專利名稱：有多個(gè)傳感器的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在造紙過程中用于調(diào)整/控制一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的控制系統(tǒng)和一種在造紙過程中用于調(diào)整的方法。
在迄今使用的一些在造紙過程中一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的控制系統(tǒng)中，例如調(diào)整作為質(zhì)量特征的單位面積重量。為此，在造紙機(jī)區(qū)域內(nèi)運(yùn)行中的紙幅的單位面積重量，通過一個(gè)例如橫向移動(dòng)的傳感器測量，并將測量值讀入調(diào)整/控制器用于橫剖面調(diào)整。然后此調(diào)整/控制器根據(jù)調(diào)整程序控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以影響單位面積重量的橫剖面。由DE 4239845已知這類用于調(diào)整單位面積重量橫剖面和纖維取向橫剖面的調(diào)整/控制器，它的公開內(nèi)容全面吸收在本申請中。在按照DE 4239845的現(xiàn)有技術(shù)中規(guī)定，紙漿進(jìn)料裝置至少設(shè)計(jì)為局部分段，紙漿懸浮液在各分段中通過供入例如稀釋水影響稠度和纖維取向，以便調(diào)整單位面積重量橫剖面。分段式紙漿進(jìn)料裝置由德國專利DE 4019593或?qū)＠暾圖E-A-4316054已知，它們的公開內(nèi)容全面吸收在本申請中。
通過這種橫剖面調(diào)整能達(dá)到的質(zhì)量特征(在本例中為單位面積重量)的橫剖面品質(zhì)，主要由于在造紙過程中產(chǎn)生的沿紙幅質(zhì)量特征縱剖面的波動(dòng)而受到限制。從單位面積重量橫剖面來看，造成縱向波動(dòng)的主要原因，是在紙漿射流中的容積流量波動(dòng)和稠度波動(dòng)。
若為了接收涉及紙幅質(zhì)量特征的測量信號(hào)采用如按DE 4239845現(xiàn)有技術(shù)中那樣的可橫向移動(dòng)逐點(diǎn)工作的傳感器，則借助于此類測量裝置不能準(zhǔn)確地得知質(zhì)量特征的橫剖面，確切地說，它只能確定由橫剖面分量和縱剖面分量組合而成的信號(hào)。這是由紙幅通過造紙機(jī)運(yùn)行的速度造成的。這類速度通常在數(shù)量上大于1000m/min。
若人們將由橫向分量和縱向分量混合而成的信號(hào)看作是沿紙幅某個(gè)縱向段“平均的”橫剖面信號(hào)，則可將此信號(hào)用于調(diào)整/控制用的控制系統(tǒng)中。
但是沿某個(gè)紙段求取這類平均值導(dǎo)致噪聲嚴(yán)重的橫剖面測量信號(hào)。由此含噪聲的橫剖面測量信號(hào)通過濾波，提取用于調(diào)整的實(shí)際橫剖面。橫剖面測量信號(hào)嚴(yán)格過濾帶來的結(jié)果是，使橫剖面調(diào)整的調(diào)節(jié)作用微弱，或幅度過小。因此按現(xiàn)有技術(shù)只有經(jīng)很長時(shí)間的測量，例如直到接收測量信號(hào)后5分鐘，調(diào)節(jié)作用才能實(shí)施。這意味著在速度為1500m/min或更高時(shí)，在實(shí)施調(diào)節(jié)作用前，紙幅已經(jīng)走過了7500m的距離。由此帶來的問題例如在于，調(diào)節(jié)的瞬態(tài)特性嚴(yán)重慢化，以及，由于橫剖面中的縱向波動(dòng)帶來隨機(jī)成分，使可獲得的橫剖面品質(zhì)受到限制。
為了解決這一問題，公開文件DE2019975建議，為測量紙幅的厚度使用一個(gè)固定式傳感器和一個(gè)沿紙幅寬度橫移的傳感器，這兩個(gè)傳感器記錄走過的紙幅的厚度剖面。其中，固定的傳感器在紙幅的一個(gè)位置測量沿縱向的厚度剖面，橫移的傳感器測量相對于紙幅傾斜延伸途徑上的厚度剖面。此傾斜延伸的剖面既包括純粹的橫剖面分量，也包括純粹的縱剖面分量。然后，通過從傾斜剖面中減去縱剖面得出純粹的橫剖面。在造紙機(jī)上使用這種方法或這種設(shè)備帶來的缺點(diǎn)是，一方面為了完整地測量橫剖面需化費(fèi)許多時(shí)間；另一方面紙幅的厚度只能在造紙機(jī)的端部測量，因此造成過長的和惰性的調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間。
本發(fā)明的目的是提供一種控制系統(tǒng)，借助于這種控制系統(tǒng)可以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，以及提供一種與之相應(yīng)的方法。
本發(fā)明關(guān)于控制系統(tǒng)的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即采用一種在造紙過程中用于調(diào)整/控制至少一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的控制系統(tǒng)，它設(shè)有一個(gè)用于調(diào)整/控制至少一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的調(diào)整/控制器，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于影響至少一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面；至少一個(gè)第一傳感器，它接收在造紙機(jī)內(nèi)部生產(chǎn)出來的紙幅的第一質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的第一測量信號(hào)，并將此信號(hào)輸入調(diào)整/控制器；至少另一個(gè)傳感器，用于接收另一個(gè)用于調(diào)整/控制器調(diào)整/控制至少一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的另一個(gè)測量信號(hào)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于影響第一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面，另一個(gè)傳感器測量一種與第一傳感器所測量的不同的質(zhì)量特征。
本發(fā)明關(guān)于方法的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即采用一種造紙過程中用于調(diào)整/控制一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的方法，它包括下列步驟在造紙機(jī)中的至少一個(gè)位置測量一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面；除了在造紙過程中至少在一個(gè)位置測錄的一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面外，至少記錄另一個(gè)表征另一個(gè)質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的被測量值；這些測量信號(hào)在控制系統(tǒng)中進(jìn)行處理；以及通過至少一個(gè)控制系統(tǒng)操縱至少一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以影響在造紙過程中被測量的質(zhì)量特征之一的橫剖面和/或縱剖面。
現(xiàn)在，通過用一個(gè)以上的傳感器測量一種以上的質(zhì)量特征，可以使剖面的傳感發(fā)送在紙漿進(jìn)料裝置附近進(jìn)行，并因而可以快速反應(yīng)縱剖面波動(dòng)。此外，通過使用一個(gè)以上橫向移動(dòng)的傳感器，用于在造紙過程中同時(shí)調(diào)整一種質(zhì)量特征例如單位面積重量的橫剖面和/或縱剖面，可以由帶噪聲的剖面數(shù)據(jù)中快速確定橫剖面。于是橫剖面調(diào)整可以頻繁進(jìn)行并迅速反應(yīng)剖面波動(dòng)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)的瞬態(tài)特性顯著縮短，這一點(diǎn)尤其在品種變換或過程受干擾后具有決定性的好處。當(dāng)然，在結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的控制系統(tǒng)中也可以使用兩個(gè)以上的傳感器。
采用按本發(fā)明的設(shè)備和按本發(fā)明的方法，可以在造紙過程中調(diào)整各種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面。
例如在造紙過程中可以調(diào)整下列質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面，但不受這些限制-紙幅的尺寸；-運(yùn)行中的紙幅厚度；-運(yùn)行中的紙幅濕度和不透明度；-紙幅的粗糙度和紙張力學(xué)性能，例如彈性模量E或撕裂系數(shù)。
特別優(yōu)先的是調(diào)整紙幅單位面積重量和纖維取向的橫剖面和/或縱剖面。在一種最佳實(shí)施形式中，采用紙漿稠度可調(diào)整的紙漿進(jìn)料裝置作為單位面積重量橫剖面或纖維取向橫剖面的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
這類紙漿進(jìn)料裝置是分段式的，在這種情況下，紙漿懸浮液稠度和纖維取向可在各個(gè)分段中加以影響。這例如可以這樣做到，即規(guī)定在通往有關(guān)分段的進(jìn)料管道區(qū)域內(nèi)設(shè)稀釋劑管道，它們通入進(jìn)料管道并各配備一個(gè)調(diào)節(jié)閥。通過稀釋管道既可以影響在各分段中的稠度，也可以影響纖維取向。這類紙漿進(jìn)料裝置公開在前面已提及的文件DE 4019593和DE 4316054中。
在本發(fā)明的一種實(shí)施形式中規(guī)定，作為縱剖面調(diào)整的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是一個(gè)調(diào)節(jié)閥，它設(shè)在向紙漿進(jìn)料裝置的公共進(jìn)口中，或設(shè)在公共的回流口中。
最好將兩個(gè)測量傳感器的至少兩個(gè)測量信號(hào)供入控制系統(tǒng)。借助于此控制系統(tǒng)，對這些測量信號(hào)，其中至少有一個(gè)是既包含橫剖面分量也包含縱剖面分量的測量信號(hào)，可作這樣的處理，即，將橫剖面分量和縱剖面分量以及描述隨機(jī)干擾的剩余分量，從接收的測量信號(hào)中提取出來。由此得到的用于縱向分量的控制信號(hào)輸入縱剖面調(diào)整用的調(diào)節(jié)器，而用于橫向分量的控制信號(hào)輸入橫向剖面調(diào)節(jié)器。然后，橫向剖面調(diào)節(jié)器和縱向剖面調(diào)節(jié)器，再按照它們的調(diào)節(jié)規(guī)律，起動(dòng)有關(guān)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。如上面已提及那樣，在調(diào)整單位面積重量橫剖面和/或縱剖面的情況下，在一種有利的實(shí)施形式中規(guī)定使用調(diào)整紙漿稠度的紙漿進(jìn)料裝置，而作為縱向剖面的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可設(shè)置一個(gè)安排在公共的紙漿進(jìn)口或出口中的調(diào)節(jié)閥，它由縱剖面調(diào)節(jié)器觸發(fā)。
在本發(fā)明的一種特別的實(shí)施形式中規(guī)定，另一個(gè)只包含縱剖面分量的測量信號(hào)，可確定在紙漿進(jìn)料裝置本身內(nèi)的紙漿稠度。紙漿稠度或可在紙漿進(jìn)料裝置的公共進(jìn)料管中測量，或在各進(jìn)料管中測量。
在與之不同的一種進(jìn)一步改進(jìn)的實(shí)施形式中，使用設(shè)在造紙機(jī)潮濕部分中的另一個(gè)傳感器作為另一個(gè)測量信號(hào)。這一個(gè)傳感器可以在位于紙漿進(jìn)料裝置下游的造紙機(jī)的篩網(wǎng)上，測量紙漿懸浮液高度。在篩網(wǎng)上懸浮液高度的波動(dòng)是容積流量波動(dòng)帶來的結(jié)果，并因而在紙漿稠度相同時(shí)，造成在紙幅寬度的相應(yīng)區(qū)域內(nèi)單位面積重量的變動(dòng)。除此之外，可以在紙漿進(jìn)料裝置的進(jìn)料管內(nèi)設(shè)紙漿稠度傳感器，借肋于此再加上懸浮液高度測量，可以對紙漿在相應(yīng)的區(qū)域內(nèi)排出的量作出準(zhǔn)確的預(yù)測。
此外，還可以借助于一種尤其在γ射線區(qū)的放射性測量，確定在造紙機(jī)潮濕部分內(nèi)的質(zhì)量流量，并在按本發(fā)明的方法和按本發(fā)明的設(shè)備中利用此質(zhì)量流量的測量值，作為用于確定單位面積重量縱剖面和橫剖面的另一個(gè)測量值。
在造紙機(jī)潮濕部分中進(jìn)行測量，亦即在紙漿進(jìn)料裝置本身中確定紙漿稠度的突出優(yōu)點(diǎn)在于，采用這種設(shè)計(jì)可以達(dá)到極為迅速的調(diào)整，因?yàn)樵诩垵{進(jìn)料裝置中的偏差，通過這樣設(shè)置的傳感器能比迄今所有的更快地加以確定并使調(diào)節(jié)器動(dòng)作。換句話說，這意味著這樣的設(shè)計(jì)具有較短的滯后時(shí)間和較短的調(diào)節(jié)過程。
在一種特別便宜和簡單的實(shí)施形式中規(guī)定，設(shè)置一個(gè)位于紙漿進(jìn)料裝置外部的傳感器作為另一個(gè)傳感器，它與第一個(gè)傳感器結(jié)構(gòu)可以相同。
原則上涉及多個(gè)傳感器的有兩種特別有利的實(shí)施方案。
在兩種實(shí)施形式中之一中，兩個(gè)傳感器有一定時(shí)間錯(cuò)移地橫向移動(dòng)，也就是說，這些傳感器在同一時(shí)刻位于紙幅上的不同地點(diǎn)并分別接收一個(gè)測量信號(hào)。
在一種簡化的實(shí)施形式中可以規(guī)定，兩個(gè)傳感器中一個(gè)點(diǎn)狀地保持固定，而另一個(gè)傳感器則沿紙幅運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明除提供設(shè)備外，還提供了一種方法，用于在造紙過程中調(diào)整/控制一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面，按本發(fā)明這種方法的特征在于，除了涉及一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的第一測量信號(hào)外，還接收另一種質(zhì)量特征的另一個(gè)測量信號(hào)。此外，本發(fā)明提供的方法評估兩個(gè)剖面，這兩個(gè)剖面包括至少一種質(zhì)量特征的縱向分量和橫向分量，以獲得純粹的縱剖面和純粹的橫剖面，并相應(yīng)地操縱至少一個(gè)控制系統(tǒng)的至少一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于影響被測量的質(zhì)量特征之一。
應(yīng)當(dāng)理解，以上所提到的和下面還要闡明的本發(fā)明的特征，不僅可使用按已說明的各種組合，而且可以使用按其它的組合或按單獨(dú)的形式，不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)由下面借助于附圖對最佳實(shí)施例的說明中給出。
現(xiàn)在借助于實(shí)施例和附圖詳細(xì)說明本發(fā)明，附圖中

圖1所示為具有按本發(fā)明的控制系統(tǒng)和兩個(gè)橫向移動(dòng)傳感器的造紙機(jī)；圖1A為圖1所示造紙機(jī)的另一實(shí)施形式；圖1B為圖1A所示造紙機(jī)中紙漿稠度可調(diào)式紙漿進(jìn)料裝置一個(gè)分段的剖面；圖1C為圖1所示造紙機(jī)的又一種實(shí)施形式；圖2所示為紙幅，在圖中表示了兩個(gè)橫向移動(dòng)的測量傳感器沿紙幅運(yùn)動(dòng)的軌跡；圖3所示為具有按本發(fā)明的控制系統(tǒng)和有一個(gè)在紙漿進(jìn)料裝置中的傳感器的造紙機(jī)。
圖1表示在造紙機(jī)中所裝的按本發(fā)明用于在造紙過程中調(diào)整/空制一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的控制系統(tǒng)。按本發(fā)明的調(diào)整/控制，在下面作為舉例可借助于紙幅的單位面積重量縱剖面和/或單位面積重量橫剖面來說明，這不應(yīng)理解為是對本發(fā)明總的設(shè)想的限制。
本發(fā)明總的設(shè)想為，在造紙過程中至少接收兩個(gè)有關(guān)一種質(zhì)量特征剖面的測量信號(hào)。
在紙幅運(yùn)行和傳感器橫移時(shí)，質(zhì)量特征剖面的測量信號(hào)由橫剖面分量、縱剖面分量和隨機(jī)的或殘余的分量組成；在傳感器固定亦即地點(diǎn)確定時(shí)則僅由縱剖面分量組成。作為可用來調(diào)整造紙過程的質(zhì)量特征，除單位面積重量外還可考慮纖維取向；尺寸；軸線；厚度；濕度；不透明度；紙幅粗糙度；或還有紙張力學(xué)性能，例如彈性橫量E。
在一種作為測量信號(hào)使用的是單位面積重量縱剖面和/或單位面積重量橫剖面或纖維取向的控制系統(tǒng)中，作為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，例如，對于橫剖面分量采用分段式的紙漿進(jìn)料裝置，對于縱向分量采用裝在紙漿進(jìn)料裝置的進(jìn)料管內(nèi)的調(diào)節(jié)閥。
對于此類結(jié)構(gòu)的造紙機(jī)，圖中表示了紙漿進(jìn)料裝置2和在篩網(wǎng)上進(jìn)行脫水的紙幅3起始段。紙漿進(jìn)料裝置2包括供入紙漿懸浮液用的公共的進(jìn)料管10，它再分割成通向紙漿進(jìn)料裝置2各個(gè)分段的一根根進(jìn)料管11。一根根進(jìn)料管11通入一個(gè)紊流發(fā)生器12，紙漿進(jìn)料裝置的噴嘴13與之連接，紙漿懸浮液從噴嘴排出并到達(dá)篩網(wǎng)上，在篩網(wǎng)上形成紙幅3。
排出的紙漿射流與運(yùn)動(dòng)的篩網(wǎng)之間的速度差，參預(yù)決定在運(yùn)行紙幅中的纖維取向。若存在這種速度差，則沿紙幅的機(jī)器運(yùn)行方向產(chǎn)生最佳的纖維取向。當(dāng)存在橫向流動(dòng)和在排出的紙漿射流與篩網(wǎng)之間沒有速度差時(shí)，由于存在橫向速度分量，在紙張中可能造成的纖維取向?qū)⑵x機(jī)器運(yùn)行方向一個(gè)角度a。借助于本控制系統(tǒng)，根據(jù)上述關(guān)系，通過相應(yīng)地控制分段式的紙漿進(jìn)料裝置，如下面要說明的那樣將其作為橫剖面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，在造紙過程中除了單位面積重量外，作為質(zhì)量特征調(diào)整纖維取向。
在紙漿進(jìn)料裝置的每一根進(jìn)料管11中通入一根稀釋劑供入管15，其中各裝入一個(gè)調(diào)節(jié)閥17。
圖1中，只表示了用于紙漿進(jìn)料裝置的前兩根稀釋劑供入管15的調(diào)節(jié)閥。當(dāng)然，雖然圖中沒有表示，但對于其它的供入管也都有類似的設(shè)計(jì)。通過稀釋劑供入管15可在各個(gè)紙漿進(jìn)料裝置的分段中加入稀釋劑，例如稀釋水或經(jīng)稀釋的紙漿懸浮液，所以在紙漿進(jìn)料裝置各分段中，無論是稠度還是纖維取向都可以加以改變。這些改變又影響例如紙幅的單位面積重量橫剖面，紙幅是在將紙漿懸浮液放在后面的篩網(wǎng)上形成的。因此，借助于分段式紙漿稠度可調(diào)的紙漿進(jìn)料裝置，可以準(zhǔn)確地調(diào)整單位面積重量橫剖面以及纖維取向。調(diào)整通過適當(dāng)?shù)卮蜷_和關(guān)閉用于每根供入管的形式上為調(diào)節(jié)閥17的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。調(diào)節(jié)閥17的操縱通過調(diào)節(jié)器19的控制脈沖進(jìn)行，而調(diào)節(jié)器19則又由控制計(jì)算機(jī)20起動(dòng)。
在下面的部分中詳細(xì)說明控制計(jì)算機(jī)的任務(wù)。按本發(fā)明規(guī)定，至少兩個(gè)傳感器接收兩個(gè)用于確定單位面積重量橫剖面和/或縱剖面的測量信號(hào)。在圖示的實(shí)施形式中，這兩個(gè)傳感器設(shè)計(jì)為兩個(gè)點(diǎn)式測量點(diǎn)30和31的型式，它們裝在紙幅上方的測量橋上。這些傳感器可以橫向于紙幅運(yùn)動(dòng)方向在測量橋32上沿紙幅來回移動(dòng)，并與此同時(shí)逐點(diǎn)記錄運(yùn)行中的紙幅3的橫剖面。但由于紙幅處于運(yùn)動(dòng)之中，所以作為測量信號(hào)隨著時(shí)間推移所得到的并非純粹的橫剖面，而是如圖2所表示的那樣由橫剖面分量和縱剖面分量組合而成。關(guān)于兩個(gè)橫向移動(dòng)傳感器的橫向運(yùn)動(dòng)可設(shè)想有多種可能性。例如，這兩個(gè)點(diǎn)式傳感器30和31可以彼此相隔一定距離沿紙幅同向來回運(yùn)動(dòng)，或在時(shí)間上準(zhǔn)確地同步但反向運(yùn)動(dòng)。
測量傳感器可例如通過電動(dòng)機(jī)33、34驅(qū)動(dòng)。由測量傳感器記錄下來的值經(jīng)測量線35、36傳輸給控制計(jì)算機(jī)20。
在控制計(jì)算機(jī)中對至少兩個(gè)傳感器30和31的測量信號(hào)進(jìn)行處理，從這些信號(hào)中提取橫剖面分量和縱剖面分量，連同殘余分量在內(nèi)。如此獲得的橫剖面分量和縱剖面分量與各自的額定剖面數(shù)據(jù)比較，然后通過調(diào)節(jié)線37、38分別起動(dòng)用于橫剖面分量的調(diào)節(jié)器和用于縱剖面分量的調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器19控制紙漿進(jìn)料裝置各個(gè)分段的一個(gè)個(gè)調(diào)節(jié)閥17進(jìn)行橫剖面調(diào)整。為此，從調(diào)節(jié)器19到各調(diào)節(jié)閥各連通一條控制線39。有關(guān)借助于紙漿稠度調(diào)整的紙漿進(jìn)料裝置影響單位面積重量橫剖面和纖維取向橫剖面的方法，可參見德國專利DE 4019593，它的公開內(nèi)容在這里全面吸收。
用于縱剖面調(diào)整的調(diào)節(jié)器40，通過控制線42控制調(diào)節(jié)閥44。在本實(shí)施形式中調(diào)節(jié)閥44裝在進(jìn)口側(cè)公共的進(jìn)料管10中，并用于在公共的進(jìn)口中調(diào)整紙漿懸浮液量，從而可以影響縱剖面，因?yàn)閱挝幻娣e重量縱剖面波動(dòng)或纖維取向縱剖面波動(dòng)，可能是在紙漿進(jìn)料裝置中稠度波動(dòng)帶來的結(jié)果。
在圖1A和1B所表示的實(shí)施形式中，為每個(gè)分段在進(jìn)料管11中設(shè)一個(gè)閥44，用于調(diào)整進(jìn)入該分段中的紙漿懸浮液總量。為該閥配設(shè)的伺服驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，由縱向剖面調(diào)節(jié)器40通過控制線42控制。
在進(jìn)料管中的紙漿稠度通過各分段稀釋劑供入管15中的閥17調(diào)整。通過具有稠度Ci的主懸浮液流在進(jìn)料管11中與經(jīng)稀釋劑供入管15供入的、通常具有比供入點(diǎn)之前在各進(jìn)料管11中的主懸浮液流低的稠度Cj的稀釋劑流匯合，得出在各分段中的紙漿懸浮液稠度Cges＝ai·Ci+aj·cj。式中ai、aj是在有關(guān)的分段總的流量中支流的份額。主懸浮液流最好占有份額量為85％，亦即ai＝0.85，稀釋劑流最好占有份額量為15％，亦即ai＝0.15。
圖1B表示了造紙機(jī)中紙漿稠度可調(diào)式紙漿進(jìn)料裝置一個(gè)分段的剖面，它在結(jié)構(gòu)上與由DE 4239845已知的相同，此文件的公開內(nèi)容本文全面吸收。與圖1A中相同的的構(gòu)件用同樣的符號(hào)表示?？梢悦黠@看出，閥44在進(jìn)料管中，以及閥17在稀釋劑供入管15中。在示意表示的造紙機(jī)進(jìn)一步延伸中表示了位置S、S1和S2。在這些位置最好借助于傳感器，檢測單位面積重量，或與單位面積重量相關(guān)的測量值。
圖1C表示了另一種方案，其中，在進(jìn)料管11中稀釋劑供入點(diǎn)70之前設(shè)閥44。
閥17在稀釋劑供入管15中仍通過控制線39由橫剖面調(diào)節(jié)器19控制，而閥44在各進(jìn)料管11中則由縱剖面調(diào)節(jié)器40控制。
圖2表示紙幅的哪些點(diǎn)在橫向于紙幅運(yùn)行方向橫移的逐點(diǎn)測量位置中被測錄。圖2表示沿所畫箭頭方向運(yùn)行的紙幅3。在紙幅上所畫的實(shí)線50表示了這樣一些點(diǎn)，即，它們是在紙幅按預(yù)定速度移動(dòng)時(shí)，被兩個(gè)橫移的測量傳感器之一，在此傳感器按規(guī)定速度橫向于運(yùn)動(dòng)中的紙幅移動(dòng)時(shí)被掃描的。由此圖可以看出，對于一個(gè)運(yùn)動(dòng)中的紙幅，作為測量值記錄的并非單位面積重量的橫剖面，而是單位面積橫剖面與縱剖面的一種組合。當(dāng)產(chǎn)生縱剖面波動(dòng)時(shí)，這就導(dǎo)致單位面積重量橫剖面只能測得其沿某個(gè)送進(jìn)距離的平均值，這一送進(jìn)距離在圖中用La表示。因此在產(chǎn)生縱向波動(dòng)時(shí)得到一個(gè)帶噪聲的橫剖面。這一剖面的噪聲可以避免，只要有第二個(gè)點(diǎn)式傳感器，它與第一個(gè)傳感器反向橫移。于是產(chǎn)生了用虛線表示的針對此第二個(gè)傳感器31的測量點(diǎn)的第二軌跡52。由圖可見，當(dāng)兩個(gè)傳感器反向橫移時(shí)，紙幅兩個(gè)測量點(diǎn)的間距與只用一個(gè)傳感器測錄相比減為一半。在圖2中這一距離用Lb表示。于是Lb＝0.5La。
當(dāng)然，可以采用兩個(gè)以上的傳感器，測定當(dāng)時(shí)的單位面積橫剖面和/或單位面積縱剖面，并因而可以進(jìn)一步提高分辨率。
但使用兩個(gè)而不是一個(gè)傳感器，已經(jīng)促使在造紙過程中代表一種質(zhì)量特征的單位面積重量橫剖面和/或單位面積重量縱剖面，可以比迄今達(dá)到的準(zhǔn)確得多地測錄。除此之外可以設(shè)計(jì)為，通過例如借助于一個(gè)差分信號(hào)分解的橫剖面分量和縱剖面分量得出(zurückzuschlieβ)縱向波動(dòng)，并因而可由這些縱向波動(dòng)矯正單位面積重量橫剖面的測量。因此，此橫剖面不僅可以快速地確定，而且基本上無噪聲，以及，橫剖面的調(diào)整可以更頻繁和比按現(xiàn)有技術(shù)具有更大幅度地實(shí)施。對于剖面波動(dòng)可比迄今更快地作出反應(yīng)并可以進(jìn)行精確的調(diào)整。在更換品種和受到其它干擾后調(diào)節(jié)的振蕩時(shí)間也大大加速。
除了圖中表示的具有兩個(gè)橫移的傳感器的實(shí)施形式之外，也可以取代兩個(gè)獨(dú)立的單位面積重量橫剖面測量和/或單位面積重量縱剖面測量，只進(jìn)行一個(gè)單位面積重量橫剖面測量和/或單位面積重量縱剖面測量，并測定造紙過程中的另一個(gè)測量值，以便能影響和考慮造紙過程中的縱向波動(dòng)。
一種可能性是例如測定紙漿懸浮液稠度作為另一個(gè)獨(dú)立的測量值。這例如可以在通往紙漿進(jìn)料裝置的公共進(jìn)口中進(jìn)行，或也可在通往紙漿進(jìn)料裝置的各進(jìn)料管本身內(nèi)進(jìn)行。
圖3表示了在紙漿進(jìn)料裝置處的這種設(shè)計(jì)。如圖1中那樣，表示了一臺(tái)具有紙漿稠度可調(diào)的分段式紙漿進(jìn)料裝置2的造紙機(jī)。取代了兩個(gè)橫移的傳感器，按圖3的設(shè)計(jì)只包括一個(gè)橫移傳感器130，它測錄運(yùn)行中紙幅3的一個(gè)混合的橫剖面和縱剖面，這一測量信號(hào)經(jīng)測量線135傳入控制計(jì)算機(jī)20。分段式紙漿進(jìn)料裝置的結(jié)構(gòu)如結(jié)合圖1所說明的那樣，它包括一根具有進(jìn)口側(cè)111和出口側(cè)112的公共進(jìn)料管10，以及通往紙漿進(jìn)料裝置各分段的一根根進(jìn)料管11，其中，為每根進(jìn)料管配設(shè)一根各帶有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)17的稀釋劑供入管15。如結(jié)合圖1所述的那樣，橫剖面的調(diào)整借助于調(diào)節(jié)器19進(jìn)行。與圖1不同，借助于傳感器100確定紙漿稠度作為第二個(gè)測量值，在本例中此傳感器100裝在公共進(jìn)料管的進(jìn)口側(cè)。借助于傳感器100確定的紙漿稠度，經(jīng)導(dǎo)線113傳入控制計(jì)算機(jī)20。如前面已說明的那樣，在此信號(hào)涉及質(zhì)量特征的純粹縱剖面信號(hào)時(shí)，例如在本例中為單位面積重量的縱剖面信號(hào)，所以在控制計(jì)算機(jī)中，只須借助于紙漿稠度傳感器的第二個(gè)測量信號(hào)。將由橫移的測量傳感器130測得的信號(hào)分解為橫向分量和縱向分量?？v向信號(hào)分量如在圖1中那樣經(jīng)導(dǎo)線37輸給縱向分量調(diào)節(jié)器40，后者如圖1中那樣起動(dòng)裝在進(jìn)料管中的調(diào)節(jié)閥44。當(dāng)然也可以設(shè)想用于如圖1A、1B和1C中所表示的結(jié)構(gòu)的紙漿進(jìn)料裝置中。
在公共的進(jìn)料管中或在潮濕部分中的任意位置處測錄信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)在于，調(diào)節(jié)作用可以非?？焖俚貙?shí)施。
當(dāng)然也可以取代準(zhǔn)確地測量紙漿進(jìn)料裝置中的紙漿稠度，測量其它的表征造紙過程的質(zhì)量特征，或除單位面積重量橫剖面和/或單位面積縱剖面外附加確定上述質(zhì)量特征。有關(guān)所涉及的質(zhì)量特征參見前言所作的說明。
采用所表示的所有實(shí)施形式，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在調(diào)整紙幅的紙漿進(jìn)料裝置時(shí)可以獲得顯著改善的結(jié)果，并因而與此設(shè)備一起可以改善所能獲得的紙張質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種在造紙過程中用于調(diào)整/控制至少一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的控制系統(tǒng)，它設(shè)有1.1、一個(gè)用于調(diào)整/控制至少一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(17、44)的調(diào)整/控制器(20)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(17、44)用于影響至少一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面；1.2、至少一個(gè)第一傳感器(30)，它接收在造紙機(jī)內(nèi)部生產(chǎn)出來的紙幅的第一質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的第一測量信號(hào)，并將此信號(hào)輸入調(diào)整/控制器(20)；1.3、至少另一個(gè)傳感器(31)，用于接收另一個(gè)用于調(diào)整/控制器(20)調(diào)整/控制至少一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(17、44)的另一個(gè)測量信號(hào)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(17、44)用于影響第一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面，其特征在于1.4、另一個(gè)傳感器(31)測量一種與第一傳感器(30)所測量的不同的質(zhì)量特征。
2.按照權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于至少這兩個(gè)傳感器(30、31)是橫向移動(dòng)的。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于至少其中另一個(gè)傳感器(31)固定安裝，它在造紙機(jī)中的一個(gè)固定位置測量另一種質(zhì)量特征。
4.一種在造紙過程中用于調(diào)整/控制至少一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的控制系統(tǒng)，它有4.1、一個(gè)用于調(diào)整/控制至少一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(17、44)的調(diào)整/控制器(20)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(17、44)用于影響至少一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面；4.2、至少一個(gè)傳感器(30)，它接收在造紙機(jī)內(nèi)部生產(chǎn)出來的紙幅的第一質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的第一測量信號(hào)，并將此信號(hào)輸入調(diào)整/控制器(20)；4.3、至少另一個(gè)傳感器(31)，用于接收另一個(gè)用于調(diào)整/控制器調(diào)整/控制至少一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(17、44)的另一個(gè)測量信號(hào)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(17、44)用于影響至少一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面，其特征在于4.4、至少其中兩個(gè)傳感器(30、31)可沿紙幅寬度橫向移動(dòng)。
5.按照權(quán)利要求2至4中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于至少其中兩個(gè)傳感器有一個(gè)至少有時(shí)可反向運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
6.按照權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于第一測量信號(hào)和另一個(gè)或另一些測量信號(hào)，在調(diào)整/控制器(20)內(nèi)分解為一個(gè)縱向分量和一個(gè)橫向分量。
7.按照權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于縱向信號(hào)分量輸入一個(gè)縱向分量調(diào)節(jié)器(40)，橫向信號(hào)分量輸入一個(gè)橫向分量調(diào)節(jié)器(19)。
8.按照權(quán)利要求7所述的控制系統(tǒng)，其特征在于縱向分量調(diào)節(jié)器(40)至少起動(dòng)一個(gè)縱向分量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(44)，橫向分量調(diào)節(jié)器至少起動(dòng)一個(gè)橫向分量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(17)。
9.按照權(quán)利要求8所述的控制系統(tǒng)，其特征在于橫向分量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(17)是一個(gè)調(diào)整紙漿稠度的紙漿進(jìn)料裝置(2)。
10.按照權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于至少其它一些傳感器中一個(gè)或這一個(gè)傳感器(31、100)是一個(gè)設(shè)在造紙機(jī)潮濕部分中的傳感器，它測量造紙機(jī)潮濕部分中質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面。
11.按照權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于至少其它一些傳感器中的一個(gè)或這另一個(gè)傳感器(100)，設(shè)在至少其中一根進(jìn)料管(11)中或設(shè)在公共的進(jìn)料管(10)中。
12.按照權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于質(zhì)量特征包括紙的尺寸。
13.按照權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于質(zhì)量特征包括軸線。
14.按照權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于質(zhì)量特征包括紙厚。
15.按照權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于質(zhì)量特征包括紙幅的濕度。
16.按照權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于質(zhì)量特征包括紙幅的不透明度。
17.按照權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于質(zhì)量特征包括紙幅的粗糙度。
18.按照權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于質(zhì)量特征包括紙張的力學(xué)性質(zhì)。
19.按照權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于質(zhì)量特征包括紙幅的單位面積重量剖面。
20.按照權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的控制系統(tǒng)，其特征在于質(zhì)量特征包括紙幅的纖維取向。
21.按照權(quán)利要求19或20所述的控制系統(tǒng)，其特征在于至少其它一些傳感器中的一個(gè)或這另一個(gè)傳感器(100)是紙漿稠度傳感器。
22.按照權(quán)利要求19或20所述的控制系統(tǒng)，其特征在于至少其它一些傳感器中的一個(gè)或這另一個(gè)傳感器(100)是單位面積重量傳感器。
23.按照權(quán)利要求19或20所述的控制系統(tǒng)，其特征在于至少其它一些傳感器中的一個(gè)或這另一個(gè)傳感器(100)是層厚傳感器。
24.按照權(quán)利要求19或20所述的控制系統(tǒng)，其特征在于至少其它一些傳感器中的一個(gè)或這另一個(gè)傳感器(100)是一個(gè)最好通過放射性測量的單位面積物料流量傳感器。
25.一種在造紙過程中用于調(diào)整/控制一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的方法，它包括下列步驟25.1、在造紙機(jī)中的至少一個(gè)位置測量一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面；25.2、除了在造紙過程中至少在一個(gè)位置測錄的一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面外，至少記錄另一個(gè)表征另一個(gè)質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的被測量值；25.3、這些測量信號(hào)在控制系統(tǒng)中進(jìn)行處理；以及25.4、通過至少一個(gè)控制系統(tǒng)操縱至少一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以影響在造紙過程中被測量的質(zhì)量特征之一的橫剖面和/或縱剖面。
26.按照權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于至少兩個(gè)傳感器的至少兩個(gè)測量信號(hào)，在控制系統(tǒng)中分解為一個(gè)縱向信號(hào)分量和一個(gè)橫向信號(hào)分量。
27.一種在造紙過程中用于調(diào)整/控制一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面的方法，它包括下列步驟27.1、在造紙機(jī)的至少一個(gè)位置測量至少一種質(zhì)量特征的具有橫向分量和縱向分量的至少兩個(gè)剖面；27.2、這些測量信號(hào)在控制系統(tǒng)中進(jìn)行處理，以計(jì)算這個(gè)或這些質(zhì)量特征的純粹的橫剖面和縱剖面；以及27.3、通過至少一個(gè)控制系統(tǒng)操縱至少一個(gè)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以影響在造紙過程中測量的質(zhì)量特征之一的橫剖面和/或縱剖面。
28.按照權(quán)利要求25至27中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于縱向信號(hào)分量輸入一個(gè)縱向分量調(diào)節(jié)器，橫向信號(hào)分量輸入一個(gè)橫向分量調(diào)節(jié)器。
29.按照權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于橫剖面的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是一調(diào)整紙漿稠度的紙漿進(jìn)料裝置。
30.按照權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于調(diào)整紙漿稠度的紙漿進(jìn)料裝置在每一根稀釋劑輸入管中包括一個(gè)調(diào)節(jié)閥，稀釋劑輸入管通入紙漿進(jìn)料裝置的紙漿懸浮液進(jìn)料管中。
全文摘要
一種控制系統(tǒng)和一種調(diào)整方法,用于在造紙過程中借助于兩個(gè)傳感器調(diào)整至少一種質(zhì)量特征的橫剖面和/或縱剖面,其中第一個(gè)傳感器(30)接收生產(chǎn)出來的紙幅的第一質(zhì)量特征橫剖面和/或縱剖面的第一測量信號(hào),第二個(gè)傳感器(31)接收另一個(gè)測量信號(hào)。本發(fā)明的特征在于,此另一個(gè)傳感器(31)適用于記錄與第一個(gè)傳感器(30)記錄的不同的質(zhì)量特征,也就是測量另一種質(zhì)量特征。
文檔編號(hào)D21F7/06GK1190684SQ97117
公開日1998年8月19日 申請日期1997年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月30日
發(fā)明者烏爾里克·比奇曼, 魯?shù)婪颉っ⑵?申請人:沃依特·蘇爾澤制紙機(jī)械公司