專利名稱：用于造紙機(jī)的過程控制方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于造紙和/或造紙板的造紙機(jī)的過程控制方法和設(shè)備，其中采用至少一個(gè)測定物理參數(shù)的測量裝置以及至少一個(gè)用于造紙機(jī)中所使用的運(yùn)行機(jī)構(gòu)的調(diào)整或控制裝置。
在未預(yù)先公開的老的國際專利申請WO 95/08019A1中建議了一種設(shè)備，用于運(yùn)行一種專門制造脫墨紙漿的設(shè)備，它至少包括一個(gè)廢紙?zhí)幚硌b置，在其下游設(shè)一脫水機(jī)或至少一臺造紙機(jī)。其中已經(jīng)使用了一些測量裝置，用于測定廢紙懸浮液的光譜和/或物理參數(shù)，其中要么測量裝置引向廢紙?zhí)幚硌b置，要么廢紙?zhí)幚硌b置在測量裝置旁經(jīng)過。此外，在那里還使用了廢紙?zhí)幚硌b置運(yùn)行機(jī)構(gòu)的調(diào)整或控制裝置，以及有至少一個(gè)其形式設(shè)計(jì)為一個(gè)或多個(gè)平行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的廢紙懸浮液狀態(tài)分析器，它借助于測量裝置的參數(shù)提供調(diào)節(jié)參數(shù)，用于在廢紙?zhí)幚硌b置運(yùn)行機(jī)構(gòu)的調(diào)整或控制裝置中進(jìn)行過程控制。
在上述采用盡可能大的廢紙份額制造脫墨紙漿的設(shè)備中存在的問題主要是，在設(shè)備中加入的廢紙質(zhì)量變化很大。例如每次廢紙的混合可能使例如彩色圖畫紙；灰色舊報(bào)紙；白紙；臟紙；例如帶書背的舊書，例如電話薄、硬紙板書面、包裝紙、涂層紙，以及各種類型的污垢的混合比例變化很大。在此老的專利申請中預(yù)先介紹的設(shè)備，以令人滿意的方式針對廢紙?zhí)幚斫鉀Q了這一問題。
相比之下本發(fā)明的目的是，在一種造紙機(jī)中直接使用作為此預(yù)先介紹的設(shè)備基礎(chǔ)的測量原理。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即借助于測量裝置測定造紙機(jī)生產(chǎn)材料不同波長時(shí)的光譜參數(shù)，其中，生產(chǎn)材料是直接在造紙機(jī)給料裝置前的原料和/或是中間產(chǎn)品或最終產(chǎn)品；以及，由至少一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評估光譜參數(shù)測量裝置的信號，并由此得出有關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量的說明。這些尤其是紙或紙板的質(zhì)量參數(shù)。
采用本發(fā)明首次提供在造紙機(jī)中借助于光譜計(jì)在線測量的可能性。因此，通過適當(dāng)評估和確定紙或紙板的質(zhì)量度量系數(shù)，還可以在造紙機(jī)的紙漿處理裝置中對影響質(zhì)量的參數(shù)施加影響。所以免除了迄今通常在實(shí)驗(yàn)室測量造成的延遲時(shí)間。
采用本發(fā)明有利地可以導(dǎo)出一些信號量，這些信號量一方面在使用造紙機(jī)前的所謂紙漿處理裝置中用于反向調(diào)整，另一方面用于造紙機(jī)本身的正向調(diào)整。在反向調(diào)整時(shí)預(yù)先規(guī)定紙漿處理裝置的參數(shù)，以便獲得為保證規(guī)定的紙或紙板質(zhì)量所要求的紙漿質(zhì)量。相反地在正向調(diào)整時(shí)，應(yīng)這樣控制造紙機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，即，在給定的紙漿質(zhì)量時(shí)達(dá)到規(guī)定的紙或紙板質(zhì)量。
有關(guān)的裝置采用分光鏡或光譜計(jì)，主要用于接收光譜分布或總譜。在本發(fā)明的范圍內(nèi)以公知方式使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用于評估光譜和/或物理參數(shù)。作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入量，最好利用選出的光譜范圍的散射的反射強(qiáng)度，或散射的透射強(qiáng)度。作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入量最好還能采用其它的紙漿懸浮液或紙或紙板的參數(shù)，例如稠度、濕度、單位面積重量等。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出量是制成的紙或紙板的機(jī)械質(zhì)量參數(shù)，尤其是例如所謂的CMT系數(shù)、撕裂長度、破裂應(yīng)力以及其它對于紙張的實(shí)際適用性有重要意義的因素。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以借助于在實(shí)驗(yàn)室中脫線測量的質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練。
本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)通過下面借助于附圖對實(shí)施例的說明并結(jié)合權(quán)利要求給出，附圖中

圖1為具有造紙機(jī)的應(yīng)用實(shí)施例；圖2和3為在圖1中采用的兩種神經(jīng)局部網(wǎng)絡(luò)；以及圖4至7為使用光譜計(jì)的不同方案。
在附圖中同樣的或作用相同的部分有相對應(yīng)的附圖標(biāo)記。對這些附圖，部分給以共同介紹。
圖1中用1表示造紙?jiān)O(shè)備，它主要包括所謂紙漿入口2、帶紙漿出口3的真正的造紙機(jī)、在下游的輸送濕的紙幅的篩網(wǎng)傳送帶4、干燥和卷繞紙幅110的其它輥式輸送機(jī)5至8，以及包括一個(gè)熱壓機(jī)9。尤其是熱壓機(jī)9可設(shè)在干燥裝置7和8之間。這類用于造紙的設(shè)備已知有多種多樣的技術(shù)設(shè)計(jì)并在實(shí)際中使用。
在按圖1的設(shè)備中，第一個(gè)光譜計(jì)10設(shè)在紙漿入口2區(qū)域，它的測量區(qū)11對準(zhǔn)作為造紙的原始材料的紙漿懸浮液。第二個(gè)光譜計(jì)10′在熱壓機(jī)9前以其測量區(qū)11′直接對準(zhǔn)紙幅110。此外，第三個(gè)在熱壓機(jī)9后面并以其測量區(qū)11″對準(zhǔn)膠合的紙上的光譜計(jì)10″設(shè)在與之連接的沒有詳細(xì)表示的卷繞裝置前面。
圖2中用20表示一個(gè)三層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它例如由入口神經(jīng)元EN1至EN7、其它神經(jīng)元ZN1至ZN5以及一個(gè)所屬的出口神經(jīng)元AN1組成。借助于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)20評估第一個(gè)光譜計(jì)10的光譜，其中作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)20的輸入采用在圖2a示意曲線圖中優(yōu)先的波長λi的反射線強(qiáng)度I1至In。由強(qiáng)度Ii和i＝1，...，n，可以獲得有關(guān)要生產(chǎn)的紙的質(zhì)量的說明。這些數(shù)據(jù)一方面可在紙漿處理裝置中用于反向調(diào)整，另一方面可在造紙機(jī)1本身中用于正向調(diào)整。
在圖3中表示了另一種三層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)30，它有入口神經(jīng)元EN8至EN12、其它神經(jīng)元ZN6至ZN9以及一個(gè)出口神經(jīng)元AN2。借助于此第二個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)按如圖2中相應(yīng)的方式評估光譜計(jì)10′和10″。作為其它的輸入量推薦采用紙幅110的濕度為測量值。由此可以獲得有關(guān)成品紙或成品紙板的產(chǎn)品質(zhì)量的說明。此外，可以獲得機(jī)械參數(shù)，如所謂的CMT因子、撕裂長度和破裂應(yīng)力。
也可以為這另外兩個(gè)光譜計(jì)10′和10″各設(shè)一個(gè)自己的神經(jīng)局部網(wǎng)絡(luò)。這些按圖2和3的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也可以合并，在這種情況下通過它們的連接改善了為導(dǎo)出測量值的可靠性。
由圖4至7的圖示給出了光譜計(jì)在造紙和造紙板的范圍內(nèi)可選擇的使用可能性。在圖4至7中統(tǒng)一地都有一個(gè)用于紙漿處理的單元50、一個(gè)所謂的紙漿中心70、一臺與圖1中的造紙機(jī)1相應(yīng)的造紙機(jī)100、以及一個(gè)為造紙機(jī)配設(shè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)200，后者與圖1的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)20相對應(yīng)。單元50、70、100和200連接成一個(gè)工作回路。
在圖4中為用于紙漿處理的單元50配設(shè)按圖1的光譜計(jì)10。它在那里例如可測定紙漿或不同的廢紙材料，這用平行的箭頭表示。適當(dāng)?shù)脑牧辖?jīng)紙漿中心70到造紙機(jī)100。除了光譜計(jì)的信號外，向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)200輸入機(jī)器參數(shù)和有關(guān)所要求的紙質(zhì)量的數(shù)據(jù)。通過對成品紙的實(shí)驗(yàn)室測量進(jìn)行脫線訓(xùn)練后，可借助于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)200，將針對原材料所要求的混合裝置參數(shù)輸給紙漿中心70。
在圖5中借助于光譜計(jì)10的測量在造紙機(jī)100的紙漿入口處進(jìn)行，也就是在紙漿中心70后進(jìn)行。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)200原則上結(jié)構(gòu)相同時(shí)，在這里提供了這樣的可能性，即，一方面產(chǎn)生用于紙漿處理裝置50的調(diào)節(jié)信號，另一方面產(chǎn)生用于造紙機(jī)100的調(diào)節(jié)信號。
在按圖6的設(shè)計(jì)中，光譜計(jì)10裝在已制成的紙或紙板處，亦即在造紙機(jī)100內(nèi)部。按照圖6，借助于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)同樣一方面可以獲得用于造紙機(jī)100的調(diào)節(jié)參數(shù)，但另一方面也可以獲得用于紙漿處理裝置50或紙漿中心70的調(diào)節(jié)信號。
在圖4至6中表示的不同方案中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)200總是直接配設(shè)于造紙機(jī)100，在這種情況下作為重要參數(shù)預(yù)先規(guī)定了所要求的紙的機(jī)械質(zhì)量數(shù)據(jù)。在圖7中列舉了一個(gè)例子，它專門涉及紙漿處理裝置，亦即圖4至6的單元50。除了具有已知的單個(gè)元件如攪碎機(jī)、輾輪滾軋機(jī)等用于紙漿處理的單元50外，在這里還有一個(gè)用于紙漿分解的單元55，借助于它主要處理廢紙，并按規(guī)定的份額混合成一種適當(dāng)?shù)募垵{懸浮液。
在圖7中為用于紙漿處理的單元50配設(shè)一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)220，將所要求的纖維質(zhì)量作為特征參量輸入其中。在這種情況下在原來的紙漿處理裝置50前借助于光譜計(jì)10測量分解后的紙漿，并將測得的強(qiáng)度信號輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)220。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)220適當(dāng)訓(xùn)練后，可根據(jù)測量值獲得用于紙漿處理裝置的適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)信號。
在各個(gè)舉例中表明，通過借助于一個(gè)或多個(gè)光譜計(jì)在線測量、借助于一個(gè)或多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行評估、以及確定要生產(chǎn)的紙或紙板的質(zhì)量度量系數(shù)，可以在線影響紙漿處理裝置和造紙機(jī)的決定質(zhì)量的參數(shù)。因此，與迄今借助于實(shí)驗(yàn)室測量的間斷式方法相比，取消了不利的延遲時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種用于造紙和/或造紙板的造紙機(jī)的過程控制方法，其中采用至少一個(gè)測定物理參數(shù)的測量裝置以及一個(gè)用于造紙機(jī)中所使用的運(yùn)行機(jī)構(gòu)的調(diào)整或控制裝置，其特征在于借助于測量裝置(10、10′、10″)測定造紙機(jī)生產(chǎn)材料不同波長時(shí)的光譜參數(shù)，其中，生產(chǎn)材料是直接在造紙機(jī)紙漿給料裝置前的原料和/或是中間產(chǎn)品或最終產(chǎn)品；以及，由至少一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(20、30、200、220)評估光譜參數(shù)測量裝置(10、10′、10″)的信號，并由此得出有關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量的說明。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于測量選出的光譜范圍散射的反射強(qiáng)度(Ii，其中i＝1，......，n)。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于測量選出的光譜范圍散射的透射強(qiáng)度。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，采用了一種造紙機(jī)或造紙板機(jī)，其特征在于測定輸入造紙機(jī)(1、100)的紙漿懸浮液。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，采用了一種造紙機(jī)或造紙板機(jī)，其特征在于測定在造紙機(jī)(1、100)上流動的紙或紙板。
6.按照權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于連續(xù)測定紙漿懸浮液和/或紙或紙板。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(20、30、200、220)借助于在實(shí)驗(yàn)室測得的紙或紙板的質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行訓(xùn)練。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于導(dǎo)出在所謂紙漿處理裝置(50)中用于反向調(diào)整的控制信號。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于導(dǎo)出在采用的造紙機(jī)(100)中用于正向調(diào)整的控制信號。
10.按照上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中借助于一個(gè)為造紙和造紙板處理紙漿的紙漿中心，其特征在于在紙漿中心(70)中根據(jù)各流束的光譜參數(shù)或借助于離開紙漿中心(70)的紙漿總譜進(jìn)行紙漿混合。
11.一種實(shí)施按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2至10之一所述方法的設(shè)備，它具有至少一個(gè)用于測定光譜和/或物理參數(shù)的測量裝置和至少一個(gè)用于所使用的運(yùn)行機(jī)構(gòu)的調(diào)整或控制裝置，其中，光譜參數(shù)的測量裝置是用于測定在不同波長(λi)時(shí)強(qiáng)度測量值(Ii)的光譜計(jì)(10、10′、10″)，由強(qiáng)度測量值通過適當(dāng)評估，可導(dǎo)出用于調(diào)整或控制裝置的修正信號。
12.按照權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于為了進(jìn)行評估，至少有一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(20、30、220、230)。
全文摘要
一種用于在造紙和造紙板時(shí)的過程控制方法和設(shè)備,其中為了制造脫墨紙漿已經(jīng)建議使用測定光譜和/或物理參數(shù)的測量裝置及在其下游的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),由此來獲得運(yùn)行機(jī)構(gòu)現(xiàn)有的調(diào)整或控制裝置的修正量。按照本發(fā)明,借助于測量裝置測定用于造紙和造紙板的原料或它們的中間產(chǎn)品或最終產(chǎn)品。由此,尤其可以說明有關(guān)紙和紙板的質(zhì)量,與此同時(shí)可以導(dǎo)出用于反向調(diào)整和/或正向調(diào)整的信號。
文檔編號G01N33/34GK1179191SQ96192749
公開日1998年4月15日 申請日期1996年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月19日
發(fā)明者赫伯特·弗魯莫托, 烏爾里奇·格爾德曼, 格哈特·蔡納 申請人:西門子公司