JPS622076B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、少なくとも一つのポケツト内の木材
バツチが、該ポケツト内を移動し得る圧力シユー
により回転砥石に押圧されるポケツト摩砕機の摩
砕工程を制御する方法にして、パルプの見掛けの
生産量が所定間隔で、圧力シユーの摩砕行程の異
なる測定点において計算され、さらに該計算され
た見掛けのパルプ生産量に基づいて計算された比
エネルギー消費量がその目標値と比較され、さら
に、前記バツチの摩砕が、比エネルギー消費量が
圧力シユーの全摩砕行程中出来るだけ一定である
摩砕を行なう為に前記目標値からの前記比エネル
ギー消費量の偏差により制御される方法に関す
る。 機械パルプは一般的にいわゆるポケツト摩砕機
にして、ポケツト内の木材バツチが装入シリンダ
および圧力シユーによつて回転砥石に対して押圧
されるようになつた摩砕機によつて生産される。
前記砥石は所要の冷却、潤滑およびパルプの除去
を行うように水の噴霧を受ける。 一般に知られているように多くの係数が時々変
化するために機械パルプの生産は不安定である。
このような係数にはたとえば丸太の品質、大きさ
および水分の変動、砥石表面の純度、砥石の品
質、その表面パタン（研削パタン）、摩砕面の鈍
さおよび丸太を砥石に対して押圧する力がある。
不安定性は特にパルプの濃度、品質および細かさ
の変動として現われる。一方においてはパルプの
多くの品質特性と関連し、他方においては比エネ
ルギー消費量と関連するいわゆるC.S.F.値が細か
さの測定値として便利に使用されている。比エネ
ルギー消費量（SEC）は一定時間中に使用され
るエネルギーを、同じ時間内に生産されたパルプ
の量で割つて得られる。一般にSECが大なれば
大なるほどパルプは細かになり、すなわちパルプ
のC.S.F.値は小となる。 在来において制御に使用されている典型的な方
法はポケツト摩砕機の圧力、動力および速度制御
であつた。圧力制御により、圧力シユーの装荷シ
リンダに作用する液圧は摩砕作業の全体に対して
一定に維持される。動力制御によつて砥石の回転
力は一定に維持され、また速度制御によつて圧力
シユーの速度は一定に維持される。 しかしながら前記の如き制御方法が使用される
時は、パルプのC.S.F.値に著しい変動の生じるこ
とがわかる。このような制御方法を使用する時に
生産されるパルプの総量は、全平均C.F.S.値を補
正しても、一時的にパルプの不均質な部分が生じ
る。このような情況は工程の制御を行う場合に
も、パルプの品質を均一にせんとする場合にも不
利である。 C.S.F.値の信頼し得るような測定を行うには時
間を要し、かつこれを研究室内において行う必要
があり、さらに工程に連結すべき他の測定装置
は、敏速かつ正確な制御を行うためには不十分で
あるから、SECを自動的に制御する方法が求め
られていた。 原理的にはSEC制御を行うことは簡単であ
る。この制御を行うには所定の時間にわたつてパ
ルプの生産量と使用エネルギーとを測定し、この
測定結果から得られたSECを計算しかつ既知の
作動特性から計算された新しい設定値を、使用さ
れる制御方法の型によつて、液圧、回転動力また
は圧力シユー速度の制御器に伝達されるようにす
る。 使用エネルギーを測定する時には実際的に問題
は起こらない。しかしながらパルプの生産量を十
分な信頼性を有するように測定しかつ評価するに
は問題がある。パルプ生産量を測定する一つの方
法はこの生産量をパルプの流量およびパルプの濃
度としてとらえることである。流量の測定は困難
を伴うことなく実施することができる。しかしな
がらパルプの濃度を、たとえば摩砕の直後におい
て連続的に測定するには実際的に適当な方法がな
い。パルプの生産量を測定する他の方法はこれを
圧力シユーによつて押しのけられるポケツト容積
と、該ポケツト内のバツチの濃度との積として求
めることである。押のけられたポケツト容積は圧
力シユーの運動にしたがつて測定することがで
き、これはたとえば液圧シリンダの運動に追従し
かつこの運動を記録する計器によつて行われる。
平均濃度に関する長時間の実験によれば、たとえ
ばトウヒの場合は294キログラム／立方メートル
がバツチ濃度として考えられている。一定の
SECレベルを得るためには、在来の制御方法に
おいては、バツチの濃度が常に一定にされてい
る。このような制御方法はたとえば昭和55年刊行
Process Control Conference、CPPA Technical
Section、Montoreal June17−19、121−133頁記
載の論文“機械パルプ処理を制御するためのSCS
パツケージ制御システム”によつて周知である。
この制御方法は圧力シユーの運動に従動する測定
エレメントにより見掛けのSECを測定すること
によつて実施される。 しかしながらこの提案によつていわゆるSEC
制御を実施する場合には精度が非常に低く、かつ
パルプのC.S.F.値の変動を最少限にとどめること
は不可能であることがわかつた。 本発明の目的は前述の如き欠点を排除する方法
にして、摩砕行程全体にわたつてSECをできる
だけ一定に保持し、かつ生産されたパルプのC.S.
F.値の変動を最少限にとどめ得るようになつた
方法を供することである。この目的は本発明の方
法によれば、パルプの見掛けの生産量の計算値
を、圧力シユーの摩砕行程の異なる測定点におけ
るバツチの濃度に関連して補正することによつて
達成される。 本発明は圧力シユーによつて砥石に対して押圧
されるバツチの濃度が、圧力シユーの行程が進む
に連れて変化すると言う事実に基ずくものであ
る。測定によつて明らかとなつたことは、砥石が
一定の動力で回転せしめられる時は圧力シユーの
速度は一般的に低下し、また該圧力シユーが一定
の速度で動かされる時は回転動力が一般的に増加
し、これはバツチ濃度の増加を表わすと言うこと
である。このことはバツチの丸太は圧力シユーの
力によつて相互に堅く締付けられかつ砥石の表面
に対して押圧されることから理解することができ
る。 本発明の基本的理解は、SECを一定に維持す
るために摩砕工程を制御する時に、今考えている
摩砕行程には前記の如き木材バツチの圧縮現象が
生じることを考えることによつて得られる。この
ようにして圧力シユーの摩砕行程の異なる位相に
おいて生産されるパルプの量は、行程が進むに連
れて変化するバツチの濃度を使用して計算するこ
とができ、これは摩砕行程の異なる位相において
変化しない同じ平均バツチ濃度によつてパルプの
生産量を計算する場合とは異なる。前記のように
して計算されたパルプ生産量は実際のものに良く
対応し、この計算されたパルプ生産量によつて計
算された前記時点におけるSECは、このSECを
できるだけ一定に維持するためには摩砕工程を制
御する必要のあることを正しく表わす。圧力シユ
ーの摩砕行程が行われる時に、SECが工合良く
目標値に追従すれば、パルプのC.S.F.値の変動も
減少する。 次に添付図面によつて本発明の実施例を詳述す
る。 第１図に示された摩砕機は好適には連続超過圧
力の下で作動する型のものであり、体部１０１、
体部内に回転自在に装架された砥石１０２および
該砥石の相対する側に位置する二つのポケツト１
０３よりなつている。液圧シリンダ１０４によつ
て移動せしめ得る圧力シユー１０５は各ポケツト
内で作動する。垂直の装入溝孔（図示せず）は各
ポケツトの上方に配置され、木材１０６のバツチ
を送給するようになつている。シヤワー用の水は
ノズル１０７を通して砥石の上に噴霧される。砥
石の下方にはパルプ懸濁液に対するピツト１０８
が配置され、該ピツトには出口パイプが設けら
れ、パルプをさらに処理するようになつている。 先ずSECの目標値を得るための基本的制御方
法として速度制御が使用され、かつ摩砕に対して
はポケツトの一つだけが使用されるようになつた
情況を調べる必要がある。 前述の如く摩砕のために必要なSECはある時
間内に費消されるエネルギー（Ｗ）を対応する時
間内に生産されたパルプの量（Ｍ）で割つたもの
に等しい。この消費エネルギーは砥石駆動モータ
ーの軸動力（Ｐ）に時間（ｔ）を掛けたものに等
しい。したがつてたとえば15秒にわたる試験時間
に対しては SEC_t＝Ｗ_ｔ／Ｍ_ｔ＝Ｐ×ｔ／Ｍ_ｔ （） 生産されたパルプの量（Ｍ）は圧力シユーによ
つて動かされたポケツト容積に、ポケツト内のバ
ツチの濃度を掛けたものに等しい。したがつて試
験時間（ｔ）においては Ｍ_t＝Ａ×Ｘ_t×Ｄ_w×Ｋ_t （） 式中Ａ＝ポケツトの断面積、 Ｘ_t＝時間（ｔ）中における圧力シユーの移動距
離、 Ｄ_w＝摩砕時におけるポケツト内のバツチの平均
濃度、 Ｋ_t＝バツチ濃度の補正係数、すなわち圧力シユ
ーの相対的位置の関数であるバツチ濃度係数。 第２図は摩砕時における圧力シユーの位置を示
す。 バツチの大きさはたとえば丸太の形の変化およ
び送給ポケツト内における丸太のセツト状態の変
化に起因して変動する。摩砕行程のはじめにおい
て圧力シユーを丸太に対して押圧した時には、バ
ツチ大きさの変化によつて摩砕のはじまる時の圧
力シユーの初期位置（Ｘ_a）は装入量が異なれば
変化する。この位置はたとえば圧力シユーの運動
に追従するパルスエンコーダによつて測定するこ
とができる。これに反し圧力シユーの最終位置は
常に同じであり、したがつてこの位置は零点とさ
れ、この点と圧力シユーの位置とを比較すること
ができる。同様に圧力シユーの平均位置（Ｘ_t）
は試験時間中に画定され、かつ圧力シユーの平均
相対位置（Ｘ_st）は次式によつて算出される。 Ｘ_st＝Ｘ_ｔ／Ｘ_ａ 圧力シユーの平均位置（Ｘ_t）はたとえば試験
時間の真ん中で圧力シユーの位置を測定すること
で限定することができる。なおこの圧力シユーの
位置を試験時間のはじめと終りとで測定し、その
平均を算定することができる。必要に応じ圧力シ
ユーの位置をいくつかの異なる点で測定し、圧力
シユーに対する正確な平均位置を異なる数学的方
法で算出することができる。 第３図は１例として圧力シユーの相対的位置に
対するバツチ濃度係数（Ｋ）の依存関係を示す。
各試験時間（ｔ）における圧力シユーの相対的位
置に対応するバツチ濃度係数（Ｋ_t）は曲線から
求められる。バツチ濃度係数はもちろん、実際的
に十分な精度で係数（Ｋ_t）の価を与える圧力シ
ユーの位置および運動と比較し得る任意の方法で
表わすことができる。たとえばポケツト内におけ
る圧力シユーの絶対位置、摩砕行程開始後のポケ
ツト内における圧力シユーの運動距離等が比較数
として使用することができる。 試験時間（ｔ）に対応するSEC_tは式（）お
よび（）から計算することができる。もし
SEC_tが目標値と異なれば圧力シユーの速度を補
正し、SECを目標値に調節する。次の試験時間
においてはバツチ濃度の変化を考慮に入れて同じ
測定および計算を行い、かつシユーの速度の補正
を行う。原則として速度が上昇すれば、SECは
低下する。 かくの如く摩砕に際して（たとえば15秒の時間
間隔で）、圧力シユーの行程（一般的には５−20
分間）が行われる時にバツチ濃度の変化を考慮に
入れることができ、かつ圧力シユー速度の所要の
補正を行い、SECができるだけ一定に止り、そ
れによつて摩砕時におけるパルプのC.S.F.値の変
動ができるだけ少ない状態に止るようになすこと
ができる。SECの制御が圧力シユーの速度制御
として行われる手順を以上に説明した。本発明に
よるSEC制御は同様に動力制御によつても行わ
れ、この時はSECを一定に維持するために動力
のセツト値が変化せしめられる（動力が増加すれ
ば、SECは減少する）。またSEC制御は圧力を制
御することによつて実施することもでき、この時
は液圧シリンダの液圧のセツト値が変化せしめら
れる（圧力が上昇すれば、SECは減少する）。前
述の方法の他に、圧力シユーの液圧シリンダの液
圧に対する制御弁を、SECの偏差を基礎として
直接調節し、弁が開かれた時にSECが減少しま
たはその逆となるようにする方法も考えることが
できる。 次頁の表(1)および(2)は工程をいわゆる動力制御
により、同様に速度制御によつて調節した時にお
けるポケツト摩砕機内の二つの摩砕行程の分析を
表にしたものである。試料は１分間の間隔をおい
てほぼ30秒間にわたり採取された。この場合砥石
から試料採取点までの時間のおくれはほぼ10秒で
あつた。摩砕行程の持続時間は11分と18分とし
た。次表において摩砕時におけるポケツト内のバ
ツチの平均濃度として実験値Ｄ_w＝294キログラ
ム／立方メートルを使用した。 パルプの実際生産量（パルプの量＝流量×濃
度）は表の欄(10)において欄(8)および(9)を基礎とし
て計算し、ポケツトの断面積(A)、平均バツチ濃度
（Ｄ_w）および圧力シユーの速度（ｖ）を基礎と
して計算されたパルプの見掛けの生産量は欄(11)に
示されている。表(1)における欄(10)の平均は0.853
であり、欄(11)の平均は0.793である。以上の事実
を基礎としてパルプの実際生産量と見掛けの生産
量の平均値の関係は1.076であることが確定され
た。表２においては対応する関係に対して0.935
なる価が得られる。

【表】

【表】 第４図にしたがつて算定された圧力シユーの相
対的位置（Ｘ_st）および補正係数（Ｋ_t）は表の欄
(5)および(6)において計算されている。濃度係数に
よつて補正された見掛けのパルプ生産量は欄(12)に
おいて計算されている。実際のSEC、見掛けの
SECおよび補正されたSECはそれぞれ表の欄
（13）、（14）および（15）において計算されてい
る。 パルプの実際生産量(10)をパルプの見掛けの生産
量(11)で割つた数は第４図において各表から得られ
た圧力シユーの位置の関数として示されている。
図式解法を容易にするために、この曲線は両曲線
の計算値に、今問題とする測定によつて得られた
パルプ量の平均間の関係を乗じることにより、同
じ単位で引かれている。これらの例に適用するこ
とができ、かつ本発明によつてバツチ濃度係数を
画定するために使用された平均濃度曲線は第４図
において点線によつて表わされている。圧力シユ
ーの各位置に対応する補正係数（Ｋ_t）の値、す
なわちパルプの生産量を式（）によつて計算す
る時に使用される値はこの曲線から得られる。以
後各試験時間（ｔ）のSEC_tなる値、すなわち
SECの目標値と比較し得る値は式（）によつ
て計算することができる。これに対応して摩砕過
程は偏差を基礎として調節し、SECの目標値が
得られるようにする。 第５図、第６図および第７図は見掛けの
SEC、実際のSECおよびバツチ濃度を基礎とし
て補正されたSECに対するパルプのCSFの依存
関係を示す。第５図はバツチ濃度を考慮に入れる
ことなく、SECを式（）により既知の方法で
計算した時に、SECを一定に維持しようとした
場合においても（Ｋ_t＝１）、CSF値の変動が大と
なることを表わしている。たとえばSECのレベ
ルが1.2MWhなる時にはCSF値の変動は70−200
mlの間にある。第６図はSECを実際の状況を基
礎として計算した時には、同じSECレベルにお
けるCSFの変動は120−150mlに過ぎないことを
表わす。第７図はSECを式（）によつて計算
し、しかも第４図によつてバツチ濃度の変化を考
慮に入れた時に、同じSECレベルにおけるCSF
値の変動が95−170mlとなることを表わす。本発
明によつて計算したSECはCSF値との間に好適
な相関関係を有し、したがつて周知の方法で計算
したSECよりも摩砕作業の制御に適しているこ
とがわかる。第８図は本発明による方法を実施す
るための実施例を示す。参照数字１１１は砥石の
軸動力を測定する測定装置を示す。参照数字１１
２，１１３は各ポケツトに対する圧力シユーの速
度を測定するパルスエンコーダを示す。参照数字
１１４，１１５は各圧力シユーに対するピストン
の液圧を測定する圧力計を示す。参照数字１１
６，１１７は制御弁を表わし、これら制御弁によ
つて各ポケツト圧力シユーのピストンの後に作用
する液圧を調節し、したがつて圧力シユーの速度
および軸動力を調節することができる。 パルスエンコーダはLITTON
SERVOTECHNIK、G70SSTLB1−1000−111−
05PX、BRD型のものとなすことができる。 この事に関する前掲の図面および明細書は本発
明の考えを明らかにするためだけのものである。
本発明の方法はその詳細において特許請求の範囲
内で変型することができる。さらに進んだ研究を
基礎とする最終形は実際上、第４図に示されたバ
ツチ濃度曲線に対して設定する必要がある。単一
のポケツトに対する制御方法は以上に一つの例と
して説明した。摩砕機の両方のポケツトが摩砕を
行う時は砥石の全エネルギーを、たとえばその圧
力シユーの液圧に関連して両ポケツトに分割し、
または他のなんらかの適当な方法で分割し、かつ
各ポケツトに対する制御命令を別個に前述の如き
態様で計算することができる。 実際には本発明によるSEC制御を、両ポケツ
トが同じ態様で作動するように適合せしめ、この
時各ポケツトの生産量を前述のように測定して計
算し、得られた連産量をSECの計算に使用する
ようになすことができる。このような場合には砥
石のエネルギーを二つのポケツトに分割する必要
はない。同様にポケツトは、濃度係数（Ｋ_t）を
考慮に入れた時に試験時間（ｔ）における生産量
が等しくなるように別個に調節することができ、
この時も砥石の回転力を分割する必要はない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するに適した摩砕
機の略線図；第２図は圧力シユーの位置の測定装
置の略線図；第３図は圧力シユーの相対的位置の
関数としてのバツチ濃度に対する係数を示すグラ
フ；第４図はバツチ濃度係数の１例を示すグラ
フ；第５図、第６図および第７図は見掛けの
SEC値、実際のSEC値およびこれに対応してバ
ツチ濃度を基礎として補正されたSECに対する
パルプのC.S.F.値の依存関係を示すグラフ；第８
図は制御方法を実施するための測定装置を示す
図。 １０２……砥石、１０３……ポケツト、１０４
……液圧シリンダ、１０５……圧力シユー、１０
６……木材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも一つのポケツト内の木材バツチ
   が、該ポケツト内を移動し得る圧力シユーにより
   回転砥石に押圧されるポケツト磨砕機の摩砕工程
   を制御する方法にして、 パルプの見掛けの生産量が所定間隔で、圧力シ
   ユーの摩砕行程の異なる測定点において計算さ
   れ、 さらに該計算された見掛けのパルプ生産量に基
   づいて計算された比エネルギー消費量がその目標
   値と比較され、 さらに、前記バツチの摩砕が、比エネルギー消
   費量が圧力シユーの全摩砕行程中出来るだけ一定
   である摩砕を行なう為に前記目標値からの前記比
   エネルギー消費量の偏差により制御される方法に
   おいて、 前記パルプの見掛けの生産量の計算値が圧力シ
   ユーの摩砕行程の前記測定点におけるバツチの濃
   度に関連して補正されることを特徴とする制御方
   法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   パルプの実際生産量が圧力シユーの摩砕行程の異
   なる測定点において測定され、かつパルプの見掛
   けの生産量がポケツトの断面積、圧力シユーの位
   置およびバツチの算定された平均濃度を基礎とし
   て計算されるようになつており、 圧力シユーの位置におけるパルプの実際生産量
   とパルプの見掛けの生産量との依存関係が画定さ
   れ、 次のバツチが摩砕される時に前記関係が、圧力
   シユーの摩砕行程の前記測定点において計算され
   るパルプの見掛けの生産量の補正係数として使用
   され、 前記測定点における比エネルギー消費量が砥石
   によつて費消される回転力および前記補正係数に
   よつて補正されたパルプの見掛けの生産量を基礎
   として計算され、 前記比エネルギー消費量の目標値に対する比エ
   ネルギー消費量の偏差が計算され、かつ摩砕の設
   定値が前記偏差を減少させる方向に調節され、前
   記比エネルギー消費量を圧力シユーの全摩砕行程
   にわたつて一定に維持するようになつている方
   法。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の方法において、
   砥石の回転力が調節されるようになつている方
   法。 ４ 特許請求の範囲第２項記載の方法において、
   圧力シユーの速度が調節されるようになつている
   方法。 ５ 特許請求の範囲第２項記載の方法において、
   圧力シユーの液圧が調節されるようになつている
   方法。 ６ 特許請求の範囲第２項記載の方法において、
   圧力シユーの液圧シリンダの圧力供給弁が調節さ
   れるようになつている方法。