失型計器は、小さな
絞りを有する単純なオリフィス型流量計もしくは渦型計
器を含んでよい。前者は当分野に於て使用されており、
蒸気流の運動量に正比例する圧力降下を与える。該圧力
降下は、測定されて制御装置の入力として使用され得
る。かかるオリフィス流量計は商業的に入手可能である
が、それにより得られる信号はしばしば体積流量又は重
量流量を与えるべく処理される。本発明により、むしろ
渦の流出頻度数が制御装置への直接入力として使用され
ることがここに提案される。この頻度数は、蒸気流の運
動量とも関連を有する。かかる装置は、圧力損失を与え
ることなく制御システムの一部として使用し得るので有
意義である。A third feature associated with the system of the present invention is the use of low-loss meters. These low-loss meters may include simple orifice meters with small restrictions or vortex meters. The former are used in the art and are
The orifice flowmeter provides a pressure drop that is directly proportional to the momentum of the steam flow. This pressure drop can be measured and used as an input to a control system. Such orifice flowmeters are commercially available, but the signal they provide is often processed to provide a volumetric or weight flow rate. In accordance with the present invention, it is instead proposed that the vortex shedding frequency be used as a direct input to the control system. This frequency is also related to the momentum of the steam flow. Such a device is advantageous because it can be used as part of a control system without providing a pressure drop.
本発明の他の特色は、蒸気流の流量のための設定点を選
択する方法にある。注意深いテストにより、第2図に示
されているものと同様な一組の曲線を確定し得る。希望
通りの運転に対する設定点は、運転速度と乾燥機の圧力
と凝縮速度とサイホンの寸法との与えられた条件に対す
る差圧の最小位置へ先ず初めに置いてみることにより決
定され得る。Another feature of the present invention is the method for selecting the set point for the steam flow rate. By careful testing, a set of curves similar to those shown in Figure 2 can be established. The set point for the desired operation can be determined by first locating the minimum differential pressure for the given conditions of operating speed, dryer pressure, condensation rate, and siphon size.
この値に対し前述の如く、運転中の小規模な不調を許容
すべく約0.14barの増加分が付加される。続い
て、この差圧に対応する蒸気流量が、設定点として用い
られる蒸気流の運動量算出に使用される。An increment of approximately 0.14 bar is added to this value to allow for minor upsets during operation, as previously described. The steam flow rate corresponding to this differential pressure is then used in the steam flow momentum calculation to be used as the set point.
これら一連の計算は如何なる形状のサイホンに対しても
なされることが可能であり、次いで、その運動量設定点
の値はそれぞれの運転速度に対する凝縮負荷の関数とし
てプロットされる。そののち制御装置は、第2図の曲線
を使用して希望通りの設定点を算出するための入力とし
て、計測された凝縮速度と運転速度とを使用する。この
形式の典型的な曲線の幾つかが第5図に示されている。
時折、こうした手続きにより決定された設定点が非凝縮
性ガスの適切な排出に必要とされる値より少なめの蒸気
体積流量しか与えないことが有るということが認められ
た。従って、有る特定の体積流量を最小限度として設
け、この最小限度が常に満足させられるよう点検し且確
実にするためにも制御装置を使用することが推賞されて
よい。This series of calculations can be performed for any siphon configuration, and the momentum set point value is then plotted as a function of condensation load for each operating speed. The controller then uses the measured condensation rate and operating speed as inputs to calculate the desired set point using the curves of Figure 2. Some typical curves of this type are shown in Figure 5.
It has been found that, from time to time, the set point determined by this procedure provides a steam volumetric flow rate less than that required for adequate exhaust of noncondensable gases. Therefore, it may be advisable to establish a certain volumetric flow rate minimum and to use a control system to check and ensure that this minimum is always met.
本発明の主要な目的は、従来技術による提案の前述の欠
陥を克服しウェブ乾燥技術に有意義な貢献を成し得る、
紙乾燥機の回転円筒から凝縮水を抜き取るための方法並
びに装置を与えることである。The primary object of the present invention is to overcome the aforementioned deficiencies of prior art proposals and to make a significant contribution to web drying technology.
A method and apparatus for extracting condensed water from the rotating cylinder of a paper dryer is provided.
本発明のもう一つの目的は、凝縮していない蒸気の運動
流量を直接制御することにより、加熱される乾燥機を跨
いでの差圧を該乾燥機の運転速度と凝縮水流量とに応じ
て間接的に制御する方法を与えることである。Another object of the present invention is to provide a method for indirectly controlling the pressure differential across a heated dryer as a function of the dryer's operating speed and condensate flow rate by directly controlling the kinetic flow rate of uncondensed steam.
本発明のもう一つの目的は、入力ラインと出力ラインと
の間の差圧が可能な限り低く保たれると同時に凝縮水に
よる乾燥機への充満が抑止されるよう、運転速度感知器
と凝縮速度感知器とによりそれぞれ発生させられる制御
信号が出力弁の最適比率設定を決定すべく制御装置によ
り比較されるようにしてウェブ乾燥機の蒸気入出力ライ
ン間の差圧を制御するための制御装置を与えることであ
る。Another object of the present invention is to provide a control system for controlling the differential pressure between steam input and output lines of a web dryer such that control signals generated by an operating speed sensor and a condensation rate sensor, respectively, are compared by the control system to determine the optimum ratio setting for the output valve so that the differential pressure between the input and output lines is kept as low as possible while simultaneously preventing the dryer from filling with condensate.
本発明の他の目的は、図面と記述と添付された請求の範
囲との開示から当業者には速やかに明白となるであろ
う。Other objects of the present invention will become readily apparent to those skilled in the art from the drawings, description and appended claims.
発明の概要
本発明は、ウェブ乾燥機の蒸気入力ラインと出力ライン
との間の差圧を制御するための方法並びに制御装置に係
る。この装置は、蒸気と凝縮水と非凝縮性ガスとの乾燥
機外への流れを選択的に制御するために乾燥機の出力ラ
インの中に配置されている選択的に制御可能な出力弁を
含む。該出力弁の動作をその全開設定と全閉設定との間
にて選択的に制御するため、出力弁作動手段が該出力弁
に隣接して配置されている。乾燥機の回転速度を感知
し、感知された前記乾燥機の回転速度に比例する第一制
御信号を発生させるため、運転速度感知手段が前記乾燥
機に近接して配置されている。凝縮水の層が乾燥機の内
部に蓄積する速度を感知し、感知されたその蓄積速度に
比例する第二制御信号を発生させるため、凝縮速度感知
手段が設けられている。制御手段は、前記運転速度感知
手段と前記凝縮速度感知手段とによりそれぞれ発生させ
られる制御信号に応じて前記出力弁作動手段を選択的に
付勢し得るよう該出力弁作動手段に接続されている。入
出力ライン間の差圧が可能な限り低く保たれると同時に
凝縮水による乾燥機への充満が抑止されるよう、前記出
力弁の最高比率設定を決定すべく前記運転速度感知手段
と前記凝縮速度感知手段とからの信号を前記制御手段が
比較するようにして配置されている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method and control system for controlling the differential pressure between the steam input and output lines of a web dryer. The system includes a selectively controllable output valve disposed in the output line of the dryer for selectively controlling the flow of steam, condensate, and non-condensable gases out of the dryer. Output valve actuation means is disposed adjacent the output valve for selectively controlling operation of the output valve between its fully open and fully closed settings. Operating speed sensing means is disposed adjacent the dryer for sensing the rotational speed of the dryer and generating a first control signal proportional to the sensed rotational speed of the dryer. Condensation rate sensing means is provided for sensing the rate at which a layer of condensate accumulates inside the dryer and generating a second control signal proportional to the sensed rate of accumulation. Control means is connected to the output valve actuation means for selectively energizing the output valve actuation means in response to the control signals generated by the operating speed sensing means and the condensation rate sensing means, respectively. The control means is arranged to compare signals from the operating speed sensing means and the condensation rate sensing means to determine a maximum ratio setting for the output valve so that the differential pressure between the input and output lines is kept as low as possible while simultaneously preventing the dryer from filling with condensate.
本発明の一層特定的な実施例に於て制御装置は、乾燥機
内へ入る蒸気の圧力を感知してその感知された入力ライ
ン圧力に比例する第三制御信号を発生させるため、前記
蒸気入力ラインに近接して配置されている入力蒸気圧感
知手段を含む。前記入力蒸気圧感知手段からの前記第三
制御信号は、さらに出力弁の最適比率設定を決定するた
め前記制御手段により比較される。In a more particular embodiment of the present invention, the control system includes input steam pressure sensing means located adjacent the steam input line for sensing the pressure of steam entering the dryer and generating a third control signal proportional to the sensed input line pressure, the third control signal from the input steam pressure sensing means being further compared by the control means to determine an optimum ratio setting for the output valve.
その上制御装置は、ウェブの破損を感知してかかるウェ
ブの破損を示す第四制御信号を発生させるため、ウェブ
に近接して配置されているシート破損感知手段を含む。
前記破損感知器からの前記第四制御信号は、そうしたウ
ェブの破損が生じた際の蒸気流の過度の浪費を抑止する
ため前記出力弁の最適比率設定をさらに決定するように
して制御装置により比較される。Additionally, the control system includes sheet break sensing means disposed adjacent the web for sensing a break in the web and generating a fourth control signal indicative of such web break.
The fourth control signal from the break sensor is compared by a controller to further determine an optimum ratio setting for the output valve to prevent excessive waste of steam flow when such a web break occurs.
加えて制御装置は、乾燥機から流出する蒸気流の運動量
を感知するため前記出力ライン中に配置されている蒸気
流感知手段を含む。前記蒸気流感知手段は、蒸気流の運
動量に比例する第五制御信号を発生させる。かかる第五
信号は、乾燥機内から凝縮水を排出するこのシステムの
安定且効率的な運転を確実なものとするため前記出力弁
の最適比率設定を更に確定するようにして制御手段によ
り比較される。Additionally, the control system includes steam flow sensing means disposed in the output line for sensing the momentum of the steam flow exiting the dryer, the steam flow sensing means generating a fifth control signal proportional to the momentum of the steam flow, the fifth signal being compared by the control means to further determine an optimum ratio setting for the output valve to ensure stable and efficient operation of the system for draining condensate from within the dryer.
制御装置は蒸気流の運動量を計測するため前記出力ライ
ン内に配置されているオリフィス流量計手段を含む。前
記オリフィス流量計は、蒸気流の運動量に正比例する圧
力降下を与えるための流量制限通路を有する。その上、
蒸気流の運動量を感知するため前記通路を跨いで蒸気流
感知手段が接続されている。The control system includes an orifice flow meter means disposed in the output line for measuring the momentum of the steam flow, the orifice flow meter having a restricted flow passage for providing a pressure drop directly proportional to the momentum of the steam flow.
A vapor flow sensing means is connected across the passageway for sensing the momentum of the vapor flow.
本発明の特定的な実施例に於て、制御手段はマイクロプ
ロセッサであり、乾燥機は該乾燥機内に配置されている
放射状サイホン手段を含む。前記のサイホン・パイプ
は、2.29cm以下の内径を有する。In a particular embodiment of the present invention, the control means is a microprocessor and the dryer includes radial siphon means disposed within the dryer, the siphon pipe having an inside diameter of 2.29 cm or less.
以下に述べる如く、添付図面と詳細な説明との中には本
発明の特定的な実施例が記述されているけれども、本発
明のかかる提示実施例は単に本発明による装置及び方法
が如何にして実施されてよいかを示す一例として与えら
れたものにすぎず添付した請求の範囲に定義されている
本発明の趣旨と範疇とから離脱することなくこの基本的
概念の数多くの変型が使用され得ることが当業者により
認められるであろう。As set forth below, although particular embodiments of the present invention are described in the accompanying drawings and detailed description, it will be appreciated by those skilled in the art that such illustrated embodiments of the present invention are provided merely as examples of how the apparatus and method according to the present invention may be practiced, and that numerous variations of this basic concept may be employed without departing from the spirit and scope of the present invention as defined in the appended claims.
その上、本発明は特に製紙機械の乾燥部に対し適用され
て述べられているけれども、添付された請求の範囲によ
り定義されている如く本発明は如何なる適切な材料のウ
ェブ乾燥のための制御システムへの適用をも意図してい
るものであることが認められるであろう。Moreover, although the present invention has been described with particular application to the dryer section of a papermaking machine, it will be appreciated that the present invention, as defined by the appended claims, is intended to apply to control systems for drying webs of any suitable material.
図面の簡単な説明
第1図は、上に述べられた如く「Paper Mach
ine Steam & Condensate Sy
stems」内にてH.P.Fishwickにより略
述されている在来の差圧制御に関する従来の提案のブロ
ック図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic diagram of a "Paper Mach"
ine Steam & Condensate Sy
1 is a block diagram of a prior proposal for conventional differential pressure control as outlined by H. P. Fishwick in "Systems for Controlling Differential Pressure Flows."
第2図は、蒸気流量に対する乾燥機の差圧を示すグラフ
である。FIG. 2 is a graph showing the differential pressure of the dryer versus steam flow rate.
第3図は、上に述べられたJustusへの米国特許第
2,869,248号の第3図に略記されている流量制
御の概念を示す。FIG. 3 illustrates the flow control concept outlined in FIG. 3 of US Pat. No. 2,869,248 to Justus, mentioned above.
第4図は、前述のTAPPI 1984の第347頁内
のJumpeterの論文により教えられたJumpe
terによる先行する開示を示す。FIG. 4 shows the Jumper method taught by Jumper's paper in the aforementioned TAPPI 1984, p. 347.
1 shows the prior disclosure by ter.
第5図は、与えられたサイホン形状を使用しての代表的
曲線を図示し且蒸気流の運動量に対する凝縮速度を示す
グラフである。FIG. 5 is a graph illustrating a typical curve using a given siphon configuration and plotting condensation rate versus momentum of vapor flow.
第6図は、本発明による制御装置の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a control system according to the present invention.
第7図は、第6図に示されたものと同様の、但しそこへ
バックアップ用手動操作のための従来通りの差圧及び/
又は流量制御システムが結合されている装置の概略図で
ある。FIG. 7 shows a conventional differential pressure and/or pressure regulator similar to that shown in FIG. 6, but with a backup manual operation.
1 is a schematic diagram of a device to which the flow control system is coupled;
これら図面の多様な図を通じて、同様な部分品を示すに
は同様の参照番号が使用されている。Like reference numerals are used to denote like parts throughout the various views of these drawings.
以下は、各図面の多様な図を通じて使用される略語の、
その意味を伴なう一覧表である。Below are the abbreviations used throughout the various figures of each drawing:
This is a list with their meanings.
第1図
dpc……差圧制御器
pc……圧力制御器
△p……(蒸気)差圧
dpt……差圧変換器
pcv……圧力制御弁
dpcv……差圧制御弁
vb……真空抽気口
vc……真空コンデンサ
vcv……真空制御弁
lc……液位制御器
vr……真空容器
vac……真空ポンプ
s……分離器
lcv……液位制御弁
cp……凝縮水ポンプ
vp……真空ポンプ
第3図
frc……流量記録計及び制御器
prc……圧力記録計及び制御器
dpt……差圧送信機
pt……圧力送信機
第4図
pc……圧力制御器
dp……差圧
第7図
p……(蒸気)圧力
μp……マイクロプロセッサ(コンピュータ)
pc……圧力制御器
dp……(蒸気)差圧
r/c……記録計及び制御器
sht bk……シート破損
好ましい実施例の説明
第1図と第3図と第4図とは、乾燥機外郭の外への凝縮
水の排出を制御するための従来技術による多様な制御装
置を示す。FIG. 1 dpc...differential pressure controller pc...pressure controller Δp...(steam) differential pressure dpt...differential pressure transducer pcv...pressure control valve dpcv...differential pressure control valve vb...vacuum bleed port vc...vacuum condenser vcv...vacuum control valve lc...liquid level controller vr...vacuum vessel vac...vacuum pump s...separator lcv...liquid level control valve cp...condensate pump vp...vacuum pump FIG. 3 frc...flow recorder and controller prc...pressure recorder and controller dpt...differential pressure transmitter pt...pressure transmitter FIG. 4 pc...pressure controller dp...differential pressure FIG. 7 p...(steam) pressure μp...microprocessor (computer) pc...pressure controller dp...(steam) differential pressure r/c...recorder and controller sht bk...sheet breakage DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1, 3 and 4 show various prior art control devices for controlling the discharge of condensate outside the dryer shell.
第2図は、サイホン・システムを最も安定且効果的な動
作点へと調節するに使用されるグラフを示す。FIG. 2 shows a graph used to adjust the siphon system to its most stable and efficient operating point.
第5図は、希望通りの設定点を算出すべく計測された凝
縮速度と運転速度とを入力して使用することにより制御
装置を調節するに使用されるグラフである。FIG. 5 is a graph used to adjust the controller by using the measured condensation rate and run speed as inputs to calculate the desired set point.
第6図は、本発明の一つの特定的な実施例を示してお
り、蒸気入力ラインもしくは蒸気供給ライン12と符号
14により全体的に示されているウェブ乾燥機16の出
力ラインとの間の差圧を制御するための符号10にて全
体的に示されている制御装置を示す。装置10は、供給
ヘッダ20から乾燥機16内への蒸気の流れを選択的に
制御するため、蒸気入力ライン12内に配置されている
入力制御弁18を含む。蒸気と凝縮水と非圧縮性ガスと
の乾燥機16からの流出を選択的に制御するため、選択
的に制御可能な出力弁22が乾燥機16の出力ライン1
4内に配置されている。入力弁18の動作をその全開設
定と全閉設定との間に圧力制御器26に従って選択的に
制御するため、入力弁作動手段24が入力弁18に隣接
して配置されている。出力弁22の動作をその全開設定
と全閉設定との間に選択的に制御するため、出力弁作動
手段28が出力弁22に隣接して配置されている。乾燥
機16の回転速度を感知して乾燥機16のその感知され
た回転速度に比例する第一制御信号を発生させるため、
運転速度感知手段30が乾燥機16に近接して配置され
ている。乾燥機16内への凝縮水層の蓄積速度を感知し
てその感知された蓄積速度に比例する第二制御信号を発
生させるため、凝縮速度感知手段32が凝縮水ポンプ3
4と凝縮水返送ライン36との間に配置されている。符
号38にて全体的に示されている制御装置は、入力ライ
ンと出力ラインとの間の差圧が可能な限り低く保たれる
一方で凝縮水による乾燥機16の浸水が抑制されるよ
う、制御手段38が速度感知手段30と凝縮速度感知手
段32とから受取った信号を比較して前記出力弁の最適
比率設定を決定するようにして、速度感知手段30と凝
縮速度感知手段32とにより発生させられる制御信号に
応じて作動手段28を選択的に付勢し得るようにして出
力弁作動手段28に接続されている。6 illustrates one specific embodiment of the present invention, showing a control system, generally indicated at 10, for controlling the differential pressure between a steam input or steam supply line 12 and an output line of a web dryer 16, generally indicated at 14. System 10 includes an input control valve 18 disposed in steam input line 12 for selectively controlling the flow of steam from a supply header 20 into dryer 16. A selectively controllable output valve 22 is disposed in output line 1 of dryer 16 for selectively controlling the flow of steam, condensate, and incompressible gases out of dryer 16.
4. An input valve actuation means 24 is disposed adjacent the input valve 18 for selectively controlling operation of the input valve 18 between its fully open and fully closed settings in accordance with a pressure controller 26. An output valve actuation means 28 is disposed adjacent the output valve 22 for selectively controlling operation of the output valve 22 between its fully open and fully closed settings. A first control signal is generated proportional to the sensed rotational speed of the dryer 16.
An operating speed sensing means 30 is located adjacent to the dryer 16. A condensation rate sensing means 32 is connected to the condensate pump 3 for sensing the rate of accumulation of the condensed water layer within the dryer 16 and generating a second control signal proportional to the sensed rate of accumulation.
4 and the condensate return line 36. A control device, indicated generally at 38, is connected to the output valve actuating means 28 such that the control means 38 compares signals received from the speed sensing means 30 and the condensation rate sensing means 32 to determine an optimum ratio setting for said output valve, and selectively actuates the actuating means 28 in response to control signals generated by the speed sensing means 30 and the condensation rate sensing means 32 so that the pressure differential between the input and output lines is maintained as low as possible while preventing flooding of the dryer 16 with condensate.
第6図に示されている如く制御装置10はその上に、入
力弁18と乾燥機16との間の蒸気圧を感知し入力弁1
8と乾燥機16との間の感知されたその圧力に比例する
第三制御信号を発生させるための入力蒸気圧感知手段4
0をも含む。入力蒸気圧感知手段40からの前記第三制
御信号は、出力弁22の尚一層の最適比率設定を決定す
るため制御手段38により比較される。As shown in FIG. 6, the control system 10 additionally senses the steam pressure between the input valve 18 and the dryer 16 and controls the input valve 18.
input steam pressure sensing means 4 for generating a third control signal proportional to the pressure sensed between the steam pressure sensing means 4 and the dryer 16;
The third control signal from the input steam pressure sensing means 40 is compared by the control means 38 to determine an even more optimum ratio setting for the output valve 22.
前述の感知手段に加えて、制御装置10はその上に、ウ
ェブの破損を感知しかかる破損を示す第四制御信号を発
生させるため該ウェブに近接して配置されているシート
破損感知手段42をも含む。破損感知器42からの前記
第四制御信号は、出力弁22の尚一層の最適比設定を決
定しかかるウェブの破損が起きた場合の蒸気流の過度の
浪費を抑止するための制御手段38により比較される。In addition to the aforementioned sensing means, the control system 10 also includes sheet break sensing means 42 located adjacent the web for sensing a break in the web and generating a fourth control signal indicative of such a break. The fourth control signal from the break sensor 42 is compared by the control means 38 to determine a further optimum ratio setting for the output valve 22 to prevent excessive waste of steam flow in the event of such a web break.
制御装置10はその上に、乾燥機16から出て行く蒸気
流の運動量を感知するため分離タンク46と出力弁22
との間に配置されている蒸気流感知手段44をも含む。
蒸気流感知手段44は、蒸気流の運動量に比例する第五
制御信号を発生させる。この第五信号は、乾燥機16内
から凝縮水を排除するためのシステムの安定且効率的な
運転を確実なものとするため、出力弁22の尚一層最適
な比率設定を決定するようにして制御手段38により比
較される。The controller 10 additionally includes a separator tank 46 and an output valve 22 for sensing the momentum of the vapor flow exiting the dryer 16.
and a vapor flow sensing means 44 disposed between the
Steam flow sensing means 44 generates a fifth control signal proportional to the momentum of the steam flow, which is compared by control means 38 to determine an even more optimum ratio setting for output valve 22 to ensure stable and efficient operation of the system for removing condensate from within dryer 16.
第7図は一つの交替可能な実施例を示しており、その中
では制御装置10Aは蒸気流の運動量を計測するため出
力ライン14A内に配置されている符号43Aにて全体
的に示されているオリフィス流量計手段を含む。オリフ
ィス流量計43Aは、運動量に正比例する圧力降下を生
じさせるための流量制限通路45Aを含む。蒸気流感知
手段44Aは蒸気流の運動量を感知するため通路45A
を跨いで接続されている。7 illustrates one alternative embodiment in which the control system 10A includes an orifice flow meter means, generally designated 43A, located in the output line 14A for measuring the momentum of the steam flow. The orifice flow meter 43A includes a flow restriction passage 45A for creating a pressure drop directly proportional to momentum. The steam flow sensing means 44A is connected to the passage 45A for sensing the momentum of the steam flow.
are connected across the network.
本発明の提示された実施例に於て、制御手段38はマイ
クロプロセッサであり、乾燥機16は凝縮水をそこから
除去するため乾燥機16内に配置された第6図に概略的
に示されている放射状サイホン手段48を含む。サイホ
ン手段48は、2.29cm未満の内径を有するサイホ
ン管を含む。In the preferred embodiment of the present invention, the control means 38 is a microprocessor and the dryer 16 includes a radial siphon means 48, shown diagrammatically in Figure 6, located within the dryer 16 for removing condensed water therefrom. The siphon means 48 includes a siphon tube having an inside diameter of less than 2.29 cm.
第6図に示されている如く、マイクロプロセッサであっ
てよい制御手段38は、機械速度入力50と凝縮水流量
入力52と入力ライン圧力入力54と破損入力56と蒸
気流入力58とを含む多くの入力を有する。制御器38
の出力は、その後フィードバック制御のために再び感知
されることになる蒸気流の流量を制御するため、少なく
も一つの設定点を有する。制御手段38は、凝縮水流量
入力52と機械速度入力50とを入手する。加えて、制
御器は蒸気圧入力54を有してもよい。その上、蒸気流
制御設定点は蒸気流の運動量に比例する値である。その
設定値は、最小差圧を上廻ること0.07bar乃至
0.21barに相当し0.14barであるのが好ま
しい。このシステム10は、乾燥機のサイホンに設けら
れた蒸気排出口60と2.29cm未満の内径を有する
放射状サイホン管48とを使用する。As shown in Figure 6, the control means 38, which may be a microprocessor, has a number of inputs including a machine speed input 50, a condensate flow rate input 52, an input line pressure input 54, a break input 56, and a steam flow input 58.
The output of the controller 38 has at least one set point for controlling the steam flow rate, which is then sensed again for feedback control. The control means 38 receives a condensate flow rate input 52 and a machine speed input 50. In addition, the controller may have a steam pressure input 54. Moreover, the steam flow control set point is proportional to the momentum of the steam flow. The set point is preferably 0.14 bar, which corresponds to 0.07 to 0.21 bar above the minimum differential pressure. The system 10 uses a steam outlet 60 on the dryer siphon and a radial siphon tube 48 having an internal diameter of less than 2.29 cm.
本発明の提示実施例に於て、流量感知計器44は渦型計
器であり、このシステムは水蒸気以外の凝縮性蒸気に用
いられてもよい。制御手段出力62は、循環バルブと第
7図の在来の熱コンプレッサ・システム内の熱コンプレ
ッサ・バルブとの双方のための設定点を供給してよい。
制御手段は、適切な容積の非凝縮性ガスの排出を保証し
得る特定の体積流量を最小値として保つよう設定されて
よい。In the preferred embodiment of the present invention, the flow sensing meter 44 is a vortex meter, and the system may be used for condensable vapors other than water vapor. The control means output 62 may provide set points for both the circulation valve and the heat compressor valve in the conventional heat compressor system of FIG.
The control means may be set to maintain a particular volumetric flow rate as a minimum that can ensure the discharge of an adequate volume of non-condensable gas.
蒸気流の運動量のための設定点の値は、凝縮水の流量増
加に伴って減少し機械運転速度の増加に伴って増大する
であろう。The set point value for steam flow momentum will decrease with increasing condensate flow rate and increase with increasing machine operating speed.
第7図に示されている如くこのシステムには、予備の手
動運転のための従来通りの差圧制御システム及び/又は
流量制御システムが結合されてよい。As shown in FIG. 7, this system may be coupled with a conventional differential pressure control system and/or flow control system for backup manual operation.
本システムの運転に際し適切な差圧を以て正常に運転す
るためには、運転中に時折起こる不調に適応させるため
最小差圧よりも幾分高めに設定されねばならない。付加
される差圧はほぼ0.14barであるのが適切である
ことを経験が示している。本システムの作用は、上に述
べられた如く小さな放射状サイホン管と蒸気排出口と低
損失渦型流量計との使用により一層強化される。圧力の
かかる低損失は、放射状パイプの寸法増大かもしくは蒸
気流を少なめにすることにより達成され得る。本発明
は、放射状パイプの寸法を減少させたとき、最小差圧の
増加は比較的少なく、その一方、蒸気流に於ける感度の
低下は極めて有意義であるという事実を利用する。差圧
をその最小値より約0.14bar持ち上げ得る値へと
前記運動量を制御することにより、また、小さな放射状
パイプを使用することにより、機械運転中の不調の間に
も蒸気流はさほど大きく変化することはない。その結
果、弁とコンデンサと接続パルプとは小形化されるに誂
え向きに一層小さくなり、このシステムは差圧が小さな
場合ですら安定した状態で運転を継続する。蒸気排出口
の使用は、システムの大きな不調からすらも乾燥機が回
復し得ることを保証する。設定点の流量を増加させるた
め蒸気流運動量の設定点は同様に差圧をも増大させ、シ
ステム凝縮水流量の減少に起因して設定点を自動的に増
大させよう。加えて、浸水させられた乾燥機から排出す
るに必要とされる差圧は同時に、凝縮水層の上方に配置
された蒸気排出口から流入する付加的蒸気流による排出
される凝縮水の感受性増大によって減少させられる。こ
れら三つの作用の総合的効果は、従来達成し得なかった
範囲の運転安定性を与える筈である。To operate the system normally with an adequate differential pressure, it must be set somewhat higher than the minimum differential pressure to accommodate occasional upsets during operation. Experience has shown that an applied differential pressure of approximately 0.14 bar is adequate. The operation of the system is further enhanced by the use of a small radial siphon, steam outlet, and low-loss vortex flowmeter, as described above. Low pressure losses can be achieved by increasing the radial pipe size or by reducing the steam flow. The present invention takes advantage of the fact that when the radial pipe size is reduced, the increase in minimum differential pressure is relatively small, while the reduction in sensitivity to steam flow is quite significant. By controlling the momentum to a value that can lift the differential pressure approximately 0.14 bar above its minimum value, and by using a small radial pipe, steam flow does not change significantly during upsets in machine operation. As a result, valves, condensers, and connecting pipes are custom-sized to be smaller, and the system continues to operate in a stable condition even with small differential pressures. The use of a steam outlet ensures that the dryer can recover from even major system upsets. Increasing the setpoint flow rate will also increase the differential pressure, automatically increasing the setpoint due to a decrease in system condensate flow. In addition, the differential pressure required to drain a flooded dryer is simultaneously reduced by the increased susceptibility of the condensate to being drained due to the additional steam flow entering from the steam outlet located above the condensate layer. The combined effect of these three actions should provide a level of operational stability previously unattainable.
渦型計器の小さな絞りを伴なう単純なオリフィス流量計
を設けることにより、圧力降下が計測され制御器の入力
として使用され得る。By providing a simple orifice flow meter with a small restriction in the vortex meter, the pressure drop can be measured and used as an input to the controller.
希望通りの運転の設定点は、運転速度と乾燥機圧力と凝
縮速度とサイホンの寸法との与えられた諸条件に対する
最小差圧の点へ先ず置いてみることにより決定され得
る。運転中の小規模な不調を許容すべくこの値に対して
幾らかの増加分、通常0.14barが付加される。こ
の差圧に対応する蒸気流量がそののち、設定点として使
用される蒸気流の運動量を算出するに使用される。The desired operating set point can be determined by first locating the point of minimum differential pressure for the given conditions of operating speed, dryer pressure, condensation rate, and siphon size. A small increment, typically 0.14 bar, is added to this value to allow for minor upsets during operation. The steam flow rate corresponding to this differential pressure is then used to calculate the steam flow momentum, which is used as the set point.
本発明は適切な設定点を順次算出する制御器への入力と
して前述の各パラメータを使用するものであり、本シス
テムは従来技術の諸提案に述べられている如き設定点の
頻繁な調整や得られる応答の監視を必要とすることはな
い。The present invention uses the aforementioned parameters as inputs to a controller which in turn calculates the appropriate set point; the system does not require frequent adjustment of the set point and monitoring of the resulting response as described in prior art proposals.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガーヴィン,スタンレイ・ピー・ジュニア アメリカ合衆国 ウイスコンシン州、ジェ ーンズヴィル、ノース.ワシントン 485 ──────────────────────────────────────────────────── Continued from the front page (72) Inventor: Garvin, Stanley P. Jr. Janesville, North Washington, Wisconsin, USA 485
Claims (1)
への流れを選択的に制御するため前記乾燥機の出力ライ
ン内に配置されている選択的に制御可能な出力弁と、前
記出力弁の動作をその全開設定と全閉設定との間で選択
的に制御するため前記出力弁に近接して配置されている
出力弁作動手段と、前記乾燥機の回転速度を感知し前記
乾燥機の感知された前記回転速度に比例する第一制御信
号を発生させるため前記乾燥機に近接して配置されてい
る運転速度感知手段と、前記乾燥機内に凝縮水の層が蓄
積する速度を感知し感知された前記蓄積速度に比例する
第二制御信号を発生させるための凝縮速度感知手段と、
入力ラインと前記出力ラインとの間の差圧は可能な限り
低く保たれる一方で前記凝縮水による前記乾燥機への充
満が抑止されるよう前記運転速度感知手段と前記凝縮速
度感知手段とから得られる前記信号を制御手段が比較す
るようにして前記運転速度感知手段と前記凝縮速度感知
手段とにより各々発生させられる前記制御信号に応じて
前記作動手段を選択的に付勢するため前記出力作動手段
を操作可能なように接続されている前記制御手段とを含
むウェブ乾燥機の蒸気入力ラインと出力ラインとの間の
差圧を制御するための制御装置。1. A dryer comprising: a selectively controllable output valve disposed in an output line of said dryer for selectively controlling the flow of steam, condensate, and non-condensable gases out of said dryer; output valve actuation means disposed adjacent said output valve for selectively controlling operation of said output valve between its fully open and fully closed settings; operating speed sensing means disposed adjacent said dryer for sensing the rotational speed of said dryer and generating a first control signal proportional to said sensed rotational speed of said dryer; and condensation rate sensing means for sensing the rate at which a layer of condensate accumulates within said dryer and generating a second control signal proportional to said sensed rate of accumulation.
and control means operatively connected to said output actuating means for selectively actuating said actuating means in response to said control signals generated by said operating speed sensing means and said condensation rate sensing means, respectively, so that the differential pressure between the input line and the output line is kept as low as possible while preventing the dryer from being filled with condensed water.
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