FI76872B - Foerfarande och anordning foer styrning av zonvals. - Google Patents

Description

76872 1 Menetelmä ja laite vyöhyketelan ohjaamiseksi Förfarande och anordning för styrning av zonvals 5 Keksinnön kohteena on menetelmä vyöhykesäätötelan ja/tal vastaavan pu-rlstuskenkälaltteen ja sen vaste-elimen, kuten vastatelan välisen nipin kautta johdettavaan alnesrataan kohdistettavan palnekuormltuksen jakautuman ohjaamiseksi alnesradan kulkusuuntaan nähden poikkisuunnassa, jossa menetelmässä käytetään vyöhykesäätötelaan tai -kenkään vaikuttavia 10 kuormituselementtejä, kuten vyöhykesäätötelan keskiakseliln tai vastaavaan tuettuja liukukenkäryhmiä, joiden painevaikutuksen toimilaitetta ohjataan säätöyksiköllä, jossa menetelmässä käytetään asetusarvoyksik-köä, jolla aikaansaadaan sarja Q(Z) asetusarvosignaaleja, jotka johdetaan suoraan tai käsittely-yksikön kautta mainitun säätöyksikön säätö-15 piirien asetusarvoiksi.

Lisäksi keksinnön kohteena on laitteisto alnesradan, kuten paperirainan käsittelemiseksi purlstusnlpissä, kuten vedenpoistonlpissä tai kalante-roimisnlpissä, joka laitteisto käsittää tk-telan tai vastaavan kenkä-20 laitteen ja sen vastaelimen, kuten vastatelan, jotka yhdessä muodostavat nipin, jonka kautta käsiteltävä ainesrata on johdettu ja joka tk-tela tai kenkälalte käsittää statlonäärlsen osan ja sen ympäri pyörivän sy-llnterivaipan tai nauhan ja mainitun osan ja vaipan tai nauhan välille toimimaan järjestetyt liukukenkien tai vastaavien sarjan, joka on ryhmi-25 telty painekuormltusvyöhykkeiksl, jolta kutakin kuormitetaan venttiilien tai vastaavien ohjaamilla vyöhykepaineilla ja joka laitteisto käsittää säätöjärjestelmän, jossa on asetusarvoyksikkö, rajoituslohko tai vastaava käsittely-yksikkö, eäädinyksikkö, toimilaiteyksikkö, joka toimilaite-yksikkö käsittää paineventtiillen sarjan ja paine-virta-muuntlmien tai 30 vastaavien sarjan, joista on johdettu takalsinkytkentäslgnaallt säädin-yksikölle.

Paperikoneissa ja paperin jälkikäsittelylaitteissa käytetään useita sellaisia teloja, jotka muodostavat vettä poistavan purlstinnipin, tasoitus-35 nipin tai kalanteroimisnlpln vastatelan kanssa. Näissä käyttötarkoituksissa on tärkeää se, että nipin viivapaineen jakautuma eli profiili telojen aksiaalisuunnassa pysyy vakiollisena tai että tämä profiili on säädet- 76872 2 1 tävlssä halutuke! esimerkiksi ralnan polkklsuuntalsen kosteusproflllln ja/tal paksuusproflllln tai muun vastaavan omlnalauusproflllln hallitsemista varten. Tässä tarkoituksessa on ennestään tunnettuja erilaiset taipumaeäädetyt tai talpumakompensoldut telat» joilla nipin vllvapalneen 5 jakautumaa hallitaan.

Ennestään tunnetaan useita erilaisia talpumakompensoltuja tai säädettyjä paperikoneen teloja. Nämä telat käsittävät yleensä massiivisen, statlo-näärlsen tela-akselin ja sen ympärille pyöriväksi järjestetyn telavaipan. 10 Mainitun akselin ja vaipan väliin on sovitettu vaipan sisäpintaan vaikuttavat llukukenkäjärjestelyt ja/tal painefluldin kammiot, jotka on jaettu tai ryhmitelty telan akslaalisuunnassa useisiin osiin tai ryhmiin niin, että vaipan aksiaalista profiilia nipin kohdalla voidaan oikaista tai säätää halutuksi. Yleensä tällaisten telojen muodostamia nlppejä kuten 15 purlstinnlppejä tai kalanterolmisnippejä kuormitetaan talpumasäädetyn telan ja sen vastatelan akselltappelhln kohdistetuilla kuormitusvoi-mllla.

Esimerkkinä taipumasäädettävästä telasta, johon esillä olevan keksinnön 20 mukaista menetelmää ja laitetta voidaan edullisesti soveltaa, on hakijan FI-patenttihakemuksessa n:o 864564 esitetty taipumakompensoitu tela.

Ennestään tunnetusti tk-telojen taipumaeäätöön käytetään yhteisillä hyd-rauliikkasyöttövyöhykkeillä varustetuilla sylintereillä kuormitettuja 25 llukukenkiä. Kutakin tällaista vyöhykettä ohjataan vyöhykekohtaisella hydrauliikkaventtlillllä. Eri vyöhykkeisiin kuuluvien llukukenkien lukumäärä voi poiketa toisistaan tk-vyöhyketelan ja sen vastatelan välisen puristusvoiman tarkoituksenmukaisen ohjauksen edellyttämällä tavalla. Nlpplpalneen aikaansaamiseksi käytettyjä kuormitussylintereitä on yleen-30 eä yksi kummassakin tela-akselin päässä, jotka yhdessä llukukenkien kanssa saavat aikaan puristusvoiman.

Tk-telat ovat saaneet sekä paperikoneissa että paperlnjalostuskoneissa ja paperin erilaisissa jälkikäsittelylaitteissa yhä laajemman käytön, 35 mikä osaltaan johtuu siltä, että valmistettavalle tuotteelle asetetaan entistä suurempia laatuvaatimuksia, siis valmistettavan paperin on oltava erilaisilta ominaisuuksiltaan sekä konesuunnasea että polkklsuun- 76872 3 1 nassa entistä ahtaammiksi asetettujen laaturajojen sisällä. Laatukriteerien tlukkenemisen syynä ovat ainakin osittain uudet kopio- ja painotekniikat, joiden häiriöttömyys vaatii paperin tasalaatuisuutta. Tk-telat onkin eräs komponentti, jolla paperin mainittuihin laatuominaisuuksiin 5 voidaan positiivisesti vaikuttaa.

Tk-telojen mekaaniset rakenteet ovat viimeaikoina entisestään kehittyneet, mutta samaa ei voida sanoa tk-telojen säätöjärjestelmistä, joilla on kuitenkin aivan ratkaiseva merkitys käytettäessä tk-teloja paperin 10 laatuominaisuuksien hallinnassa.

Ennestään tunnetuissa tk-telojen ohjausjärjestelmissä on se epäkohta, että vaikka vyöhyketelojen vyöhykepalnelden aiheuttamat puristusvoimien vuorovaikutukset eri vyöhykkeisiin otetaan huomioon, telan käyttäjällä 15 on ohjattavissa vain vähäinen määrää vyöhykkeitä, joilla yritetään saada toteutetuksi hyvinkin monimuotoinen radan poikklsuuntalnen ominaisuus-profiili. Esimerkki tällaisesta nykyisin käytössä olevasta ohjausjärjestelmästä on patentin DE 3 117 516 mukainen ohjausjärjestelmä.

20 Jos ajatellaan esim. sellaista tilannetta, jossa tk-telaesa on käytettävissä viisi palnevyöhykettä, voidaan ennestään tunnetuilla säätöjärjestelmillä viivapalne asettaa viidessä eri pisteessä asetusarvon mukaiseksi. Jos tk-tela on esim. 10 m:n pituinen, tulevat mainitut pisteet sijaitsemaan noin 2 m:n etäisyydellä toisistaan ja asetuepisteiden vä-25 lisellä alueella vllvapalneet jäävät täysin säädön ulkopuolelle.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on kehittää edelleen tk-telojen säätöjärjestelmiä niin, että tk-telan ja sen vastaelimen välisen nipin viivapaineprofiili on entistä tarkemmin säädettävissä niin, että ei ole 30 välttämätöntä lisätä palnevyöhykkelden määrää. Vyöhykkeiden luvun lisääminen johtaisi tk-telan rakenteen monimutkaistumiseen ja häiriöalttiuden lisääntymiseen.

Keksinnön lleätarkoltuksena on aikaansaada sellainen säätöjärjestelmä, 35 johon on integroitavissa tietty määrä "älykkyyttä" kuten telan toiminnan diagnostiikkaa ja suojausta niin, että erilaisten häiriöiden haittavaikutukset ovat eliminoitavissa tai ainakin minimoitavissa.

76872 4 1 Edellä esitettyihin ja myöhemmin selviäviin päämääriin pääsemiseksi keksinnön säätömenetelmälle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että menetelmässä käytetään N kpl:tta asetteluvyöhykkeitä, joilla 5 asetetaan nipin palneprofiilin asetusarvojakautuma Q(Z), missä Z - 1...N, että menetelmässä asetteluvyöhykkelden mainittu lukumäärä N valitaan olennaisesti suuremmaksi kuin vyöhykesäätötelan tai -kengän erikseen 10 säädettävien valkutuselimien tai ellnryhmlen lukumäärä, N » K, ja että asetusarvoyksikössä muodostetut tai sinne takalslnkytkentälohkosta johdetut asetteluvyöhykearvot Q ^...QN johdetaan vyöhykemuunnoslohkoon, jossa suoritetaan säädettävän nipin matemaattiseen malliin tai vastaa-15 vaan perustuen muunnos vyöhykepalneiden asetusarvolksi P^...Pg siten, että saadaan toteutetuksi alnesradassa viivapalneprofllll, jonka poikkeamat asetusarvoprofUlista Q(Z) tulevat olennaisesti minimoiduksi.

Keksinnön mukaiselle säätölaittelstolle on puolestaan pääasiallisesti 20 tunnusomaista se, että asetusarvoykslkkö käsittää asetteluvyöhykeyk-sikön, jolla aseteltavia erillisiä vilvapaineita on olennaisesti useampia kuin venttllllvyöhykkeltä tk-telassa tai -kengässä ja että asetteluarvoyksikkö käsittää edelleen vyöhykemuunnoslohkon, jossa asetteluvyöhykearvot muutetaan vyöhykepalneiden asetusarvolksi siten, 25 että saavutetaan alnesradassa vllvapaineprofilli, joka poikkeaa aset-teluarvoprofUlista mahdollisimman vähän.

Keksinnön ansiosta on käytännössä mahdollista ohjata käsiteltävä radan ominalsuusproflilla niin, että se entistä tarkemmin seuraa asetettua 30 ominaisuusproflilla, koska tk-telan käyttäjä voi asetella puristusvoiman asetus- eli tavoiteprofiili mahdollisimman tarkasti tavoitellun ominaisuusprof Ulin toteuttamiseksi. Tämä päämäärä saavutetaan keksinnöllä eitä kautta, että tk-telan ja vastaelimen välisen nipin viivapalneen tavoiteprofiili on järjestetty aseteltavaksi huomattavasti useammassa koh-35 dassa käsiteltävän radan polkklsuunnassa kuin mikä on vyöhyketelan itsenäisten palnevyöhykkeiden ja kuormltuesylinterlen yhteismäärä.

76872 5 1 Keksinnön mukaisesti asetetaan tk-telan vyöhykepaineiden aeetusarvot aluksi olennaisesti tiheämmin alnesradan poikkisuunnassa kuin mitä käytettävissä olevien tk-telojen painevyöhykkeiden lukumäärä edellyttää. Tämän jälkeen mainitut tavoitearvot keksinnön mukaisesti muunne-5 taan tässä sovellusympäristössä uudelle tavalla vyöhyketelan vyöhyke-paineiden ohjearvoiksi ja mainittu muunnos toteutetaan nimenomaan niin, että valittuja vyöhykepalnearvoja käyttäen saadaan minimoiduksi poikkeamat tavoitellusta vilvapainejakautumasta.

10 Edellä mainittu muunnos useammasta annetusta tavoitearvosta harvemmiksi vyöhykepaineiden ohjearvoiksi on suoritettavissa matriisien käsittely-matematiikasta tunnetulla ns. pseudo-lnverssltekniikalla, johon myöhemmin palataan.

15 Keksinnön mukaiseen säätöjärjestelmään integroidaan keksinnön edullisen eovellutuemuodon mukaisesti diagnostiikkaa ja suojauslogiikkaa niin, että toimintahäiriöiden haittavaikutukset ovat minimoitavissa.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla 20 oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin sovel-lusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintöä el ole rajoitettu.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista säätöjärjestelmää periaatteellisena lohkokaaviona.

25

Kuvio 2 esittää vlivapaineen asetusarvo-, vyöhykemuunnos- ja rajoitus-lohkoja.

Kuvio 3 esittää keksinnön mukaisen järjestelmän säädin-, toimilaite- ja 30 takalslnkytkentälohkoja sekä säätimen liittymistä säädettävään tk-telaan ja sen muodostamaan nipplln.

Kuvio 4 esittää keksinnön mukaisen säädlnlohkon tarkempaa toteutusta lohkokaaviona.

Kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen säädlnlohkon yksittäisten kanavien säätimien toteutusta.

35 76872 6 1 Aluksi selostetaan lyhyesti kuvioihin 1 ja 3 viitaten keksinnön mukaisella säätöjärjestelmällä säädettävän tk-telan 10 rakenne ja toiminta. Tk-tela 10 muodostaa vastatelansa 20 kanssa nipin Nq, jonka kautta käsiteltävä ainesrata W on johdettu. Nippl on esim. paperikoneen veden-5 poistopuristimen nippl tai kalanteroimisnippl joko superkalanterissa tai ns. konekalanterlssa. Nipin Nq viivapaineproflilla, siis viivapai-neen jakautumaa radan W poikkisuunnassa, säädetään tk-telalla 10.

Vastatelassa 20 on akselltapit 21a ja 21b, joista tela 20 on laakeroitu 10 pyöriväksi laakerinkannattimlinsa 22a ja 22b, jotka voidaan varustaa kuormituslaitteilla. Tk-tela 10 käsittää massiivisen kesklakselln 11, jonka ympäri on järjestetty pyörimään syllnterlmäinen telavaippa 13. Telavaipan 13 sileää sisäpintaa vasten toimivat llukukengät, joita kuormitetaan painesylintereillä 15. Painesylinterit 15 on jaettu vyö-15 hykkeisiin 16, joissa kuhunkin sylinteriin 15 johdetaan tietty keksinnön mukaisella säätöjärjestelmällä säädetty hydraulinesteen vyöhykepalne. Lisäksi nippiä Nq kuormitetaan tk-telan stationäärisen kesklakselln 11 akselitapeista 11a ja 11b kuormitussylintereillä 12a ja 12b, joihin johdetaan hydraulinesteen paineet P ja P, , jotka myös ovat säädetyt.

d D

20

Aluksi selostetaan kuvioon 1 viitaten keksinnön mukaisen säätöjärjestelmän yleisperiaatteet. Järjestelmään kuuluu asetusarvoyksikön vyö-hykemuunnosyksikön käsittävä lohko 100, josta saadaan tk-telan 10 vyö-hykepainelden ja paineiden P ja P, asetusarvot A, joita on yhteensä K

A D

25 kappaletta. Mainitut asetusarvot A johdetaan rajoituslohkoon 200, joissa vyöhykepalneiden asetusarvot rajoitetaan valittujen raja-arvojen sisälle. Rajoituslohkosta 200 saadaan paineiden rajoitetut asetusarvot B, jolta on K kappaletta ja jotka johdetaan älykkäälle säädinyksikölle 300, josta saadaan venttiilien virtasignaalit C, joita on K kappaletta. Mai-30 nituilla signaaleilla C ohjataan yksikköä 400, joka sisältää paineen-säätöventtlllit 410 ja muuntimet 420 (kuvio 3). Lohkosta 400 saadaan takaisinkytkentäslgnaaleina D venttillipainelden virtasignaalit, joita on K kappaletta ja jotka ovat säädlnyksikköön 300 tulevia mittaussignaaleja. Yksiköstä 400 saadaan venttillipalneet P, jotka johdetaan tk-telan 35 10 vyöhykkeiden 16 paineiksi sekä tk-telan akselltappeja 11a ja 11b kuormittavien hydraulisylinterien 12a ja 12b paineiksi P ja P, .

A D

76872 7 1 Kuviossa 1 säätöjärjestelmään on esitetty kuuluvaksi vielä takalsin-kytkentälohko 500, jolle johdetaan mittausslgnaalisarja E anturilait-teesta 510, joka mittaa nipin kautta kulkeneen radan V ominaisuuksia esim. kosteutta tai kaliiperia radan W poikkisuunnassa. Takaisinkyt-5 kentäyksikkö 500 ohjaa asetusarvoyksikköä 100. TakalsinkytkentMyksikköä 500 ei monissakaan keksinnön sovelluksissa käytetä.

Ohjausjärjestelmällä ohjataan vyöhykesäätötelan 10 ja vastatelan 20 väliin johdetun ainesrataan W kohdistuvaa kuormltusvoimajakautumaa. Vyö-10 hyketelan 10 sijasta voidaan käyttää muutakin kuin lieriönmuotoista te-lapintaa kuten nauhasllmukkaa, jota vasten liukukengät 15 painautuvat ohjausvyöhykkeislin 16 tuotujen hydraulllkkapainelden mukaisesti. Vasta-telan 20 sijasta voidaan myös käyttää muutakin kuin lieriönmuotoista vastinplntaa esim. liikkuvaa nauhaa tai stationäärlstä elintä.

15

Muuntlmlen 420 avulla, joita on K kpl:tta, esim. K * 10, saadaan mittaustietoa vyöhykkeiden 16 ja kuormitussylinterelden 12a,12b paineista P. Virtasignaaleiksi D muunnetut painesignaalit on kytketty älykkääseen säätimeen 300, joka saa vyöhykepalnelden P asetusarvot 20 rajoituslohkon 200 lähtöslgnaaleina B. Älykäs säädin 300 ohjaa puolestaan hydrauliikkaventtiileltä 410, joita on K kpl:tta, esim.

10 kpl:tta ohjaussignaaleillaan C, jolta on myös K kpl:tta.

Älykäs säädin 300 sisältää osatoimintoina dlagnostllkkalohkon 310, suo-25 jauslogllkkaoean 320 ja yhden kanavan säätimet 340. Toiminta tapahtuu kuvion 3 mukaisesti silloin, kun tela 10 ohjsuksineen toimii odotusten mukaisesti eli venttiilien 410 antopalneet P ovat vyöhykepalnelden ase-tusarvojen B mukaiset valvotulla tarkkuudella. Tällöin kukin painesäädin 350...350+K toimii toisista vastaavista säätlmistä riippumatta.

30

Jos tela 10 ohjauksineen toimii epänormaalisti, havaitsee älykkään säätimen 300 dlagnostllkkaosa 310 poikkeavuuden venttiilien 410 palnesig-naalien D muunnlnyksikön 420 avulla. Dlagnostiikkaosalta 310 saatavan ohjaustiedon d^ perusteella suojausloglikkaosa 320 ohjaa säädinosan 340 35 säätimien 350 paineiden asetusarvot B telan 10 suojaamisen kannalta tarkoituksenmukaiseen tilaan.

76872 s 1 Rajoituslohkossa 200 estetään jo ennakolta virheellisten, mahdollisesti venttiilien 410 telaa 10 vaurioittavien palneasetusarvojen A siirtäminen älykkään säätimen 300 asetusarvolksl B. Tällöin rajoitetaan kunkin hyd-rauliikkaventtlilln 410 paineasetusarvot (Pj; j - 1,2,...K) tiettyjen 5 minimi- ja makeimipaineiden MIN (LIM(Pj)), MAX (LIM(Pj)), missä j - 1,2,...,K, väliin. Lisäksi vyöhyketelan 10 vaipan 13 suojelemiseksi liialliselta taivutukselta vierekkäisten vyöhykkeiden 16 asetuspalnelden erot rajoitetaan sallittua rajaa pienemmäksi APj.j+^ > j Pj-Pj+jJ, missä j - 1,...,K-1.

10

Kuvion 2 mukaisesti vyöhyketelan 10 viivapainetta ohjataan asettamalla vilvapalneprofillln Q asettelulohkossa 110 kullekin asetteluvyöhykkeelle Z ( Z vyöhykkeiden järjestysnumero 1...N) haluttu vyöhykkeen viivapai-ne (1 = 1,2,...,N). Näin muodostuu vyöhyketelan 10 ja vastatelan 20 15 välisessä nlplesä Nq tavoiteltu vlivapaineen asetusarvoprofiili Q (Z). Asetteluvyöhykkeisiin Z luetaan mukaan myös kuormltussyllnterlt 12a ja 12b.

Tässä keksinnössä on eräänä tunnusomaisena piirteenä se, että asettelu-20 vyöhykkeiden Z lukumäärä on olennaisesti suurempi kuin hydrauliikka- venttiilien 410 tai vastaavien lukumäärä K, eli N >> K, jolloin vyöhykkeitä 16 on K-2 kpl:tta ja kuormltussyUntereitä 12a ja 12b kaksi kappaletta.

25 Asetteluvyöhykkeiden Z lukumäärä N valitaan keksinnössä soplvimmin siten, että vastaavalla määrällä vlivapaineen arviointipisteitä vyöhyketelan 10 ja vastatelan 20 alnesradassa W riittää kuvaamaan kunkin vyöhykkeen 16 aiheuttaman viivapainejakautuman alnesradassa W. Eräs edullinen valinta asetteluvyöhykkeiden Z lukumääräksi N on noin kaksi 30 kertaa hydrauliikkaventtlilien 410 lukumäärä K (N 2xK). Yleensä N (l,5...3)xK. Edellä esitetty asetteluvyöhykkeiden Z lukumäärän N valinta el myöskään johda käyttäjän asetteluvaivan ja -alan kannalta tarpeettoman suureen N:n arvoon.

35 Asetteluvyöhykkeiden lukumäärä N on yleensä välillä N 5-50, sopivim-min N = 10-20. Tk-telan 10 säädettävien eri painevyöhykkeiden, joihin kuuluvat mahdolliset telan 10 päätyjä kuormittavat hydraulisylinterit 76872 9 1 12a ja 12b, lukumäärä K on yleensä välillä K 5-20, sopivitnmin K - 6-10.

Kuvion 2 mukaisesti vyöhykeviivapainelden asetusarvot Aj viedään vyöhy-5 kemuunnoslohkoon 120. Vyöhykemuunnoslohkossa 120 muunnetaan asettelu-vyöhykkeiden Z viivapaineprofiilin Q(Z) mukaiset asetusarvot A^ vyöhy-keventtiilien 410 paineiden asetusarvolkei A. Lohkossa 120 tapahtuvan muunnoksen suorittamiseksi tarvitaan tieto siltä, miten vyöhyketelen 10 ja sen vastatelan 20 sekä ainesradan W muodostama kokonaisuus klmmol-10 sastl käyttäytyy vyöhykepalneista P ja kuormltuspalnelsta P ja P, riippuen. Tämä tietämys on saatavissa teoreettisesti ja tarvittaessa kokeellisesti ja se on esitettävissä matemaattisen mallin muodossa, jota vyöhykemuunnoslohkossa 120 sovelletaan esim. tietokoneohjelman muodossa. Vyöhykemuunnoslohkossa 120 tapahtuvalle vyöhykemuunnokselle asetteluvyö-15 hykkelstä Z (N kpl) vyöhykeventtillien 410 paineiden asetusarvolkei C

(K kpl) ei ole suoraan yksikäsitteistä ratkaisua. Kun asetetaan lohkossa 120 tapahtuvalle muunnokselle se tärkeä reunaehto, että toteutettavilla vyöhykepainelden P^ asetuservoilla C saadaan ohjausjärjestelmällä aikaan mahdollislman vähän asetteluvllvapaineprofUlista Q(Z) poikkeava todel-20 linen aineerataan W kohdistuva viivapaineprof1111, on ko. muunnostehtävä ratkaistavissa yksikäsitteisesti. Keksinnössä muunnoslohkossa 120 suoritettava asetteluvlivapainelden Q^...Q^ muuntaminen vyöhykepainelden asetusarvolkei P^...P^, jossa N > K, on käytännössä toteuttavissa soveltaen ns. pseudolnversslteoriaa, Joka on matematiikassa tunnettu mene-25 telmä. Tämän menetelmän osalta viitataan lähteeseen James A. Cadzow ja Hinrich R. Martens: "Discrete-Time and Computer Control Systems", See.

7.6 "Minimum Energy Control", se. 286-293, Prentice-Hall Inc., 1970, USA. 1 2 3 4 5 6

Viivakuormajakautuman Q(Z) ja vyöhykepainelden P^ välinen yhteys määrite 2 tään telan fyysisten tietojen ja ainesradan ominaisuuksien perusteella.

3 Tämä määritys tapahtuu esim. kuvaamalla vyöhyketelaa 10, vastatelaa 20, 4 niiden keskeistä nlpplä Nq ja sen kautta kulkevaa ainesrataa W yksinker 5 taistetun palkklmallln avulla, jolloin päädytään nippiä kuvaavaan element- 6 timalliin, siis tiettyyn lineaarlyhtälöryhmään, joka on ratkaistavissa em. reunaehdot huomioonottaen matriisialgebralla.

76872 10 1 Keksinnön mukaisen säätöjärjestelmän käyttäjä voi lohkoon 120 ohjelmoidun vyöhykepainelaskennan ansiosta antaa nlpllle Nq halutun viivakuorma-jakauman Q(Z). Käyttäjä pystyy siten suoraan ohjaamaan paperin laatuun vaikuttavaa suuretta, jolloin suoritetun ohjaustoimenpiteen ja saavute-5 tun tuloksen välinen yhteys on suoraviivaisesti pääteltävissä.

Paperin mitatun poikkiprofiilln perusteella käyttäjä asettelee haluamansa viivapaineproflilln Q(Z). Asetetun viivapalnejakauman toteuttamiseksi tarvittavat vyöhyke- ja kuormltuepalneet lasketaan telanlpplä Nq 10 kuvaavan em. mallin avulla. Mallin mukaisen ohjauksen vaatima on-llne laskenta voidaan ongelman mutkikkuudesta huolimatta saada yksinkertaistettua matriisin kertolaskuksi. Ohjaukset ovat vaivattomasti laskettavissa mikrotietokoneella.

15 Tk-telan 10 vaippa 13 ja nlplssä Nq kulkeva alnesrata W asettavat rajoituksia sallituille viivakuorman muutoksille pituusyksikköä kohden. Mikäli käyttäjän asettama viivakuormaprofilll pyrkisi aiheuttamaan lilan suuria painevalhtelulta nipiseä Nq, ohjausjärjestelmä rajoittaa ohjauksen sallituiksi ennen toteutusta.

20

Keksinnön mukainen järjestelmä voi valvoa laitteiston toimintaa. Laitteiston kannalta vakavissa vikatilanteissa järjestelmä ohjaa nipin turvalliseen tilaan. Ohjausjärjestelmä ei siten missään tilanteessa salli vyöhyketelaa 10 eikä paperirataa W vahingoittavia ohjauksia.

25

Kuviossa 1 on esitetty sellainen keksinnön toteutusvarlantti, jossa käytetään takalslnkytkentälohkoa 500. Käsiteltävän ainesradan W yhteyteen sen kulkusuunnassa nipin Nq jälkeen on sijoitettu anturlykslkkö 510, josta saadaan mittaussignaalien sarja E, joka johdetaan takaisinkyt-30 kentä- ja käsittely-yksikköön 500. Yksikkö 500 puolestaan ohjaa yksikköä 100 niin, että saadaan suoraan tai välillisesti radasta W mitattujen arvojen perusteella asetusarvojen sarja Q(Z). Anturlykslkössä 510 on esim.

N-kappaletta mittausantureita 521...520+N. Anturilaitteessa 510 voi olla ♦· myöskin enemmän kuin N anturia, esim. 2 x N ja yksikössä 500 suoritetaan 35 tarpeellinen muunnos esim. keskiarvolstaminen asetusarvoslgnaallsarjan Q(Z) aikaansaamiseksi. Staattisen anturisarjan 510 asemesta voidaan käyttää myös sopivaa ainesradan W yli traversoivaa anturilaitetta, joka an- 11 76872 1 taa joko jatkuvan mittaussignaalin tai ottaa näytteitä radan W ominaisuuksista sen polkklsuunnassa.

Mitattavia radan W ominaisuuksia voivat olla esim. sen paksuus (kalii-5 peri), kosteus, pinnan alleys, kiilto tai mainittujen mittausten erilaiset yhdistelmät. Edellä selostettu takaislnkytkentälohko 500 ja an-turllaitteet 510,520 eivät useinkaan ole välttämättömiä tai edes käyttökelpoisia ja keksintö voidaan toteuttaa useimmiten "käslohjauksella" niin, että järjestelmän käyttäjä antaa asetusarvojen sarjan Q(Z), jota Ί0 varten hän saa tarpeelliset tiedot paperikoneeseen tai jälkikäsittely-laitteistoon kuuluvasta muusta mittausjärjestelmästä ja/tal laboratoriosta.

Vaikka edellä on keksintöä käsitelty vain viittaamalla vyöhykesäätö-15 telaan 10, on korostettava, että keksinnön menetelmää ja laitetta voidaan keksinnön suojapiirin puitteissa soveltaa myös vyöhykesäätötelaa 10 vastaavissa purlstuskenkälaitteissa, jotka yleensä muodostavat ns. pitkän nipin vastaelimen esim. telan tai toisen kenkälaitteen kanssa. Tällaiset puristuskenkälaltteet ovat ennestään tunnettuja ja niissä voidaan 20 käyttää llukukenkiä tai llukukenkäryhmiä, joiden painevaikutuksen toimilaitetta ohjataan keksinnön mukaisella säätöjärjestelmällä. Puristuskenkä-lalttelden yhteydessä voidaan käyttää sinänsä tunnettuja taipuisia nauha-silmukoita ja/tai elastisia nauhoja.

25 Seuraavassa esitetään patenttivaatimukset, joiden määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa keksinnön eri yksityiskohdat voivat vaihdella ja poiketa edellä vain esimerkinomaisesti esitetyistä. 1 35

Claims (11)

12 76872

1 Cal kenkälaite käsittää statlonäärisen osan (11) ja sen ympäri pyörivän eyllnterlvalpan (13) tai nauhan ja mainitun osan (11) ja vaipan (13) tai nauhan välille toimimaan järjestetyt liukukenklen (15) tai vastaavien sarjan, joka on ryhmitelty painekuormitusvyöhykkelksi (16), joita kuta-5 kln kuormitetaan venttiilien (410) tai vastaavien ohjaamilla vyöhyke-paineilla (P) Ja joka laitteisto käsittää säätöjärjestelmän, jossa on asetusarvoykslkkö (100), rajoituslohko (200) tai vastaava käsittely-yksikkö, säädlnykslkkö (300), tolmilaiteyksikkö (400), joka toimilaite-yksikkö (400) käsittää palneventtiilien sarjan (410) ja paine-virta-10 muuntlmlen tai vastaavien sarjan (420), joista on johdettu takalsin-kytkentäslgnaalit säädlnykslkölle (300), tunnettu siitä, että asetusarvoykslkkö (100) käsittää asetteluvyöhykeykslkön (110), jolla aseteltavia erillisiä vilvapaineita on olennaisesti useampia (N) kuin venttiilivyöhykkeitä (K kpl) tk-telassa (10) tai -kengässä ja että aset-15 teluarvoyksikkö (100) käsittää edelleen vyöhykemuunnoslohkon (120), jossa asetteluvyöhykearvot (Aj) muutetaan vyöhykepalneiden asetusarvolk-si (A) siten, että saavutetaan ainesradasea (W) vilvapalneprofllll, joka poikkeaa asetteluarvoprofUlista (Q(Z)) mahdollisimman vähän.

1. Menetelmä vyöhykesäätötelan (10) ja/tai vastaavan puristuskenkälait-teen ja sen vaste-elimen, kuten vastatelan (20) välisen nipin (Nq) kaut- 5 ta johdettavaan ainesrataan (W) kohdistettavan palnekuormituksen jakautuman ohjaamiseksi ainesradan (W) kulkusuuntaan nähden poikkieuunnassa, jossa menetelmässä käytetään vyöhykesäätötelaan (10) tai -kenkään vaikuttavia kuormituselementtejä, kuten vyöhykesäätötelan (10) keskiakee-liin (11) tai vastaavaan tuettuja liukukenkäryhmiä (16), joiden paine-10 vaikutuksen toimilaitetta (400) ohjataan säätöyksiköllä (300), jossa menetelmässä käytetään asetusarvoykslkköä (100), jolla aikaansaadaan sarja Q(Z) asetusarvosignaaleja (A), jotka johdetaan suoraan tai käsittely-yksikön (200) kautta mainitun säätöyksikön (300) säätöpiirien asetusarvoikel (B), tunnettu siitä, 15 että menetelmässä käytetään N kpl:tta asetteluvyöhykkeltä, joilla asetetaan nipin (N ) paineprofiilin asetusarvojakautuma Q(Z), missä o Z - 1...N, 20 että menetelmässä asetteluvyöhykkelden mainittu lukumäärä N valitaan olennaisesti suuremmaksi kuin vyöhykesäätötelan (10) tai -kengän erikseen säädettävien vaikutuselimlen tai eliöryhmien lukumäärä (K), N » K, ja 25 että asetusarvoyksikössä (100) muodostetut tai sinne takaisinkytkentä-lohkosta (500) johdetut (N kpl:tta) asetteluvyöhykearvot Qj...Q^ johdetaan vyöhykemuunnoslohkoon (120), jossa suoritetaan säädettävän nipin (Nq) matemaattiseen malliin tai vastaavaan perustuen muunnos vyöhykepai-neiden asetusarvoikel P^...PK siten, että saadaan toteutetuksi aines-30 radassa (W) viivapaineprofiili, jonka poikkeamat asetusarvoprofiillsta Q(Z) tulevat olennaisesti minimoiduksi.

1 Patenttivaatimukset

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että asetteluvyöhykkelden lukumäärä (N) on luokkaa N - (1,5...3) x K. 35

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siltä, että menetelmässä asetusarvoprofUlin Q(Z) asetteluvyöhykkelden 76872 13 1 lukumäärä N 5-50, soplvlmmln N 10-20 ja että säädettävien tk-telan vyöhykkeiden, joihin kuuluvat mahdolliset telan (10) päätyjä kuormittavat kuormltuselimet (12a,12b) lukumäärä K 5-20, soplvlmmln K 6-10.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä vyöhykemuunnoslohkoeta (120) johdetaan vyöhyke-paineiden aeetusarvot (K kpl) rajoltuslohkoon (200), jossa vyöhykepai-neiden tasot rajoitetaan tiettyjen palnetasojen väliin ja/tal vierekkäisten vyöhykepalneiden keskinäiset erotukset tiettyä asetettua 10 raja-arvoa pienemmiksi.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siltä, että menetelmässä käytetään älykästä eäädlnykslkköä (300), joka järjestetään toimimaan niin, että se diagnostisoi järjestelmän toimintaa 15 ja sen perusteella ohjaa säätöpiirin epänormaaleja toimintatilanteita.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siltä, että menetelmässä käytetään mainittua älykästä eäädlnykslkköä (300) tk-telan (10) vyöhykepalneiden (P) hallitsemiseen niin, että säädin- 20 yksikön dlagnostlikkalohkolta (310) saatujen vlrhetilanneilmoltusten perusteella älykkääseen säädlnyksikköön (300) kuuluvalla suojauslogllk-kaoealla (320) ohjataan yksikanavaisten säätimien (340) aeetusarvot tk-telan (10) ja mahdollisesti käsiteltävän radan (W) suojaamisen kannalta sopivaan tilaan. 25

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siltä, että menetelmässä sovelletaan takalslnkytkentää siten, että säädettävän nipin (Nq) jälkeen käsiteltävästä radasta (N) mitataan sen polkkisuunnassa sen omlnalsuusprofiill, joka johdetaan suoraan tai ta- 30 kaislnkytkentälohkon (500) kautta asetusarvoykslkölle (100) ja täten suoraan tai välillisesti luodaan viivapalneen asetusarvojakautuma Q(Z).

8. Laitteisto ainesradan (V), kuten paperiralnan käsittelemiseksi puris-tusnlpissä (Nq), kuten vedenpolstoniplssä tai kalanteroimisnlplssä, joka 33 laitteisto käsittää tk-telan (10) tai vastaavan kenkälaitteen ja sen vastaelimen, kuten vastatelan (20), jotka yhdessä muodostavat nipin (Nq), jonka kautta käsiteltävä alnesrata (W) on johdettu ja joka tk-tela (10) 76872 14

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laitteisto, tunnettu siltä, että säätöyksikkönä (300) on älykäs säädlnykslkkö, joka käsittää dlag-nostllkkalohkon (310), suojausloglikkaoean (320) ja sarjan rinnakkain kytkettyjä säätimiä (340), jotka toimivat toisistaan riippumattomasti ja jolta on yhtä monta kappaletta (K) kuin säädettäviä vyöhykkeitä mukaan-25 lukien mahdolliset tk-telan (10) päätyihin vaikuttavat kuormltusellmet (12a, 12b).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laitteisto, tunnettu siltä, että laitteistoon kuuluu takalslnkytkentäykslkkö (500) sekä anturilalt-30 teleto (510), jolla mitataan säätöjärjestelmällä säädetyn nipin (N^) kautta kulkeneen radan (W) omlnaisuusproflill radan poikkisuunnassa ja josta anturllalttelstosta (510) on johdettavissa mittaussignaali (G) mainitulle takalsinkytkentäyksikölle (500) tai suoraan asetusarvo-ykslkkölle (100) muodostamaan joko suoraan tai välillisesti mainittu 35 aeetusarvoprofilll (Q(Z)). ,5 76872

^ 11. Menetelmä puristuskäsittelynipin (ΙΟ säätämiseksi, jolla menetel mällä hallitaan mainitun nipin (N^) kautta kulkemaan johdetun käsiteltävän ainesradan (H) kulkusuuntaan nähden poikittaista käslttelypalneen jakautumaa käyttäen hyväksi nlpplä (Nq) kuormittavien voimaellnten sar-5 jaa tai ryhmiä, joiden lukumäärä K on riittävän suuri tarkoitetun paine-jakautuman aikaansaamiseksi ja jossa menetelmässä käytetään säätöjärjestelmää (100,200,300,400), jolla voimaellnten tai niiden ryhmien vai-kutusvoimia erikseen säädetään, tunnettu siltä, että menetelmä käsittää kombinaationa seuraavat valheet: 10 (a) luodaan säädettävää nlpplä (Nq) ja käsiteltävää ainesrataa (W) kuvaava matemaattinen malli, (b) määrätään säädettävän nipin paineprofiilin asetusarvojakautuma Q(Z), 15 missä Z = 1...N, joka N valitaan olennaisesti suuremmaksi kuin erikseen säädettävien volmaelimien tai -ellnryhmlen lukumäärä (K), (c) ohjelmoidaan vaiheessa (a) muodostetun matemaattisen mallin perusteella vyöhykemuunnoslohko (120), jonka lohkon (120) tulosuureiksl 20 asetetaan vaiheen (b) mukaisesti määrättävät asetteluvilvapalneet (Q^...QN) ja jonka lohkon (120) lähtösuurelksl asetetaan vyöhykepai-neiden asetusarvot (Ρ^.,.Ρ^), ja joka vyöhykemuunnos ohjelmoidaan tapahtuvaksi, sopivimmin ns. pseudo-inverssiä hyväksikäyttäen, siten että saadaan toteutetuksi sellainen ainesradan (W) viivapaineprofiili, 25 jonka poikkeamat asetusarvoprofiilista (Q(Z)) on olennaisesti minimoitu, (d) johdetaan vaiheessa (c) muunnetut vyöhykepainelden asetusarvot (P....Pj.) joko suoraan tai rajoitettuna (200) säätöyksikön, sopivimmin i K diagnostiikalla ja suojauksella varustetun älykkään säätöyksikön (300), 30 vyöhykepainelden asetusarvoiksi (6), (e) säädetään kullakin mainitulla asetusarvolla (6) kutakin säädettävän nipin (Nq) voimaelintä (15) tai -elinryhmää (16) erikseen. 35 16 76872 ^ Patentkrav