Kalanterin kevennyssylinterin hallinta digitaalihydrauliikalla
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Engineering |
Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2012
Department
Major/Subject
Koneensuunnitteluoppi
Mcode
Kon-41
Degree programme
Language
fi
Pages
87
Series
Abstract
A calender in paper machines is related to paper finishing process and it is responsible for the quality and surface properties of the paper. Relieving cylinders in calenders are used to compensate the weights of the rolls in cases where the rolls are stacked. When the weights are compensated the generated linear load is equal in all nips. In this situation the roll control is maintaining constant force. In malfunction or fault situations the nips are to be opened as quickly as possible. In these situations the rolls must be on fast motion control. In this thesis work an alternative to a previous calender relieving cylinder control is presented. The previous solution generates unnecessary load to the support rods of the rolls and thus it has led to high material and manufacturing costs. In addition it requires its own hydraulic circuit in order to function. This thesis presents a solution where both, the quick-opening movement and the force control, can be implemented using simpler components and only one hydraulic circuit. This new solution also reduces mechanical stress caused by the quick openings. The solution used in this work is based on parallel 2-way directional valves. Their advantages are good controllability, reliability, repeatability, leak-free functioning and low costs. The core of the system is advanced programmable control software which handles complex control situations and diagnostics. So one method to improve the performance of the whole system is to develop only the control software. The method was used successfully in this thesis and the precision of the force control was increased by using feed forward control. In addition the effect of the distance between the valves and the cylinder is briefly examined. Also use of hose connection compared to pipe connection is studied. The results of this research and experimental studies point out that the presented application of digital hydraulics in calender relieving cylinder control is a potential solution. The possibilities in cost reduction, increased performance and energy savings in calender hydraulics are clear.Kalanteri on paperinvalmistuksen viimeistelyvaiheen osa, jolla paperille saadaan haluttu viimeistelytaso ja pinnan ominaisuudet. Niissä kevennyssylintereitä käytetään kompensoimaan telan massan vaikutus viivakuormaan. Näin saadaan aikaiseksi yhtenäinen viivakuorma tilanteessa, jossa on useampi tela päällekkäin. Telaa hallitaan siis ajon aikana vakiovoimasäädöllä. Häiriö- ja vikatilanteissa telat on saatava nopeasti liikkeelle ja nipit auki. Näissä pika-avaustilanteissa telaa taas ohjataan liikesäädöllä. Tässä työssä esitetään vaihtoehto aiemmalle paperikoneen kalanterin kevennyssylinterin ohjauksen toteutustavalle, joka rasittaa teloja kannattelevia tukivarsia ja onkin siten johtanut epäedullisiin materiaali- ja valmistusmenetelmävalintoihin. Lisäksi se on edellyttänyt erillisen hydrauliikkapiirin käyttöä. Työssä esitetään digitaalihydrauliikalla toteutettu pikaliike ja voimasäätö aiempaa yksinkertaisempia komponentteja ja vain yhtä hydrauliikkapiiriä käyttäen. Samalla pikaliikkeen aiheuttamat mekaaniset rasitukset tukirakenteisiin vähenevät. Työssä käytetty digitaalihydrauliikan ratkaisu perustuu rinnankytkettyihin istukkatyyppisiin 2-tieventtiileihin. Niiden etuna ovat hyvä säädettävyys, luotettavuus, toistotarkkuus, vuodottomuus ja edullinen hinta. Järjestelmän ytimenä on kehittynyt ohjelmallinen säädin, jolla monimutkaisetkin säätö- ja diagnostiikkatilanteet ovat hallittavissa ja pelkästään sitä kehittämällä ovat säätimen ominaisuudet kehitettävissä. Työssä esitelläänkin voimasäätöön tehty myötäkytkentään perustuva säätimen parannus, jolla voimasäätöön saadaan parhaimmillaan merkittävästi lisää tarkkuutta. Lisäksi tarkastellaan lyhyesti venttiilien ja sylinterin etäisyyden vaikutusta säädön ominaisuuksiin. Myös putki- ja letkuliitännän eroja tutkitaan. Tehdyn tutkimuksen ja kokeellisten mittausten perusteella voidaan kalanterin kevennyssylinterin koko toiminnallisuuden toteuttamista digitaalihydrauliikalla pitää hyvin potentiaalisena vaihtoehtona. Mahdollisuudet kustannussäästöihin, suorituskyvyn paranemiseen ja kalanterihydrauliikan energian kulutuksen merkittävään laskuun ovat ilmeiset.Description
Supervisor
Pietola, MattiThesis advisor
Hopponen, VilleKeywords
digital hydraulics, digitaalihydrauliikka, control, säädin, calender, kalanteri