(57)【要約】【課題】蒸気発生装置から蒸気の供給を受ける抄紙機において、断紙が発生した場合の蒸気の大気放出量を削減する。【解決手段】大気放出弁を備えた蒸気ラインを介して抄紙機に蒸気を供給する蒸気発生装置の出力を制御する制御装置であって、抄紙機から断紙発生位置を含んだ断紙情報を入力すると、出力制御の実行不実行を判断し、出力制御を実行する場合に、蒸気発生装置の出力をあらかじめ定められた削減量分低下させるととともに、所定時間の計時を開始し、所定時間の計時後、蒸気発生装置の出力をあらかじめ定められた増加量分増加させ、さらに、抄紙機から所定の操作が行なわれたことを示す事前判定信号を入力すると、蒸気発生装置の出力を元に戻す蒸気発生装置制御部を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気放出弁を備えた蒸気ラインを介して抄紙機に蒸気を供給する蒸気発生装置の出力を制御する制御装置であって、
前記抄紙機から断紙発生位置を含んだ断紙情報を入力すると、出力制御の実行不実行を判断し、
出力制御を実行する場合に、前記蒸気発生装置の出力をあらかじめ定められた削減量分低下させるととともに、所定時間の計時を開始し、
所定時間の計時後、前記蒸気発生装置の出力をあらかじめ定められた増加量分増加させ、
さらに、前記抄紙機から所定の操作が行なわれたことを示す事前判定信号を入力すると、前記蒸気発生装置の出力を元に戻す蒸気発生装置制御部
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記蒸気発生装置制御部は、前記出力制御の実行不実行を、断紙発生位置と前記蒸気ラインの圧力増加に基づいて判断することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記蒸気発生装置制御部は、前記削減量および増加量を、前記抄紙機で製造している銘柄に応じて定めることを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記蒸気発生装置は、複数台の抄紙機に蒸気を供給し、
前記蒸気発生装置制御部は、前記所定時間を、抄紙機毎に定めることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記蒸気ラインの蒸気圧を一定に保つための圧力一定制御を行なう圧力一定制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
大気放出弁を備えた蒸気ラインを介して抄紙機に蒸気を供給する蒸気発生装置の出力を制御する制御方法であって、
前記抄紙機から断紙発生位置を含んだ断紙情報を入力すると、出力制御の実行不実行を判断し、
出力制御を実行する場合に、前記蒸気発生装置の出力をあらかじめ定められた削減量分低下させるととともに、所定時間の計時を開始し、
所定時間の計時後、前記蒸気発生装置の出力をあらかじめ定められた増加量分増加させ、
さらに、前記抄紙機から所定の操作が行なわれたことを示す事前判定信号を入力すると、前記蒸気発生装置の出力を元に戻すことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気放出弁を備えた蒸気ラインを介して抄紙機に蒸気を供給する蒸気発生装置の出力を制御する制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
抄紙機は、製紙プロセスにおける最終工程に用いられ、図９に示すように上流側からウェット部、プレドライヤ部、アフタードライヤ部、リール部を備えて構成されている。抄紙機において、所定濃度のパルプを含んだ流体原料は、ウェット部で脱水、搾水され、湿紙となる。そして、プレドライヤ部、アフタードライヤ部で乾燥されて通常の紙となり、リール部で巻き取られる。
【０００３】
乾燥を行なうプレドライヤ部、アフタードライヤ部には多数のドライヤシリンダが設置されている。湿紙の乾燥は、ドライヤシリンダに低圧飽和水蒸気（以下、単に「蒸気」と称する）を通して加熱し、シリンダ表面からの熱伝達で加温することで行なわれる。
【０００４】
プレドライヤ部、アフタードライヤ部で使用する蒸気は、原動側、すなわちＢＴＧ（ボイラタービンジェネレータ）等の蒸気発生装置を用いて生成し、蒸気ラインを介して供給される。蒸気発生装置は、化石燃料等を燃焼させて熱を得るため、動作の際には、相応のエネルギー消費とＣＯ２排出が伴う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５７５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、抄紙機において断紙が発生すると、抄紙機での生産を停止するため、蒸気ラインからドライヤシリンダへの蒸気供給を減らす場合がある。このとき、蒸気ラインの圧力が高まるため、断紙復旧作業時には大気放出弁を開くことで、蒸気を大気放出している。復旧時には、抄紙機での蒸気使用が再開するため、大気放出弁を閉じることでドライヤシリンダに蒸気を供給する。
【０００７】
このため、断紙が発生すると、復旧作業の間に蒸気の大気放出量が大幅に増加し、その分のエネルギーが損失となり、ＣＯ２も無駄に排出されることになる。
【０００８】
断紙発生時に蒸気発生装置の出力を低下させ、断紙復旧時に出力を戻すことで、蒸気の大気放出量を削減することが考えられるが、蒸気発生装置の出力設定値を戻した後、実際に抄紙機に供給される蒸気に反映されるまでに相応の時間を要するという問題等があり、大気放出弁の開閉で対応せざるを得ないというのが実情である。
【０００９】
そこで、本発明は、蒸気発生装置から蒸気の供給を受ける抄紙機において、断紙が発生した場合の蒸気の大気放出量を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の一態様である制御装置は、大気放出弁を備えた蒸気ラインを介して抄紙機に蒸気を供給する蒸気発生装置の出力を制御する制御装置であって、前記抄紙機から断紙発生位置を含んだ断紙情報を入力すると、出力制御の実行不実行を判断し、出力制御を実行する場合に、前記蒸気発生装置の出力をあらかじめ定められた削減量分低下させるととともに、所定時間の計時を開始し、所定時間の計時後、前記蒸気発生装置の出力をあらかじめ定められた増加量分増加させ、さらに、前記抄紙機から所定の操作が行なわれたことを示す事前判定信号を入力すると、前記蒸気発生装置の出力を元に戻す蒸気発生装置制御部を備えることを特徴とする。
ここで、前記蒸気発生装置制御部は、前記出力制御の実行不実行を、断紙発生位置と前記蒸気ラインの圧力増加に基づいて判断することができる。
また、前記蒸気発生装置制御部は、前記削減量および増加量を、前記抄紙機で製造している銘柄に応じて定めることができる。
また、前記蒸気発生装置は、複数台の抄紙機に蒸気を供給し、前記蒸気発生装置制御部は、前記所定時間を、抄紙機毎に定めるようにしてもよい。
また、前記蒸気ラインの蒸気圧を一定に保つための圧力一定制御を行なう圧力一定制御部をさらに備えるようにしてもよい。
上記課題を解決するため、本発明の一態様である制御方法は、大気放出弁を備えた蒸気ラインを介して抄紙機に蒸気を供給する蒸気発生装置の出力を制御する制御方法であって、前記抄紙機から断紙発生位置を含んだ断紙情報を入力すると、出力制御の実行不実行を判断し、出力制御を実行する場合に、前記蒸気発生装置の出力をあらかじめ定められた削減量分低下させるととともに、所定時間の計時を開始し、所定時間の計時後、前記蒸気発生装置の出力をあらかじめ定められた増加量分増加させ、さらに、前記抄紙機から所定の操作が行なわれたことを示す事前判定信号を入力すると、前記蒸気発生装置の出力を元に戻すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、蒸気発生装置から蒸気の供給を受ける抄紙機において、断紙が発生した場合の蒸気の大気放出量を削減する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る蒸気制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】出力制御実行判断テーブルを説明する図である。
【図３】タイマ設定テーブルを説明する図である。
【図４】蒸気低減量テーブルを説明する図である。
【図５】予備加圧増加量テーブルを説明する図である。
【図６】蒸気発生装置制御部が行なう出力制御について説明するフローチャートである。
【図７】蒸気発生装置制御部が行なう出力制御について説明するタイムチャートである。
【図８】大気放出の削減量を説明する図である。
【図９】抄紙機を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る蒸気制御システム１０の構成を示すブロック図である。本図に示すように蒸気制御システム１０は、制御装置１００、蒸気発生装置２００、抄紙機３００を備えている。
【００１４】
蒸気発生装置２００は、例えば、ＢＴＧ（ボイラタービンジェネレータ）を用いることができる。複数台のＢＴＧ等で蒸気発生装置２００を構成するようにしてもよい。断紙発生時における蒸気発生装置２００の出力は、制御装置１００により制御される。
【００１５】
本実施形態では、抄紙機３００は、抄紙機Ａ号機３００ａ、抄紙機Ｂ号機３００ｂ、抄紙機Ｃ号機３００ｃの３台が備えられているものとする。ただし、抄紙機３００の台数は任意とすることができる。また、特に区別する必要がないときは、抄紙機３００で代表させる。
【００１６】
抄紙機３００は、図９に示したように上流側からウェット部、プレドライヤ部、アフタードライヤ部、リール部を備えて構成されている。抄紙機３００には、通紙状態を監視する断紙検出部３１０が設けられており、断紙発生の際には、ウェット部、プレドライヤ部、アフタードライヤ部、リール部のどこで断紙が発生したかを検出し、断紙情報として出力する。断紙の検出は、例えば、紙の搬送経路を挟んで発光素子と受光素子とを対向配置し、搬送経路における紙の有無を光学的に検出することによって行なう。
【００１７】
断紙が発生した場合には、該当する抄紙機３００において作業員による復旧作業が行なわれる。復旧作業では、例えば、原因除去、紙片チェック、テール通し、全幅広げ等の通紙のための作業、蒸気圧設定値の上昇等の処理が順次行なわれる。
【００１８】
抄紙機３００は、作業員からの各種操作を受け付ける操作受付部３２０を備えている。操作受付部３２０は、断紙復旧時の作業に使用するスイッチを含んでいる。本実施形態では、断紙復旧作業で使用するスイッチのうち、所定のスイッチが操作されたときの信号を事前判定信号として利用するようにしている。
【００１９】
事前判定信号は、断紙復旧完了が近いことを示す信号であり、例えば、テール通し作業で行なわれるスイッチ操作の信号を事前判定信号として用いることができる。ただし、抄紙機３００における復旧手順や処理内容等を考慮して、他のスイッチの操作の信号を事前判定信号として用いてもよい。
【００２０】
蒸気発生装置２００で発生した蒸気は、蒸気ライン２２０を介して各抄紙機３００に供給される。蒸気ライン２２０には、蒸気を大気に放出するための大気放出弁２１０と蒸気圧を測定する圧力計２３０が備えられている。
【００２１】
制御装置１００は、蒸気発生装置２００の出力を制御する蒸気発生装置制御部１１０と、大気放出弁２１０の開度を制御する圧力一定制御部１５０とを備えている。制御装置１００は、例えば、ＰＣ等の情報処理装置で構成する、あるいはＤＣＳ（分散制御システム）の一機能として実現することができる。蒸気発生装置制御部１１０と、圧力一定制御部１５０とを別装置としてもよい。
【００２２】
圧力一定制御部１５０は、圧力計２３０の計測値に基づいて、大気放出弁２１０の開度を調節することで、蒸気ライン２２０の蒸気圧力を一定に保つ制御を行なう。
【００２３】
蒸気発生装置制御部１１０は、蒸気発生装置２００の出力制御を行なうブロックであり、入力部１２０、参照テーブル格納部１３０、出力制御部１４０を備えている。
【００２４】
入力部１２０は、銘柄情報と断紙情報と事前判定信号と圧力計２３０の計測値とを入力する。銘柄情報は、各抄紙機３００で製造対象となっている銘柄を特定する情報であり、抄紙機３００毎に手動あるいは自動的に設定入力する。断紙情報は、断紙が発生した抄紙機３００の断紙検出部３１０から入力される。事前判定信号は断紙復旧作業中の抄紙機３００の操作受付部３２０から入力される。
【００２５】
出力制御部１４０は、入力部１２０に入力された各種情報と参照テーブル格納部１３０に格納されたテーブルに基づいて蒸気発生装置２００の出力を制御する出力制御信号を生成し、蒸気発生装置２００に出力する。また、出力制御部１４０は、タイマ１４１を備えている。タイマ１４１は、抄紙機３００の台数に対応させて複数個備えるようにする。
【００２６】
参照テーブル格納部１３０は、出力制御実行判断テーブル１３１、タイマ設定テーブル１３２、蒸気低減量テーブル１３３、予備加圧増加量テーブル１３４を含んでいる。
【００２７】
出力制御実行判断テーブル１３１は、抄紙機３００毎に、本実施形態の出力制御を実行する条件を定めたテーブルである。本実施形態では、図２に示すように、断紙の発生位置と蒸気ライン２２０の圧力増の有無とで実行条件を定めている。断紙の発生位置は、断紙情報により特定することができ、蒸気ライン２２０の圧力増は圧力計の２３０の計測値に基づいて判定することができる。
【００２８】
本図の例では、断紙が発生した場合であっても、アフタードライヤ部、リール部で発生した場合には、出力制御は実行しないようにしている。これは、アフタードライヤ部、リール部における断紙は、一般に復旧時間が短く、蒸気の大気放出が大量にならないためである。
【００２９】
また、ウェット部、プレドライヤ部で断紙が発生した場合であっても、復水等により、蒸気ライン２２０の圧力が増加しない場合もある。この場合も蒸気の大気放出が大量にならないため出力制御は実行しないようにしている。
【００３０】
すなわち、本図の例では、上流側のウェット部、プレドライヤ部で断紙が発生し、かつ蒸気ライン２２０の圧力が基準値よりも増加した場合に蒸気発生装置２００の出力制御を実行するようにしている。もちろん、出力制御の実行条件は本図の例に限られず、任意に定めることができる。また、抄紙機３００毎に実行条件を変えることもできる。
【００３１】
タイマ設定テーブル１３２は、蒸気発生装置２００の出力制御を実行する場合に、タイマ１４１に設定する時間を定めたテーブルであり、図３に示すように、抄紙機毎に値が定められている。
【００３２】
タイマ設定テーブル１３２が示す時間は、それぞれの抄紙機３００で断紙が発生した場合に見込まれる蒸気不使用の最短時間に基づいて定められる。例えば、蒸気不使用の見込み最短時間より少し短い時間とすることができる。この見込み最短時間は、例えば、過去に発生した断紙と復旧時間の記録から統計的に得ることができる。
【００３３】
蒸気低減量テーブル１３３は、断紙が発生したときに、蒸気発生装置２００で低下させる出力量（蒸気低減量）を定めるテーブルである。蒸気低減量テーブル１３３は、抄紙機毎、銘柄毎に定められる。
【００３４】
蒸気低減量テーブル１３３の蒸気低減量は、通常運転時と断紙時の蒸気使用量の差に基づいて定めることができる。例えば、抄紙機Ａ号機３００ａにおいて銘柄Ａを製造している場合に、断紙が発生したときに、抄紙機Ａ号機３００ａの使用蒸気量の減少分がΔＹ１であるとすると、蒸気低減量をΔＹ１と定めることができる。
【００３５】
予備加圧増加量テーブル１３４は、断紙が発生し、蒸気発生装置２００の出力を低下させた後、タイマ１４１がタイムアップしたときに蒸気発生装置２００の出力を予備的に増加させるときの蒸気増加量を定めるテーブルである。予備加圧増加量テーブル１３４は、抄紙機毎、銘柄毎に定められる。
【００３６】
蒸気増加量は、蒸気発生装置２００の動特性、例えば、出力設定値変更に対する実際の出力の遅れ時間、単位時間あたりの出力変化等を考慮して、元の出力に速やかに復帰できる程度の値とすることができる。
【００３７】
次に、本実施形態の蒸気発生装置制御部１１０が行なう出力制御について図６のフローチャートおよび図７のタイムチャートを参照して説明する。
【００３８】
通常運転時において、断紙情報が入力されると（図７の時刻ｔ１）、出力制御実行判断テーブル１３１を参照し、出力制御実行条件が満たされている場合には、出力制御を開始する（図６のＳ１０１：Ｙｅｓ、図７のｔ２）。出力制御実行条件は、例えば、上述のように、ウェット部、プレドライヤ部で断紙が発生し、かつ蒸気ライン２２０の圧力が基準値よりも増加した場合とすることができる。
【００３９】
ここでは、図７に示すように、時刻ｔ１で断紙情報が入力された後、蒸気ライン圧力が増加して、出力制御実行条件が満たされたものとする。なお、蒸気ライン圧力が増加したため、圧力一定制御部１５０により、大気放出弁２１０が開かれ、その結果、大気放出量が一時的に増加している。
【００４０】
出力制御を開始すると、タイマ設定テーブル１３２を参照して、断紙が発生した抄紙機３００に定められた値Ｘをタイマ１４１にセットするとともに（図６のＳ１０２）、蒸気低減量テーブル１３３を参照して、抄紙機３００、銘柄に対応して定められた蒸気低減量ΔＹで蒸気発生装置２００の出力を低下させる（図６のＳ１０３）。
【００４１】
この結果、図７に示すように蒸気発生装置２００の出力がΔＹ分低下し、蒸気ライン圧力も低下する。すると、圧力一定制御部１５０により、大気放出弁２１０が閉じられるため、大気放出量が減少する。
【００４２】
タイマ１４１の値は、蒸気不使用の最短見込み時間に基づくものであるから、この間に蒸気発生装置２００の出力を低下させても運転への影響はなく、その分の蒸気の大気放出力を削減することができる。
【００４３】
タイマ１４１が時間Ｘを計時してタイムアップすると（図６のＳ１０４：Ｙｅｓ、図７の時刻ｔ３）、予備加圧増加量テーブル１３４を参照して、蒸気発生装置２００の出力を予備加圧としてΔＺ上昇させる（図６のＳ１０５）。
【００４４】
これにより、図７に示すように、蒸気ライン圧力が少し上昇するため、圧力一定制御部１５０により、大気放出弁２１０が少し開かれ、その結果、大気放出量が微増する。
【００４５】
なお、断紙が発生してから蒸気発生装置２００の出力が実際にΔＺ上昇するまでの時間が、断紙が発生した場合に見込まれる蒸気不使用の最短時間とほぼ一致するように、タイマ設定テーブル１３２のタイマ値、予備加圧増加量テーブル１３４の蒸気増加量を設定することで、大気放出量の低下と、復旧時間の短縮化が一層期待できる。
【００４６】
その後、復旧作業者のスイッチ操作に基づいて事前判定信号が入力されると（図６のＳ１０６：Ｙｅｓ、図７の時刻ｔ４）、通常運転に備えて、蒸気発生装置２００の出力を元の値、すなわち通常運転時の値に戻す（図６のＳ１０７）。
【００４７】
これにより、図７に示すように、蒸気ライン圧力が増加するため、圧力一定制御部１５０により、大気放出弁２１０が開かれ、その結果、大気放出量が増加する。
【００４８】
その後、復旧作業が完了し、抄紙機３００の蒸気圧設定値が上げられた場合には（図７のｔ５）、抄紙機３００の蒸気使用量が増加するため、圧力一定制御部１５０により、大気放出弁２１０が閉じられる。これにより、大気放出量が減少する。そして、抄紙機３００の通常運転を再開する。
【００４９】
事前判定信号入力後は、大気放出量が増加するが、事前判定信号は、復旧完了まで間もないタイミングで入力されることが期待されるため、短時間で大気放出弁２１０を閉じることができる。
【００５０】
なお、復旧作業が早く進み、タイムアップする前に事前判定信号が入力され、事前判定信号入力の前に蒸気圧設定値が上昇された場合には、速やかに蒸気発生装置２００の出力を通常運転時の値に戻せばよい。
【００５１】
このように、本実施形態の制御装置１００によれば、断紙検出後に蒸気発生装置２００の出力を低下させるため、蒸気の大気放出量を削減することができる。
【００５２】
すなわち、従来は、図８の点線に示すように、蒸気発生装置２００の出力を低下させずに、大気放出弁２１０を開いて、蒸気を大気放出していたところ、本実施形態の制御装置１００では、図８の実線に示すように、蒸気発生装置２００の出力を低下させることで大気放出量を減らしている。この結果、図８中の網掛け部分に相当する量の大気放出蒸気を削減することができる。
【００５３】
また、蒸気発生装置２００の出力を低下させる際には、出力の削減量を断紙が発生した抄紙機３００における使用蒸気量の減少分とすることで、蒸気発生装置２００の運転の最適化を図っている。
【００５４】
また、出力の低下時間を、統計的に得られた断紙が発生した場合に見込まれる蒸気不使用の最短時間に基づいて定めることにより、一層の蒸気の大気放出量削減を図っている。さらに、その後、蒸気発生装置２００の動特性を考慮した予備加圧を行ない、事前判定信号で蒸気発生装置２００の出力を元に戻すことで、断紙復旧後の通常運転への迅速な復帰を図っている。
【符号の説明】
【００５５】
１０…蒸気制御システム
１００…制御装置
１１０…蒸気発生装置制御部
１２０…入力部
１３０…参照テーブル格納部
１３１…出力制御実行判断テーブル
１３２…タイマ設定テーブル
１３３…蒸気低減量テーブル
１３４…予備加圧増加量テーブル
１４０…出力制御部
１４１…タイマ
１５０…圧力一定制御部
２００…蒸気発生装置
２１０…大気放出弁
２２０…蒸気ライン
２３０…圧力計
３００…抄紙機
３１０…断紙検出部
３２０…操作受付部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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