打漿過程解決方案

1、潭白工段藥殺回悅工段打漿過程解決方案、簡(jiǎn)介制漿造紙工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)之一，是個(gè)技術(shù)、資金密集型的行業(yè)。制漿與造紙的工藝流程如圖所示：上水處無里 I_制紫一抄紙逍紙機(jī)完成整理 人_KJ抄前漿池干 部溟 部從制螯工序來47丿 漂白 漿池打漿過程打漿，就是利用物理機(jī)械作用處理懸浮于水中的紙漿纖維，使其具有抄造過程所需要的特性，見圖1所示。圖1簡(jiǎn)化打漿工藝流程圖傳統(tǒng)的打漿工藝是用人工的方法控制磨盤機(jī)的工作電流，隨時(shí)調(diào)整磨盤動(dòng)刀對(duì)定刀 的間隙量，再輔助調(diào)節(jié)進(jìn)出口閥門用以改變紙漿在盤磨中的停留時(shí)間，以此來操作生產(chǎn)。 并視打漿度SR情況再?zèng)Q定調(diào)整與否。由于影響盤磨機(jī)工作的因素很多，如漿流量，漿

2、濃 度，供電網(wǎng)電壓等，因此人工控制所造成的偏差值較大，使打漿質(zhì)量較大程度地受到局限。同時(shí)人工控制不可避免地存在不合理能耗和設(shè)備負(fù)荷不均衡的缺陷。、控制方案打漿過程控制能減小紙漿游離度標(biāo)準(zhǔn)差，提高產(chǎn)量，降低能耗。打漿控制系統(tǒng)大致 可分為兩種，即比能量控制、游離度控制。1. 比能量控制(Specific Energy Control)這里指的是一類廣義的比能量控制，只要對(duì)于單位絕干纖維量，保持某個(gè)表征能耗 的物理量恒定，即可歸入比能量控制。典型的比能量控制系統(tǒng)有以下三種：自動(dòng)功率控制這是最基本的自動(dòng)打漿控制系統(tǒng)。它接受操作人員給出的設(shè)定值，將打漿機(jī)功率保 持在一定的水平。功率控制主要通過盤磨機(jī)的進(jìn)

3、退刀機(jī)構(gòu)調(diào)整磨盤間距來實(shí)現(xiàn)：進(jìn)刀則間距減小，磨盤與漿的摩擦力增大，所需磨漿功率隨之增大；退刀則間距增大，磨盤與漿的 摩擦力減小，所需磨漿功率隨之減小。如圖2-1所示，盤磨機(jī)功率控制器接受操作人員給出的設(shè)定值，它以盤磨的間距為被控變量，而紙漿流量、紙漿濃度和紙漿硬度等為擾動(dòng)量，通過動(dòng)刀磨盤的進(jìn)退，使盤磨機(jī) 的工作狀態(tài)保持在給定功率值。圖2-1自動(dòng)功率控制這種控制方式適用于紙漿濃度和流量較穩(wěn)定的情形。所以需要先從工藝上或用控制 手段使紙漿濃度和流量穩(wěn)定，然后控制打漿機(jī)功率來保證成漿質(zhì)量。溫差控制它以機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能的多寡，即打漿機(jī)出口漿溫度減去入口漿溫度作為打漿過程 作功多少的度量。操作人員設(shè)定溫

4、度差T,主電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率為反饋信號(hào)。控制器調(diào)整磨盤間隙以維持紙漿溫升恒定。如圖2-2所示。；溫差給定值圖2-2溫差控制這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)漿流量一定范圍內(nèi)的變化能夠做出響應(yīng)。然而，溫度傳感器本身滯后大，環(huán)境溫度、進(jìn)漿性質(zhì)等變化都會(huì)影響溫升，這些因素都限制了這種控制方式的廣泛采用。 hpd/1控制與前兩種控制方式不同，它增加了打漿機(jī)進(jìn)漿流量和濃度的測(cè)量。把這兩個(gè)量折算成絕干纖維量。操作人員給定單位絕干纖維量的能耗，即hpd/1。計(jì)算式如下：hpd/1 =( P Po)*( FX C)式中漿濃為C,漿流量為F,主電機(jī)功率為 P,主電機(jī)空載功率為 P。該值乘以單位時(shí)間通過的絕干纖維量再加上打漿機(jī)空載

5、負(fù)荷，計(jì)算得到打漿機(jī)所需要的 總功率。最后調(diào)整磨盤間隙使之達(dá)到計(jì)算值。hpd /1控制hpd/1控制的優(yōu)點(diǎn)在于它對(duì)過程量，即漿流量和濃度的波動(dòng)能夠及時(shí)響應(yīng)，響應(yīng)的時(shí)滯減到最小；由于采用流量和濃度信號(hào)輸入，控制精度得到提高；它對(duì)工藝條件的要求低于前面兩種控制方式。為了得到更好的控制效果，實(shí)際應(yīng)用中也可以將它與自動(dòng)功率組成 串級(jí)控制。如圖 2-3。bpd/i圖2-3 hpd/1與功率串級(jí)控制上述三種方式都是選擇某一間接物理量作為控制目標(biāo)，就穩(wěn)定打漿質(zhì)量和改善打漿 機(jī)的可操作性而言，已經(jīng)能夠取得一定效果。由于比能量只能間接、粗略地反映打漿過程，它無法補(bǔ)償原料物性的變化和磨盤刀 具磨損對(duì)打漿性質(zhì)的影響

6、，因此，從原理上說，它只是一類比較初級(jí)的打漿過程控制方案。 雖然，這類方案的缺陷往往試圖以離線打漿度和濕重測(cè)量來彌補(bǔ)，但離線測(cè)量人為因素影響大，時(shí)間滯后大，所取試樣也很難準(zhǔn)確反映紙漿的真實(shí)情況。因此，靠離線測(cè)量值修正 比能量設(shè)定值的方法并不能從根本上改變比能量控制的被動(dòng)局面。2. 游離度控制為了克服比能量控制不能補(bǔ)償原料物性變化的不足.出現(xiàn)了游離度控制。以游離度測(cè)量?jī)x在線測(cè)量紙漿游離度，根據(jù)測(cè)量值與游離度設(shè)定值的偏差來調(diào)整磨盤間隙，使紙漿質(zhì)量穩(wěn)定。它對(duì)比能量控制的反饋信號(hào)作了改進(jìn)，以游離度信號(hào)取代打漿機(jī)電機(jī)功率信號(hào)， 是打漿質(zhì)量控制系統(tǒng)。盡管游離度已實(shí)現(xiàn)了在線測(cè)量，由于測(cè)量機(jī)理等原因，測(cè)量頻率

7、仍只達(dá)到數(shù)分鐘一次。 因此，游離度控制通常與比能量控制相結(jié)合，組成串級(jí)控制。游離度控制作為主回路給定比能量設(shè)定值，由比能量控制副回路去調(diào)整磨盤間隙。故又稱為游離度一比能量控制。圖2-4為游離度和自動(dòng)功率控制結(jié)合的串級(jí)控制圖。圖2-4游離度和功率串級(jí)控制3. 配套設(shè)施的控制在打漿過程中，為了實(shí)現(xiàn)打漿過程的均勻，需要對(duì)進(jìn)漿濃度和流量進(jìn)行控制。低濃打漿低濃打漿過程中，進(jìn)漿濃度可通過調(diào)節(jié)原漿池出口的清水閥開度來實(shí)現(xiàn)。對(duì)于漿流 量，可以控制磨漿機(jī)的進(jìn)漿量，也可以控制其出漿量。前一種方法往往會(huì)引入空氣，引起 磨漿機(jī)的負(fù)荷不足，降低打漿效率。故生產(chǎn)中多采用后一種方式。出漿量通過對(duì)盤磨機(jī)出口流量調(diào)節(jié)閥的控制來

8、實(shí)現(xiàn)。圖3-5所示。上述控制器可采用常規(guī)的PI控制器，控制器參數(shù)可在現(xiàn)場(chǎng)整定得到。由于濃度、流量、功率調(diào)節(jié)時(shí)存在一定的耦合問題，根據(jù)工藝要求，在生產(chǎn)時(shí)一般 先投濃度控制，再投流量控制，最后投功率控制。器 量制 瀟控圖3-5低濃打漿的進(jìn)漿濃度和流量控制-高濃打漿高濃打漿過程由于多了濃縮機(jī)環(huán)節(jié)，進(jìn)漿量由高濃濃縮機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定， 還必須保證濃縮機(jī)內(nèi)的漿位和進(jìn)漿濃度基本不變。故需要對(duì)原漿池出口濃度、濃縮機(jī)的進(jìn)漿濃度、漿位、 轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制；此外還要根據(jù)低濃磨漿生產(chǎn)的要求對(duì)高濃成漿池出口濃度進(jìn)行控制。這其中，原漿池和成漿池出口濃度控制通過調(diào)節(jié)相應(yīng)出口的稀釋水閥門開度實(shí)現(xiàn)，女口圖2 6所示；濃縮機(jī)進(jìn)漿濃度通過調(diào)

9、節(jié)高位箱出漿閥或白水池左出口水閥開度實(shí)現(xiàn)，如 圖27所示；濃縮機(jī)漿位控制則通過調(diào)節(jié)其進(jìn)漿閥門開度實(shí)現(xiàn)，如圖2 8所示；濃縮機(jī)轉(zhuǎn)速控制通過改變送給變頻調(diào)速機(jī)的控制信號(hào)來實(shí)現(xiàn)，如圖2 8所示。漿泵圖2 6原漿池和成漿池出口漿濃度控制圖2- 7液度控制器高位箱料門白水閥白水池往濃縮機(jī)濃縮機(jī)進(jìn)漿濃度控制鞘速 控制器變頻液縮機(jī)調(diào)速機(jī)圖2 8濃縮機(jī)漿位和轉(zhuǎn)速控制上述控制器可采用常規(guī)的PI控制器，控制器參數(shù)可在現(xiàn)場(chǎng)整定得到。由于濃縮機(jī)的進(jìn)漿濃度、漿位和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)存在一定的耦合問題，根據(jù)工藝要求，在生產(chǎn)時(shí)一般先投轉(zhuǎn)速控制，再投漿位控制，最后投濃度控制。4. 打漿過程的優(yōu)化控制打漿過程優(yōu)化控制， 根據(jù)盤磨機(jī)打漿

10、比邊緣負(fù)荷理論(Specific Edge Load Theroy，即SEL理論)，首先建立打漿過程的比能量和比負(fù)荷動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型及成漿打漿度和濕重軟測(cè) 量模型。 根據(jù)以上模型控制成漿質(zhì)量， 就需要穩(wěn)定地控制打漿比負(fù)荷和比能量， 即控制盤 磨機(jī)的進(jìn)漿濃度、 進(jìn)漿流量和磨漿功率。 基于原漿的分散性等因素， 利用成漿打漿度和濕 重的軟測(cè)量模型，對(duì)成漿質(zhì)量進(jìn)行在線估計(jì)（預(yù)報(bào)） ，并據(jù)此調(diào)整打漿比負(fù)荷和比能量控 制設(shè)定值。 由于盤磨磨損， 使打漿過程成為一個(gè)變模型對(duì)象， 為了更有效地對(duì)這樣一個(gè)快 速及模型不確定性對(duì)象實(shí)現(xiàn)有效控制，采用了 MIMO 系統(tǒng)多模型模糊加權(quán)控制策略，該 策略對(duì)打漿過程具有較強(qiáng)的

11、魯棒性并跟蹤迅速。打漿過程的比能量和比負(fù)荷動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型在已有的設(shè)備 （如雙盤磨機(jī)） 和工藝條件下， 利用先進(jìn)的控制技術(shù)來提高成漿的質(zhì)量 就是本優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則。 對(duì)優(yōu)化控制， 首先要建立打漿過程的數(shù)學(xué)模型。 依據(jù)比 邊緣負(fù)荷理論（簡(jiǎn)稱 SEL 理論），比邊緣負(fù)荷值實(shí)際上表示單位長(zhǎng)度的刀刃叩擊纖維時(shí)所 消耗的有效能量。利用質(zhì)量平衡和能量平衡的原理，根據(jù)已知原漿濃度、流量、盤磨機(jī)進(jìn) 口濃度、流量、盤磨機(jī)進(jìn)出口壓差、進(jìn)出口漿料溫度和盤磨機(jī)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)，獲得打漿過 程的比能量、比負(fù)荷動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。成漿打漿度和濕重的軟測(cè)量 軟測(cè)量原理：根據(jù)一定的優(yōu)化準(zhǔn)則，選擇一組與主導(dǎo)變量有密切關(guān)系的、較易在線

12、精確測(cè)量的過程變量（輔助變量）構(gòu)成一主導(dǎo)變量與輔助變量之間的關(guān)系模型，用輔助變 量值對(duì)主導(dǎo)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)在線估計(jì)， 以解決主導(dǎo)變量無法實(shí)時(shí)檢測(cè)的難題。 成漿打漿度 （表 征漿料的濾水特性）和濕重（表征漿料中纖維平均長(zhǎng)度）是表征成漿質(zhì)量的主導(dǎo)變量。由 于檢測(cè)手段的限制， 我們利用軟測(cè)量手段解決成漿這兩個(gè)指標(biāo)的在線估計(jì)問題。 利用現(xiàn)代 打漿理論（包括比邊緣負(fù)荷理論、比表面負(fù)荷理論等）研究表明，成漿質(zhì)量指標(biāo)值與比負(fù) 荷、比能量的值之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，用這一對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)打漿與濕重的軟測(cè)量。MIMO 系統(tǒng)的多模型模糊加權(quán)控制策略打漿過程是一個(gè) MIMO 多模型過程。利用模糊加權(quán)控制策略，在已知打漿過程

13、各模 型和成漿打漿度和濕重軟測(cè)量模型基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)模糊加權(quán)控制。 首先為描述對(duì)象不確定性的 每個(gè)模型設(shè)計(jì)滿足性能要求的控制器， 其實(shí)際控制作用是各控制器輸出的加權(quán)值， 權(quán)重取 決于各模型與實(shí)際對(duì)象模型的匹配程度， 可根據(jù)各模型的預(yù)測(cè)輸出與實(shí)際輸出的偏差， 經(jīng) 在線識(shí)別而得到。三、系統(tǒng)配置 根據(jù)打漿過程的生產(chǎn)工藝和控制方案、優(yōu)化過程的要求，我們?yōu)榇伺渲冒踩煽康?SunyTDCS9200 集散控制系統(tǒng)來監(jiān)督、控制和優(yōu)化。 SunyTDCS9200 集散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程 控制、邏輯控制、順序控制等功能；具有模塊化柔性設(shè)計(jì)；提供開放數(shù)據(jù)接口、現(xiàn)場(chǎng)總線與 互聯(lián)網(wǎng)接入； 順應(yīng)時(shí)代發(fā)展潮流， 吸收最新電子技術(shù)

14、、 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、 控制技術(shù)， 具有可靠性高、 系統(tǒng)開放、構(gòu)成靈活、界面友好、功能強(qiáng)大、維護(hù)簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：其中控制站負(fù)責(zé)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和完成控制功能，并通過高速、可靠而開放的冗余系統(tǒng)總線網(wǎng)絡(luò)于操作站相連，能夠?qū)崿F(xiàn)于其它集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、上層管理系統(tǒng)的無縫連接。操作員站/工程師站，采用主流工控機(jī)設(shè)備，裝有Win dows 2000Professional操作系統(tǒng)和先進(jìn)的組態(tài)軟件SunyTuch 7.0，友好的人機(jī)界面，實(shí)時(shí)、安全、可靠地對(duì)打漿過程進(jìn)行監(jiān)視、控制，實(shí)現(xiàn)了打漿的優(yōu)化控制和安全操作。四、小結(jié)綜上所述，在制漿造紙的重要工段一一打漿過程使用SunyTDCS9200集散控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)和性能指標(biāo)：特點(diǎn)1實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制依據(jù)比邊緣負(fù)荷理論（SEL理論）建立打漿過程的比能量和比負(fù)荷動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)打漿過程的優(yōu)化控制。2、成漿質(zhì)量指標(biāo)的軟測(cè)量根據(jù)軟測(cè)量原理和現(xiàn)代打漿理論，建立成漿打漿度和濕重的軟測(cè)量模型，并根據(jù)該模型及時(shí)預(yù)報(bào)成漿質(zhì)量。3、優(yōu)越的控制軟件合理的數(shù)學(xué)模型、先進(jìn)的軟測(cè)量技術(shù)、MIMO多模型系統(tǒng)的模糊加權(quán)控制策略。4、先進(jìn)的DCS