專利名稱：在制造紙漿和/或造紙時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)明涉及在制造紙漿和/或造紙時，通過使用至少一個測定物理參數(shù)的測量裝置和至少一個用于在制造紙漿和/或造紙時使用的運(yùn)行機(jī)構(gòu)的調(diào)整或控制裝置，進(jìn)行過程控制的一種方法和一種設(shè)備。
由EP 0445321 A1已知一種在連續(xù)式蒸煮器內(nèi)制造紙漿的方法，其中，所期望的紙漿質(zhì)量借助于一個所謂的質(zhì)量度量系數(shù)(Q)預(yù)先規(guī)定，并借助于一個過程模型預(yù)先給定屬于質(zhì)量度量系數(shù)給定值(Q*)的蒸煮溫度(T*)作為主調(diào)節(jié)參數(shù)。為了使過程模型適應(yīng)于紙漿蒸煮器改變了的運(yùn)行條件，可以設(shè)置過程模型的適配器。為此重要的是，借助于物理參數(shù)將木屑的輸入作為過程變量納入過程模型中。此外，在WO 94/20671 A1中介紹了一種控制纖維素生產(chǎn)過程的方法，其中考慮了對于過程作為原料輸入的剁碎的木屑的質(zhì)量密度，并規(guī)定為是可以改變的，為此提取相應(yīng)的試樣，試樣在一個計算單元中分析，并根據(jù)計算結(jié)果設(shè)計為可改變的變量。最后，由EP 0590433 A2介紹了一種通過壓力和溫度調(diào)整控制紙漿生產(chǎn)的方法，其中，生產(chǎn)過程分為兩個階段，在第一個在加熱期間蒸煮的階段，令由木質(zhì)素和蒸煮液組成的懸浮液受盡可能高的壓力，而在第二個以精煮溫度蒸煮的階段中降低壓力。
在未預(yù)先公開的老的國際專利申請WO 95/08019 A中建議了一種設(shè)備，用于運(yùn)行一種專門制造所謂脫墨紙漿的設(shè)備，它至少包括一個廢紙?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)使用了一種用于測定廢紙懸浮液光譜和/或物理參數(shù)的測量裝置，廢紙懸浮液輸往廢紙?zhí)幚硌b置或流過廢紙?zhí)幚硌b置。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，建議了至少一種其形式設(shè)計為一個或多個平行神經(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)給出調(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。
在上述專門用于在采用盡可能大的廢紙份額的情況下制造脫墨紙漿的設(shè)備中，主要的問題是在設(shè)備中加入的廢紙質(zhì)量變化很大。例如，取決于每次的廢紙混合物，在例如彩色圖畫紙；灰色的舊報紙；白紙；臟紙；例如帶電話薄、硬紙板書面、包裝紙、涂層紙的舊書等可能存在完全不同的份額，以及可能存在各種類型的別的污垢。在此老的專利申請中預(yù)先介紹的設(shè)備，以令人滿意的方式專門針對制造脫墨紙漿解決了這一問題。
相比之下本發(fā)明的目的在于，與廢紙?zhí)幚硌b置無關(guān)地在制造紙漿和/或造紙時通用地采用基于預(yù)先介紹的設(shè)備的測量原理。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即借助于測量裝置在制造紙漿和/或造紙時測定至少原料在不同波長時的光譜參數(shù)；以及，原始材料，或原料“木材”或二次原料“廢紙”，為了測定光譜參數(shù)連續(xù)地經(jīng)過測量裝置。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，按已知的方式使用作為狀態(tài)分析器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用于評估光譜參數(shù)。因此，尤為有利的是可以由木材年齡和/或由當(dāng)時木材品種的份額，得出對于木材的木質(zhì)素含量為決定性的調(diào)節(jié)參數(shù)。如此導(dǎo)出的信號例如可用于控制為制造紙漿和/或紙張必需的蒸煮器。
為實(shí)施此方法有關(guān)的設(shè)備，至少包括一個用于測定光譜參數(shù)的測量裝置，以及至少包括一個用于所使用的運(yùn)行機(jī)構(gòu)的調(diào)整或控制裝置，其中，測量裝置是一種光譜計，用于測定在各種波長時的強(qiáng)度測量值，由這些值通過適當(dāng)?shù)脑u估可以得出用于調(diào)整或控制裝置的修正量?？梢栽谏a(chǎn)線中存在一些附加的測量裝置，這樣可以測得中間產(chǎn)品和/或最終產(chǎn)品相同的參數(shù)，由此將信號量回輸給調(diào)整或控制裝置。
本發(fā)明其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)由對附圖所示實(shí)施例的說明并結(jié)合從屬權(quán)利要求給出，附圖中

圖1為測定碎屑質(zhì)量的應(yīng)用舉例，碎屑作為原始材料用于化學(xué)分解制造紙漿；圖2為圖1中所示的評估裝置；圖3為鑒定用于所謂輾輪滾軌機(jī)的碎屑的應(yīng)用舉例；圖4為評估廢紙的另一種例子；以及圖5為鑒定所謂木材研磨的應(yīng)用舉例。
圖中功能相同的部分有同樣的附圖標(biāo)記。下面對這些圖部分共同給以說明。
圖1、3和4中，傳送帶1用于將原料從倉庫輸送到進(jìn)一步加工的地點(diǎn)。按圖1為了制造紙漿涉及的是碎木屑5，按圖4為了造紙涉及的是廢紙7。原料通過傳送帶1輸往在圖1、3和4中只示意表示的專用處理裝置。在傳送帶1上方裝有光譜計或分光鏡10，借助于它檢測在傳送帶1上的測量面積11。在測量區(qū)11前面，原料流借助于刮板3，對于碎木屑5，或借助于壓輥13，對于廢紙7，高度均勻化和整平，因而可測得具有重復(fù)性的測量值。
在圖1中表示，碎木屑5在傳送帶1上被測量后進(jìn)入作為處理單元的蒸煮器14中，為它配設(shè)用于過程控制的蒸煮器模型15。蒸煮器模型15由光譜計10的信號通過評估單元20的中間連接進(jìn)行控制，評估單元20借助于圖2詳細(xì)說明。成品“紙漿”從蒸煮器14進(jìn)入為進(jìn)一步加工有關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備，例如造紙機(jī)造紙和/或造紙板。
圖2表示了設(shè)計為三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖1的評估單元，它例如由入口神經(jīng)元EN1至EN6、其它神經(jīng)元ZN1至ZN5和一個出口神經(jīng)元AN組成。借助于此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)20評估光譜計10的光譜，其中，作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)20的輸入，采用按圖2a示意表示的優(yōu)先波長λi的反射強(qiáng)度Ii，其中i＝1，......，n。
除了波長I1至In外，最好利用其它一些比較容易測量的原料性能作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)20附加的輸入量，例如濕度和比重或堆比重。
在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)20出口A可獲得對于處理過程的過程控制為重要的、必要的原料性能，尤其如不同木材品種的份額，這些在圖2中詳細(xì)列表表示。例如，在采用桉樹和云杉作原料時，可以確定用于硫酸鹽分解法的桉樹/云杉混合物。借助于此混合比，由此算得起始木質(zhì)素濃度，這對于控制蒸煮過程是重要的參數(shù)。由下式得出CL總＝X*CL桉樹+(1-X)*CL云杉在木材種類相同時也可以利用說明的方法確定所使用原木的起始木質(zhì)素含量。所確定的值是紙漿分解的一種度量值，換句話說可以說明這種木材究竟容易還是難以分解。
此外，由測量值可以評估木材的，尤其在桉樹小體時的木質(zhì)素含量。此外，有利的是借助于光譜通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定用于按圖1的蒸煮器模型15的模型修正。若例如為了控制硫酸鹽紙漿使用已知的H因子模型，則木材質(zhì)量可通過與H因子的偏離來評定。由此使得所生產(chǎn)的紙漿具有均勻的質(zhì)量。
除了所說明的參數(shù)外，借助于按圖2的評估系統(tǒng)，還可以在預(yù)先規(guī)定的恒定溫度時對蒸煮時間進(jìn)行時間修正或偏移，或也可以在蒸煮時間保持常數(shù)時進(jìn)行溫度修正或?qū)φ糁鬁囟茸飨嚓P(guān)的偏移。兩種修正量都可有利地用于確定按圖1的蒸煮器模型15。
在圖3中專門表示了碎木屑5從傳送帶進(jìn)入了一種所謂的輾輪滾軌裝置30中。后者的組成部分包括漏斗31、在下游由電動機(jī)32驅(qū)動的螺桿33、同樣由電動機(jī)36驅(qū)動的研磨盤34和34′、以及所屬的輸出井37。為輾輪滾軌機(jī)30配設(shè)一控制單元35。
在圖3中與圖1相應(yīng)地有第一光譜計10，它不是安置在傳送帶的上方，而是直接對準(zhǔn)輾輪滾軌機(jī)30的輸入漏斗31，并因而覆蓋住此漏斗作為測量區(qū)。通過設(shè)在光譜計10下游的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)20，考慮光譜線I1至In及其它參數(shù)，確定研磨功率系數(shù)，它與所期望的磨碎度系數(shù)一起，構(gòu)成控制單元35的輸入?yún)?shù)。
在按圖3的設(shè)計中，為研磨產(chǎn)物的輸出井37配設(shè)另一個光譜計10′。為光譜計10′配設(shè)一個與圖2相應(yīng)的沒有在圖中詳細(xì)表示的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)20，借助于此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以分析輸出產(chǎn)品的質(zhì)量，并作為影響參數(shù)回輸給控制單元35。
一般的輾輪滾軌機(jī)需要大的能量消耗。通過符合要求地分解為纖維，可以在按圖3的輾輪滾軌機(jī)30中預(yù)先確定所需要的研磨功率系數(shù)并因而減到最低程度，研磨功率系數(shù)與木材質(zhì)量有密切的關(guān)系?？傊?jié)省了能量以及使磨得的纖維質(zhì)量均勻化。
在圖4中，在傳送帶1上專門輸送廢紙7，廢紙被輸入帶旋轉(zhuǎn)攪拌輪41的所謂攪碎機(jī)40中，或輸入圖中沒有表示的用于處理廢紙的溶解筒中。未具體表示的紙漿加工裝置與攪碎機(jī)40連接，向那里延伸有一個設(shè)有閥43的流出槽42。
相應(yīng)于圖1在傳送帶1上方設(shè)有光譜計10，在經(jīng)壓輥13均勻化的廢紙7上具有測量區(qū)11，借助于此光譜計可直接檢測作為原料的廢紙7。相應(yīng)于圖3，在光譜計10的下游設(shè)一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)20。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出信號傳輸給控制單元45，借助于控制單元45控制處理設(shè)備。通過置入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以直接考慮由于處理不同的廢紙引起的加入生產(chǎn)過程的廢紙質(zhì)量的改變。這主要按照在本文前面現(xiàn)有技術(shù)部分內(nèi)容所引用的老的專利申請中詳細(xì)介紹的方法進(jìn)行。
在圖5中，作為原料的原木9到木材研磨設(shè)備50中，后者主要由一個加有水的槽51和旋轉(zhuǎn)的磨輥55以及配備有刮板的傳送帶57和58組成。通過至少一個帶閥63的噴嘴62從導(dǎo)管61將噴水輸送到磨輥55上。
磨輥55和傳送帶57或58由單獨(dú)的電動機(jī)56和59驅(qū)動，它們可由一個具有有關(guān)其轉(zhuǎn)速的研磨機(jī)模型的控制單元65來控制，轉(zhuǎn)速決定性地影響研磨產(chǎn)品。此外，噴水的量可通過閥63改變。
槽51有一流出槽52，它的溢流高度是可以調(diào)整的。在槽51中水溫T用傳感器53測量，在流出槽52中流出的水/木材纖維混合物的稠度用傳感器54測量，并將它們輸入控制單元65中。此外，噴水流量通常用測量裝置64測定。
在流出槽52中的木材纖維借助于光譜計10測量，此時測量區(qū)11位于流出平面內(nèi)。測量信號在一個相應(yīng)于圖2的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中評估后，輸入控制單元65的研磨機(jī)模型中例如用于準(zhǔn)研磨度調(diào)整。
在本發(fā)明中重要的是超越各個具體例子的說明，在制造紙漿和造紙的連續(xù)加工過程中，通過至少一個但也可能是多個設(shè)在生產(chǎn)過程恰當(dāng)位置處的光譜計和相應(yīng)的信號處理，影響廢紙加工，可以得出有關(guān)所期望的中間產(chǎn)品和/或最終產(chǎn)品的質(zhì)量的說明。通過將各種說明組合，可以在不同的地點(diǎn)在調(diào)節(jié)過程中加入修正量，從而在總體上獲得質(zhì)量的改善。
權(quán)利要求
1.一種在制造紙漿和/或造紙時的過程控制方法，其中使用至少一個測量裝置用于測定在不同波長時的光譜參數(shù)以及至少一個調(diào)整或控制裝置用于在制造紙漿和/或造紙時使用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于在制造紙漿和/或造紙時測定至少原料(5、6、9、7)的光譜參數(shù)；以及，原始材料，或原料“木材”(5、6、9)或二次原料“廢紙”(7)，連續(xù)地經(jīng)過用于測定光譜參數(shù)的測量裝置(10、10′)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于作為原料“木材”采用規(guī)定用于蒸煮的剁碎的木屑(5)。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于作為原料“木材”采用規(guī)定用于分解為纖維的剁碎的木屑(6)和/或由此制成的研磨制品。
4.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于作為原料“木材”采用由原木(9)制成的研磨制品。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于評估至少用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(20)的光譜參數(shù)測量裝置(10、10′)的輸出量；以及，由此得出有關(guān)用于制造紙漿和/或造紙的原料的產(chǎn)品質(zhì)量的說明。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，采用一種用于剁碎的木屑的紙漿蒸煮器，其特征在于由光譜參數(shù)確定木材的年齡；以及，由此得出紙漿蒸煮器工作溫度的調(diào)節(jié)參數(shù)。
7.按照權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于由木材年齡和/或木材種類的組份確定木質(zhì)素含量；以及，由此得出控制紙漿蒸煮器的修正量。
8.按照權(quán)利要求3所述的方法，采用一種用于剁碎的木屑的輾輪滾軌機(jī)，其特征在于由光譜參數(shù)確定木材的機(jī)械性能；以及，由此得出用于將原料“木材”分解為纖維的輾輪滾軌機(jī)的調(diào)節(jié)參數(shù)。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于由木材參數(shù)得出輾輪滾軌機(jī)的研磨功的修正量。
10.按照權(quán)利要求1所述的方法，采用一種廢紙的攪碎機(jī)，其特征在于由光譜參數(shù)確定所用廢紙的具體特性；以及，由此得出攪碎機(jī)工作的調(diào)節(jié)參數(shù)。
11.按照權(quán)利要求4所述的方法，采用一種用于原木的木材研磨設(shè)備，其特征在于由光譜參數(shù)確定木材的機(jī)械性能；以及，由此得出木材研磨裝置的調(diào)節(jié)參數(shù)。
12.按照權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于將木材的機(jī)械性能輸入研磨機(jī)模型。
13.一種實(shí)施按照權(quán)利要求1或權(quán)利要求2至12之一所述方法的設(shè)備，它具有至少一個測量裝置用于測定作為制造紙漿和/或造紙?jiān)系哪静幕驈U紙的光譜參數(shù)，以及有至少一個調(diào)整或控制裝置用于所使用的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，其特征在于測量裝置是一種光譜計(10、10′)，用于測定在各種波長(λi，i＝1，......，n)時的強(qiáng)度測量值(I1至In)，由這些值通過適當(dāng)?shù)脑u估可以得出用于調(diào)整或控制裝置(15、35、45)的修正信號。
14.按照權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于為評估強(qiáng)度測量值(I1至In)，至少有一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(20)。
全文摘要
一種在制造紙漿和/或造紙時的過程控制方法和設(shè)備,已經(jīng)建議了在制造脫墨紙漿時使用測量裝置,用于測定光譜和/或物理參數(shù),以及采用一種下游的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),由此可獲得現(xiàn)有運(yùn)行機(jī)構(gòu)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(10、10′)至少測定制造紙漿和/或造紙的原料(5至9)。因此尤其是可以在制造紙漿和造紙時評估原料的質(zhì)量。
文檔編號D21C7/00GK1179188SQ96192745
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 申請人:西門子公司