Method for controlling moisture content of product in papermaking exchange in papermaking machine and control unit therefor

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蒸気ドライヤの蒸気ドラムにキャンバスと共にウエブを巻き付けてウエブを乾燥させる抄紙機で該ウエブの水分率をシミュレーションするための定常状態シミュレーション方法およびその装置に関し、また本発明は蒸気ドラムにキャンバスと共にウエブを巻き付けてウエブを乾燥させる抄紙機で該蒸気ドラムへの蒸気圧力を変動させた際の該ウエブの水分率をシミュレーションするための非定常状態シミュレーション方法およびその装置に関し、更に本発明は蒸気ドラムにキャンバスと共にウエブを巻き付けてウエブを乾燥させる抄紙機で抄替時に該ウエブの水分率を所定の目標値に向かって推移させる抄替時ウエブ水分率制御方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、抄紙機の代表的な構成例を挙げれば、かかる抄紙機はワイヤ・パート、プレス・
パート、プレドライヤ・パート、サイズ・パート、アフタドライヤ・パートから構成される。 ワイヤ・パートはエンドレスに回転するワイヤからなり、その前方にはストック・インレットが設けられる。 ストック・インレットからはパルプ原料がワイヤ・パート上に吐出させられ、パルプ原料は該ワイヤ・パート上で濾水されて紙匹いわゆるウエブが形成される。 ワイヤ・パートを経たウエブはプレス・パートで更に搾水された後にプレドライヤ・パートに導かれる。 プレドライヤ・パートには多数の蒸気ドラムが配列され、これら蒸気ドラムはその中に導入される蒸気によって加熱される。 ウエブはプレドライヤ・パートの各蒸気ドラムに巻き付いて順次送られ、
その間に所定の水分率まで乾燥を受ける。 次いで、ウエブはサイズ・パートに送られ、そこでサイズ処理を受けた後にアフタドライヤ・パートに導かれる。 アフタドライヤ・パートはプレドライヤ・パートと実質的に同じ構成とされ、ウエブはそこを通過する間に所定の水分率まで乾燥を受ける。 アフタドライヤ・パートを経たウエブは紙匹製品としてロール状に巻き取られる。

【０００３】以上で述べたような抄紙機において、均質な紙匹製品を得るためには、プレドライヤ・パートおよびアフタドライヤ・パートの直後でのウエブの坪量、水分率等を検出し、その検出データに基づいてワイヤ・パートへのパルプ原料の吐出量、蒸気ドラムの蒸気圧力等をコントロールしなければならない。 このようなコントロールは抄紙機に組み込まれたＢＭ計システムにより行われている。 ＢＭ計システムの検出部はプレドライヤ・
パートおよびアフタドライヤ・パートのそれぞれの直後に配置され、各検出部からの検出データを処理する制御部とからなる。 要するに、各検出部で検出された検出データ（ウエブの坪量、水分率および抄速等）に基づいてワイヤ・パートへのパルプ原料の吐出量、蒸気ドラムへの蒸気の供給圧力等をコントロールすることにより、紙匹製品に均質性が与えられる。

【０００４】上述したＢＭ計システムのコントロール機能の１つとして、抄替制御機能も組み込まれている。 これは、例えば、所定坪量の紙匹製品の製造が終了した後に別の坪量の紙匹製品を製造するような場合（いわゆる抄替）、抄紙機は停止することなくワイヤ・パートへのパルプ原料の吐出量や蒸気圧力を変更することにより抄替が行われる。 このような抄替時には、蒸気ドラムの蒸気圧力、抄速等も大巾に変わることになるが、過去の実績値に基づいた簡単な予測式を用いて、蒸気ドラムの蒸気圧力等を予測して制御することにより新たな抄物へ移行させるコントロールを行っている。 すなわち、プレドライヤ・パートに含まれる蒸気ドラムの蒸気圧力を適宜調節することにより、新たな坪量のウエブの水分率が該プレドライヤ・パートの直後で所定の目標値となるように、またアフタドライヤ・パートに含まれる蒸気ドラムの蒸気圧力を適宜調節することにより新たな坪量のウエブの水分率が該アフタドライヤ・パートの直後で所定の目標値となるように抄替制御が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、抄替時間中、すなわち新たな品質の抄物に移行していく迄の時間中に得られる製品は規格外の損紙となるので、抄紙機の作動効率を高めるためには、かかる抄替時間をできる限り短縮することが必要である。 しかし、従来のＢＭ計システムによる抄替制御は全ての抄替のケースに対して良好な水分コントロールが行われていないのが実態である。 この理由として、従来のＢＭ計システムでは、その抄替制御は経験的に得られた予測式に基づいて行われているが、その予測式には理論的な裏付けが無いことや、
抄替時間途中のコントロール法が確立されていないことが挙げられる。 つまり、現状では、抄替制御が首尾よく短時間で完了する場合もあるが、多くの場合は抄替制御に手間取るというのが実情である。

【０００６】一方、プレドライヤ・パートおよびアフタドライヤ・パートでウエブが各蒸気ドラムを通過する際にウエブがどのように乾燥するかについては適当な乾燥モデルを用いてシミュレーション計算することが可能であり、これにより抄替時に新たな坪量のウエブの水分率を目標値とするために必要とされる蒸気ドラムへの蒸気の圧力を予測して算出することができる。 例えば、かかるシミュレーション計算の従来例として、以下の文献を挙げることができる。 1. John A. Depoy氏の"Analog computer simulation of
paper dryinga workable model (PULP AND PEPER OF C
ANADA, vol. 73, No. 5, p67,May, 1972)" 2. Jeffery A. Hinds 氏等の"The dynamic computer si
mulation of papermachine dryer (Tappi Journal, vo
l. 66, No. 6, p79, June, 1983)" 3. AH Nissan 氏等の"Heat transfer and water rem
oval in cylinderdrying (Tappi Journal, vol. 43, N
o. 9, Sep. 1960)"等がある。 しかし、従来の乾燥モデルを利用したシミュレーション計算では、蒸気ドラムの温度を求める際に繰り返し行われる収束計算が伴い、このため高速コンピュータ（ＥＷ
Ｓ等）を用いたとしても蒸気ドラムの温度の算出だけに数分以上掛かるので、従来のシミュレーション計算に基づいてプロセス状態を推定計算したり抄替制御したりすることは実用的とは言い難い。

【０００７】したがって、本発明の目的は抄替時間を可及的に短縮化し得る信頼性の高い抄替時の水分制御方法およびその装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の局面は、
蒸気ドライヤの蒸気ドラムにキャンバスと共にウエブを巻き付けてウエブを乾燥させる抄紙機で該ウエブの水分率を定常状態でシミュレーションするための定常状態シミュレーション方法およびその装置に向けられる。 この定常状態シミュレーションでは、蒸気ドライヤの各蒸気ドラムの円周方向の温度は一定であると仮定して、蒸気ドラム、キャンバスおよびウエブの相互間に熱平衡式を導入し、この該熱平衡式は差分方程式に書き直される。
差分方程式に適当な初期値を与えると共に所定の時間間隔で該差分方程式を繰り返し解くことにより、ウエブの移動方向に沿って各蒸気ドラムの温度、キャンバスの温度およびウエブの温度を算出して該ウエブの移動方向に沿うウエブ水分率推移パターンを求める。 この水分率推移パターンから得られる最終水分値は実際の測定値と比較され、次いで実際の測定値に対して所定の許容範囲内にあるか否かを判断される。 この判断によって最終水分値が所定の許容範囲内から外れると判断された際にはウエブの乾燥速度係数を補正してウエブ水分率推移パターンを再度求め、これは最終水分値が測定値に所定の許容範囲内で一致するまで繰り返される。

【０００９】本発明の第２の局面は、蒸気ドライヤの蒸気ドラムにキャンバスと共にウエブを巻き付けてウエブを乾燥させる抄紙機で該蒸気ドラムへの蒸気圧力を変動させた際の該ウエブの水分率を非定常状態でシミュレーションするための非定常状態シミュレーション方法およびその装置に向けられる。 この非定常状態シミュレーションでは、蒸気ドライヤの各蒸気ドラムの円周方向の温度は一定であると仮定して、蒸気ドラム、キャンバスおよびウエブの相互間に熱平衡式を導入し、この熱平衡式は差分方程式に書き直される。 上述の仮定による誤差を修正するために蒸気ドラムへの蒸気圧力を変動させた際に該蒸気ドラムの温度応答遅れを導入しつつ、差分方程式に基づいてウエブの移動方向に沿う該ウエブの時間経過に伴う水分率推移パターンが所定の時間間隔で繰り返し求められる。

【００１０】本発明の第３の局面は、蒸気ドライヤの蒸気ドラムにキャンバスと共にウエブを巻き付けてウエブを乾燥させる抄紙機で抄替時に該蒸気ドラムへの蒸気圧力の時間的推移をコントロールすることにより該ウエブの水分率を所定の目標値に向かって推移させる抄替時ウエブ水分率制御方法およびその装置に向けられる。 このウエブ水分率制御では、蒸気ドライヤの各蒸気ドラムの円周方向の温度は一定であると仮定して、蒸気ドラム、
キャンバスおよびウエブの相互間に熱平衡式を導入し、
この熱平衡式は差分方程式に書き直される。 差分方程式に適当な初期値を与えてウエブの移動方向に沿うウエブ水分率推移パターンを求め、このウエブ水分率推移パターンに対するウエブ水分率目標パターンを設定する。 ウエブ水分率推移パターンをウエブ水分率目標パターンに実質的に一致させるべく蒸気ドラムへの蒸気圧力を所定の時間間隔で変動させつつ、しかも該蒸気ドラムの温度応答遅れを仮定的に導入しながら、該ウエブ水分率推移パターンを繰り返し求めて時間的な蒸気圧力推移パターンを作成する。 実際の抄替時には、蒸気圧力推移パターンに従って蒸気ドラムへの蒸気圧力を調節する。

【００１１】

【作用】以上の記載から明らかなように、本発明によれば、近似的に抄紙機の各々の蒸気ドラム円周まわりの温度が一定、つまり各蒸気ドラムの周囲に沿う温度差を零と仮定して蒸気ドラム、キャンバスおよびウエブの相互間に導入された熱平衡式に基づいてドラム温度を計算するので、その計算を高速に行うことが可能である。

【００１２】

【実施例】次に、添付図面を参照して、本発明による抄替制御装置の一実施例について説明する。 先ず、図１に抄紙機の代表的な構成例を示し、この抄紙機に本発明による抄替制御装置を実施化した際のブロック図を図２に示す。 なお、図３および図４は図２に示したブロック図の部分拡大図であり、図３には図２の分割線Ｄ−Ｄに対して左半分が図示され、図４には該分割線Ｄ−Ｄに対して右半分が図示されている。 図１および図２に示すように、抄紙機にはワイヤ・パート１０と、プレス・パート１２と、プレドライヤ・パート１４と、サイズ・パート１６と、アフタドライヤ・パート１８とが設けられる。

【００１３】ワイヤ・パート１０はエンドレスに回転するワイヤ１０ａからなり、このワイヤ１０ａは駆動ロール１０ｂと、この駆動ロール１０ｂに対して適宜配置された多数のガイドロール１０ｃとに掛け渡され、駆動ロール１０ｂはワイヤ１０ａの上側走行部を矢印Ａ（図１、図２および図３）の方向に移動させるように適当な駆動モータ（図示されない）によって回転される。 ワイヤ１０ａの上流側の端にはストック・インレット２０が配置され、このストック・インレット２０からはパルプ原料が該上側走行部上に吐出させられる。 パルプ原料はワイヤ１０ａの上側走行部上で濾水され、これにより該上側走行部上には紙匹いわゆるウエブＷＥ（図１、図２
および図３）が形成される。 ウエブＷＥの形成時に濾水された水は白水と呼ばれ、低濃度のパルプを含む。 その白水はワイヤ・パート１０の下側に配置されたトラフ２
２（図２および図３）を介して白水ピット２４に集められる。 白水ピット２４は配管２６によってストック・インレット２０に接続され、該配管２６には適当なポンプ２８が設けられる。 パルプ供給配管３０が配管３２を介して白水ピット２４とポンプ２８との間で配管２６に接続され、該配管３２には適当なバルブ３４が組み込まれる。 ポンプ２８の作動中にバルブ３４の開度を調節することにより、ストック・インレット２０へ送液されるパルプ濃度が調節される。

【００１４】ワイヤ・パート１０を経たウエブＷＥはプレス・パート１２で更に搾水され、このときウエブＷＥ
の水分率は60％程度である。 その後、ウエブＷＥはプレドライヤ・パート１４に導かれる。 プレドライヤ・パート１４には多数の蒸気ドラム１４ａが配列され、これら蒸気ドラム１４ａはその中に導入される蒸気によって加熱される。 ウエブＷＥはプレドライヤ・パート１４の蒸気ドラム１４ａに巻き付いて順次送られ、その間に該ウエブＷＥは所定の水分率まで乾燥される。 次いで、ウエブＷＥはサイズ・パート１６に送られ、そこでサイズ処理を受けた後にアフタドライヤ・パート１８に導かれる。 アフタドライヤ・パート１８はプレドライヤ・パート１６と実質的に同じ構成とされ、ウエブＷＥはそこを通過する間に所定の水分率まで乾燥される。 その後、アフタドライヤ・パート１８を経たウエブＷＥは参照符号３６で示すように製品としてロール状に巻き取られる。

【００１５】ドライヤ・パート１４（１８）について更に詳しく説明すると、図５に示すように、蒸気ドラム１
４ａ（１８ａ）にはエンドレスのキャンバス１４ｂ（１
８ｂ）が巻き付けられ、ウエブＷＥは該キャンバス１４
ｂ（１８ｂ）と共に蒸気ドラム１４ａ（１８ａ）間を通過する。 図５に示す例では、ドライヤ・パート１４（１
８）にはシングル・キャンバス・ドライヤ構造（図５の左側）とダブル・キャンバス・ドライヤ構造（図５の右側）との双方が設けられる。 なお、図５において、各蒸気ドラム１４ａ（１８ａ）に書き込まれた矢印は各ドラムの回転方向を示す。

【００１６】図１では、図示の便宜上、プレドライヤ・
パート１４に配列された蒸気ドラム１４ａの本数は20本としているが、それ以上の本数の蒸気ドラム１４ａを配列してもよい。 例えば、本実施例では、図２、図３および図４のように、蒸気ドラム群１４ａは第１のセクション１４ ₁ 、第２のセクション１４ ₂および第３のセクション１４ ₃に分割している。 第１のセクション１４ ₁に含まれる蒸気ドラム１４ａには共通の蒸気供給ヘッダー３８ ₁と共通の蒸気ドレン排出ヘッダー４０ ₁とが設けられ、同様に第２および第３のセクション１４ ₂および１４ ₃のそれぞれに含まれる蒸気ドラム１４にも共通の蒸気供給ヘッダー３８ ₂および３８ ₃と共通の蒸気ドレン排出ヘッダー４０ ₂および４０ ₃とが設けられる。 一方、アフタドライヤ・パート１８に配列された蒸気ドラム群１８ａは第１のセクション１８ ₁および第２のセクション１８ ₂に分割されている。 第１のセクション１８
₁に含まれる蒸気ドラム１８ａには共通の蒸気供給ヘッダー４２ ₁と共通の蒸気ドレン排出ヘッダー４４ ₁とが設けられ、同様に第２のセクション１８ ₂に含まれる蒸気ドラム１８ａには共通の蒸気供給ヘッダー４２ ₂と共通の蒸気ドレン排出ヘッダー４４ ₂とが設けられている。

【００１７】図３および図４に最もよく示すように、蒸気供給ヘッダー３８ ₁ 、３８ ₂および３８ ₃のそれぞれからは配管４６ ₁ 、４６ ₂および４６ ₃が延び、これら配管４６ ₁ 、４６ ₂および４６ ₃は共通の主蒸気管４８
を介して蒸気発生源（図示されない）に接続される。 配管４６ ₁ 、４６ ₂および４６ ₃のそれぞれにはバルブ４
８ ₁ 、４８ ₂および４８ ₃が設けられ、これらバルブ４
８ ₁ 、４８ ₂および４８ ₃のそれぞれにはバルブ・コントローラ５０ ₁ 、５０ ₂および５０ ₃が組み込まれる。
蒸気供給ヘッダー３８ ₁と蒸気供給ヘッダー３８ ₂との間にはその間の蒸気圧の差を検出する差圧センサ５２が設けられ、この差圧センサ５２はバルブ・コントローラ５０ ₁に接続され、同様に蒸気供給ヘッダー３８ ₂と蒸気供給ヘッダー３８ ₃との間にはその間の蒸気圧の差を検出する差圧センサ５４が設けられ、この差圧センサ５
４はバルブ・コントローラ５０ ₂に接続される。 また、
蒸気供給ヘッダー３８ ₃にはその蒸気圧を検出する圧力センサ５６が設けられ、この圧力センサ５６はバルブ・
コントローラ５０ ₃に接続される。 一方、蒸気供給ヘッダー４２ ₁および４２ ₂のそれぞれからは配管５８ ₁および５８ ₂が延び、これら配管５８ ₁および５８ ₂は共通の主蒸気管６０を介して蒸気発生源（図示されない）
に接続される。 配管５８ ₁および５８ ₂のそれぞれにはバルブ６２ ₁および６２ ₂が設けられ、これらバルブ６
２ ₁および６２ ₂のそれぞれにはバルブ・コントローラ６４ ₁および６４ ₂が組み込まれる。 蒸気供給ヘッダー４２ ₁と蒸気供給ヘッダー４２ ₂との間にはその間の蒸気圧の差を検出する差圧センサ６６が設けられ、この差圧センサ６６はバルブ・コントローラ６４ ₁に接続される。 また、蒸気供給ヘッダー４２ ₂にはその蒸気圧を検出する圧力センサ６８が設けられ、この圧力センサ６８
はバルブ・コントローラ６４ ₂に接続される。

【００１８】蒸気ドレン排出ヘッダー４０ ₁からは配管７０ ₁が延び、この配管７０ ₁はフラッシュ・タンク７
２ ₁に接続され、同様に蒸気ドレン排出ヘッダー４０ ₂
および４０ ₃のそれぞれからは配管７０ ₂および７０ ₃
が延び、これら配管７０ ₂および７０ ₃はそれぞれフラッシュ・タンク７２ ₂および７２ ₃に接続される。 図３
および図４に最もよく図示するように、フラッシュ・タンク７０ ₁ 、７０ ₂および７０ ₃は配管７４および７６
を介して互いに直列に接続される。 フラッシュ・タンク７０ ₁は配管７８によってドレイン・ポンプ８０に接続される。 フラッシュ・タンク７０ ₂は配管８２を介して蒸気供給ヘッダー３８ ₁に接続され、同様にフラッシュ・タンク₃は配管８４を介して蒸気供給ヘッダー３８ ₂
に接続される。 一方、蒸気ドレン排出ヘッダー４４ ₁からは配管８６が延び、この配管８６はフラッシュ・タンク７２ ₃に接続される。 また、蒸気排出ドレンヘッダー４４ ₂からは配管８８が延び、この配管８８はフラッシュ・タンク９０に接続される。 フラッシュ・タンク９０
は配管９２を介して蒸気供給ヘッダー４２ ₁に接続される。

【００１９】以上で述べたような抄紙機において、均質な紙匹製品を得るためには、プレドライヤ・パートおよびアフタドライヤ・パートの直後でウエブの坪量、水分率等を検出し、その検出データに基づいてワイヤ・パートへのパルプ原料の吐出量、蒸気ドラムへの蒸気の圧力および抄速を制御しなけらばならい。 このような制御自体は先に述べたように周知のＢＭ計システムを抄紙機に組み込むことにより行うことが可能である。 ＢＭ計システムはプレドライヤ・パート１４の直後に設けられた第１の検出部９４と、アフタドライヤ・パート１８の直後に設けられた第２の検出部９６と、これら検出部９４および９６から検出された検出データを処理して抄紙機の作動を制御するＢＭ計制御部９８とからなる。

【００２０】第１の検出部９４はプレドライヤ・パート１４を経た直後のウエブＷＥの坪量、水分率等を検出し、また第２の検出部９６はアフタドライヤ・パート１
８を経た直後のウエブＷＥの坪量、水分率等を検出する。 図３および図４から明らかなように、ＢＭ計制御部９８にはパルプ供給配管３０に対して設けられたバルブ３４が接続され、該ＢＭ計制御部９８からの制御信号によりバルブ３４の開度が調節され、これによりストック・インレット２０へのパルプ原料のパルプ濃度が制御される。 すなわち、ＢＭ計制御部９８はバルブ３４の開度を調節することによりウエブＷＥの坪量を制御する。 また、ＢＭ計制御部９８はワイヤ・パート１０でワイヤ１
０ａを駆動する駆動ロール１０ｂの駆動モータにも制御信号を送り、これにより抄速が制御される。 更に、ＢＭ
計制御部９８には、プレドライヤ・パート１４の第１、
第２および第３のセクション１４ ₁ 、１４ ₂および１４
₃のそれぞれに設けられたコントローラ５０ ₁ 、５０ ₂
および５０ ₃と、アフタドライヤ・パート１８の第１および第２のセクション１８ ₁および１８ ₂のそれぞれに設けられたコントローラ６４ ₁および６４ ₂とが接続され、該ＢＭ計制御部９８からは各コントローラ５０ ₁ 、
５０ ₂ 、５０ ₃ 、６４ ₁ 、６４ ₂に制御信号を送り、これにより各セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１４ ₃ 、１
８ ₁ 、１８ ₂の蒸気ドラム１４ａ、１８ａへの蒸気圧力がバルブの開閉により制御される。 なお、各コントローラ５０ ₁ 、５０ ₂ 、５０ ₃ 、６４ ₁ 、６４ ₂の制御はその該当センサ５２、５４、５６、６６、６８から検出される蒸気圧力データに基づいて行われる。

【００２１】要するに、第１および第２の検出部９４および９６で検出された検出データ（（ウエブの坪量、水分率等）をＢＭ計制御部９８で処理し、それに基づいてワイヤ・パート１０へのパルプ原料の吐出量、各セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１４ ₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂の蒸気ドラム１４ａ、１８ａへの蒸気供給圧力および抄速をコントロールすることにより、所定の製品を製造できる。

【００２２】以上で述べた抄紙機およびその作動制御自体は周知であり、本発明はそのような抄紙機で抄替制御を速やかにかつ短時間で行い得る抄替制御装置に向けられている。 本発明による抄替制御装置では、図６に示すようなアイロン・モデルに基づいて抄替制御が行われる。 図６のアイロン・モデルは図５に示したドライヤ構造と等価なものである。 すなわち、図５では、ウエブＷ
Ｅはキャンバス１４ｂ（１８ｂ）と共に蒸気ドラム１４
ａ（１８ａ）に巻き付いて通過する間に該蒸気ドラム１
４ａ（１８ａ）から熱を受けて乾燥されるが、これは図６に示すように所定の間隔で固定配置されたアイロン１
４ａ′（１８ａ′）と、それらアイロン１４ａ′（１８
ａ′）上に適宜組み込まれたキャンバス部１４ｂ′（１
８ｂ′）とによって形成される通路にウエブＷＥを通過させて該ウエブＷＥを乾燥させる場合と等価である。 要するに、図５でウエブＷＥが蒸気ドラム１４ａ（１８
ａ）からキャンバス１４ｂ（１８ｂ）を介して熱を受ける区間は、図６ではウエブＷＥがアイロン１４ａ′（１
８ａ′）からキャンバス部１４ｂ′（１８ｂ′）を介して熱を受ける区間に対応し、また図５でウエブＷＥが蒸気ドラム１４ａ（１８ａ）から直接的に熱を受ける区間は、図６ではウエブＷＥがアイロン１４ａ′（１８
ａ′）から直接的に熱を受ける区間に対応する。 何れのアイロン１４ａ′（１８ａ′）からも熱を受けない区間はフリーランと呼ばれ、この例では、ウエブＷＥがキャンバス部１４ｂ′（１８ｂ′）と接触した区間と、ウエブＷＥが単独になる区間とがある。 なお、図６において、ウエブＷＥからの水分が蒸発していく状態を多数の矢印で示している。

【００２３】図６に示したアイロン・モデルに基づいて、蒸気ドラム１４ａ（１８ａ）と、キャンバス１４ｂ
（１８ｂ）と、ウエブＷＥとの各要素について熱バランス式の一例を示すと以下のようになる。

【００２４】

【数１】

【００２５】上記式中のパラメータは以下の通りである。 L _D : ドラム厚さ (m) L _W : ウエブ厚さ (m) L _F : キャンバス厚さ (m) T _S : ドラム内蒸気温度 (℃) T _a : 外気温度 (℃) T ₁ : ドラム代表温度 (℃) T ₂ : ウエブ代表温度 (℃) T ₃ : キャンバス代表温度 (℃) C _D : ドラムの比熱 (kcal/kg ・ ℃) C _W : ウエブの比熱 (kcal/kg ・ ℃) C _F : キャンバスの比熱 (kcal/kg ・ ℃) ρ _D : ドラムの密度 (kg/m ² ) ρ _W : ウエブの密度 (kg/m ² ) ρ _F : キャンバスの密度 (kg/m ² ) h _S : ドラム内蒸気とドラム内表面との間の熱伝達率 (kcal/m ²・ sec ・ ℃) h _DW : ドラム外表面とウエブ面との間の熱伝達率 (kcal/m ²・ sec ・ ℃) h _WF : ウエブ表面とキャンバスとの間の熱伝達率 (kcal/m ²・ sec ・ ℃) h _a : キャンバスと外気との間の熱伝達率 (kcal/m ²・ sec ・ ℃) V : 水分蒸発係数 (--) （なお、水分蒸発関数とは、恒率乾燥、減率乾燥といったウエブ水分率に より変化する水分蒸発強度を表す係数） K : ウエブから雰囲気への水分乾燥速度係数 (H ₂ O kg/kg ・ Hr.) P _W : ウエブ温度での水の飽和蒸気圧力 (kg/m ² ) P _ad : 外気湿球温度での水の飽和蒸気圧力 (kg/m ² ) H : 水の気化熱 (kcal/H ₂ O kg) 式(1) はドラム材料の蓄熱量の時間に対する変化率はドラム内蒸気からドラム材料に流入する熱とドラム材料から流出する熱との差に等しいということに基づくものであり、式(2) および式(3) についても同様である。

【００２６】ところで、蒸気ドライヤの各蒸気ドラムの円周まわりの任意箇所における温度変化に注目すると、
その箇所の温度はウエブとの接触により低下し、ウエブからの離脱により上昇することになる。 従来、ドラムの温度をシミュレーション計算によって求める場合、かかる任意箇所に適当な初期値を与え、次いで任意箇所の温度変化を所定の時間間隔で算出し、蒸気ドラムが丁度一回転した際の算出温度を初期値と比較し、次にその算出温度を初期値として再び同様な計算を繰り返し、算出値が初期値と一致した時点でドラム温度が求められたものとしていた。 このような収束計算は先に述べたように非常に時間がかり、このため高速コンピュータ（ＥＷＳ
等）を用いたとしても全蒸気ドラムの温度の算出には数分以上の時間がかかり、従来のシミュレーション計算の方法に基づいてウエブ水分率の状態を推定したり抄替制御をオンラインで行うことは難しかった。

【００２７】本発明による水分のシミュレーション計算およびそれを応用した抄替制御は蒸気ドラムの円周まわりの温度変化については実質的に無視し得るという仮定に基づくものである。 すなわち、本発明によれば、蒸気ドラム自体はかなり高速な速度で連続的に回転しているので、たとえ蒸気ドラム表面がウエブの接触区域とウエブの非接触区域とに分けられるにしても、定常の運転状態では、その温度変化はきわめて小さなものであるということを前提としている。 従来の蒸気ドラム温度のシミュレーション計算結果でも温度差は１℃程度以下であり、蒸気ドラムの同一円周上の温度差は殆ど見られない。 すなわち、本発明によるウエブ水分のシミュレーション計算およびそれを応用した抄替制御では、以下の仮定が導入される。

【００２８】

【数２】

【００２９】本発明では、上述したように、dT ₁ /dt = 0
であると仮定してるために、式(1)中でドラムの熱容量の効果を表す項、すなわち(L _D・ ρ _D・ C _D ) が無視されることになる。 定常状態の計算では、これは余り問題にはならないが、抄替時にドラムの蒸気圧が変更された際や抄速が変更された際のドラム温度の経時的な遅れといった非定常時の動的シミュレーションを行う場合、上述のモデルだけではドラム温度の変化現象を表現することができない。 この効果は無視し得ないので、以下のような一次遅れ関数のモデルを人工的に組み込み、これにより非定常状態のシミュレーション計算時には蒸気圧の変更に対して、その応答圧力が時間遅れを伴って漸近的に変化するように考慮して蒸気温度を計算していくことでかかる問題を解決する。

【００３０】

【数３】

【００３１】また、本発明によるモデルでは、ウエブから蒸発する水分量は以下の式に示すようにウエブと外気との両温度での水の飽和蒸気圧の差に比例すると近似的に仮定したが、更に精密なモデル式を導入してもよい。
例えば、正確には、ウエブから蒸発水分量はウエブ温度と外気温度とでの水蒸気の濃度差により決まるので、これに基づいてウエブの水分率を計算してもよい。

【００３２】

【数４】

【００３３】本実施例にあっては、図３および図４に示すように、本発明による抄紙制御装置は従来のＢＭ計システムの制御部９８に接続された高速マイクロコンピュータ１００からなり、このマイクロコピュータ１００は手動入力手段例えばキーボード１０２および適当な表示装置例えばＣＲＴ（図示されない）等を含む。

【００３４】本発明によれば、抄紙機の定常状態シミュレーションは図７に示すように行われる。 先ず、ステップ７０１では、マイクロコピュータ１００は操業中の抄紙機のＢＭ計システムから抄速、坪量、最終ウエブ水分（即ち、検出部９４および９６でのウエブ水分検出データ）、各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１
４ ₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂での蒸気圧力、その他のセンサ（図示されない）から各ドライヤ・パート１４の導入部でのウエブ水分、各ドライヤ・パート１４、１８での空気温度等のプロセス値を取り込む。 次いで、ステップ７
０２では、ウエブＷＥの水分乾燥速度係数Ｋを任意に設定し、またステップ７０３では各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１４ ₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂での蒸気圧力を蒸気温度に換算する。

【００３５】ステップ７０４、７０５および７０６のそれぞれでは、各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、
１４ ₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂の各部所で上記式(5) 、式(6)
および式(4) に基づいてウエブＷＥ温度、キャンバス１
４ｂ、１８ｂの温度および蒸気ドラム１４ａ、１８ａの温度を計算する。 次いで、ステップ７０７では、それら計算温度から上記式(8) に基づいてウエブＷＥからの蒸発量を計算し、続いてステップ７０８では、上記式(9)
に基づいてウエブＷＥの水分率を計算する。

【００３６】ステップ７０９では、各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１４ ₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂で所定の時間間隔で全ドライヤ・パートでのウエブＷＥの水分率が計算されたか否かが判断される。 詳述すると、図８に示すように、図６のモデルを用いて、適当な微小な時間幅Δｔ（例えば20mm秒程度）毎にウエブＷＥの水分率が計算される。 このような時間幅Δｔ毎の計算が全てのドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１４ ₃ 、１８ ₁ 、
１８ ₂について行われると、ウエブ水分率の推移パターンは図９に示すようなものとなる。

【００３７】ステップ７１０では、上述のように計算されたウエブ水分率パターンのうちの２つの水分率データが測定値と比較される。 即ち、プレドライヤ・パート１
４を経た直後のウエブ水分率ＰＭ（図８）はＢＭ計システムの検出部９４で実測されたウエブ水分値と比較され、またアフタドライヤ・パート１８を経た直後のウエブ水分率ＡＭ（図８）はＢＭ計システムの検出部９６で実測されたウエブ水分値と比較される。 その差が許容範囲から外れるとき、ステップ７１１に進み、そこで水分乾燥速度係数Ｋが補正され、再び図６のモデルに基づいてシミュレーション計算が再び行われる。 ステップ７１
０でウエブ水分率の計算値が測定値と許容範囲内で一致すると、ステップ７１２に進み、そこでシミュレーションの計算結果がマイクロコピュータ１００のＣＲＴ上に表示される。

【００３８】なお、従来の収束計算の伴う定常状態シミュレーションでは、高速なＥＷＳを用いても通常５分程度の時間が必要とされたが、本発明によれば、１ないし２秒程度で定常状態シミュレーションを完了することが可能である。

【００３９】本発明によれば、非定常状態シミュレーション、例えば抄紙機の抄替（坪量・抄速変更）時でのシミュレーションは図１０に示すように行われる。 このような非定常状態シミュレーションは、例えば図１１に示すように、抄紙機の或る時点で上述の定常状態シミュレーション計算を行った際のウエブ水分率推移パターンが図１１で参照符号ＭＰ ₁によって示されるものであるとき、そのウエブ水分率推移パターンＭＰ ₁を参照符号Ｍ
Ｐ ₂で示すウエブ水分率推移パターンに変更する場合に相当する。

【００４０】先ず、ステップ１００１では、各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１４ ₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂
での蒸気圧力、抄速、坪量等の操業プロセス値の変更軌跡を決定する。 これら変更軌跡は坪量や抄速の変更量に応じて適宜選択される。

【００４１】ステップ１００２では、抄速、坪量、最終ウエブ水分（即ち、検出部９４および９６でのウエブ水分検出データ）、各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４
₂ 、１４ ₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂での蒸気圧力、ドライヤ・
パート１４の導入部でのウエブ水分、各ドライヤ・パート１４、１８での空気温度等の計算時間に見合った値を取り込む。 次いで、ステップ１００３では、各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１４ ₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂
での蒸気圧力を蒸気温度に換算する際に上記式(7) に基づいて各ドライヤ・セクションで蒸気温度の応答遅れを導入する。

【００４２】ステップ１００４では、図７で示した同様な定常状態シミュレーション計算が行われ、次いでステップ１００５に進み、そこでは全シミュレーション時間に亙って計算が終了したか否かが判断される。 計算が終了していなとき、ステップ１００６で所定の計算時間間隔をΔＴ（図１１）だけ進めて、シミュレーション計算を繰り返す。 具体的に言うと、例えば、図１２に示すように、ある時点すなわちＴ＝Ｔの時点で、ドライヤ・パートでの蒸気ドラム温度の分布がＴｄ ₁およびＴｄ ₂であり、キャンバスの温度分布が…Ｔｃ ₁ 〜Ｔｃ ₆ …であり、ウエブの温度分布および水分分布がそれぞれ…Ｔｗ
₁ 〜Ｔｗ ₆ …および…Ｍ ₁ 〜Ｍ ₆ …であるとすると、これらデータを初期値として非定常状態シミュレーション計算を行うと、蒸気ドラム温度の分布はＴｄ ₁およびＴ
ｄ ₂からＴｄ ₁ ′およびＴｄ ₂ ′に推移し、キャンバスの温度分布は…Ｔｃ ₁ 〜Ｔｃ ₆ …から…Ｔｃ ₁ ′〜Ｔｃ
₆ ′…に推移し、ウエブの温度分布および水分分布はそれぞれ…Ｔｗ ₁ 〜Ｔｗ ₆ …および…Ｍ ₁ 〜Ｍ ₆ …から…
Ｔｗ ₁ ′〜Ｔｗ ₆ ′…および…Ｍ ₁ ′〜Ｍ ₆ ′…に推移したものとなる。 次いで、蒸気ドラム温度の分布Ｔ
ｄ ₁ ′およびＴｄ ₂ ′に対して、キャンバスの温度分布…Ｔｃ ₁ ′〜Ｔｃ ₇ ′…、ウエブの温度分布…Ｔｗ ₁ 〜
Ｔｗ ₇ …およびウエブの水分分布…Ｔｗ ₁ ′〜Ｔｗ ₇ ′
…および…Ｍ ₁ ′〜Ｍ ₇ ′…をそれぞれ一データ分だけずらすと共にこれらデータを初期値として非定常状態シミュレーション計算を再び行うと、蒸気ドラム温度の分布はＴｄ ₁ ′およびＴｄ ₂ ′からＴｄ ₁ ″およびＴ
ｄ ₂ ″に推移し、キャンバスの温度分布は…Ｔｃ ₁ ′〜
Ｔｃ ₇ ′…から…Ｔｃ ₁ ″〜Ｔｃ ₇ ″…に推移し、ウエブの温度分布および水分分布はそれぞれ…Ｔｗ ₁ ′〜Ｔ
ｗ ₇ ′…および…Ｍ ₁ ′〜Ｍ ₇ ′…から…Ｔｗ ₁ ″〜Ｔ
ｗ ₇ ″…および…Ｍ ₁ ″〜Ｍ ₇ ″…に推移したものとなる。このようにして、各ドライヤ・セクションでのウエブ水分率推移パターンＭＰ ₁はΔＴの時間刻みでウエブ水分率推移パターンＭＰ ₂に向けてシミュレート計算される。

【００４３】なお、従来の収束計算の伴う非定常状態シミュレーション方法では、ＥＷＳを用いても１ないし２
時間程度が必要とされたが、本発明によれば、１ないし２分程度で非定常状態シミュレーションを完了することが可能である。

【００４４】上述した定常状態シミュレーションおよび非定常状態シミュレーションに基づき、図１３のフローチャートを参照して、本発明による抄替時のウエブ水分コントロールについて説明する。

【００４５】先ず、ステップ１３０１では、マイクロコピュータ１００側から抄替条件、即ち抄替後の坪量、抄速、ウエブ最終水分等を設定する。 ステップ１３０２では、ＢＭ計システムから抄紙機の現操業時での操業プロセス値を取り込み、次いでステップ１３０３では、それら操業プロセス値に基づいて定常状態シミュレーション（図７）を行って、ウエブＷＥの水分乾燥速度係数Ｋを決定する。

【００４６】ステップ１３０４では、抄替後の操業プロセス値例えばグレードNo. 、抄速、坪量、ウエブ水分値等を取り込み、次いでステップ１３０５では、抄替条件に基づいて、抄替時間長を決定する。 すなわち、抄速、
坪量等の操業プロセス値の時間的な変化軌跡を抄替条件に基づいて決定する。

【００４７】ステップ１３０７では、各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１４ ₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂の出口側でのウエブＷＥの抄替後の水分ターゲット値が決定され、それら水分ターゲット値は例えば図１１で参照符号ＰＴ _e Ｍ ₁ 、ＰＴ _e Ｍ ₂ 、ＰＴ _e Ｍ ₃ 、ＡＴ _e Ｍ ₁およびＡＴ _e Ｍ ₂で示されるものである。 次いで、ステップ１３０８では、各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１
４ ₂ 、１４ ₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂でのウエブＷＥの抄替途中の水分ターゲット値の推移プロフィールが決定され、
それら推移プロフィールは図１１で参照符号ｐｔｍ ₁ 、
ｐｔｍ ₂ 、ｐｔｍ ₃ 、ａｔｍ ₁およびａｔｍ ₂で示されるものである。 続いて、ステップ１３０９では、上述の水分ターゲット値からウエブ水分の許容誤差を適宜決定しておく。

【００４８】ステップ１３１０では、各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１４ ₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂の蒸気圧力が設定され、この蒸気圧は初期値としてステップ１
３０１で取り込まれた蒸気圧力、即ち現操業での蒸気圧力としておくのが好ましい。 次いで、ステップ１３１１
では、各ドライヤ・セクション毎に、抄替シミュレーション時間長に亘って、非定常状態シミュレーション（図１０）が順次行われ、各ドライヤ・セクションの出口側でのウエブ水分率推移パターンが求められる。 続いて、
ステップ１３１２では、該ウエブ水分率推移パターンから得られるウエブ水分率がそれぞれの水分ターゲット値と比較され、その差が許容範囲から外れるとき、ステップ１３１３に進み、そこで該当ドライヤ・セクションの蒸気圧力が微調整され、再び非定常状態シミュレーション計算が繰り返される。

【００４９】ステップ１３１３での蒸気圧力の微調整法について述べると、ウエブの或る部位の水分値が目標値を越えたときには、蒸気圧力が低すぎたことを意味するので、この場合には予め定めておいた蒸気圧力補正量Δ
ｐを現在の蒸気圧力設定値に加算してシミュレーション計算を繰り返す。 その結果、ウエブの同じ部位の水分値が目標値に届かなかったときには、前回の蒸気圧力補正量Δｐが大きすぎたことになるので、このとき蒸気圧力補正量の半分すなわちΔｐ／２を今回の蒸気圧力設定値から減じてシミュレーション計算を繰り返す。 このように目標値からの誤差方向が逆転した場合には、蒸気圧力補正量を半分ずつ小さくしながら、計算結果を目標水分値の許容範囲内にたたみ込み、これにより適切な蒸気圧力を効率よく求めることができる。

【００５０】ステップ１３１２でウエブ水分率がそれぞれの水分ターゲット値と許容範囲内で一致すると、ステップ１３１４に進み、そこで全てのドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１４ ₃ 、１８ ₁および１８ ₂でのシミュレーション計算が完了したか否かが判断される。 即ち、抄替シミュレーション時間長に亙って、各ドライヤ・セクションのシミュレーション計算がΔＴ（図１１）
の時間刻み幅で繰り返し行われる。

【００５１】全てのシミュレーション計算が完了すると、ステップ１２１４に進み、そこでその計算結果の一部、即ち各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１４
₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂での蒸気圧力の推移パターンが蒸気圧力コントロール・パターンとしてマイクロコピュータ１００のメモリ内に格納される。

【００５２】図１４には、上述のシミュレーション計算の主要なプロセス値のコントロール状態のタイムチャートを例示する。 図１４に示すように、この例では、抄速が上昇させられて坪量を小さくする場合が示され、また図１３には、上述のシミュレーションによって得られるウエブ水分率推移パターン（斜線領域は許容誤差範囲）
と蒸気圧力のコントロール・パターンを模式的に図示する。 なお、図１４では、アフタドライヤ・パート１８のドライヤ・セクションについては省略されている。

【００５３】ステップ１３１６では、抄替開始が指令されたか否かが判断される。 これはマイクロコピュータ１
００の入力手段例えばキーボード１０２等でオペレータが操作することにより行われる。 抄替指令がオペレータによって発せられたとき、ステップ１３１７に進み、そこで各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１４ ₃ 、
１８ ₁ 、１８ ₂の蒸気圧力が別に定められた所定のコントロール時間間隔で蒸気圧力のコントロール・パターンに従って制御され、これにより抄替時のウエブ水分コントロールが実際に行われることになる。

【００５４】なお、図１１から明らかなように、抄替シミュレーション時間長は抄替開始時と抄替終了時との間、すなわちウエブ水分率推移パターンＭＰ ₁およびＭ
Ｐ ₁間の距離に対応するものであるが、しかし上述したようにウエブ最終水分を目標値に収斂させるための時間を見込むことが必要であるので、実際の抄替コントロール時間長は図１４に示すようにかかる抄替シミュレーション時間長よりも幾分長めに設定することが好ましい。

【００５５】要するに、本発明では、実際に抄替が行われる前に抄替時での蒸気圧力推移コントロールパターンをシミュレーションして予め計算しておき、実際の抄替時にその蒸気圧力コントロールパターンに従って各ドライヤ・セクションへの蒸気圧力を時間に沿ってコントロールすることにより、ウエブ水分率が所望の態様で制御される。

【００５６】

【発明の効果】以上の記載から明らかなように、本発明によれば、従来の場合に比べて、抄紙機操業状態を速やかにシミュレーションすることが可能であり、これにより抄替時の製品の最終水分（各ドライヤ・セクションの出口水分を含め）を短時間で目標値に近づけることが可能となる。 すなわち、本発明によれば、抄替時間を短縮し得ると共に抄替時に発生する不良製品である損紙を減少することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する抄紙機の概略斜視図である。

【図２】本発明を実施した抄紙機のブロック図である。

【図３】図２のＤ−Ｄ分割線の左半分を拡大して示す部分ブロック図である。

【図４】図２のＤ−Ｄ分割線の右半分を拡大して示す部分ブロック図である。

【図５】抄紙機のドライ・パートの一構成例を部分的に示す側面図である。

【図６】図５のドライ・パートと等価なアイロン・モデルを示す模式図である。

【図７】本発明による定常状態シミュレーションを示すフローチャートである。

【図８】図７のフローチャートを説明するための説明図である。

【図９】図７の定常状態シミュレーションにより得られるウエブ水分率推移パターンを示すグラフである。

【図１０】本発明による非定常状態シミュレーションを示すフローチャートである。

【図１１】本発明による非定常状態シミュレーションの推移を例示的に示す三次元グラフである。

【図１２】本発明による非定常状態シミュレーション計算方法を図解して示す説明図である。

【図１３】本発明による抄替時ウエブ水分制御を示すフローチャートの一部である。

【図１４】図１３のフローチャートのその他の部分である。

【図１５】図１３および図１４のフローチャートを説明するためのタイムチャートである。

【符号の説明】

１０…ワイヤ・パート １２…プレス・パート １４…プレドライヤ・パート １４ ₁ …第１のセクション １４ ₂ …第２のセクション １４ ₃ …第３のセクション １４ａ…蒸気ドラム １６…サイズ・パート １８…アフタドライヤ・パート １８ ₁ …第１のセクション １８ ₂ …第２のセクション ２０…ストック・インレット

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１０月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】図６に示したアイロン・モデルに基づいて、蒸気ドラム１４ａ′（１８ａ′）と、キャンバス１
４ｂ′（１８ｂ′）と、ウエブＷＥとの各要素について熱バランス式の一例を示すと以下のようになる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】上記式中のパラメータは以下の通りである。 L _D : ドラム厚さ (m) L _W : ウエブ厚さ (m) L _F : キャンバス厚さ (m) T _S : ドラム内蒸気温度 (℃) T _a : 外気温度 (℃) T ₁ : ドラム代表温度 (℃) T ₂ : ウエブ代表温度 (℃) T ₃ : キャンバス代表温度 (℃) C _D : ドラムの比熱 (kcal/kg ・ ℃) C _W : ウエブの比熱 (kcal/kg ・ ℃) C _F : キャンバスの比熱 (kcal/kg ・ ℃) ρ _D : ドラムの密度(kg/m ³ ) ρ _W : ウエブの密度(kg/m ³ ) ρ _F : キャンバスの密度(kg/m ³ ) h _S : ドラム内蒸気とドラム内表面との間の熱伝達率 (kcal/m ²・ sec ・ ℃) h _DW : ドラム外表面とウエブ面との間の熱伝達率 (kcal/m ²・ sec ・ ℃) h _WF : ウエブ表面とキャンバスとの間の熱伝達率 (kcal/m ²・ sec ・ ℃) h _a : キャンバスと外気との間の熱伝達率 (kcal/m ²・ sec ・ ℃) V : 水分蒸発係数 (--) （なお、水分蒸発関数とは、恒率乾燥、減率乾燥といったウエブ水分率に より変化する水分蒸発強度を表す係数） K : ウエブから雰囲気への水分乾燥速度係数 (H ₂ O kg/kg ・ Hr.) P _W : ウエブ温度での水の飽和蒸気圧力 (kg/m ² ) P _ad : 外気湿球温度での水の飽和蒸気圧力 (kg/m ² ) H : 水の気化熱 (kcal/H ₂ O kg) 式(1) はドラム材料の蓄熱量の時間に対する変化率はドラム内蒸気からドラム材料に流入する熱とドラム材料から流出する熱との差に等しいということに基づくものであり、式(2) および式(3) についても同様である。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】本発明では、上述したように、dT ₁ /dt = 0
であると仮定しているために、式(1) 中でドラムの熱容量の効果を表す項、すなわち(L _D・ ρ _D・ C _D ) が無視されることになる。 定常状態の計算では、これは余り問題にはならないが、抄替時にドラムの蒸気圧が変更された際や抄速が変更された際のドラム温度の経時的な遅れといった非定常時の動的シミュレーションを行う場合、
上述のモデルだけではドラム温度の変化現象を表現することができない。 この効果は無視し得ないので、以下のような一次遅れ関数のモデルを人工的に組み込み、これにより非定常状態のシミュレーション計算時には蒸気圧の変更に対して、その応答圧力が時間遅れを伴って漸近的に変化するように考慮して蒸気温度を計算していくことでかかる問題を解決する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】本実施例にあっては、図３および図４に示すように、本発明による抄紙制御装置は従来のＢＭ計システムの制御部９８に接続された高速マイクロコンピュータ１００からなり、このマイクロコンピュータ１００
は手動入力手段例えばキーボード１０２および適当な表示装置例えばＣＲＴ（図示されない）等を含む。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】本発明によれば、抄紙機の定常状態シミュレーションは図７に示すように行われる。 先ず、ステップ７０１では、マイクロコンピュータ１００は操業中の抄紙機のＢＭ計システムから抄速、坪量、最終ウエブ水分（即ち、検出部９４および９６でのウエブ水分検出データ）、各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１４
₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂での蒸気圧力、その他のセンサ（図示されない）から各ドライヤ・パート１４の導入部でのウエブ水分、各ドライヤ・パート１４、１８での空気温度等のプロセス値を取り込む。 次いで、ステップ７０２
では、ウエブＷＥの水分乾燥速度係数Ｋを任意に設定し、またステップ７０３では各ドライヤ・セクション１
４ ₁ 、１４ ₂ 、１４ ₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂での蒸気圧力を蒸気温度に換算する。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４２】ステップ１００４では、図７で示した同様な定常状態シミュレーション計算が行われ、次いでステップ１００５に進み、そこでは全シミュレーション時間に亙って計算が終了したか否かが判断される。 計算が終了していないとき、ステップ１００６で所定の計算時間間隔をΔＴ（図１１）だけ進めて、シミュレーション計算を繰り返す。 具体的に言うと、例えば、図１２に示すように、ある時点すなわちＴ＝Ｔの時点で、ドライヤ・
パートでの蒸気ドラム温度の分布がＴｄ ₁およびＴｄ ₂
であり、キャンバスの温度分布が…Ｔｃ ₁ 〜Ｔｃ ₆ …であり、ウエブの温度分布および水分分布がそれぞれ…Ｔ
ｗ ₁ 〜Ｔｗ ₆ …および…Ｍ ₁ 〜Ｍ ₆ …であるとすると、
これらデータを初期値として非定常状態シミュレーション計算を行うと、蒸気ドラム温度の分布はＴｄ ₁およびＴｄ ₂からＴｄ ₁ ′およびＴｄ ₂ ′に推移し、キャンバスの温度分布は…Ｔｃ ₁ 〜Ｔｃ ₆ …から…Ｔｃ ₁ ′〜Ｔ
ｃ ₆ ′…に推移し、ウエブの温度分布および水分分布はそれぞれ…Ｔｗ ₁ 〜Ｔｗ ₆ …および…Ｍ ₁ 〜Ｍ ₆ …から…Ｔｗ ₁ ′〜Ｔｗ ₆ ′…および…Ｍ ₁ ′〜Ｍ ₆ ′…に推移したものとなる。 次いで、蒸気ドラム温度の分布Ｔｄ
₁ ′およびＴｄ ₂ ′に対して、キャンバスの温度分布…
Ｔｃ ₁ ′〜Ｔｃ ₇ ′…、ウエブの温度分布…Ｔｗ ₁ 〜Ｔ
ｗ ₇ …およびウエブの水分分布…Ｔｗ ₁ ′〜Ｔｗ ₇ ′…
および…Ｍ ₁ ′〜Ｍ ₇ ′…をそれぞれ一データ分だけずらすと共にこれらデータを初期値として非定常状態シミュレーション計算を再び行うと、蒸気ドラム温度の分布はＴｄ ₁ ′およびＴｄ ₂ ′からＴｄ ₁ ″およびＴｄ ₂ ″
に推移し、キャンバスの温度分布は…Ｔｃ ₁ ′〜Ｔ
ｃ ₇ ′…から…Ｔｃ ₁ ″〜Ｔｃ ₇ ″…に推移し、ウエブの温度分布および水分分布はそれぞれ…Ｔｗ ₁ ′〜Ｔｗ
₇ ′…および…Ｍ ₁ ′〜Ｍ ₇ ′…から…Ｔｗ ₁ ″〜Ｔｗ
₇ ″…および…Ｍ ₁ ″〜Ｍ ₇ ″…に推移したものとなる。このようにして、各ドライヤ・セクションでのウエブ水分率推移パターンＭＰ ₁はΔＴの時間刻みでウエブ水分率推移パターンＭＰ ₂に向けてシミュレート計算される。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４５】先ず、ステップ１３０１では、マイクロコ
ンピュータ１００側から抄替条件、即ち抄替後の坪量、
抄速、ウエブ最終水分等を設定する。 ステップ１３０２
では、ＢＭ計システムから抄紙機の現操業時での操業プロセス値を取り込み、次いでステップ１３０３では、それら操業プロセス値に基づいて定常状態シミュレーション（図７）を行って、ウエブＷＥの水分乾燥速度係数Ｋ
を決定する。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５１】全てのシミュレーション計算が完了すると、ステップ１２１４に進み、そこでその計算結果の一部、即ち各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１４
₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂での蒸気圧力の推移パターンが蒸気圧力コントロール・パターンとしてマイクロコンピュー<br>タ１００のメモリ内に格納される。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５２】 図１５には、上述のシミュレーション計算の主要なプロセス値のコントロール状態のタイムチャートを例示する。 図１５中段に示すように、この例では、
抄速が上昇させられて坪量を小さくする場合が示され、
また図１５下段には、上述のシミュレーションによって得られるウエブ水分率推移パターン（斜線領域は許容誤差範囲）と蒸気圧力のコントロール・パターンを模式的に図示する。 なお、 図１５では、アフタドライヤ・パート１８のドライヤ・セクションについては省略されている。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５３】ステップ１３１６では、抄替開始が指令されたか否かが判断される。 これはマイクロコンピュータ１００の入力手段例えばキーボード１０２等でオペレータが操作することにより行われる。 抄替指令がオペレータによって発せられたとき、ステップ１３１７に進み、
そこで各ドライヤ・セクション１４ ₁ 、１４ ₂ 、１
４ ₃ 、１８ ₁ 、１８ ₂の蒸気圧力が別に定められた所定のコントロール時間間隔で蒸気圧力のコントロール・パターンに従って制御され、これにより抄替時のウエブ水分コントロールが実際に行われることになる。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５４】なお、図１１から明らかなように、抄替シミュレーション時間長は抄替開始時と抄替終了時との間、すなわちウエブ水分率推移パターンＭＰ ₁およびＭ
Ｐ ₁間の距離に対応するものであるが、しかし上述したようにウエブ最終水分を目標値に収斂させるための時間を見込むことが必要であるので、実際の抄替コントロール時間長は図１５に示すようにかかる抄替シミュレーション時間長よりも幾分長めに設定することが好ましい。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図７】

【手続補正１３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正１４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１１】

【手続補正１５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１３】

【手続補正１６】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１４】

【手続補正１７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１５】