Method in the paper machine and system and software

本発明は、ペーパーマシンの動作を監視すること及びその動作の制御に関する。 本発明は、特に、ペーパーマシンのドライヤセクションにおけるエネルギ消費に作用するファクタを監視する新規の方法及び装置、及び、プレスセクション後の紙ウェブ内の乾燥固体含量を測定する新規の方法及び装置に関する。

典型的なペーパーマシンでは、紙の原料、即ちパルプは、ペーパーマシンのいわゆるウエットエンドに運ばれ、そこで、パルプの脱水が開始する。 いわゆるヘッドボックスは、ウエットエンドに配置され、パルプは、ヘッドボックスを通ってワイヤ上に運ばれ、紙ウェブを形成し、そこから、水は、生産処理の過程で異なる方法により除去される。 ウェブは、主に、真空ポンプによる水吸収によりワイヤセクションにおいて脱水される。 ワイヤセクション後、紙ウェブは、プレスセクションに搬送され、そこで、例えば水を吸収するフェルトを用いて、加圧することにより脱水が発生する。 プレスセクションの後、ウエッブはドライセクションに搬送され、そこで、最終の乾燥が行われる。 ドライヤセクションにおける乾燥は、通常的には、蒸気により生成される熱により実行される。 完全に乾燥した紙ウェブは、その後、表面処理若しくは如何なる他の仕上げ処理へと搬送されることができる。

現代のペーパーマシンにおいて典型的には、ドライヤセクションは、主に、閉塞されたフードにより囲繞される。 即ち、フードからの排気の湿気レベルは、処理のエネルギ消費の観点から最適なレベルに、典型的には、乾燥空気の０．１６０ｋｇＨ _２ Ｏ／ｋｇの比に維持されるべきである。 生産は、典型的には、フードが凝縮の危険無しに耐えるべきである、排気の保証された湿気値を指示する。

ドライヤセクションのフードに導かれる給気の量は、調整されることができる。 給気の温度は、一般的に、フレッシュな蒸気を用いる蒸気バッテリ及び熱回収タワー内の熱交換により一定に維持される。 排気ダクト及び給気ダクトの双方は、典型的には、空気量制御を備えたブロアを含む。 フードからの排気の流れは、典型的には、排気の湿気に応じて制御される。 ドライヤセクションにおける吸引ロールからの排気も、通常的には、熱回収に導かれる。 吸引ロールの湿った暖かい排気に含まれるエネルギを回収することは望ましい。 通常的には、吸引ロール及び走行性構成要素の圧力差は、手動のゲージを用いて１回だけ測定される。

従来では、紙ウェブのプレスセクション後の乾燥固体含量の信頼性のある連続的な測定は存在していない。 それにも拘らず、プレス後の乾燥固体含量を正確に監視することは、ペーパーマシンの全体としてのエネルギ効率及びペーパーマシンのウエットセクションの機能を非常に良く表す。 更に、プレスセクション後のウェブ内の乾燥物及びその変形物を監視することは、容易に、プレスフェルトの脱水能力及び状態に関する情報を提供する。 プレス後のウェブの乾燥固体含量は、プレスフェルトの使用年月により大きく影響を受ける。 フェルトの交換後、プレスフェルトの動作は、通常的には、再度均衡され、３から５日の終わりにだけプレス機能が増大される。 この後、ウェブからの除去された微細繊維は、徐々にフェルトを妨害し、従って、プレスの脱水を悪化させる。

本発明は、先行技術の問題点及び欠点を低減し若しくは全体的に無くすシステム及び方法を提供することを目的とする。

本発明の一目的は、測定データに基づいてプレスセクション後の紙ウェブの乾燥固体含量の連続的な計算のための方法及びシステムである。

本発明の第２の目的は、ドライヤセクションにおける換気、熱回収及び他のエネルギ消費ファクタを監視する方法及びシステムである。

本発明の第３の目的は、ペーパーマシンの熱エネルギ使用を監視するのに適合された発展型のツールである。

本発明の一目的は、また、ペーパーマシンのある部分のより正確で簡易な制御のためのシステム及び方法を提供することである。

本発明の一目的は、また、ペーパーマシンの走行性及びエネルギ消費を強化し、生産される紙質を改善することである。

上記の目的を達成するため、とりわけ、本発明は、添付の独立項の特徴部に記載の特徴により特徴付けられる。

本願において、エネルギ使用は、熱エネルギ使用を明示的に意味する。 電気エネルギの使用が意味されるとき、これは、明示的に指示される。 本内容における走行性構成要素は、例えばブローボックス若しくはその類を指す。 また、ドットｍは、質量流量を表し、本来は

［外１］

本発明の一実施例は、ペーパーマシンの操作スタッフにエネルギ消費の観点からの紙生産処理状態を指示する一以上のツールを提供する。 これは、紙生産処理の状態及び／又はエネルギ効率の連続的な監視と、ペーパーマシン及びそのドライヤセクションをより好ましい方向で稼動する態様を開発する労力とを可能とする。

本発明の好ましい実施例では、プレスセクションの乾燥固体含量ＤＳＣが、次のように、ドライヤセクションの蒸発量、仕上がった紙の生産量、紙の最終的な湿気により計算されることができる。
ＤＳＣ＝ドットｍ _{ｐａｐ，ｄ} ／（ドットｍ _{ｐａｐ，ｄ} ＋ドットｍ _Ｈ２Ｏ ）
ここで、ドットｍ _{ｐａｐ，ｄ}は、ドライヤセクションへの紙ウェブの乾燥質量流量であり、ドットｍ _Ｈ２Ｏは、ドライヤセクションへの水質量流量であり、ドットｍ _Ｈ２Ｏは、ドライヤセクションから除去される水の質量流量と、蒸発した水の質量流量とを加算することにより得られる。 尚、上述の計算モデルを用いるとき、プレスの乾燥固体含量は、ドライヤセクションの蒸発データに基づいて算出される。 その結果、算出は、フードの排気の湿気測定値及び量測定値における不正確さに起因して不正確となりうる。 これは、本発明のシステムを用いることは、通常的には、絶対的な数値の傾向ではなく乾燥固体含量の値の傾向における変化の監視を含むからである。 しかし、この方法は、例えば紙の灰（アッシュ）における変化を明らかにする。

本発明の典型的な好ましい方法では、次の動作がペーパーマシンにおいて実行される。
・ドライヤセクションから除去されるウェブ内に含有される水質量流量及び紙ウェブの乾燥質量流量ドットｍ _{ｐａｐ，ｄ}を測定すること。 これらの測定は、例えば従来技術のゲージを用いてなすことができる。 紙坪量は、例えば、ベータ線吸収量に基づいてゲージにより測定されることができる。 紙の湿気の測定に対しては、例えば赤外線吸収量、マイクロ波減衰若しくは高周波技術に基づく測定を用いることができる。 これらの測定は、乾燥紙の坪量及び水の坪量の算出を可能とする。 ペーパーマシンの速度及びウェブ幅を知ることは、続いて、質量流量の算出を可能とする。 これらの測定は、通常的には、測定ビームに固定された測定センサをクロスマシーン方向に連続して動かすことにより、紙の全幅に亘ってなすことができる。
・フードからの排気の温度、湿気及び量を測定し、ドライヤセクション内のウェブから蒸発する水質量流量ドットｍ _ｅｖを算出するためにこれらのデータを用いること。
・プレスセクションからドライヤセクションに進むウェブに含まれる水の質量流量ドットｍ _Ｈ２Ｏを、ドライヤセクションを出発する紙に含まれる水の質量流量と、ドライヤセクション内のウェブから蒸発する水の質量流量ドットｍ _ｅｖとを足し合わせることにより、算出すること。
・ＤＳＣ＝ドットｍ _{ｐａｐ，ｄ} ／（ドットｍ _{ｐａｐ，ｄ} ＋ドットｍ _Ｈ２Ｏ ）なる式により、プレスセクションからドライヤセクションに進むウェブの乾燥固体含量ＤＳＣを算出すること。

ペーパーマシンにおける本発明の一システムは、上述の方法の各ステップを実行するための手段を含む。 上述の測定は、典型的には、温度センサ、湿気センサ及び質量流量センサのような、先行技術のゲージを用いて実行される。 必要な計算は、典型的には、適切なコンピューターソフトウェアの下でコンピューターメモリ内で実行される。

本発明は、直接の測定無しでプレスセクション後の乾燥固体含量の連続的な監視を可能とする。 プレスセクション後の乾燥固体含量は、指標的な測定変数として用いることができ、その変動は、ペーパーマシンの全体としての動作及び／又は走行性及びプレスの動作を指示する。 乾燥固体含量は、例えばフードにおける凝縮及び／又はドライヤセクションの前端での走行性の問題を追跡することにより、エラーインジケータとしても用いることができる。 プレスセクション後の乾燥固体含量は、ニップの機能若しくはプレスフェルト又は状態のような、任意の故障及び／又は必要な整備を表すために用いることもできる。 これは、例えばワイヤやフェルトが、“安全サイドとなる”だけの理由で早すぎる交換となることがなく、最大期間に亘って使用できることを可能とし、ワイヤやフェルトは、乾燥固体含量が交換が必要であることを指示するときにだけ交換される。 実際には、本発明の一実施例では、プレスセクション後の乾燥固体含量は、フェルト交換停止又はワイヤ交換停止のタイミングを決定するために用いられる。 プレスセクション後の乾燥固体含量は、また、ペーパーマシンのウエットエンド若しくはドライヤセクションにおける他の欠陥の場所を突き止めるためにも用いることができる。

プレスセクション後の乾燥固体含量は、ペーパーマシンのウエットエンドの調整の制御に対して機能することができる。 紙ウェブがドライヤセクションに到達するときに過剰に水分を含んでいると示された場合、紙ウェブに含まれる水の量は、例えばペーパーマシンのウエットエンドでの設定を変更することによって、修正されることができる。 これは、例えば、プレスにおける化学物質供給速度及び／又は線形圧力、及び、脱水装置における負圧の、ウエットエンドでの制御を可能とし、また、プレス蒸気ボックスの制御も可能とする。 即ち、ドライヤセクションの走行性は、プレスセクション後の紙ウェブの乾燥固体含量を評価変数として用いて調整されることができる。 ペーパーマシンのドライヤセクションは、“ＸＴコントロールシステム”若しくは対応するシステムのような、換気制御システムを備える場合、プレスセクションの乾燥固体含量は、かくして得られるデータに基づいて算出することができる。 さもなければ、必要な量のセンサが、乾燥固体含量を測定するためにプレスに付加される必要がある。 ＸＴコントロールシステムは、例えばフィンランド特許明細書ＦＩ７１３７２に記載されている。

単なる測定に加えて又はそれに代えて、本発明のシステムは、ペーパーマシンのエネルギ使用効率、走行性、現在の状態、及び／又はドライヤセクションの熱回収及び換気の現在の状態に関する明確なインジケータの生成を可能とする。 本発明の好ましい実施例では、いわゆるバーチャルアナログゲージが、本発明のソフトウェアを介して作業スタッフにこれらの特定のデータを送信する目的で構築されることができる。 これは、操作者が紙生産処理の強化されたエネルギ使用のための新たな長期の手段を探索することを可能とする。

本発明は、ドライヤセクションがＸＴコントロールシステム若しくはその類を実現するペーパーマシンに特に好適であり、即ち、湿気、温度及び量測定がドライヤセクションのフードからの排気に対して配置されるペーパーマシンに特に好適である。 フードからの排気の温度測定は、熱回収ユニット後に設けられることもできる。 温度測定及び排気量測定も、典型的には、吸引ロールからの排気に対して配置される。

本発明の一実施例では、次の一以上の測定が、上述のものに加えて、処理に含まれる。
・給気熱交換機後の排気温度、
・熱回収復水の温度、
・熱回収後の排気温度、
・最終の蒸気復水器の冷却水の温度差の測定、
・最終の蒸気復水器の冷却水の流量測定、
・マシーン室の空気の混合温度及びフード天井の測定、
・吸引ロール内の空気の量の測定、
・走行性構成要素内の負圧の測定、
・ブロアの圧力差、
・ブロアの入力電力の測定、
・熱回収タワー上の圧力差、及び／又は、
・熱回収の処理水熱交換器内の圧力降下。

本発明の一実施例では、ペーパーマシンの動作及びエネルギ効率を監視するシステムは、処理制御及びデータ収集システムにおいて上述の測定をとりわけ含むことによって構築されることができる。

ペーパーマシンの比エネルギ消費（ＳＥＣ）は、本発明のシステム及び方法により算出できる変数の１つである。 本願では、比エネルギ消費は、生産される紙若しくは蒸発した水の１トン当たりに消費される熱の量、即ちＭＷｈ／（紙のｔｎ）を指し、この単位は、以下では、略記ＭＷｈ／ｔｐ若しくはＭＷｈ／（ｋｇＨ _２ Ｏ）とされる。

比エネルギ消費は、以下の式で算出できる。
ＳＥＣ _ｔ ＝Ｑ _ｔｏｔ ／ドットｍ _ｐａｐ
ここで、Ｑ _ｔｏｔは、ペーパーマシンにより消費される瞬間的な熱流量であり、ドットｍ _ｐａｐは、時間の単位による仕上げされた紙の質量流量である。

本発明によれば、紙生産処理の比エネルギ消費及び／又は状態、走行性は、このようにして、ペーパーマシンにおいてリアルタイムに効果的に測定されることができる。 例えば、従前では、熱エネルギ消費は、通常的に長時間の平均値として指示されてきた。 比エネルギ消費は、しばしば、ペーパーマシンの生産速度の直接的な関数である。 熱エネルギ消費は、通常、生産が増加するにつれて減少する。 ペーパーマシンは、通常、生産量に依存しない比基本エネルギ消費を有する。 例えば、マシーン室内の換気に必要とされる熱は、外気の温度に依存し、従って、これに必要となる熱エネルギの量は、ペーパーマシンの生産速度に依存しない。 より低い生産性は、実際にはしばしばドライヤセクションの低い熱回収歩留まりをもたらし、マシーン室の空気を加熱させるためのより多くの新鮮な蒸気の使用を必要とし、比エネルギ消費がペーパーマシンの生産量が低いにも拘らず増加することを示す。 また、プレス蒸気ボックスの稼動方法、ある生産状況におけるドライヤセクションの乾燥シリンダの如何なる停止のような、比エネルギ消費に対する非線形を引き起こす他のファクタもある。

比エネルギ消費が各生産状況においてより良好に評価されるようにするため、本発明の一実施例は、各生産レベルに対して良好な実現エネルギ使用値の決定を含む。 これらの値は、例えば最小二乗和の方法により直線ラインの算出を可能とし、この直線ラインは、その下方では比エネルギ消費が許容可能なレベルである限界値を示す。 更に、比エネルギの平均値は、第２の直線ラインの算出を可能とし、この直線ラインの上方では比エネルギ消費の値が高すぎる。 かかる状況では、操作スタッフは、その状況の原因を探すべきであり、可能な限りその原因を無くすべきである。 比エネルギ消費は、許容可能なレベルであり、これは、これらの２つの直線ライン間の範囲内での監視を依然として必要とする。 ペーパーマシンの動作を表す監視された変数の値が、許容可能な値と許容不能な値に分離され、可能ならば更に監視を要する中間値へと分割される、かかる方法は、上述の比エネルギ消費の監視及び評価の他、他の変数の監視及び評価に対して本発明により適用されることができる。 本方法により監視されたデータは、簡易で適切な精度で分かりやすい形態で表示することが容易である。

ペーパーマシンの全体としての比エネルギ消費の他、本発明の一の好ましい実施例は、ドライヤセクションの比エネルギ消費（ＳＥＣ _ｄｒｙ ）、即ち紙の１トンを乾燥させるのに必要な熱エネルギの量も監視することを含む。 ドライヤセクションの比エネルギ消費は、プレスの乾燥固体含量と共にペーパーマシンのプレスセクションの動作を指示するために用いることができる。 なぜなら、ドライヤセクションに到達する過剰に水分を含んだウェブは、このセクションの増加した比エネルギ消費をもたらすからである。 比エネルギ消費は、また、ドライヤセクションのシリンダからの復水の不適切な排出のような、ドライヤセクションの動作における不具合の結果として増加することができる。 ドライヤセクションの比エネルギ消費は、次のように算出できる。
ＳＥＣ _ｄｒｙ ＝Ｑ _ｄｒｙ ／ドットｍ _ｐａｐ
ここで、Ｑ _ｄｒｙは、ドライヤセクションで使用される蒸気の熱流量であり、ドットｍ _ｐａｐは、仕上げされた紙の質量流量である。

本発明の一実施例は、蒸気の比エネルギ消費（ＳＥＣ _ｅｖ ）の測定も含む。 蒸気の比エネルギ消費は、ドライヤセクションにおける一キログラムの水を蒸発させるのに必要な熱エネルギの量を意味する。 シリンダ乾燥時、一キログラムの水を蒸発させるのに必要なエネルギの量は、通常、０．７７−１．１１ｋＷｈ／ｋｇＨ _２ Ｏの範囲内で変化する。 蒸気の比エネルギ消費は、次のように計算できる。
ＳＥＣ _ｅｖ ＝Ｑ _ｄｒｙ ／ドットｍ _ｅｖ
ここで、Ｑ _ｄｒｙは、ドライヤセクションで使用される蒸気の熱流量であり、ドットｍ _ｅｖは、ウェブからの蒸発した水の質量流量である。

しかし、蒸発量を計算する上述の式の使用は、フードからの排気の湿気及び流量の不正確な計測と、ドライヤセクションへの紙ウェブのエネルギ入力がドライヤセクションから出力されるそのエネルギよりも僅かに大きいことを計算が考慮していない事実とに起因して、ある不正確さをもたらす。 しかし、蒸気の比エネルギ消費の監視は、本来の乾燥についての情報を提供する。 なぜならば、蒸発に対して必要とされる温度の増加は、通常、シリンダからの復水の除去の悪化のような、ドライヤセクションにおける問題の兆候であるからである。 生産量も、蒸発の比エネルギ消費に影響する。 より高い生産量は、一キログラムの水を蒸発させるのに必要な熱の量をより少なくする。 同じことは、プレスセクション後の乾燥固体含量が減少した場合にも当てはまる。

本発明の一実施例は、また、上述の一以上のパラメータと共に監視するパラメータとして熱回収熱流量を用いる。 排気熱流量は、フードからの排気のエンタルピーの変化に基づいて算出できる。 エンタルピーは、次のように計算できる。

_ｐｉは、空気の比熱容量であり、ｔは温度であり、ｃ

_ｐｈは、水蒸気の比熱容量であり、ｌ

_ｈ０は、水の蒸発熱であり、ｘは排気の絶対湿度であり、ドットｍ

_{ｅｘｈ，ｄ}は、排気の質量流量である。 このとき、熱回収熱流量は、次のように計算できる。

Ｑ

_ｒｅｃ ＝Ｑ

_１ −Ｑ

_２

ここで、Ｑ

_ｒｅｃは、熱回収熱流量であり、Ｑ

_１は、熱回収前の排気の熱流量であり、Ｑ

_２は、熱回収後の排気の熱流量である。

熱回収熱流量の計算は、ある不正確さを伴うが、依然として、排気から回収された熱の量の優れた指標を付与する。 フードからの排気の量及び湿気測定は、潜在的な不正確さの原因を構成しうる。 結果として、本発明は、排気のエンタルピーの計算を可能とし、これにより、熱回収前後の熱流量の計算を可能とする。 かくして得られる差は、主に使用のために残されることになる。

処理水熱交換器に供給される水の温度は、熱回収熱流量に大きな影響を有する。 更に、室外の温度及び従ってマシーン室換気の循環水の温度は、熱回収熱流量に大きな影響を有する。 対照的に、給気を過熱するのに必要な熱流量は、通年で極めて一定であり、上述の熱流量に比べて非常に低い。 必要な場合には、本発明の方法は、熱回収熱交換器の熱流量の別個の算出を可能とし、次いで、排気のエンタルピーが、好ましくは、熱交換器ユニット内で凝縮される水分により除去される熱流量と同様、熱交換器ユニット間で算出される。

本発明の一実施例では、本発明のシステムを監視する方法が開発され、これにより、熱回収熱流量は、各特別な状況に結び付けられることができ、従って、熱回収動作に関する比較可能なデータを提供する。 この変数は、熱回収効率（ＥＦＦ _ｒｅｃ ）と称され、次のように計算できる。

_ｒｅｃは、熱回収熱流量であり、Ｑ

_ｐｗは、処理水を加熱するのに必要な熱流量、即ち、温水タンクの温度に新鮮な水を加熱するのに消費される熱流量であり、Ｑ

_ＭＲは、マシーン室換気の換気空気を加熱するのに必要な熱流量であり、Ｑ

_ｓｕｐは、ドライヤセクションにおける給気を加熱するのに必要な熱流量であり、ドットｍ

_{ｅｖ，ｄｉｍ}は、ディメンション（dimensioned）された質量流量、即ちドライヤセクションにおけるマシーン定数であり、ドットｍ

_ｅｖは、ドライヤセクションの実の水蒸気量である。 処理水を加熱するのに必要な熱流量Ｑ

_ｐｗは、新鮮な水と熱い処理水の温度差により算出できる。

ドライヤセクションのディメンションされた質量流量ドットｍ _{ｅｖ，ｄｉｍ}は、次の例のように、決定することができる。 ペーパーマシンの紙生産速度が時間当たりの所与のトン数を含む場合、利用可能なワイヤセクション及びプレスセクション技術が、ドライヤセクションに運ばれる紙ウェブの乾燥固体含量を決める。 紙の質のファクタは、紙グレードにより変化するが、最終の乾燥固体含量のレベルを決めることになる。 質ファクタは一紙グレード内においても変化する。 この乾燥固体含量間の差は、ドライヤセクションにおいて達成されるべきであり、他言すると、ある水の量がドライヤセクションで蒸発されるべきである。 ドライヤセクションは、従って、この量の水がウェブから排出されるようにディメンションされる。 かかる水の量は、ディメンションされたドライヤセクションの蒸発量ドットｍ _{ｅｖ，ｄｉｍ}と称される。 全体としての蒸発量は、必然的に、ペーパーマシンのマシーン速度、即ちペーパーマシンにより生産される紙ウェブの速度、生産される紙の幅、及び、紙の坪量にも影響を受ける。 これらの値は、生産条件に応じて変化してもよいディメンショニング定数である。 しかし、ペーパーマシン、そのドライヤセクション、及びその装置は、常に、所与の蒸発量の観点からディメンションされる。 蒸発は、通常、ドライヤシリンダにより実行され、シリンダの数及び加熱蒸気圧が、所望の蒸発量を達成するための変数パラメータである。

熱回収効率を算出する他の選択肢（ＥＦＦ _ｒｅｃ ）は、次の通りである。

_{ｅｖ，ｄｉｍ}は、用いられていない。 熱回収効率を算出するこの第２の式が用いられるとき、数値は、必要な場合には、適切なディメンションされた蒸発量を表す数ドットｍ

_{ｅｖ，ｄｉｍ}により、最終的に掛け算されてもよい。

本発明の一実施例の典型的な方法は、ペーパーマシンにおいて、
・熱回収熱流量Ｑ _ｒｅｃの算出、
・処理水を加熱するのに必要な熱流量Ｑ _ｐｗ 、即ち、処理で必要とされる温度まで新鮮な水を加熱したときに消費される熱流量の算出、
・ペーパーマシンのマシーン室換気の換気空気を加熱するのに必要な熱流量Ｑ _ＭＲの算出、
・ドライヤセクションの給気を加熱するのに必要な熱流量Ｑ _ｓｕｐの算出、
・ドライヤセクションの蒸発量ドットｍ _ｅｖの算出、
・ディメンションされたドライヤセクションの蒸発量ドットｍ _{ｅｖ，ｄｉｍ}の決定、
・ＥＦＦ _ｒｅｃ ＝（Ｑ _ｒｅｃ ／（Ｑ _ｐｗ ＋Ｑ _ＭＲ ＋Ｑ _ｓｕｐ ））×（ドットｍ _{ｅｖ，ｄｉｍ} ／ドットｍ _ｅｖ ）なる式により、熱回収効率ＥＦＦ _ｒｅｃの算出を含む。

本発明の一実施例は、更に、
・フードからの排気の温度、湿気及び排気の量の測定、
・フードからの排気の温度、湿気及び排気量に基づいて、ドライヤセクションの蒸発量ドットｍ _ｅｖの算出を含む。

ペーパーマシンにおける本発明のシステムの一アプリケーションは、上述の各ステップを実現する手段を含む。 上述の測定は、典型的には、温度センサ、湿気センサ及び質量流量センサのような、先行技術のゲージを用いて実行される。 必要な計算は、典型的には、適切なコンピューターソフトウェアの下でコンピューターメモリ内で実行される。

熱回収効率は、ドライヤセクションのエネルギ効率の評価時に変数として使用することができる。 熱回収効率は、ドライヤセクションのエネルギ効率に比例する。 熱回収効率は、熱交換器の洗浄スプレーが連続的にオンに切り替えられているか否か、若しくは、処理水の加熱時に不具合があるか否かのような、エラーインジケータとして機能することができる。 通常、熱回収は、少なくとも、熱交換器の周期的な洗浄によりそれらをきれいに保つため、排気側で洗浄水噴流を含む。 熱交換器が故障した場合、排気の圧力損失が増加することになり、熱伝達が減少することになる。 減少した熱伝達は、減少した最終の水の温度若しくは空気の温度をもたらし、それに応じて、加熱のための新鮮な蒸気の量の増加を必要とする。 洗浄スプレーが故障により連続的にオンに切り替えられている場合、水は無駄となり、熱エネルギの一部が水と共に除去されるので、所望の回収空気若しくは水の温度が減少される。

熱回収効率（ＥＦＦ _ｒｅｃ ）は、季節及びその類のパラメータの依存しない変数として用いることができる。 従って、熱回収効率ＥＦＦ _ｒｅｃは、いずれの季節においても、ペーパーマシンの非効率な熱エネルギ使用を、先行技術の変数よりも高い精度で表すために用いることができる。

本発明の一実施例では、熱回収動作は、熱回収効率の単なる監視以外に、他の変数によっても監視されることができる。 理論的な熱回収効率は、ドライヤセクションの排気からの回収された熱の割合を示す。 それは、例えば以下のように算出できる。
η _ｒｅｃ ＝Ｑ _ｒｅｃ ／Ｑ _１
ここで、Ｑ _ｒｅｃは、熱回収効率であり、Ｑ _１は、熱回収前のフードからの排気の熱流量である。 ０℃が、排気のエンタルピーの算出時の基準値として使用される。 １００％の効率に到達するためには、この温度まで排気を冷却する必要があり、これは、通常実現可能でない。 実際には、典型的には７０％の近似的な効率に到達することが可能である。 効率は、典型的には、室外温度が上昇するので、北半球の春にかけて降下し、マシーン室換気に伝達されるべき熱が少なくて済む。

本発明の一実施例は、また、熱回収比の算出を可能とする。 熱回収比は、ドライヤセクションに運ばれる新鮮な蒸気から熱回収熱流量として回収される熱流量の割合を示す。 熱回収比は、次のようにして算出することができる。
Ｒ _ｒｅｃ ＝Ｑ _ｒｅｃ ／Ｑ _ｄｒｙ
この比は、理論的な熱回収効率よりも高くなる。 というのは、熱回収熱流量の一部が給気と共にドライヤセクションに戻されるからである。 更に、ドライヤセクションへの紙ウェブのエネルギ入力は、ドライヤセクションからのその出力よりも高い。 最適な場合、略９０％もの回収比を達成することができる。 熱回収比は、典型的には、使用される新鮮な水及び外気が温かくなるとき、北半球の春において減少する。 このとき、加熱する新鮮な水は、冬よりも少ない熱伝達を必要とする。

本発明の一実施例では、二次熱流量の一次熱流量に対する比が監視される。 二次／一次熱流量比（Ｒ _ｓｐ ）は、ペーパーマシンに運ばれる熱流量の全体量から熱回収で回収される熱流量の量のパーセンテージを表し、次のように計算できる。
Ｒ _ｓｐ ＝Ｑ _ｒｅｃ ／Ｑ _ｔｏｔ
この式で、Ｑ _ｒｅｃは、熱回収熱流量であり、Ｑ _ｔｏｔは、蒸気熱流量である。

良好な走行条件下では、熱回収は、ペーパーマシンで消費される熱の最大回収を可能とする。 最適な場合、略６０％の比率が達成される。 季節及びその類のような、他のパラメータに比例して、この比Ｒ _ｓｐは、ペーパーマシンの熱エネルギ使用が非効率的であるときを示す。

本発明の一実施例では、走行性構成要素の負圧測定が、ブローボックスのような走行性構成要素の動作を監視するために設定されることができる。 測定は、ドライヤセクションの前端にて、好ましくはシングルワイヤ走行領域における、例えば走行性構成要素の部分内のみに設定されることができる。 測定は、走行性構成要素とワイヤ間に薄いパイプを実装することによって、例えば走行性構成要素の駆動側で実行されることができ、パイプは、測定されるべき空間から負圧ゲージまで繋がり、そこから、測定結果が更なる処理へと転送される。 このとき、走行性構成要素の負圧は、ほぼ一定と仮定できる周辺の空気の圧力と比較される。

走行性構成要素の負圧に加えて、監視は、走行性構成要素のブロア上の圧力の変化に関するものであってよい。 測定は、一以上の走行性構成要素がひどく若しくは全体的に妨害された場合に、圧力差の上昇を示す。

走行性構成要素の機能を監視することは、幾つかの効果をもたらす。 というのは、それは、修理の必要及び／又は故障の予測を可能とするからである。 それは、とりわけ、走行性構成要素の制御における考えられる故障、走行性構成要素システムの欠陥のある平衡、走行性構成要素ノズル及び／又はブロアの汚損（ファウリング）若しくは妨害に関する情報を提供する。 かくして収集されるデータは、走行性構成要素及び／又は空気システムの強化された整備計画を可能とする。 また、それは、ペーパーマシンのドライヤセクションの走行性が最適なレベルに維持されることも可能とする。

本発明の一実施例では、フード天井スペースの加圧が監視されることができ、フードの天井及び壁構造の耐用寿命の予測を可能とする。 フード天井が過剰圧力下にある場合、圧力は、連続的に高温で湿気のある空気を壁構造内に浸透させる。 これは、次に、インシュレーション（断熱材）を濡らす。 これは、フードの熱の漏れの顕著な増大を生み、構造の耐用寿命を短くする。 天井の加圧を監視するために、温度測定用のセンサが設けられてよい。 センサは、天井スペースとマシーン室空気の混合温度を測定する。 センサにより指示された温度がマシーン室空気の温度を超えた場合、穴を介した流れは外向きに方向付けられ、天井スペースは、結果的に過剰圧力下となる。 得られる結果に基づいて、フード空気分散、即ち排気の、フードの循環空気及び／又はフードに入る空気の比を、必要なときは何時でも、調整することができる。

汚損は、熱回収に有害な現象の１つである。 実際には、汚損は、排気側で最も頻繁に発生する。 これは、排気は、フードから繊維及びフィルタダストを一緒に運び、次いで、これらが熱伝達面に付着し、これにより、熱伝達抵抗を増大させるからである。 更に、処理水熱交換器は、単に機械的に浄化された自然水が新鮮な水として用いられる場合、内部が汚損されうる。 これは、腐植質のような、不純物が、水内に溶解し、処理に到達し、熱交換器の熱伝達面に付着することを許容するだろう。

本発明の一実施例では、熱回収における汚損を監視するために、熱回収タワー内の圧力差測定器を設けてもよく、圧力差測定器は、個々の熱交換器又は幾つかの熱交換器のセットにより排気流れに発生する圧力損失の変化を監視することを可能とする。 圧力差測定器は、また、処理水熱交換器により生成される熱水システムにおける圧力変化の監視も可能とする。 次の式は、ドライヤセクションからの排気質量流量及び熱回収タワーにより生成されるエアダクト内の圧力損失に関して示され、この式は、汚損に起因した障害により生ずる増加した圧力損失の評価を提供する。
Ｃｌ _ｒｅｃ ＝Δｐ／ドットｍ _{ｅｘｈ，ｄ} ^２
ここで、Δｐは、排気ダクトにおける熱交換器により生成される圧力損失であり、ドットｍ _{ｅｘｈ，ｄ}は、熱回収を通るドライヤセクションからの排気質量流量である。 排気流れの圧力損失は、典型的には、熱交換器の汚損及び障害が増加するにつれて増加する。

熱交換器が妨害されているか否かを監視することによって、隆起のような、熱交換器のセットの考えられる機械的なダメージ又は破損のような、如何なる汚損状態及び／又は修理の必要性を検出することができる。 これは、熱交換器のセットの整備及び清掃の強化された計画を可能とする。

二次復水器若しくは最終蒸気復水器は、典型的には、ドライヤセクションの乾燥グループから流れる如何なる蒸気を凝縮するために用いられ、また、乾燥グループからの凝縮水（復水）を除供するのに必要な負圧を生成するために用いることができる。 本発明の一実施例では、排出される蒸気の量は、二次復水器の性能を監視することによって監察されることができる。 一般的には、排出される蒸気の量は、好ましくは、低レベルに維持される。 従って、蒸気復水により得られるエネルギは、紙を乾燥させるために主に用いられる。 二次復水器の熱流量は、次の式で算出できる。
Ｐ＝ドットｍ _ｃｏｏｌ ｃ _ｐ Δｔ
ここで、Ｐは、熱流量［ｋＷ］であり、ドットｍ _ｃｏｏｌは、冷却水の質量流量［ｋｇ／ｓ］であり、ｃ _ｐは、水の比熱容量（４．１９ｋＪ／ｋｇ ^＊ Ｋ）であり、Δｔは、復水器内の冷却水の温度変化である。 二次復水器熱流量が増加し始めた場合、蒸気流れが減少され、乾燥グループの蒸気圧力差が調整されることができる。

復水の戻り度合いは、復水の形態で戻される発電装置から供給される蒸気質量流量の量を指示する。 一般的に、ペーパーマシンの戻り度合いは、通常、８０％のオーダーであるべきである。 戻り度合いがこれよりも顕著に下回った場合、復水排出及び／又は蒸気若しくは蒸気ラインの漏れに関してペーパーマシンに問題がありうる。 悪化した戻り度合いは、即座に、水の浄化及び加熱の形態で出費を招く。 本発明の一実施例では、復水戻り度合いは、本発明の方法及びシステムにおいて、ペーパーマシン及び／又はそのドライヤセクションのエネルギ経済性及び／又は走行性、状態を評価及び／又は制御するために用いられる。 戻り度合いは、次の式で計算できる。
Ｒ _ＣＲ ＝ドットｍ _ｃ ／ドットｍ _ｓｔ
ここで、ドットｍ _ｃは、発電装置復水の質量流量であり、ドットｍ _ｓｔは、発電装置蒸気の質量流量である。

本発明の一実施例では、制限値は、上述の測定される変数のそれぞれの良好な状態、一応満足できる状態若しくは乏しい（poor）状態に対して定義される。 決定は、例えば経験的な手段によりなされ、これにより、測定されるべき変数の挙動は、所与の非常に長い期間に亘って監視され、適用されるべき制限値は、経験的に決定される。 制限値は、また、数学的及び／又は統計的な手段により決定されてもよい。 得られた制限値は、典型的には、製造される紙グレード及び各マシーンに対して固有である。 必要なときは何時でも、制限値は修正されることができる。

本発明の一実施例によるシステムは、コンピューター及びコンピューターメモリ内で実行されるように構成された本発明のソフトウェアにより実行されるペーパーマシンを監視するシステムを含む。 ソフトウェアにより、ペーパーマシンのユーザインターフェースは、コンピューターディスプレイ手段内に設けられ、若しくは、ソフトウェアは、ペーパーマシンの既存のユーザインターフェース内に組み込まれ、ペーパーマシン及びそのドライヤセクションの動作を表す本発明の変数の監視を可能とする。 好ましくは、ペーパーマシン及びそのドライヤセクションの動作を制御するのと同一のユーザインターフェース及びシステムを用いることが可能である。

本発明の一実施例の監視システムでは、ユーザインターフェースは、２つのレベルで設けられる。 一以上の測定可能な変数、いわゆるペーパーマシンドライヤセクション及び走行性システムのエネルギ使用に関連する主なる変数は、主なるレベルに対して選択される。 バーチャルゲージは、好ましくは、各主なる変数に対して生成される。 選択された主なる変数は、好ましくは、
・ペーパーマシンの全体としての比エネルギ消費（ＭＷｈ／紙１ｔｎ）、
・ドライヤセクションの比エネルギ消費（ＭＷｈ／紙１ｔｎ）、
・蒸発の比エネルギ消費（ＭＷｈ／Ｈ _２ Ｏ１ｋｇ）、
・熱回収効率（％）、
・プレス後の乾燥固体含量（％）、
・二次復水器の熱流量（ＭＷ）、
・走行性構成要素の動作のインジケータである。

ペーパーマシンの監視システムの数値のうち、ペーパーマシンの全体の比エネルギ消費だけは、好ましくは、ユーザインターフェース上に表示され、他の変数の数値は、例えばインジケータバーがマウスにより指示されたとき、表示される。 バーチャルゲージは、好ましくは、赤、黄、緑の領域を、測定される変数の良好な値、一応満足できる値及び乏しい（poor）値の象徴として含む。 バーチャルゲージの少なくともいくつかは、赤及び緑の領域だけを含んでよい。

本発明の一実施例では、ペーパーマシン及び／又はそのドライヤセクションの状態についてのより多い情報を表示するため監視システムにおける一以上の補足的なページを生成することが可能である。 かかる補足的な変数は、好ましくは、
・障害状態ＬＴＯ、
・ドライヤセクションのフード天井スペースの過剰圧力若しくは負圧、
・二次／一次熱流量比（％）
・熱回収における熱交換器若しくは処理水熱交換器の圧力差（ｋＰａ）を含む。

本発明のその他の実施例では、熱回収効率パラメータ及び／又は発電装置復水の戻り比率は、主なる変数及び／又は補助的な変数、即ち、
・熱回収の給気過熱熱交換器の熱流量（ＭＷ）、
・熱回収の水加熱熱交換器の電力（ＭＷ）、
・熱回収の理論的な効率（％）、
・熱回収の回収比（％）、
・発電装置復水の戻り度合い（％）
として提示されることができる。

本発明の一実施例では、一以上の計測及び／又は算出された主なる変数及び／又は補助的な変数は、バーチャルゲージの形態で適切なコンピュータープログラムによりペーパーマシンの監視システムのユーザインターフェース上に表示される。 かかるバーチャルゲージは、典型的には、異なる色の少なくとも２つの領域、例えば少なくとも緑の領域及び赤の領域を有し、また、ゲージの異なる色の領域の１つを指示するインジケータを有する。 ゲージを制御するコンピュータープログラムは、例えば指示されるべき変数が良好な値、即ちユーザインターフェースのユーザがこの変数の値を補正するための措置を取る必要のないような値を有する場合にインジケータがゲージの緑の領域を指すように、設けられることができる。 他方、同一のインジケータは、指示されるべき変数が乏しい値、即ちユーザインターフェースのユーザがこの変数の値を補正するための措置を取る必要がある値を有する場合に、ゲージの赤領域を指示するように設定されることができる。 ゲージは、２以上の異なる色の領域を含んでよい。 従って、例えば、上述の緑領域及び赤領域の間に、黄領域があってよく、この黄領域は、ゲージにより指示されるべき変数が一応満足できる値であるときに指示されるように選択される。 このとき、変数は、例えば紙質は許容可能であるが、乏しいに近いのでユーザインターフェースのユーザがこの変数の値を補正するための措置を準備し及び当該措置を近々取る理由を有するような、値を有する。

本発明は、処理において生ずる逸脱の迅速な判断のための手段を提供する。 本発明は、また、独特な測定変数が処理において改善されるべき如何なる問題を指示するので、ペーパーマシン及び／又はそのドライヤセクションのより経済的な稼動を可能とする。 同時に、本発明のシステムをコンパイルする処理こそが、紙生産処理における欠陥を見出すために有用となる。 従って、例えば、監視されるべき変数に対する経験的に適切な制限値の決定中、処理における欠陥を検出することができる。 非常にエネルギ消費の激しい処理状況は、本発明の方法及びシステムにより比較的低い設備投資で防止することができる。 本発明は、また、ペーパーマシンの異なる装置の動作及び状態の監視を可能とし、従って、修理及び整備の前もった計画を容易化する。

本発明の方法及びシステムは、新しいペーパーマシン及び既存のペーパーマシンの双方に実装されやすい。 必要な場合、必要な数のセンサが、既存のペーパーマシン及び／又はそのドライヤセクションに、本発明に必要な測定を実行するために、設けられることができる。

［図示された例の詳細な説明］
図１は、本発明の監視システムにおける換気測定器を示し、図２は、マシーンがＸＴコントロールシステムを既に備える場合に設定される必要がある測定器を示す。 添付の図面は、ＸＴコントロールの原理や処理コンピューターへの測定データの送信を図示していない。 これらは、当業者にとって明らかな解決策である。

走行性構成要素により生成される負圧を測定するための圧力差センサ３，３'，３''，３'''，３''''，３'''''は、
フード１の下部に設けられる。 図は、圧力差センサを備える６つの第１走行性構成要素を図示する。 走行性構成要素の空気流れは、フローセンサ４により計測される。 この例では、一の領域からの排出される、例えばMetso VacRoll（Metso社のフィンランドにおける登録商標）のような、負圧を生成するロールの排気は、第１の熱回収２に導かれる。 吸引ロールの排気ダクトには、フローセンサ４'、温度センサ５及び湿気センサ６が設けられる。 第１の熱回収２は、空気／空気熱回収ユニット及び空気／水熱回収ユニットを含む。 この文では、熱回収ユニットは、例えば幾つかの熱交換器のセット若しくは熱交換器を指す。 更に、圧力差センサ７は、熱回収２の熱回収ユニット上の圧力差を測定する。 温度センサ５'，５''は、また、空気／空気熱回収ユニット及び空気／水熱回収ユニット後の空気温度を測定する。 これらの温度測定は、複雑な湿気測定を用いずに、空気及び水内の熱回収熱流量の別個の算出を可能とする。

VacRoll（登録商標）吸引ロールからの空気が熱回収に直接的に導かれるシステムは、特許明細書FI107395に記載されている。 しかし、監視システムを利用するために、換気は、必ずしもこの特許明細書に記載されたのと同様である必要はないが、吸引ロールを有さない、若しくは、排気が熱回収に導かれない、いわゆる従来システムであってもよい。

第２熱回収２'は、ドライヤセクションの給気の加熱を実行する。 第２熱回収２'は、空気／空気熱回収ユニット及び空気／水熱回収ユニットを含む。 給気システムは、また、例えばＸＴコントロールに対して、給気の温度及び量を制御するのに役立つ測定を実行することができる。 図は、かかる測定を図示していない。

第２熱回収２'は、フード１からの、即ちペーパーマシンのドライヤセクションからの排気の測定を、空気の量に関してはフローセンサ４''を用いて、その湿気に関しては湿気センサ６'を用いて、その温度に関しては温度センサ８を用いて、実行する。 第２熱回収２'は、また、圧力差センサ７'により熱回収ユニット上の圧力差を測定し、熱回収ユニットの間及び後に配置される温度センサ８'，８''により温度を測定する。

図２は、ドライヤセクションがＸＴコントロールシステム若しくはその類を備える場合のドライヤセクションに構成される測定器の概略図である。 ＸＴコントロールシステムに含まれる測定器は、図２には図示されていない。

図２は、従って、圧力差センサ３，３'，３''，３'''，３''''，３'''''が、走行性構成要素により生成される負圧を測定するために、ドライヤセクションのフード１の下部に配置されているのを示す。 走行性構成要素の空気流れは、フローセンサ４により測定される。 更に、圧力差センサ７は、熱回収２の熱回収ユニット上の圧力差を測定し、空気／空気熱回収ユニット及び空気／水熱回収ユニット後の空気温度は、温度センサ５'，５''により測定される。

図２の第２熱回収２'は、圧力差センサ７'により熱回収ユニット上の圧力差を測定し、また、熱回収ユニットの間及び後に配置される温度センサ８'，８''により温度を測定する。 残りの測定は、ＸＴコントロールシステムに属するセンサを用いて実行されることができる。

当業者にとっては、本発明は、上述の例だけに限定されるものでなく、添付の特許請求の範囲内で変更可能であることは明らかである。 従って、例えば、特別な測定の結果に基づく本発明により必要とされる全ての別々の算術演算は、本文には付与されていない。 幾つかの他の目的のために実行される場合、かかる算術演算は、当業者にとって通常的なものである。

ドライヤセクションがＸＴコントロールシステムを欠いているときのドライヤセクションに設けられる測定器の概略図である。

ライヤセクションがＸＴコントロールシステム若しくはその類を有するときのドライヤセクションに設けられる測定器の概略図である。