SE505480C2 - Förfarande och anordning för övervakning av fukth alten hos en massabana då denna ändrar kvalitet i en pappersmaskin - Google Patents

Description

10 15 20 25 505 480 2 ändlöst viraband, eller -rem, och en mäldinloppsdel är anordnad vid mottagnings- änden av virapartiet. Pappersmäld, d.v.s. pappersmassa, kommer från mäldin- loppsenheten till virapartiet. Vatten som ingår i mälden dräneras i virapartiet under bildning av en bana. Banan lämnas från virapartiet till presspartiet och banan dräneras ytterligare i presspartiet varefter banan, i form av en fuktig sådan, överföres till förtorkpartiet. Ett flertal ångvärmda valsar är anordnade i förtork- partiet och värms medelst därtill tillförd ånga. Den fuktiga banan upplindas sekvensvis runt de ångvärmda valsama hos förtorkpartiet och torkas av de ångvärmda valsama till en förutbestämd fukthalt. Därefter underkastas banan en limningsprocess i limningspartiet och den limmade banan torkas sedan ytterligare till en förutbestämd fukthalt medan den limmade banan passerar genom eftertork- partiet. Konstruktionen och anordningen av eftertorkpartiet är i huvudsak densam- ma som hos förtorkpartiet. Efter att således ha torkats i eftertorkpartiet upptas banan på en vals som slutprodukt.

Basvikten och fukthalten hos banan måste mätas vid utloppet från eftertorkpartiet och mäldavdragningshastigheten, med vilken pappersmälden matas till virapartiet, och ångtrycken i de ångvärmda valsama måste kontrolleras på basis av uppmätta data. Sådana kontrolloperationer utföres av ett grundläggande vikt- och fukt- mätsystem (i det följande hänvisat till som "BM-mätsystem"). BM-mätsystemet är försett med mätenheter, anordnade just efter förtorkpartiet respektive eftertork- partiet och med en kontroll- eller övervakningsenhet för processdata. som till- handahålles av respektive mätenheter. Kort sagt kontrolleras och övervakas pappersmäldens utloppshastighet, med vilken pappersmassan - eller mälden - avges till virapartiet, trycket hos ångan som tillföres de ångvärmda valsama och liknande på basis av data, som lämnas av mätenheterna, d.v.s. basvikten och fukthalten hos banan, banhastigheten i pappersmaskinen och liknande, för fram- ställning av en bana med enhetlig kvalitet.

En tillståndskontrollfunktion hos en pappersframställningsprocess för att kontrolle- ra eller övervaka en förändring i kvalitet eller kategori hos banprodukten från en lO l5 20 30 505 480 3 kategori till en annan är en av kontrollfunktionema hos BM-mätsystemet. Enligt tillståndskontrollfunktionen hos pappersframställningsprocessen ändrar nämligen kontrollenheten, medan pappersmaskinen är i kontinuerlig drift, pappersfram- ställnings-processbetingelsema, inklusive mäldavtappningshastigheten och äng- trycket, efter fullföljandet av pappersfrarnställningsprocessen för framställning av en bana med t.ex. en given basvikt och en annan pappersframställningsprocess för framställning av en bana med annan basvikt startas. Även om ångtrycket i de ångvärmda valsarna, banhastigheten och sådant ändras i hög grad vid ändring av processbetingelsema för en pappersfrarnställningsprocess till betingelsema för en annan process, d.v.s. vid ändring av kategorin av banprodukt från en till en annan, förutsägs ångtrycket hos de ångvärmda valsarna och sådant på basis av ackumule- rade uppmätta data genom användning av en enkel förutsägelseekvation och pappersfrarnställnings-processbetingelsema kontrolleras enligt uppskattade värden för att ändra processbetingelsema för den föregående pappersframställningspro- cessen till betingelsema for den efterföljande pappersfrarnställningsprocessen, d.v.s. ângtrycket i de ångvärmda valsarna hos förtorkpaniet regleras på rätt sätt så att fukthalten hos en bana med ny basvikt omedelbart eñer torkningen i förtork- partiet justeras till en önskad fukthalt och ångtrycket för de ångvärmda valsarna hos eftertorkpartiet kontrolleras vederbörligen så att fukthalten hos banan omedel- bart efter tork-ningen i eftertorkpartiet justeras till önskad fukthalt.

Banan som för övrigt framställes under en övergående pappersframställnings- operation mellan föregående pappersframställningsprocess och eñerföljande pappersframställningsprocess, d.v.s. under en period, i vilken betingelsema för pappersfrarnställningsprocessen varieras (banproduktens kvalitet eller kategori ändras) är en undernomial bana, d.v.s. en utskottsbana. Tiden som erfordras för ändring av pappersfrarnställningsprocessens betingelser måste därför reduceras till den kortast möjliga för att förbättra produktionseffektiviteten för pappersmaskinen.

Icke desto mindre förmår inte tillståndskontrollen vid pappersframställningspro- cessen medelst konventionellt BM-system uppnå tillfredsställande fukthaltkontroll för alla fall av villkorsändringar i pappersframställningsprocessen. Den otill- lO 15 20 25 30 505 480 4 räckliga fukthaltkontrcllen anses bero på att tillståndskontrollen vid pappersfram- ställningsprocessen, baserad på empiriska förutsägande ekvationer, som ej är teoretiskt dokumenterade, och kontrollen av pappersfrarnställningens processbe- tingelser i den övergående ändringsperioden i processbetingelsema görs med en ej erkänd metod. Även om tillståndskontrollen vid pappersframställningsprocessen kan utföras med lyckat resultat under jämförelsevis kort tid tar kontrollen av processtillstånden vid pappersfrarnställningen en jämförelsevis lång tid i de flesta fall under rådande omständigheter.

Sättet att torka banan under torkningen medelst ångvärmda valsar hos förtork- partiet och eftertorkningspartiet kan förutsägas genom simulering med användning av en lämplig modell för papperstorkning och trycket hos ångan som tillföres de ångvärmda valsama för att torka banan med en ny basvikt till önskad fukthalt kan bestämmas genom beräkning på basis av resultaten av simulering av papperstork- ningssättet. Metoder för beräkning av ångtrycket på basis av simuleringsresultat förklaras i följande publikationer: l. John A. Depoy, "Analog Computer Simulation of Paper Drying a Workable Model", PULP AND PAPER OF CANADA, vol. 73, nr 5, sidan 67 (maj 1972). 2. Jeffery A. Hinds, et al., "The Dynamic Computer Simulation of Paper Machine Dryer", Tappi Joumal, vol. 66, nr 6, sidan 79 (juni 1983). 3. A. H. Nissan, et al., "Heat Transfer and Water Removal in Cylinder Drying", Tappi Joumal, vol. 43, nr 9 (september 1960).

Den kända metoden för simulering med användning av en modell av papperstork- ning måste emellertid återge en konvergent beräkning för bestämning av tempera- turema hos de ångvärmda valsama och tar således flera minuter för beräkning av temperaturema hos de ångvärmda valsarna även om man för beräkningen an- vänder en höghastighetsdator (en EWS eller liknande). Det är således svårt att 10 15 20 505 480 s praktiskt tillämpa ovan nämnda simuleringsmetoder för att förutsäga beräkningar och kontroll av pappersframställningsprocessens betingelser och villkor.

Beskrivning av uppfinningen Ett huvudsyfte med föreliggande uppfinning är således att tillhandahålla en tillförlitlig metod för kontroll och övervakning av fukthalten hos en bana under en pappersfrarnställningsprocess, vilken förmår minska tiden som erfordras för att ändra processbetingelsema för pappersfraniställningen, d.v.s. den tid som erfordras för ändring av kvaliten hos en banprodukt, till den minsta möjliga och en kon- trollanordning för utförande av förfarandet.

Ett annat syfie med uppfinningen är att tillhandahålla en metod för kontroll och övervakning av fukthalten hos en bana, vilken förmår minska mängden under- målig bana vid framställning av banan medelst en pappersframställningsprocess i en pappersmaskin och en kontrollanordning för utförande av metoden.

Enligt en första aspekt på uppfinningen tillhandahålles en simuleringsmetod i stationärt tillstånd för simulering av fukthalten hos en bana i en pappersmaskin i ett stationàrt tillstånd under en papperstorkprocess, varvid en fuktig bana, till- sammans med en kanfasrem får passera runt ångvärmda valsar hos de ångvärmda trumtorkpartiema hos pappersmaskinen för erhållande av en torkad banprodukt.

En anordning för utförande av simuleringsmetoden i stationärt tillstånd tillhanda- hålles likaledes.

Vid utförande av stationär simulering beskrivs värmebalansen längs med de ångvärmda valsama hos de ångvärmda valspartierna, banan och kanfasbältet av värmebalansekvationer under antagande av att temperaturfördelningen i periferide- len hos respektive ångvärmda valsar är enhetlig och värmebalansekvationema reduceras till skillnadsekvationer. Ursprungliga värden för elementen hos de olika ekvationema är givna och skillnadsekvationerna löses upprepningsvis med givna 10 15 20 fiß JU 505 480 6 intervaller för att bestämma ett fukthalt-övergångsmönster med avseende på en rörelseriktning för banan i pappersmaskinen under beräkningen av respektive temperaturer hos de ångvärmda valsama, kanfasremmen och banan. Den slutliga fukthalten som indikeras hos fukthalt-övergångsmönstret, järnföres med en verklig uppmätt fukthalt för detektering av huruvida den slutliga fukthalten ligger inom ett givet tillåtet intervall med avseende på den verkliga uppmätta fukthalten.

Om den slutliga fukthalten ligger utanför de tillåtna gränsema korrigeras en bana- till-omgivande massa överföringskoefficient och ett annat fukthalt-övergångs- mönster beräknas. Denna procedur upprepas tills den slutliga fukthalten faller inom det givna tillåtna området.

Enligt en annan utföringsform av uppfinningen tillhandahålles en ej stationär simuleringsmetod för simulering av en fukthalt hos en bana i ett ej stationärt tillstånd i en pappersframställningsprocess, i vilken en fuktig bana, tillsammans med en kanfasbana eller -rem, får passera runt de ångvärmda valsama hos torkpartier med ångvärmda valsar för torkning av banan och ångtrycket som appliceras de ångvärmda valsama hos torkpartiet med de ångvärmda valsama hos pappersmaskinen, varieras. En anordning för utförande av "unsteady-state"- simuleringsmetoden tillhandahålles likaledes.

Vid utförande av simulering av "unsteady-state" (ej stationärt, stabilt tillstånd) beskrivs värmebalansen mellan de ångvärmda valsama i partiet med ångvärmda valsar, banan och kanfasremmen genom värmebalansekvationema under antagande av att temperaturfördelningen i en periferiell del av var och en av respektive ångvärmda valsar är enhetlig och värmebalansekvationema reduceras till differens- ekvationer. Differensekvationema löses upprepningsvis, varvid man beaktar svarstiden för temperaturen hos den ångvärmda valsen då ett ångtryck varieras, vid en given tidsperiod för bestämning av ett fukthalt-övergångsmönster med avseende på en rörelseriktning för banan i pappersmaskinen. 10 l5 20 505 480 7 Uppfinningen omfattar en övergående fukthalt-kontrollmetod för justering av fukthalten hos en banprodukt i en pappersmaskin, i vilken banan, tillsammans med ett kanfasbälte, får passera runt de ångvärmda valsarna hos torkpartier med värmda valsar för torkning av banan till en önskad fukthalt genom kontroll av ångtrycken i de ångvärmda valsama, då en banprodukt ändras från en kategori eller kvalitet till en annan, och en anordning för utförande av den övergående fukthalt-kontrollrnetoden.

Vid genomföringen av den övergående fukthalt-kontrollmetoden beskrivs värme- balansen för de ångvärmda valsama hos partiet med de ångvärmda valsarna, vidare banan och kanfasbältet av värmebalansekvationema under antagande av att en temperaturfördelning i omkretsen av var och en av de ångvärmda valsarna är enhetlig och värmebalansekvationema reduceras till differens-ekvationer. Ur- sprungliga värden på elementen hos differens-ekvationerna är givna och differens- ekvationerna löses för bestämning av ett fukthalt-övergångsmönster med avseende på en rörelseriktning för banan i pappersmaskinen och ett önskat fukthalt-över- gångsmönster bestäms. Ett temporalt ångtrycks-övergångsmönster alstras genom variation av ångtrycket som tillföres de ångvärmda valsarna under en given tidsperiod och fukthalt-övergångsmönstret beräknas upprepat varvid man beaktar en förmodad tidsförsening i svaret på temperaturen hos de ångvärmda valsarna för att göra fukthalt-övergångsmönstret i huvudsak överensstärnmande med ett önskat fukthalt-övergångsmönster. Vid ändring av processbetingelserna hos pappersma- skinen vid pappersfrarnställningen, d.v.s. om bankategorin ändras från en till en annan kategori eller kvalitet regleras ångtrycket för de ångvärmda valsarna på basis av ångtrycks-övergångsmönstret.

Såsom redan nämnts beräknas enligt uppfinningen temperaturema hos de ång- värmda valsarna genom användning av värmebalansekvationer, som beskriver värmebalansen längs med banan, den ångvärmda valsen och kanfasbältet, under ett approximativt antagande att en temperatur i omkretsen av varje ångvärmd vals är fixerad, d.v.s. ett antagande av att det inte finns någon temperaturdifferentiering 10 15 20 505 480 s längs med varje del av periferin hos varje ångvärmd vals. Följaktligen kan ovan nämnda beräkning snabbt genomföras.

Kort beskrivning av ritningarna Ovan nämnda och andra föremål, egenskaper och fördelar med uppfinningen kommer att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar, där: fig. 1 är en schematisk perspektivvy av en pappersmaskin för utförande av uppfinningen; fig. 2 är ett blockdiagrarn av en pappersmaskin, som innefattar föreliggande uppfinning; fig. 3 är ett förstorat blockdiagram av det vänstra halva partiet av pappersmaski- nen enligt fig. 2 på vänster sida om delningslinjen D-D i fig. 2; fig. 4 är ett förstorat blockdiagrain av det högra halva partiet av pappersmaskinen enligt fig. 2 på höger sida om delningslinjen D-D i fig. 2; fig. 5 är en fragmentarisk sidovy av ett torkparti som ingår i en pappersmaskin; fig. 6 är en typisk vy av en värmeplattamodell, ekvivalent med torkpartiet enligt fig. 5; fig. 7 är ett flödesschema för en "steady-state”-simuleringsmetod i enlighet med uppfinningen; ñg. 8 är en typisk vy för hjälp vid förklaringen av flödesschemat enligt fig. 7; 10 15 20 505 480 9 fig. 9A är ett diagram, som visar flödeshalt-övergångsmönstret som erhålles enligt "steady-state"-simuleringsmetoden enligt fig. 7; fig. 9B är ett diagram, som visar beräknade resultat, erhållna genom tillämpning av "steady-state"-simuleringsmetoden enligt uppfinningen på en praktisk process; fig. lO är ett flödesschema för en "unsteady-state"-simuleringsmetod enligt föreliggande uppfinning; ñg. ll är ett tredimensionellt diagram som såsom exempel visar framåtskridandet av "unsteady-state"-simuleringsmetoden enligt uppfinningen; fig. 12 är en schematisk vy, som belyser beräkningen som utföres enligt "un- steady-state"-simuleringsmetoden enligt uppfinningen; fig. 13 visar del av ett flödesschema för en fukthalt-kontrollprocedur att utföras då man ändrar processbetingelserna vid pappersfrainställning; fig. 14 är en annan del av flödesschemat för fukthalt-kontrollproceduren konti- nuerlig med delen som visas i fig. 13, och fig. 15 är ett tidsdiagram till hjälp vid förklaring av flödesdiagrammen enligt fig. 13 och 14.

Bästa utföringsform vid tillämpning av uppfinningen En kontroll- eller övervakningsanordning enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen för betingelsema vid en pappersframställningsprocess kommer att beskrivas i det följande, 10 15 20 25 30 505 480 10 Fig. 1 visar en representativ pappersmaskin och fig. 2 är ett blockdiagram över pappersmaskinen, försedd med en kontrollanordning för betingelsema vid en pappersframställningsprocess enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 3 och 4 är förstorade fragmentariska vyer av pappersmaskinen enligt fig. 2, som visar det vänstra halva partiet av pappersmaskinen enligt ñg. 2 på vänstra sidan om delningslinjen D-D i fig. 2 och det högra halva partiet av samma pappersmaskin på högra sidan om delningslinjen D-D.

Med hänvisning till fig. 1 - 4 omfattar pappersmaskinen ett viraparti 10, ett pressparti 12, ett förtorkparti 14, ett limningsparti 16 och ett eftertorkparti 18.

Virapartiet 10 omfattar en ändlös viraduk lOa, som passerar runt en drivvals 10b och ett flertal ledvalsar 10c, vilka är vederbörligen anordnade i förhållande till drivvalsen 10b. Drivvalsen 10b drivs för rotation medelst en lämplig drivmotor, som ej visas, för att vända viraduken lOa så att den övre sidan av den ändlösa viraduken 10a rör sig i riktning av pilarna A i ñg. 1, 2 och 3. En mäldinloppsen- het 20 är anordnad vid mottagarsidan av den ändlösa viraduken lOa för avgivning av massauppslamning, d.v.s. pappersmäld, till den övre sidan av den ändlösa viraduken lOa. Massauppslamningen dräneras på vatten på övre sidan av den ändlösa viraduken 10a under bildning av en bana WE på övre sidan av den ändlösa viraduken 10a (fig. 1, 2 och 3). Vattnet som avtappas från mas- sauppslamningen under bildning av banan WE kallas bakvatten, som innehåller massa i låg koncentration. Bakvattnet uppsamlas genom ett tråg 22 (fig. 2 och 3), som utsträcker sig under virapartiet 10 i en bakvattengrop 24. Bakvattengropen 24 är förenad med mäldinloppsenheten 20 genom en linje 26, försedd med en lämplig pump 28. En massatillförselledning 32 har den ena änden förenad med en massatillförsel-ledningsenhet 30 och den andra änden förenad med linjen 26 i en position mellan bakvattengropen 24 och pumpen 28. Massatillförsellinjen 32 är försedd med en lämplig ventil 34. Ventilöppningen 34 regleras medan pumpen 28 10 15 20 25 w 0 505 480 11 är i drift för reglering av massakoncentrationen hos massauppslamningen som tillföres mäldinloppsenheten 20.

Banan "WE", som bildas i virapartiet 10, dräneras ytterligare på vatten i presspar- tiet 12 till en fukthalt av storleksordningen 60%. Därefter överföres banan "WE" till förtorkpartiet 14. Förtorkpartiet 14 uppvisar ett arrangemang av ett flertal ångupphettade valsar l4a, som värms medelst därtill ledd ånga. Banan "WE" ledes i sekvens genom de ångvärmda valsama l4a hos förtorkpartiet 14 under det att den befinner sig i nära kontakt med valsama för torkning av banan "WE" till en förutbestämd fukthalt. Därefter underkastas banan "WE" en limningsprocess i limningspartiet 16 och den limmade banan "WE" överföres till eftertorkpartiet 18.

Eftertorkpartiet 18 är i huvudsak av samma konstruktion som förtorkpaniet 14.

Banan "WE" torkas till en förutbestämd fukthalt medan den får passera genom eftertorkpartiet 18. Den i eftertorkpartiet 18 således torkade banan "WE" upptas på en banvals 36.

Torkpartiet 14 (18) kommer i det följande att beskrivas mera i detalj med hän- visning till fig. 5.

En ändlös kanfasduk eller -rem 14b (l8b) får passera runt de ångvärmda valsama l4a (l8a) och banan "WE" får passera längs med kanfasduken 14b (l8b) via de ångvärmda valsama l4a (l8a). I det i fig. 5 visade exemplet har torkpartiet 14 (18) både en singel-kanfas-torkstruktur, d.v.s. en struktur på vänstra sidan i fig. 5, och en dubbel-kanfas-torkstruktur, d.v.s. en struktur på högra sidan i fig. 5. l fig. 5 indikerar pilarna på de ångvärmda valsama l4a (l8a) respektive rotations- riktningar för motsvarande ångvärmda valsar l4a (l8a).

I fig. l är antalet ångvärmda valsar l4a hos förtorkpartiet 14 för lärnplighetens skull tjugo men förtorkpartiet 14 kan vara utrustat med fler än tjugo ångvårmda valsar. Enligt denna utfóringsforrn är de ångvärrnda valsama l4a uppdelade i 10 15 20 30 505 480 12 sådana hos en första torkenhet 141, sådana hos en andra torkenhet 142 och sådana hos en tredje torkenhet 143, såsom visas i fig. 2, 3 och 4. En gemensam ångtill- försel-samlingsledning 381 och en gemensam dräneringsledning 401 är förenade med de ångvärmda valsarna l4a hos den första torkenheten 141. På liknande sätt är gemensamma ångtillförselledningar 382 och 383 samt gemensamma dränerings- ledningar 402 och 403 förenade med de ångvärmda valsama l4a hos den andra torkenheten 142 respektive den tredje torkenheten 143. De ångvärmda valsarna 18a hos eftertorkpartiet 18 är uppdelade i sådana hos en första torkenhet 181 och en andra torkenhet 182.

En gemensam ångtillförselledning 42] och en gemensam dräneringsledning 441 är anslutna till de ångvärmda valsarna l4a hos den första torkenheten 181 och på liknande sätt är en gemensam ångtillförselledning 422 och en gemensam dräne- ringsledning 442 anslutna till de ångvärmda valsarna 18a hos den andra torken- heten 182.

Såsom bäst framgår av flg. 3 och 4 är linjer 461, 462 och 463, vilka är förenade med ångtillförselledningama 381, 382 respektive 383 anslutna till en gemensam ångtillförselledning 48, vilken i sin tur är ansluten till en ej visad ångalstrare.

Ledningarna 461, 462 och 463 är försedda med ventiler 481, 482 och 483 och ventilkontroller 501, 502 och 503 är införda i ventilema 481, 482 respektive 483.

En differential-tryckgivare 52 för detektering av skillnaden i ångtryck mellan ångtillförselledningarna 381 och 382 är anordnade i en ledning, vilken har en eller de båda ändama förenade med ångtillförselledningama 381 och 382. Differential- tryckgivaren 52 är förenad med ventilkontrollen 501. På liknande sätt är en differential-tryckgivare 54 för detektering av skillnaden i ångtryck mellan ångtill- förselledningarna 382 och 383 anordnad i en ledning, vilken har en eller de båda ändama förenade med ångtillförselledningarna 382 och 383. Differential-tryck- givaren 54 är ansluten till ventilkontrollen 502. En tryckgivare 56 är förenad med ångtillförselledningen 383 för detektering av ångtrycket hos ångtillförselledningen 383. Tryckgivaren56 är förenad med ventilkontrollen 503. Ledningarna 581 och 10 15 20 30 505 480 13 582, förenade med ångtillförselledningama 421 respektive 422, är anslutna till en huvudångtillförselledning 60, som i sin tur är ansluten till den ej visade ångalstra- ren. Ledningama 58] och 582 är försedda med ventiler 621 och 622 och ventil- kontroller 641 och 642 är införda i ventilema 621 respektive 622. En differential- tryekgivare 66 för detektering av skillnaden i ångtryck mellan ångtillförselled- ningen 421 och 422 är anordnad i en ledning, vilken har en ände förenad med ångtillförselledningarna 421 och den andra änden förenad med ångtillförselled- ningen 422. Differential-tryckgivaren 66 är ansluten till ventilkontrollen 641. En tryckgivare 68 är ansluten till ångtillförselledningen 422 för detektering av trycket i ångtillförselledningen 422. Tryckgivaren 68 är ansluten till tryckkontrollen 642.

En ledning 701, som utsträcker sig från dräneringsledningen 401, är ansluten till ett expansionskärl 721. På liknande sätt är ledningar 702 och 703, som utsträcker sig från dräneringsledningama 402 respektive 403, anslutna till expansionskärl 722 respektive 723.

Såsom bäst visas i fig. 3 och 4 är expansionskärlen 721, 722 och 723 anslutna i serier medelst ledningama 74 och 76. Expansionskärlet 721 är förenat med en dräneringspump 80 via en ledning 78. Expansionskärlet 722 är anslutet till ångtillförselledningen 381 genom en ledning 82 och expansionskärlet 723 är anslutet till ångtillförselledningen 38 via en ledning 84. En ledning 86 som utsträcker sig från dräneringsledningen 441, är ansluten till expansionskärlet 723, En ledning 88, som utsträcker sig från dräneringsledningen 442, är ansluten till expansionskärlet 90. Expansionskärlet 90 är anslutet till ångtillförselledningen 421 via en ledning 92.

I pappersmaskinen måste basvikten och fukthalten hos banan mätas vid positioner just efter förtorkpartiet och efteitorkpartiet och massauppslamnings-avgivnings- hastigheten, vid vilken massauppslamningen avges till virapartiet, varvid ång- trycket hos de ångvärmda valsama och banhastigheten måste kontrolleras på basis 10 15 20 25 505 480 14 av uppmätta data. Som redan nämnts kan dessa operationer åstadkommas genom införande av ett välkänt BM-mätsystem i pappersmaskinen.

BM-mätsystemet omfattar en första detekteringsenhet 94, anordnad just efter förtorkpartiet 14, en andra detekteringsenhet 96, anordnad just efter eftertork- partiet 18, och en BM-kontrollenhet 98 för bearbetning av detekteringsdata som lämnas av detekteringsenhetema 94 och 96 och för kontroll och övervakning av pappersmaskinens operationer.

Den första detekteringsenheten 94 mäter basvikten och fukthalten hos banan "WE" omedelbart efter det att banan "WE" har passerats genom förtorkpartiet 14, och den andra detekteringsenheten 96 mäter basvikten och fukthalten hos banan "WE" omedelbart efter det att banan ”WE” har passerat genom eftertorkpartiet 18.

Såsom framgår av fig. 3 och 4 är ventilen 34, anordnad i massatillförsel-lednings- enheten 30, ansluten till BM-kontrollenheten 98 och öppningen hos ventilen 34 ändras justerbart av en kontrollsignal, som lämnas av BM-kontrollenheten 98, för kontroll av massakoncentrationen “hos massauppslamningen, som tillföres mäldin- loppsenheten 20, d.v.s. BM-kontrollenheten 98 reglerar öppningen hos ventilen 34 för att kontrollera och övervaka basvikten hos banan "WE". BM-kontrollenheten 98 skickar enkontrollsignal till drivmotom för drivning av drivvalsen lOb som driver den ändlösa viraduken lOa hos virapartiet 10 och för kontroll av banans hastighet. Kontrollema 501, 502 och 503, vilka är förenade med den första torkenheten 141, den andra torkenheten 142 och den tredje torkenheten 143 hos förtorkpartiet 14 och kontrollema 641 och 642, förenade med den första torken- heten 181 och den andra torkenheten 182 hos eftertorkpartiet 18 är anslutna till BM-kontrollenheten 98. BM-kontrollenheten 98 sänder kontrollsignaler till kontrollema 501, 502, 503, 641 och 642 för kontroll av ångtrycket hos de ångvärmda valsama 14a och 18a genom öppnande och tillslutning av motsvarande ventiler. 10 15 20 2.5 30 505 480 15 Kontrollema 501, 502, 503, 641 och 642 kontrolleras på basis av ångtrycksdata som tillhandahålles av motsvarande avkännare 52, 54, 56, 66 respektive 68.

Sammanfattningsvis bearbetar BM-kontrollenheten 98 detekteringsdata (basvikt och fukthalt hos banan), som lärnnas av den första detekteringsenheten 94 och den andra detekteringsenheten 96 och kontrollerar massauppslamnings-avgivnings- hastigheten, med vilken massasuspensionen avges till virapartiet 10 och ångtryc- ken hos de ångvärmda valsama 14a och 18a hos torkenheterna 141, 142, 143, 181 och 182, på basis av data, erhållna genom bearbetning av detekteringsuppgifterna, för framställning av en bana med förutbestämd kvalitet.

Ovan nämnda pappersmaskin och kontrollproceduren för kontroll av operationerna hos pappersmaskinen är välkända. Uppfinningen tillhandahåller en kontrollanord- ning för förhållandena i en pappersfrarnställningsprocess, d.v.s. en banprodukt- kvalitetskontrollanordning, med förmåga att kontrollera och övervaka en sådan pappersmaskin så att denna förmår genomföra en kategori- eller kvalitetsändrings- operation för en banprodukt snabbt och under kort tid.

En pappersframställningsprocess-tillståndsanordning eller en kvalitetsförändrings- kontrollanordning enligt uppfinningen använder en varmplåtmodell såsom visas i fig. 6, som är ekvivalent med det i fig. 5 visade torkpartiet, för kontroll av kvalitetsändringsoperationen för en banprodukt i pappersmaskinen. I fig. 5 torkas banan WE med de ångvärmda valsama 14a (18a) då den passerar runt de ång- värmda valsama 14a (18a) tillsammans med kanfasduken l4b (18b), vilket är ekvivalent med torkning av banan "WE" då denna passerar genom en väg som definieras av varma plattor eller plåtar 14a' (18a') fast anordnade med givna intervaller och kanfasark l4b' (l8b') vederbörligen kombinerade med varmplåtama 14a' (18') såsom visas i fig. 6. Kort sagt motsvarar segment i fig. 5, i vilka värme överföres från de ångvärmda valsama 14a (18a) genom kanfasduken l4b (18b) till banan "WE" segment i fig. 6, i vilka värme överföres från de varma plåtama 14a' (18a') genom kanfasarken l4b' (18b') till banan "WE", och segment i fig. 5, i 10 l5 20 505 480 16 vilka värme överföres direkt från de ångvärmda valsama l4a (l8a) till banan "WE" motsvarar segment i fig. 6, i vilka värme överföres direkt från de varma plåtarna l4a' (18a') till banan "WE". Sektioner, i vilka inget värme överföres från de varma plåtarna l4a' (18a') till banan "WE" benämnes tomgångssegment. I detta exempel innefattar tomgångssegmenten sådana, i vilka banan "WE" och kanfas- duken l4b' (l8b') är anordnade ovanpå varandra, och sådana, hos vilka banan "WE" förflyttas ensam. Pilama i fig. 6 indikerar indunstningssättet för fukt från banan "WE".

Värmebalanser, som föreligger i den ångvärmda valsen l4a' (18a'), kanfasduken l4b (18b) och banan "WE" uttryckes medelst följande ekvationer: ångvärmd vals: ........ .. (l) bana: Üflvpvif' Cwl' dTz/d* = lhnw' Tflhnw + hufFlTfhvvF' Ta - vx-(PW - Padyu] ........ _. (2) kanfasduk: (LP-pp CF) dT3/di = [hwp rg - (iiWF + ha) r3 +ha - ra] ........ ._ (3) Parametrar använda i ekvationema (1), (2) och (3) är följande: LD : väggtjocklek hos de värmda valsarna (m) LW : banans tjoclek (m) LF : kanfasens tjocklek (m) TS : ångtemperatur i värmd vals (°C) lO 15 20 505 480 17 lufttemperatur (°C) representativ temperatur hos valsen (°C) representativ temperatur hos banan (°C) representativ temperatur hos kanfasen (°C) specifikt värme hos valsen (kcal/kg.°C) specifikt värme hos banan (kcal/kg.°C) specifikt värme hos kanfasen (kcal/kg.°C) valsens densitet (kg/m3) banans densitet (kg/m3) kanfasens densitet (kg/m) värmeöverföringskoefficient mellan ånga i valsen och valsens inneryta (kcai/mzsekfic) värmeöverföringskoefficient mellan valsens ytteryta och banan (kcai/mzsekfic) värmeöverföringskoefficient mellan bana och kanfas (kcal/m2.sek.°C) värmeöverföringskoefñcient mellan kanfas och atmosfären (kcai/mlfseiæc) ångbildningsfalctor (-) Ångbildningsfalctor är en icke-dimensionell parameter såsom "constant-rate"- torkkorrektionsfaktor eller en "falling-rate"-torkkorrektionsfalcton som indikerar avdunstningshastighet beroende av banans fukthalt.

K: Pwf Pad: H : bana-till-omgivande massa-överforingskoefiicient (H20 kg/kgflr) mättnadsångtryck för vatten vid banans temperatur (kg/mz) måttnadsångtryck för vatten vid den våta termometerns temperatur (kg/mh indunstningsvärme för vatten (kcal/HZO) Ovanstående ekvation (l) baserar sig på förhållandet att hastigheten för ändring av värme som lagras i valsen (valsmaterialet) med tiden är lika med skillnaden 10 l5 20 505 480 18 mellan värme som strömmar från ångan i valsen till valsmaterialet och värmet som strömmar ut från valsmaterialet, vilket hänför sig även till ekvationema (2) och (3).

Temperaturen hos en valfri punkt på omkretsen av den ångvärmda valsen hos en ångtorkare sjunker för övrigt då punkten kommer i kontakt med banan och stiger sedan punkten har lämnat kontakten med banan.

Vid bestämning av temperaturen hos en vals genom konventionell simulering tilldelas en sådan valfri punkt ett ursprungsvärde, temperaturvariationer beräknas vid en given period, den beräknade temperaturen hos punkten efter det att valsen har roterat ett helt varv jämföres med ursprungsvärdet, samma beräkningar upprepas med användning av den beräknade temperaturen som ursprungsvärde och man avgör att valsens temperatur erhålles vid sammanfallande av den beräknade temperaturen och ursprungsvärdet. Den konventionella simuleringen med användning av en sådan konvergerande beräkning tar mycket lång tid och flera minuter erfordras för beräkning av temperaturema hos alla ångvärmda valsar även om man använder en höghastighets-elektronisk dator såsom en EWS. Det har följaktligen varit svårt att uppskatta fukthalten hos banan och att uppnå tillståndskontroll för en pappersfrarnställningsprocess (en ändringskontroll för en banproduktkategori) enligt en on-line-metod genom användning av den kon- ventionella simuleringsmetoden.

En metod för simulering av fukthalten i enlighet med uppfinningen och ändrings- kontroll för bankvaliteter med användning av fukthalt, bestämd medelst simule- ringsmetoden, baserar sig på ett antagande av att temperaturfördelningen i periferin hos en ångvärmd vals är i huvudsak enhetlig och temperaturskillnaden mellan punkter på periferin hos den ångvärmda valsen är negligerbar.

Enligt föreliggande uppfinning utgår man från att temperturvariationen för en punkt på periferidelen av den ångvärmda valsen är mycket liten under den 10 15 20 505 480 19 normala driften av den ångvärmda valsen även om Omkretsen har ett avsnitt i kontakt med banan och ett avsnitt som ej är i kontakt med banan, eftersom den ångvärmda valsen roterar med hög rotationshastighet. Temperaturskillnaden mellan de ovan nämnda två avsnitten, som uppskattats genom konventionell simulering för den ångvärmda valsen, var cirka l°C eller lägre och temperaturen hos punkter på samma omkrets av den ångvärmda valsen skiljer sig knappast från varandra. Simuleringen av fukthalten hos banan enligt föreliggande uppfinning och kvalitets- eller kategorikontroll vid pappersframställningsprocessen med användning av resultaten av simulering baserar sig på följande antaganden. dTl/dx = O varvid TI är temperaturen hos valsen, x är det avstånd som en punkt på valsens omkrets förflyttar sig, dx = d(V't), varvid V är ythastigheten hos valsen och t är tiden.

Man antar för närvarande att "V" är konstant. Således gäller att: dTl/d(V't) = (l/V)'(dT]/dt) = O dT1/dt= 0 Således är ekvation (1): och därefter: ........ ._ (4) 10 15 20 505 480 20 Värmebalansekvation (2) omskrives till en utvecklad differensekvation: drz/dr = (TKNOWY rzwLln/Ar TzrNovv) = T2(oLD) * [AWLWPW Cwlllhpw" TuNow) ' (hDw + hDF) " T2(oLD) + hwF ' Tsmow) - v-K- (FW-Pad) ~ H] ........ i (s) och värmebalansekvationen (3) omskrives till en utvecklad differensekvation: Tzmow) = T3(oLD) + lm/ihFpF" CF] ' fhwr' Tzmow) ' (hwr + ha) " TuoLn) + ha ' Ta] ........ ._ (e) varvid "NOW" är ett index som indikerar värdet på motsvarande variabel efter en tid At från tidpunkten "OLD".

Eftersom, såsom nämnts ovan, föreliggande uppfinning baserar sig på antagandet: dTl/dt = 0, negligeras ett uttryck i ekvation (1), som indikerar effekten av värmekapaciteten hos valsen, d.v.s. (LDpD CD). Även om inget nämnvärt problem uppstår vid beräkningen av tillstånden - eller förhållandena - även om uttrycket (LD'pD' CD) negligeras vid beräkning av tillstånden i ett "steady state” kan variationen i temperatur hos valsen inte ut- tryckas enbart enligt ovan nämnda modell i den dynamiska simuleringen av "unsteady state", i vilket valsens temperatur varierar med en tidseftersläpning om ångtrycket för valsen ändras eller banans hastighet ändras vid ändring av banpro- duktens kvalitet eller kategori. Eftersom effekten av uttrycket (LDpD CD) inte är negligerbar löses ovan nämnda problem genom kombination av en modell som uttryckes genom en första ordningens tidseftersläpningsfunktion, såsom visas 10 15 20 25 30 505 480 21 nedan, med ovan nämnda modell för beräkning av ångtemperaturen så att ång- trycket varierar asymptotiskt med en tidseftersläpning då ångtrycket ändras vid simulering av ett "unsteady state".

Tsavow) = ffP (OLD) + Ü ' °XP{('(* ' RDEADQVTO] 'lffpmowfl ' f(P(0LD))] ........ ._ (7) varvid t(DEAD) är en enkel tidsefiersläpning som svar, 'to år tidskonstanten och f är en reduktionsfunktion för omvandling av ett ångtryck till motsvarande tempe- fatllf.

En modell enligt uppfinningen baserar sig på antagandet att fuktmängden som . avdunstar från banan är ungefär proportionell med en skillnad mellan trycket hos mättad ånga vid en temperatur hos banan och ångtrycket vid en temperatur hos omgivande luft, uttryckt genom en ekvation som visas nedan. En mera precis modell kan emellertid användas. Mera noggrant gäller t.ex. att avdunstnings- hastigheten för fukt från banan är beroende av skillnaden mellan vattenångkon- centrationen vid temperaturen hos banan och vid temperaturen hos omgivande luft. Fukthalten hos banan kan beräknas med användning av en sådan mera precis modell.

W = VK' (PW - Pad) At ........ .. (8) där W är mängden fukt (H20 kg/cmz), som avdunstas från banan till omgivande luft, At är en tid, under vilken banan underkastas torkprocessen, d.v.s. tidsin- tervallet mellan beräkningscyklema.

Ekvation (8) utgör del av ekvationema (2) och (5). 10 15 20 25 w t) 505 480 22 Fukthalten hos banan görs aktuell på basis av beräknade värden med användning av föregående ekvationer varje gång beräkningscykeln fullbordas genom an- vändning av: = ' . . . . . . . , ._ där M är fukthalten hos banan, '1'(W) är en reduktionsfunktion för reducering, d.v.s. minskning, av en fuktmängd till en fuktmängd hos banan.

Såsom framgår av fig. 3 och 4 innefattar tillståndskontrollanordningen för pappersframställningsprocessen enligt uppfinningen en höghastighets-mikrodator 100, operationsmässigt förenad med BM-kontrollenheten 98 hos det konventionel- la BM-mätsystemet och innefattar en manuell inmatare, t.ex. en manöverpanel 102, och en lämplig indikeringsenhet, tex. en CRT (visas ej).

Enligt uppfinningen simuleras "steady state"-drifi av pappersmaskinen av en simuleringsrutin såsom visas i fig. 7.

I steg 707 avläser mikrodatom 100 processtillstånden inklusive banhastigheten, basvikten ochden önskade fukthalten hos banan, d.v.s. data som tillhandahålles genom detekteringsenhetema 94 och 96, ångtrycken hos de ångvärmda valsama ingående i torkenhetema 141, 142, 143, 181 och 182, data som representerar fukthalten hos banan vid ingången till torkpartiet 14, lufttemperaturema hos torkpartiema 14 och 18 och sådana som detekteras av avkännare, vilka ej visas.

En valfri överföringskoefñcient K för bana-till-omgivande massa återfinnas i steg 702 och ångtrycket i torkenhetema 141, 142, 143, 181 och 182 omvandlas till motsvarande ångtryck i steg 703. 1 steg 704, 705 och 706 beräknas temperaturen hos banan "WE", temperaturema hos kanfasdukarna 14b och 18b och temperaturema hos de ångvärmda valsarna 14a och 18b i torkenheterna 141, 142, 143, 181 och 182 beräknas med använd- 10 15 20 30 505 480 23 ning av ekvationema (5), (6) respektive (4). I steg 707 beräknas mängden av- dunstning från banan "WE" genom användning av de beräknade temperaturerna och ekvation (8) och därefter beräknas fukthalten hos banan "WE" genom användning av ekvation (9) i steg 708. l steg 709 undersöks huruvida fukthalten hos banan WE i torkenhetema 141, 142, 143, 181 och 182 hos samtliga torkpartier har beräknats inom den givna tids- perioden. Specifikt beräknas, såsom visas i fig. 8, fukthalten hos banan "WE" under en oändligt kort tidsperiod At, tex. cirka 20 msek, genom användning av modellen som visas i fig. 6. Ett fukthalt-övergångsmönster såsom visas i fig. 9 erhålles om beräkningscykeln upprepas vid tidsperioden At för samtliga torken- hetef och I steg 710 jämföres fukthaltdata enligt det nämnda beräknade fukthalt-övergångs- mönstret med uppmätta fukthaltdata. En fukthalt PM (fig. 9A) hos banan "WE" omedelbart efier det att banan "WE" har passerat genom förtorkpartiet 14 jäm- föres med en verklig uppmätt fukthalt hos banan "WE", uppmätt medelst den första detekteringsenheten 94 hos BM-mätsystemet, och en fukthalt PM (fig. 9A) hos banan "WE" omedelbart efter det att banan "WE" har passerat genom efter- torkpartiet 18' jämföres med en uppmätt fukthalt hos banan "WE", uppmätt med den andra detekteringsenheten 96 hos BM-mätsystemet. Om skillnaden som bestämmes genom järnförelsen ligger utanför ett tillåtet område korrigeras i steg 711 överföringskoeñicienten K för bana-till-omgivningsmassa. Därefter upprepas simuleringen med användning av modellen enligt fig. 6. Om skillnaden som bestämmes genom jämförelsen ligger inom det tillåtna området indikeras resul- taten av simuleringen på CRT hos mikrodatom 100 i steg 712.

Allmänt erfordras en tid av storleksordningen fem minuter för att genomföra den konventionella "steady-state"-simuleringsmetoden som erfordrar konvergeringsbe- räkningen medan man i föreliggande uppfinning kan genomföra "steady-state"- simuleringsmetoden under cirka 1 - 2 sekunder. 10 15 20 30 505 480 24 Fig. 9B är ett diagram som visar erhållna beräknade resultat genom tillämpning av "steady-state"-simuleringsmetoden enligt föreliggande uppfinning vid en praktisk process.

Beräkningar för erhållande av de resultat som visas i fig. 9B utfördes under följande betingelser: hastighet vid pappersfrarnställning: 851 m/minut basvakt (före iimnmgy 61,0 g/mz basvikt (efter limning): 68,0 g/mz limningsupptagning (pigment): 7,08 g/mz ångtryck för förtorkparti tredje torkenhet: 3,5 kg/cmz abs andra torkenhet: 2,9 kg/cmz abs första torkenhet: 2,3 kg/cm2 abs ångtryck för eftertorkparti andra torkenhet: 2,4 kg/cmz abs första torkenhet: 1,6 kg/cmz abs Enligt föreliggande uppfinning utföres en "unsteady-state"-simuleringsrutin såsom visas i ñg. 10 för simulering av ett "unsteady-state", såsom ett tillstånd, där betingelserna för pappersframställningsprocessen i pappersmaskinen (basvikt, banhastighet och liknande) ändras. Simuleringen av ett sådant "ostabilt" tillstånd motsvarar en ändring i fukthalt-övergångsmönster MP1 såsom visas i fig. 11, erhållet genom simulering vid en tidpunkt under drift av pappersmaskinen i ett "steady-state" till ett övergångsmönster MP2 för en banfukthalt såsom visas i ñg. ll. 1 steg 1001 bestämmes ändringssätt för pappersframställnings-processförhållanden inklusive ångtryck, banhastigheter och basvikter för torkenhetema 141, 142, 143, 10 15 20 505 480 25 1811 och 182, Ändringssätten bestämmes selektivt enligt variationema i basvikt och banhastighet. 1 steg 1002 avläser mikrodatorn 100 processbetingelser inklusive banhastighet, basvikt och önskad fukthalt hos banan, d.v.s. data som tillhandahålles av detekte- ringsenhetema 94 och 96, ångtrycken i de ångvärmda valsarna i torkenhetema 141, 142, 143, 181 och 182, data som representerar fukthalten hos banan vid ingången till torkpartiet 14, luñtemperaturerna i torkpartiema 14 och 18 och liknande, i en beräkningscykel. 1 steg 1003 omvandlas ångtrycken för ånga i torkenhetema 141, 142, 143, 18] och 182 till motsvarande ångtemperaturer, varvid beaktas tidseftersläpningar, som svar på ångtemperaturema, i torkenheterna på basis av ekvation (7). 1 steg 1004 genomföres "steady state“-simulering liknande den som visas i fig. 7 och i steg 1005 kontrolleras huruvida beräkningarna för hela simuleringstiden har slutförts. Om svaret på kontrollen i steg 1005 är negativt framflyttas en given beräkningstidsperiod med AT (fig. 11) i steg 1006 och simuleringen upprepas. Om man, mera konkret, antaget t.ex. att fördelningarna av de ångvärmda valstempera- turema i torkpartiema är Tdl och Tdz är fördelningama av kanfasduktemperatu- rema Tel till Tcó, fördelningarna av bantemperaturema är Twl till Tw6 och fördelningazna av banfukthaltema är M1 till M6 såsom visas i ñg. 12. Därvid utföres "unsteady-state"-simuleringen med användning av dessa data som utgångs- värden.

Fördelningaina Tdl och Tdz för de ångvärmda valstemperaturema ändras därvid till Tdl' och Td2', fördelningarna Tcl till Tcó hos kanfasduk-temperaturema ändras till Tel' till Tc6', fördelningarna Twl till Tw6 av bantemperaturema ändras till Twl' till Twó' och fördelningama M] till M6 för banfukthalterna ändras till M1' till M6'. 10 15 20 '_30 505 480 26 Därefter förskjuts fördelningarna Tcl' till Tc7' av kanfastemperaturema, för- delningarna Twl till Tw7 av bantemperaturerna, fördelningarna Twl' till Tw7' av banfukthalterna och fördelningama M1' till M7' med en specifikation relativt fördelningarna Tdl' och Tdz' för de ångvärmda valsarna och "unsteady-state”- simuleringen utföres på nytt med användning av dessa data som utgångsvärden.

Fördelningama Tdl' och Tdz' av de ångvärmda valstemperaturerna ändras följaktligen till fördelningar Tdl" och Tdz", fördelningama Tel' till Tc7' av kanfasduktemperaturema ändras till Tcl" till Tc7", fördelningama Twl' till Tw7' av bantemperaturema ändras till Twl" till Tw7" och fördelningarna M1' till M7' av banfukthaltema ändras till M1" till M7". Således ändras övergångsmönstret MP1 för banfukthalten i torkpartiema vid en tidsperiod av AT mot banfukthalt- mönstret MP7 genom simulering.

Medan den konventionella "unsteady-state"-simuleringsmetoden, som erfordrar konvergerande beräkningar, tar från cirka en till två timmar för genomföring av "unsteady-state”-simuleringen kan man enligt föreliggande uppfinning genomföra "unsteady-state"-simuleringen under cirka en till två minuter.

Operationen enligt föreliggande uppfinning för kontroll av fukthalten hos banan, baserad på den föregående "steady-state”-simuleringen och "unsteady-state"- simuleringen kommer nu att beskrivas med hänvisning till ett flödesschema som visas i fig. 13.

I steg 1301 inställer mikrodatom 100 pappersframställnings-processbetingelser inklusive en ny basvikt, en ny banhastighet, en ny slutlig fukthalt hos banan med mera. Mikrodatom 100 avläser föreliggande värden på pappersframställnings- processvariabler hos pappersmaskinen från BM-mätsystemet i steg 1302 och därefter utföres "steady-state"-simulering (fig. 7) på basis av föreliggande värden på processvariablema i steg 1303 för bestämning av överföringskoefficienten K för bana-till-omgivande massa. 10 15 20 25 505 480 27 l steg 1304 avläses de nya värdena på processvariablema inklusive kategori- eller kvalitetstal, banhastighet, basvikt, fukthalt med mera efter det att ändringarna i pappersfrarnställnings-processbetingelsema har avlästs och därefter bestämmes i steg 1305 pappersframställningsprocesstiden på basis av pappersframställnings- processbetingelserna, d.v.s. övergångssätt med tiden för processvariabler inklusive banhastighet och basvikt bestämmes på basis av pappersframställnings-processför- hållandena. Önskade fukthalter hos banan "WE" omedelbart efter att banan har passerat genom torkenhetema 141, 142, 143, 181 och 182 efter ändringen av pappersfram- ställnings-processbetingelsema, d.v.s. efter ändringen av banproduktkvalitet, bestämmes i steg 1307. De önskade fukthalterna är t.ex. PTeMl, PTeMz, PT eM3, ATeMl och ATeMz såsom anges i fig. 11.

I steg 1308 bestämmas övergångsprofilerna ptml, ptmz, ptm3, atml och atmz (ñg. 11) för mål-fukthaltema hos banan "WE" i torkenhetema 141, 142, 143, 181 och 182 under ändringen av pappersframställnings-processbetingelsema. Därefter bestämmes lämpliga tillåtligheter för de önskade fukthaltema från ovan nämnda mål-fukthalter i steg 1309. Ångtryck för torkenhetema 141, 142, 143, 181 och 182 inställes i steg 1310.

Företrädesvis är de inställda ångtrycken lika med de som avläses som utgångs- värden i steg 1301, d.v.s. de ångtryck som användes i föregående pappersfram- ställningsprocess. ”Unsteady-state"-simuleringen (fig. 10) utföres sekvensvis för torkenhetema vid tiden för simuleringen som utföres under en banprodukt- kvalitetsändring för bestämning av övergångsmönstren för fukthalterna i vilka fukthalten hos banan vid respektive utlopp från torkenheterna ändras. Därefter _iärnföres i steg 1312 fukthalter som speciñcerats genom fukthalt-övergångs- mönstren, med motsvarande önskade fukthalter. Om skillnaden mellan fukthalt som specificeras av fukthalt-övergångsmönstret, och motsvarande önskade fukthalt 10 15 20 505 480 zs ligger utanför det tillåtna utföres en fin ångtrycksjustering för motsvarande torkenhet i steg 1313 och därefter upprepas "unsteady-state"-simuleringen.

En metod för ångtrycksjustering, som utföres i steg 1313, kommer nu att be- skrivas. Ökningen i fukthalt hos något parti av banan utöver den önskade fukthal- ten antyder ett för lågt ångtryck. Om man således har funnit att föreliggande ångtryck är ytterst lågt upprepas simuleringen efter tillägg av en given ångtrycks- korrektion Ap till det inställda ångtrycket. Om korrigeririgen av ångtrycket minskar fukthalten hos samma parti av banan till under den önskade fukthalten anses det att ångtryckskorrigeringen Ap är överdrivet stor. Halva ångtryckskorrige- ringen Ap, d.v.s. Ap/Z, subtraheras därför från det nya inställda ångtrycket och därefter upprepas simuleringen. Ångtryckskorrigeringen minskas således med hälften, om fukthalten avviker till motsatt sida från den önskade fukthalten för att det beräknade resultatet således skall falla inom det tillåtna området för önskad fukthalt, varvid ett lämpligt ångtryck effektivt kan bestämmas.

Om man har funnit att fukthalten hos banan ligger inom det tillåtna för önskad fukthalt i steg 1312 utföres steg 1314 för att se huruvida simuleringen har fullföljts för alla torkenheter 141, 142, 143, 181 och 182. Simuleringen upprepas vid tidsperioden At (fig. 11) under simuleringstiden för tillståndsändringen i pappersfrarnställningsprocessen för torkenheterna.

Efter fullbordad simulering för alla torkenheter lagras en del av resultaten av beräkningarna, d.v.s. ångtrycks-överföringsmönstren för torkenhetema 141, 142, 143, 181 och 182, som ångtrycks-kontrollmönster i minnet hos mikrodatom 100 i steg 1315.

Fig. 15 är ett tidsdiagram, som belyser kontrollmetoder för de huvudsakliga processvariablerna medelst föregående simulering såsom exempel. I detta exempel ökas banhastigheten och basvikten minskas, såsom framgår av kurvorna i mitt- partiet hos fig. 15. Fukthalt-övergångsmönstren (skuggade partier indikerar tillåtna 10 15 20 " 5 ll: 30 505 480 29 områden) och ångtryck-kontrollmönster visas typiskt i det lägre partiet av fig. 15. 1 denna figur är data som hänför sig till torkenheterna hos eftertorkpartiet 18, utelämnade.

I steg 1316 görs en undersökning för att se huruvida en påbjuden tillståndsför- ändring i pappersframställningsprocessen har åstadkommits. Operatören manövre- rar ingångsanordningen såsom manöverpanelen 102 för att påbjuda tillståndsänd- ringen i pappersframställningsprocessen. Då ändringskommandot beträffande tillståndet för pappersfrarnställningsprocessen ges kontrolleras ångtrycken för torkenheterna 141, 142, 143, 181 och 182 i enlighet med kontrollmönstren för ångtrycket vid en given kontrolltidsperiod i steg 1317 för kontroll av fukthalten hos banan, som i själva verket används under tillståndsändringen i pappersfram- ställningsprocessen.

Såsom framgår av fig. 11 korresponderar simuleringstiden för tillståndsändringen i pappersframställningsprocessen med ett tidsintervall mellan starten och slutet av tillståndsändringen i pappersframställningsprocessen, d.v.s. avståndet mellan fukthalt-övergångsmönstren MP1 och MP2. Eftersom emellertid en nödvändig tid för justering av den slutliga fukthalten till önskad slutlig fukthalt måste tillåtas föredras att den verkliga kontrolltiden för tillståndsändringen i pappersfram- ställningsprocessen är något längre än simuleringstiden för tillståndsändringen i pappersfrarnställningsprocessen såsom visas i fig. 15.

Såsom framgår av ovanstående beskrivning bestämmes ångtrycks-övergångs- mönstren för pappersframställnings-processtillståndet genom simulering innan tillståndsändringen för pappersframställningsprocessen genomföres och ångtrycken i torkenhetema kontrolleras enligt ångtryck-kontrollmönstren under drift för tillståndsändringen i pappersframställningsprocessen under en förutbestämd tid för erhållande av en bana som uppvisar den önskade fukthalten. 505 480 30 Tabellema (I) och (Il) visar jämförelsevis de förutsagda slutliga ångtrycken hos de ångvärmda valsama och slutångtryck som uppnås genom tillämpning av fukthalt- kontrollmetoden enligt föreliggande uppfinning för kontroll och övervakning av fukthalten under tillståndsändringen i pappersfrainställningsprocessen till en verklig, d.v.s. aktuell pappersframställningsprocess, och sådana som bestämmes genom beräkning medelst den konventionella metoden. lO 15 505 480 31 Tabell Q) l l *6 (kg/cm2 abs) H *3 *4 I *5 i i 1 - *10 No. (m/min) l (g/m2 ) (%) *l *7 | :stl *2 r-»l li-xz *1 l*2 *8 *9 1 lssswvs 91,0 80,0 4,5 l4,8 4,35 2,82 4,36 4,32 l i 2 lnegsov 68,6 94,1 2,4 l3,o 3,53 7,23 3,28 3.58 3 1781 7so'4e,1 s7,12,o 2,2 2,46 3,38 3,11 3,43 l 4 l847 847,53,8 49,0 2,4 2,4 3,58 3,40 3,09 2,98 5 834 846 49,0 52,3 2,3 2,2 2,47 2,54 2,83 2,96 *l Före kvalitets- eller kategoriändring av banprodukten *2 Efter kvalitets- eller kategoriändring av banprodukten *3 Banhastighet (m/min) *4 Basvikt (g/mz) före applicering av limningsmedel *5 Fukthalt (%) före applicering av limningsmedel *6 Slutångtryck (kg/cmz abs) i valsar hos tre förtorkpartier *7 Förutsagt värde efter kvalitets- eller kategoriändring *8 Konventionell metod *9 Metod enligt uppfinningen *l0... Verkligt resulterande värde l0 15 20 25 505 480 32 Tabell (m l l *l4 (kg/cm2 abs) l 11111 *12 *13 *l 1 *7 *lo No. : (9/1112) 1 (9/1112) (få) '- *1 l *2 l *l l *2 *l *2 l *g i *g - -l i ; i -ï- ' 1 114,0 15,1 ;1o5,1 ¿95,1 5,2 ;5,2 2,87 l 0,46 2,80 2,76 i f i L l ' l I I 1 2 ¿15,2112,4 183,8 '¶1o6,s 5,6 4,5 1,67 5,39 1,92 1,41 c 1 i, i I 3 ;11,7É11,9 ;59,s ï69,o 4,9 5,4 11,69 3,13 1,331» 1,54 . l l l i ! å 4 å11,3å11,e l65,1 ¿6o,a 5,3 5,3 1,58 1,11 1,865 1,65 1 å å I ~ 1 l l _5 :ge }2,7 §51,8 i_55,o 5,0 4,4 1,52 1,73 1,89 1,66 . ~ ~ 5 i i 1 T i I Å *l Före kvalitets- eller kategoriändring *2 Efter kvalitets- eller kategoriändring *7 Förutsagt värde efter kvalitets- eller kategoriändring *8 Konventionell metod *9 Metod enligt uppfinningen *l0... Verkligt resulterande värde *ll... Applicerad mängd limningsmedel *l2... Basvikt efter applicering av limningsmedel *l3... Slutlig fukthalt * 14... Slutligt ångtryck i valsarna hos fem eftertorkpanier 10 505 480 33 Såsom framgår av tabellerna (I) och (II) överensstämmer på ett tillfredsställande sätt värdena som förutsägs medelst metoden enligt uppfinningen med motsvarande slutvärden, jämfört med värdena som beräknats enligt konventionell metod.

Såsom framgår av ovanstående beskrivning kan man enligt uppfinningen simulera driftstillståndet hos en pappersmaskin snabbt jämfört med den konventionella metoden och man kan även justera fukthalten hos banan omedelbart efter det att banan har passerat genom varje torkparti och slutfukthalten hos banan till önskade värden under järnfórelsevis kort tid.

Enligt uppfinningen minskas således den nödvändiga tiden för ändring av be- tingelsema eller villkoren för pappersframställningsprocessen, varvid mängden utskottsbana som alstras under pappersframställningsprocessens tillståndsändring minskas och bidrar till en minskning av kostnaden för produkten.

Claims (6)

1. l0 15 20 30 505 480 34 PATENTKRAV l. Förfarande för simulering av fukthalten hos en banprodukt i ett stationärt tillstånd ("steady state") i en pappersmaskin, i vilken banan, tillsammans med en kanfasduk, ledes runt ångvärmda valsar i en ång-bantork för torkning av banan, kiinnetecknat av att det omfattar följande steg: beskrivning av värmebalansen mellan nämnda ångvärmda valsar inbördes hos nämnda ång-bantork, nämnda bana och nämnda kanfasduk med värmebalansekva- tioner under antagande att temperaturfördelningen hos en periferiell del av var och en av de ångvärmda valsama är enhetlig, och reducering av värmebalansekvatio- nerna till differensekvationer; bestämning av ett fukthalt-övergångsmönster i rörelseriktningen för banan genom ersättande av givna utgångsvärden för elementen i nämnda differensekvationer och upprepat lösande av nämnda differensekvationer vid givna tidpunkter genom beräkning av respektive temperaturer för var och en av nämnda ångvärmda valsar, nämnda kanfasduk och banan i rörelseriktningen för banan; jämförelse aven slutlig fukthalt som indikeras hos fukthalt-övergångsmönstret, med en aktuell, verklig uppmätt fukthalt; bestämning av huruvida eller ej nämnda slutliga fukthalt, som indikeras av nämnda fukthalt-övergångsmönsten ligger inom förutbestämda tillåtna gränser med avseende på nämnda verkliga uppmätta fukthalt och korrigering av en överföringskoefñcient för bana-till-omgivande massa, om nämnda slutfukthalt ligger utanför de tillåtna gränsema, och upprepad beräkning av ett fukthalt-övergångsmönster tills nämnda slutfukthalt faller inom de förutbe- stämda tillåtna gränserna med avseende på den aktuella, verkligt uppmätta fukthalten. 10 15 20 w O 505 480 35
2. 2. Anordning för simulering av fukthalten hos en banprodukt i stationärt tillstånd ("steady state") i en pappersmaskin, i vilken banan, tillsammans med en kanfas- duk, ledes runt ångvärmda valsar hos en ång-bantork för torkning av banan, kännetecknad av att den omfattar: ett minne för lagring av differensekvationer, erhållna genom reducering av värmebalans-ekvationerna som beskriver värmebalansen längs med var och en av de ångvärmda valsarna hos ång-bantorken, nämnda bana och nämnda kanfasduk, under antagande av att temperaturfördelningen i en periferidel hos varje av nämnda ångvärmda valsar är enhetlig; en beräkningsanordning för substituering av givna ursprungsvärden för elementen hos differensekvationema, som lagrats i nämnda minnesenhet, och upprepat lösande av nämnda differensekvationer vid givna tidpunkter för bestämning av ett fukthalt-övergångsmönster med avseende på rörelseriktningen för nämnda bana genom beräkning av respektive temperaturer för var och en av de ångvärmda valsarna, nämnda bana och nämnda kanfasduk längs med rörelseriktningen för banan; en jämförelseanordning för jämförelse av en slutlig fulcthalt, indikerad i nämnda fukthalt-övergångsmönster, med ett aktuellt uppmätt värde; en fastställandeanordning för fastställande av huruvida eller ej nämnda slutfukthalt som indikeras av nämnda fukthalt-övergångsmönster, ligger inom givna tillåtna gränser och en anordning för korrigering av en överföringskoefñcient för bana-till-omgivande massa, om nämnda slutfukthalt ligger utanför de givna tillåtna gränsema, och för upprepad beräkning av ett fukthalt-övergångsmönster tills nämnda slutliga fukthalt faller inom nämnda givna tillåtna gränser med avseende på den verkliga uppmätta fukthalten. 10 15 20 505 480 36
3. 3. Förfarande för simulering av fukthalten hos en banprodukt i ostabilt tillstånd ("unsteady state") i en pappersmaskin, enligt vilket banan, tillsammans med en kanfasduk, ledes runt ångvärmda valsar hos en ång-bantork för torkning av banan, då respektive ångtryck hos ångvärmda valsar varieras, kännetecknat av att det omfattar: beskrivning av värmebalansen mellan var och en av nämnda ångvärmda valsar hos nämnda ång-bantork, nämnda bana och nämnda kanfasduk medelst värmeba- lansekvationer under antagande av att temperaturfördelningen i Omkretsen hos var och en av de ångvärmda valsarna är enhetlig, och reducering av värmebalansekva- tionerna till differensekvationer, och upprepad beräkning av ett fukthalt-övergångsmönster med avseende på en rörelseriktning för nämnda bana, varierande med tiden under en given tidsperiod, genom användning av nämnda differensekvationer, varvid beaktas en tidsefter- släpning som svar hos nämnda temperatur hos var och en av de ångvärmda valsama på variationen i ångtryck hos varje ångvärmd vals för korrigering av fel som kan tillskrivas nämnda antagande.
4. 4. Anordningför simulering av fukthalten hos en bana i en pappersmaskin i vilken banan, tillsammans med en kanfasduk, ledes runt de ångvärmda valsarna hos en ång-bantorkare för torkning av banan, då respektive ångtryck hos nämnda ångvärmda valsar varieras, vilken anordning kännetecknas av att den omfattar: ett minne för lagring av olika ekvationer, erhållna genom reducering av värmeba- lansekvationer som beskriver värmebalansen för nämnda ångvärmda valsar i ång- bantorken, nämnda bana och nämnda kanfasduk under antagande att temperatur- fördelningen i periferin hos var och en av nämnda ångvärmda valsar är enhetlig, och 10 15 20 505 480 37 en beräkningsanordning för upprepad beräkning av ett fukthalt-överföringsmönster med avseende på en rörelseriktning hos banan som varierar med tiden under en given tidsperiod, genom användning av differensekvationema, varvid beaktas en tidseftersläpning i temperaturen hos varje ångvärmd vals som svar på variationen i ett ångtryck som appliceras till nämnda ångvärmda valsar, för korrigering av fel som kan tillskrivas nämnda antagande.
5. 5. Förfarande för justering och kontroll av fukthalten hos en banprodukt i en pappersmaskin, varvid banan tillsammans med en kanfasduk ledes runt ångvärmda valsar hos en ång-bantork för torkning av banan, till en önskad fukthalt genom kontroll av överföringen av ett ångtryck som tillföres nämnda ångvärmda valsar vid ändring av en kategori eller kvalitet av banprodukten i pappersmaskinen, vilket förfarande kännetecknas av att det omfattar: beskrivning av värmebalans för de ångvärmda valsarna hos ång-bantorken, banan och kanfasduken medelst värmebalansekvationer under antagande av att en temperaturfördelning i periferin hos varje av de ångvärmda valsama är enhetlig, och reducering av värmebalansekvationema till differensekvationer; bestämning av ett fukthalt-överföringsmönster med avseende på en rörelseriktning för banan genom införande av lärnpliga ursprungliga värden på elementen hos närnnda differensekvationer; inställning av ett önskat fukthalt-mönster för fukthalt-överföringsmönstren och upprättande av ett temporalt ångtryck-överföringsmönster genom variation av ett ångtryck som tillföres varje av nämnda ångvärmda valsar vid en given tidsperiod och upprepad beräkning av fukthalt-övergångsmönstret, varvid beaktas en för- modad tidsefterslápning i temperatursvaret hos de ångvärmda valsama för att göra fukthalt-övergångsmönstret i huvudsak sammanfallande med det önskade fukt- haltmönstret, lO 15 20 30 505 480 38 varvid ångtrycket som tillföres de ångvärmda valsama regleras på basis av nämnda ångtryck-överföringsmönster då man faktiskt ändrar kvalitet eller kategori av banprodukt i pappersmaskinen.
6. 6. Anordning för justering av fukthalten hos en banprodukt i en pappersmaskin, hos vilken banan, tillsammans med en kanfasduk, ledes runt ångvärmda valsar i en ång-bantork för torkning av banan till en önskad fukthalt genom kontroll av överföringen av ett ångtryck som tillföres nämnda ångvärmda valsar vid ändring av kvalitet eller kategori av banprodukt i pappersmaskinen, vilken anordning kännetecknas av att den omfattar: ett minne för lagring av olika ekvationer, erhållna genom reducering av värmeba- lansekvationer som beskriver värmebalansen för nämnda ångvärmda valsar hos ång-bantorken, nämnda bana och nämnda kanfasduk under antagande av att temperaturfördelningen i Omkretsen av var och en av nämnda ångvärmda valsar är enhetlig; en beräkningsanordning för beräkning av ett fukthalt-överföringsmönster i en rörelseriktning för banan genom insättning av lämpliga ursprungliga värden på elementen hos diñerensekvationema; en inställningsanordning for inställning av ett önskat fukthaltmönster för fukthalt- övergångsmönstret och en mönsteralstrande anordning för åstadkommande av ett temporalt ångtryck- överföringsmönster genom variation av ett ångtryck som tillföres nämnda respek- tive ångvärmda valsar vid en given tidsperiod och upprepad beräkning av ett fukthalt-överföringsmönster, varvid beaktas en förrnodad tidseftersläpning i temperatursvaret hos var och en av nämnda ångvärmda valsar för att göra fukt- halt-överföringsmönstret i huvudsak sammanfallande med det önskade fukthalt- mönstret, 39 505 489 varvid ångtrycket som tillföres nämnda respektive ångvärmda valsar regleras på basis av nämnda ångtryck-överföringsmönster då man ändrar kvaliteten eller kategorin av banprodukt i pappersmaskinen.