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May

2010

电磁流量计在造纸行业的应用

作为专业的流量计制造商,经现场考察发现,在那些从国外引进的成套设备中,液体的计量大多数采用了电磁流量计。国内的大中型造纸企业也已逐步地开始完成了电磁流量计替代传统的差压流量仪表的过程,同时向制造商提出了更高的使用和计量性能要求,从而又促进了电磁流量计的技术进步。目前一家35万吨规模的造纸厂,电磁流量计使用已达到400台。
    
  除主流程外,近年来随着环保法规越来越严格,多数造纸企业都建有废液处理工艺。调查发现电磁流量计在造纸厂中几乎所有的工段都有使用。
  
1、备料过程
    
  备料工段主要任务是将不同的原料制成浆料。电磁流量计在制浆过程中主要是参与对打磨浆、水和酸或碱的流量测量。一般经过机械打磨后浆料的温度要达到80℃。当以木材或草料等材料作为原料制浆时往往还要经过蒸煮工艺。由于蒸煮液为碱如Ca(OH)2或Na0H溶液,浆液均呈碱性,所以电磁流量计多采用耐高温的聚四氟乙烯衬里和分体型的结构式。在电极材料的选择上要考虑选耐腐蚀性强的材质。碱性浆料一般选用哈氏合金Hc、钛材Ti等材质,切不可选用钽电极;而如果测量酸性浆液时,要求不高的话也可选耐酸钢316SS。
  
  通常国内也有不少企业采用废纸制浆,即将废纸打浆后再进行洗涤漂白处理,这里电磁流量计主要用于测量参与打浆后的加水流量。水大多为附近的江河水稍加处理后就参与运行,所以水质较差,但没有腐蚀性,电磁流量计采用常规的橡胶衬里和不锈钢电极即可;而对参与脱墨过程的脱墨剂(常见的脱墨剂有Na0H、Na2SiO3、Na2O2或H2O2)测量时,电磁流量计的电极和衬里的选择就要慎重。以典型的35吨规模纸厂为例,备料过程中的电磁流量计使用数量较多,大致在50-60套之间。
  
2、筛选漂白工段
    
  单以使用的数量排序,筛选洗涤工段应属第一。以典型规模35万吨纸厂为例,这两个工段的电磁流量计使用数量要达到250套左右。
   
  电磁流量计使用在从各备料车间进入抄纸车间的各浆池的流入量和从各浆池流出配浆池的流量测量点,共有五种浆料(化浆、脱墨浆、CTMP、机浆、损液浆)参与配浆过程。这里机浆和CTMP浆的温度高达50-80℃,流量计衬里材料应考虑选用PFA或PTEE。
   
  在浆液配比过程中各厂家为得到不同质量的纸张,采用不同的浆液配比浓度。但往往由于一种浆料的细微超差而导致成品不合格,从而造成了更大的物料和经济损失。所以各生产厂对这一环节都非常重视,在每一根参加配比的管线中都装有电磁流量计测量流入配浆总管的瞬时和总量流量,同时还在配浆管的下端部安装在线浓度计以检测配浆效果。如果一旦预定的浓度有偏差,立即调节阀门的开度以调整相应的浆料流量。这城不令要求电磁流量计精度高,同时要求良好的重复性和动态响应性。在上述场合,电磁流量计的口径一般在DN50-DN150之间。
   
  配浆后的筛选过程即为习称的抄纸过程。在这一过程中纸浆浓度常影响流量测量。我们发现浓度大于3%的纸浆在用常规的低频方波励磁频率(如25Hz)或双频励磁以改善晃动现象。以DN300的电磁流量计测量浓度3.5%的瓦楞板纸为例,用常规的1/32工频时,瞬时流量的晃动量高达10.7%,当选用频率可更改的电磁流量计将其励磁频率改动到1/2工频时,晃动量即改善到1.9%,效果十分明显。在抄纸工段,由于配浆、抄纸过程中需要对冷却水、明矾和滑石粉等作流量监测,所以其使用数量在造纸厂中最多,在本例中达到200套左右。
   
  为保证纸张的白度均匀细致,要添加不同的添加剂、分散剂和漂白剂。与食品工业中添加剂的使用情况一样,这些添加液的流量小,腐蚀性强,所以绝大多数都选用PTEE衬里和PFA衬里。因为H2O2的强氧化性,所以经常被造纸厂选作漂白剂,但H2O2对金属材料的腐蚀性特别强。出于防腐的考虑,工程师们很喜欢选用Pt作为电极材料。但实际使用的情况证明,当过程压力小于0.3MPa时,Pt电极会同H2O2发生反应,会在电极表面形成一层气雾,我们称其为触媒反应。这时输出信号会有很大波动。但选用钽(Ta)电极就没有上述问题了。如果我们在换用NaOH溶液时选用了钽电极,那么情况就不那么乐观了,因为碱液会使钽电极产生表面效应。SGAIC校准实验室的数据表明,钽电极在测量一般的水时其零点的变动也要超过其他电极数十倍。小口径电磁流量计安装时要特别注意同心度。在上例中采用DN10的小口径电磁流量计测量这些添加剂均可以获得较理想的效果。在国外的造纸生产线上,这些场合也有不少选用科里奥利质量流量计的实例。
   
  经过多年实践,电磁流量计在造纸领域普遍选用的是PTFE或其他氟塑料衬里:电极则依照不同的液体性质分别选择。SGAIC在造纸行业中使用的数千套电磁流量计的统计超过85%选用了PTFE,实际效果令人满意。虽然在国外造纸厂中某些重要的小流量计量一部分采用了得里奥利质量流量计,但电磁还是占着造纸行业液体计量的主导地位。绝大多数的使用问题出现在初期的选型和不当安装。如电极或衬里材料的不匹配等(如表)以及如不满管、直管段长度不够、小口径安装时的不同心度等,这些常是电磁流量计未能正常运行的主要因素。
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14

May

2010

MIEN系列交换机在水处理自动化控制系统中的应用

 1、概述:
  由于自动化控制系统正逐步覆盖各个行业领域,同时随着信息技术的飞速发展,要求企业从现场控制站点到远端控制站点能实现安全可靠的数据传输,工业以太网技术提供一个快速稳定的通讯构架。在水处理自动化控制系统也得到了广泛的推广应用,并将成为今后工业控制通信的主要发展方向。
  工业现场环境对工业控制网络的可靠性和安全性要求非常高,要求工业以太网有快速的冗余功能;迈威光电的MIEN系列工业以太网交换机的专为复杂恶劣工业环境设计,具备可靠的环网冗余和电源冗余功能,成为工业控制通信的理想选择。

  2、迈威解决方案特点:
  1)MIEN系列工业以太网交换机提供可靠的光传输接口,远距离传输,抗电磁干扰。
  2)采用自愈环网技术,快速自愈保护,自愈时间小于100ms,提供工业控制通信的可靠性和安全性。
  3)支持无阻塞交换,提供最稳定的线速传输性能,满足工业控制高实时需求。
  4)抗击强电磁干扰和浪涌,在-40℃~85℃的环境温度中稳定运行,适合恶劣环境下应用。
  5)双电源冗余设计,支持更宽的电源输入范围,确保供电安全;无风扇设计,密封性好,避免施工现场异物落入造成短路。
  6)支持自动报警输出,远程监视,远程维护;
  7)坚固的单肋铝质外壳设计,支持DIN轨和壁挂安装。

 

 
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14

May

2010

三维力控控制策略在锅炉控制系统中的应用

摘要:由于锅炉在生产生活中占有及其重要的地位,而其控制系统的好坏直接决定着锅炉的运行状况,所以良好的控制系统是至关重要的。在传统的锅炉控制系统的方案设计中,通常采用DCS、PLC或智能仪表内部整合的控制算法完成一系列的PID控制,但是仍有它们的不足之处。首先,这些控制设备内部的控制策略修改起来很不方便,有些控制策略在系统运行期间甚至是不允许修改的。其次,这些控制设备的控制能力与它的成本成正比率关系,低廉的设备只能完成一些简单的常规控制,而且逻辑操作速度不高,控制算法种类也偏少。这些缺陷严重制约着设备性能的发挥。而借助力控控制策略丰富的算法,就可以弥补这些设备在运算、控制能力上的不足。
  
关键词:三维力控 组态软件 控制策略 锅炉 三冲量 PID
  
一、 引言:
  众所周知,工业过程控制系统的安全性、稳定性、准确性和经济性是企业考虑的重中之重,是衡量系统是否可行的重要指标。随着工业自动化整体技术水平的提高,方案的选择范围增多,但据不同的要求和不同的侧重点,最优方案始终是我们的首选。其中以三维力控自动化监控组态软件为上位机的控制系统中,在保证系统的安全性、准确性和稳定性的同时,也保证了项目投资成本的最小化。
  
二、力控组态软件简介
  力控是运行在Windows98/NT/2000/XP操作系统上的一种组态软件。使用力控,用户可以方便、快速地构造不同需求的数据采集与监控系统。组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件,它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,能以灵活多样的组态方式(而不是编程方式)提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法,其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能,并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O设备,与高可靠的工控计算机和网络系统结合,可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口,进行系统集成。
  力控控制策略是应用工程运行中的进程之一,与力控实时数据库、IO采集一起构成了整个控制系统,完成采集数据、处理数据及控制输出。
  
三、系统特点
  在锅炉控制系统中,锅炉汽包水位的控制、过热蒸汽的温度控制、燃料量流量的控制和送风流量的控制是控制重点,下面就汽包水位控制过程进行分析,明确控制对象、操作量和被调量等参数,用类似方法可分析其它的控制过程。
  锅炉汽包水位控制:汽包水位调节系统的主要任务是使给水量与锅炉蒸发量保持平衡,并维持汽包水位在工艺规定的范围内。由此分析出锅炉的受控变量为汽包水位,操纵变量是给水流量。汽包水位是锅炉运行的主要指标,水位过高或过低都会带来比较严重的后果。所以通常采用三冲量控制方案,即分别对给水流量、蒸汽流量和水位进行控制,控制系统结构如图一示:




图一 汽包三冲量控制图

  三冲量控制实际上是前馈蒸汽流量和串级控制组成的复合控制系统,系统如图二所示,




图二 系统图

  
四、方案设计
  明确整个控制流程和控制对像,就可以开始设计方案了。在早的控制系统中多由模拟PID调节器、PLC和智能仪表等完成PID控制;随着工业自动化软件的发展兼各种智能设备、通讯附件功能的完善,充分利用计算机的能力,使本来由硬件完成的功能慢慢转移到计算机处理中,尤其表现在大量数据处理的系统中。目前,以力控控制策略为上位机的控制系统已成功运行,系统的结构如下图示:



  力控控制策略编辑器采用了算法块图的形式,设计简单、操作方便、无需编写脚本,根据系统控制流程就可快速地完成。 
  
五、软件实现三冲量PID调节
具体步骤如下:




图四 控制策略编辑窗口

说明:
1. 左边是个树型列表
(1)“工具”下是分类的算法块
(2)“策略管理”下是策略窗口
2.右边是当前策略编辑窗口
1.建立数据库变量:运行力控开发系统或者实时数据库开发系统,进入数据库组态环境DbManage,如图所示:




图五 建立数据库IO点

说明:(1).主要功能是将点与设备IO点建立一对一的关系、点参数设置、参数保存方式及其它处理方法;(2).数据库点可分区域、分单元及分组显示,一方面方便自己区分、快速浏览;另一方面方便报警记录查询、总貌浏览和历史曲线查询。
2.建立PID控制回路:进入控制策略编辑窗口,将PID控制器拉至右边策略窗口,或者先点击PID控制器,再点击策略窗口欲绘制算法块的位置。如图六所示:




图六 添加PID控制器

3.设置PID算法块属性及参数,PID算法块的主要属性列表如图七所示:



4.PID控制器的信号输入和输出的连接,具体步骤如下:
4.1绘制PID功能模块一样,绘制数据库输入变量和数据库输出变量,也可以绘制“变量”下的其它的变量块,方法类同,这里仅以数据库变量为例,如图十三所示:




图十三 绘制数据库输入输出块

4.2 正确选择数据库输入输出变量及参数,这些变量都是在数据库中已定义的点,点有很多的参数,变量就是点的某一参数值,选择方法如图十四所示:




图十四 选择数据库变量

4.3 各算法块的连接方法:将鼠标放在算法块端子处,稍停片刻,若为输入端子,则鼠标变成in,若为输出端子,则鼠标变成out,此时,双击鼠标一次,再将鼠标转致另外算法块的端子,双击鼠标,若成功,则两端子间出现白色虚线,将鼠标移致别处,则算法块间出现一条白色实线。如图十五所示:




图十五 已建立连接的算法块

注意:
连完线后,检查是否有虚接现象
4.4 简单的单PID控制回路已经完成,保存,编译。
5.界面组态
控制策略完成后,数据库组态“DBManage”中发生了如下变化:



说明:增加了以算法块为变量点的控制策略区域
5.1 双击PID点,可以查看PID点参数:




图九 PID0点的基本参数属性页

5.2 PID点的参数与PID控制器的属性的对应关系,如表一:




表一 PID点主要参数表

5.3 为方便PID回路的调节,画面设计如下:



参数详细说明见图七及表一
6.编译、运行。
  
六、结束语
  力控控制策略在成本、开放性、灵活性、功能和界面等方面给企业用户提供了最佳的控制系统解决方案。我们通过采用力控组态软件建立了装置的生产实时数据库系统,在系统的设计中实时数据库和控制策略间是交互的,它们之间存在着如何建立连接的问题,即控制策略算法块需要以实时数据库为输入输出,同时实时数据库也需要取得算法块的参数,方便运行中动态修改,这样才能确保系统稳定地运行。
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May

2010

基于zigbee水文水利监测无线数据传输网络

一、应用需求
  我国对于江河水文的监测非常重视,在原有的水文监测点的基础上,各地的水文监测站纷纷建立了一些无人值守的水文检测点,以监测更广的水文和水利情况,包括水流速度、水面高度、水质、流量、潮位、降水量等参数。
二、系统组成
  水文与防汛监测系统由流域管理中心、分中心(各县市)监测站、现场水文遥测单元构成一套三级网络。系统的建成,将改善水文信息的收集、传递和处理手段,缩短数据收集和预报作业所需的时间,提高信息收集和传递的可靠性,提高流域防汛信息处理能力。
  流域管理中心通过计算机局域网或广域网与各地分中心监测站之间进行数据传输,每隔一段时间对各分中心监测站的数据进行收集,并主要为以下应用系统提供数据:
防汛信息收集处理系统
汛情监视系统
防汛会商显示系统
信息查询系统
气象服务系统
洪水预报调度系统
灾情评估系统等
  
三、通讯网络
  中心监测站由服务器、监控终端及其他网络设备构成的局域网作为水文监测中心,通过ZIGBEE 无线方式,能在很短的时间内完成一次辖区范围内各监测站的扫描,监测水文遥测系统的工作状态,并能判断各设备是否正常工作,可方便扩充,并能实现状态采集和遥控输出。分中心流域管理中心通过有线方式、GPRS/CDMA或单边数传电台通信模式接受流域中心管理,与各水文遥测单元(HTU)以无线ZIGBEE 方式通信,除可正常采集数据外,还可对各监测单元进行远程组态配置,修改设定。
  
四、通讯网络-网络拓扑


  
五、通讯网络-网络介绍
  各水文遥测单元(监测点)根据防汛水文监测要求,安装在河流、水库的指定地点,以野外无人值守方式工作,配备一台数据采集单元、和雨量计、水位计、风向风速计等水文监测仪表,本站可保留六个月以上数据,通过ZIGBEE 无线通讯自动组网,转发。
  在网络中配置一台传输节点,所有数据通过ZIGBEE网络传递至传输节点,通过传输节点配置的有线网络设备、GPRS/CDMA无线模块、或短波数传电台传送至监控中心。
  监测点上级监测站(分中心)的控制,任意设定测试时段,校准机时上下一致。
  系统供电具有双电源系统和蓄电池以及太阳能电池,停电时太阳能电池自动供电,确保正常有效工作。对山区和距离较远的监测点,还有遥测中继站(传输节点),能接受并转发信号,亦由太阳能电池供电,保持长期可靠运行。
  
六、通讯网络-传输示意图

  黄色线条为zigbee无线网络传输路径,在信号覆盖范围内zigbee网络可自动组网自动寻找最优路径。
七、zigbee在水文水利监测应用中的技术优势

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14

May

2010

中央空调系统冷却水和冷冻水循环系统节能改造

一、前言
 
作为建筑内部重点耗能设备,中央空调系统的耗电一般要占整座建筑电耗的 40% 以上。而中央空调机组是以满足使用场所的最大冷热量来进行设计的,而在实际应用中绝大多数用户在使用时,冷热负荷是变化的,一般与最大设计供冷热量存在着很大的差异,系统各部分 90% 以上运行在非满载额定状态。传统的中央空调水、风系统均采用调节阀门或风门开度的方式来调节水量和风量,这种调节方式的缺点不仅是消耗大量能量,而且调节品质难以达到理想状态而导致空调的舒适度不良。
利用变频器通过对中央空调的末端空调风机箱、冷冻水 / 冷却水水泵、冷却塔风机、甚至主机驱动电机转速等进行控制调节,从而使空调各子系统风量、水流量等负荷工况参数按负荷情况得到适时调节,不但能改善系统的调节品质,达到阀门、风门节 / 回流调节、变极调速等落后调节方式所不能相比的调节性能,改善空调的舒适性;还能节省大量电能。
 

二、中央空调系统的构成及工作原理
 
制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换,将冷冻水制冷,冷冻水泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中,由风机吹送冷风达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量,与冷却循环水进行热交换,由冷却水泵将带有热量的冷却水送到散热水塔上由水塔风扇对其进行喷淋冷却,与大气之间进行热交换,将热量散发到大气中去,
 
如下图所示:
 
 
 
冷冻水循环系统:由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷冻主机流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道,通过各房间的盘管,带走房间内的热量,使房间内的温度下降。同时,房间内的热量被冷冻水吸收,使冷冻水的温度升高。温度升高了的循环水经冷冻主机后又成为冷冻水,如此循环不已。从冷冻主机流出,进入房间的冷冻水简称为“出水”,流经所有房间后回到冷冻主机的冷冻水简称为“回水”。无疑回水的温度将高于出水的温度形成温差。
 
 
冷却水循环系统 :由冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻主机在进行热交换、使水温冷却的同时,必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收,使冷却水温度升高。冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔,使之在冷却塔中与大气进行热交换,然后再将降温了的冷却水,送回到冷冻机组。如此不断循环,带走了冷冻主机释放的热量。流进冷冻主机的冷却水简称为“进水”,从冷冻主机流回冷却塔的冷却水简称为“回水”。同样,回水的温度将高于进水的温度形成温差。
 
 

三、中央空调变频器节能改造 
 
由于设计时,中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计,并且留10-20%设计余量,然而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下,存在较大的富余,所以节能的潜力就较大,其中,冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载,冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节,存在很大的浪费。  水泵系统的流量与压差以前是靠阀门和旁通调节来完成,因此,不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象,不仅大量浪费电能,而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。为解决这些问题需使水泵随着负载的变化调节水流量并关闭旁通。再因水泵采用的是Y—△起动方式,电机的起动电流平均为其额定电流的3~4倍,在如此大的电流冲击下,接触器、电机的使用寿命大大下降,同时,起动时的机械冲击和停泵时的水锤现象,容易对机械零件、轴承、阀门、管道等造成破坏,从而增加维修工作量和备品、备件费用。
 
1.冷冻系统的改造
 
冷冻系统进行恒温控制。以回水温度信号作为目标信号,使压差的目标值可以在一定范围内根据回水温度进行适当调整。就是说,当房间温度较低时,使压差的目标值适当下降一些,减小冷冻泵的平均转速,提高节能效果。这样一来,既考虑到了环境温度的因素,又改善了节能效果。具体方法是:在保证冷冻机组冷冻水流量所需前提下,确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率,可将其设定为下限频率。水泵电机频率调节是通过安装在系统管道上温度传感器测回水温度。温控器将其与设定值进行比较。当冷冻回水温度大于设定值时,变频器输出上限频率,水泵电机高速运转;当冷冻回水温度小于设定温度时电机以设定的频率工作。
 
2.冷却系统的改造
 
冷却系统变频改造采用两个温度传感器检测冷却水的进水温度和回水温度, 当进水和回水温差大时, 冷却水泵及冷却风机加速运行, 使进水和回水温差保持在5℃左右; 当进水和回水温差偏小时, 降低冷却水泵和冷却风机的速度, 以达到节能的目的。
 

四、 结束语
 

中央空调是现代物业大厦,宾馆商场不可缺少的设施,它能给人们带来四季如春,温馨舒适的每一天,用交流变频调速器对中央空调系统的风机、水泵进行调速改造,不但操作方便、容易、维护量小,而且有显著的节电效果,采用温度湿度传感器,再配上调节器,与变频器构成闭环控制系统,就可以排除人工调节因素的不足,实现高度自动化调节,提高空调的质量和效果。

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May

2010

欧姆龙PLC在河坝闸门控制系统中的应用

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2010

造纸行业自动化解决方案

一、前言 

    纸和纸板是人类文化与信息的重要载体,它的消费水平是衡量一个国家现代化水平和文明建设的重要标志。因此造纸工业的发展水平也直接反映一个国家的国民经济和文明建设的水平。 

    在造纸行业,中控有着完善的解决方案,丰富的工程实施经验。目前中控的控制系统已广泛的应用于造纸行业各个工段,从备料、制浆、造纸、碱回收、污水处理到锅炉发电、化学品制备等。2004年浙大中控缅甸200/日竹浆造纸项目的成功实施,打破了国外公司对制浆造纸全线过程控制的垄断局面。

 

二、控制策略 

      造纸控制系统主要包括制浆过程、碱回收过程和造纸过程的控制。各个工段主要的控制策略如下: 

1、制浆

     制浆就是利用化学或机械的方法,或两者结合的方法,使植物纤维原料离解,变成本色纸浆或漂白纸浆的生产过程。制浆按制浆方法可分为:化学制浆、化学机械制浆、废纸制浆。本文仅针对化学制浆工艺的控制策略进行阐述。

     化学制浆过程所属的蒸煮、洗涤、筛选、漂白工艺复杂,设备繁多,属于典型的轻化工流程工业。其过程控制特点是模拟量的控制及累积计量较多,控制对象具有强滞后特性,比如大容量蒸煮锅的温度、漂白PH值和漂后白度等。中控运用DCS强大的模拟量处理功能和先进的控制算法,成功的实现了制浆过程的难点控制,满足了制浆过程的控制要求。

     1)蒸煮

     蒸煮过程主要是脱木素的过程。蒸煮是制浆过程中的一个重要环节,蒸煮粗浆的质量直接影响后续洗涤、筛选、漂白工序以及成纸的质量和工厂的效益。它分为间歇蒸煮和连续蒸煮两大类。

 

  •  典型间歇立锅蒸煮过程中蒸煮温度对药液在原料中的渗透、蒸煮反应速率、纸浆质量和产量等方面都有明显的影响。为适应不同的原料和纸浆的质量的不同要求,立锅蒸煮过程中温度是按照预定的蒸煮曲线变化的。该曲线按照蒸煮的时间采用分段线性法的方法将控制过程分为:一段升温、小放汽、低压保温、二段升温、高压保温、喷放六段进行分段控制。由于蒸煮温度存在一定程度的滞后,使得蒸煮曲线控制时温度检测点的正确选取直接决定控制成功与否。中控选择了加热器出口的药液温度作为温度检测点,同时利用专家经验对其进行了可靠的补偿,取得了良好的温控效果。

    在蒸煮过程中,压力控制的好坏直接影响温度的控制效果。中控对压力的控制采用了非线性调节规律—变增益PID自动控制的控制策略,在升、降压过程中,改变调节器的增益,使整个回路的增益依然保持不变,可以保证压力回路控制的稳定性。

    DDS蒸煮过程属于典型的间歇批量生产过程。中控开发了批量配方管理专用软件包,并在聚氯乙烯、涂料、乳胶胶水等化工批量生产过程中已得到了成功的应用,可满足DDS蒸煮工程对批量控制的要求。

  • 连续蒸煮

      连续蒸煮按照“逆序(工艺流程)启动,顺序停机”的总体原则对工艺流程的各设备进行开/停机控制与严格的连锁保护。连续蒸煮管控制关键在于:

      湿法配料控制:为了保证原料通过量及原料在计量汽蒸器停留的时间,计量汽蒸器的螺旋轴转速由变颇器调速,使得速度控制准确平滑。

      蒸煮药液系统控制:蒸煮液流量采用比值控制,跟随双螺旋计量器速度变化。蒸煮液槽液位达到上限报警自动停碱液泵。

      蒸煮管压力控制:由进汽调节阀控制实现。蒸煮管压力必须设定联锁,压力高限报警时关闭进汽调节阀。

      蒸煮管液位值控制:由两个出料冷喷放阀调节控制。任一喷放阀皆可实现卸料器内液位自动控制。当液位持续不降时,备用调节阀排放浆料。

    2)洗选                            

      蒸煮后浆料必须经过洗涤、筛选和净化等一系列物理化学处理过程,以除去蒸煮粗浆中含有的蒸煮废液和部分粗渣、泥沙等杂质。典型洗涤设备多段真空洗浆机采用逆流洗涤,主要通过调节与控制上浆浓度、进出浆和稀释水流量、排渣量等,使洗涤系统在满足工艺约束条件下运行在最优状态。筛选净化过程则需要对以下参数:进浆浓度、进浆流量、内部稀释水量、排渣量、进浆、良浆压差进行控制。

    3)漂白

      为了适应成纸的白度要求,本色浆(黑浆)必须通过加入化学药品进行漂白。漂白过程是一个连续的化学反应过程,主要通过控制反应时间、反应温度、反应浓度,来获得提高漂白质量白度与减少对纤维的降解之间的平衡。

 

2、碱回收

      碱回收包括黑液提取、蒸发、燃烧、苛化、石灰回收等过程。

    1)蒸发

      蒸发是把化学制浆过程中分离出来的黑色低浓废液(固形物含量10%左右)通过蒸发的方法浓缩成符合燃烧要求的浓黑液(固形物含量为50%左右)。

      为保证后续燃烧过程的稳定生产,延长设备的清洗周期,以黑液浓度和流量为中心对黑液多效蒸发过程实行有效的自动控制:由于蒸发过程工艺特点复杂并具有非线性、强耦合、大滞后的双输入双输出对象特性,因此采用前馈+反馈预测控制算法,降低对模型依赖性并实现对蒸发过程的在线滚动优化控制;黑液蒸发过程会逐渐使设备、管道结垢因此当热效率降低到一定程度后必须进行水洗或酸洗除垢才能重新工作。系统从蒸发静态模型出发,采用软测量技术间接预测蒸发器的传热系数预报清洗时间。

    2)燃烧

      蒸发过程浓缩后的黑液送到燃烧过程的直接接触蒸发器中,利用烟气和余热进一步把浓黑液浓缩供燃烧。

      中控在实现了对黑液系统、燃烧系统、锅炉引风系统、给水和蒸汽系统、绿液余流等子系统自动控制的同时,并根据燃烧过程工艺特点,采取了以下优化控制策略:

  • 在特殊燃烧过程数学模型基础上,开发了还原区温度自寻优控制策略,以自动寻找还原区优化温度为目标,控制燃烧炉底部进风量以获得最优回收率;
  • “黑炉”监控:“黑炉”是碱回收炉生产操作过程中一个特殊又具有很大危险性的故障,由于黑液燃烧的复杂性加之回收过程中形成的垫层,使黑液燃烧的正常与否与黑液的性质及其状态存在很大的关系,这些影响因素往往难以检测与控制,系统根据已知工艺参数,设计了一套“黑炉”检测、预报及消除控制方案,以保证碱回收炉正常运行。
    3)苛化和石灰回收

      苛化过程是把绿液中的硫酸钠与石灰作用生成蒸煮所需的苛化纳,石灰回收过程的作用是把苛化过程中分离的白泥(碳酸钙)在高温下焙烧成石灰(氧化钙)供苛化过程回用,石灰回收过程的主要目的是在保证焙烧问题的条件下提高热效率、以最少的燃料消耗获得高质量的石灰,系统实现苛化和石灰回收自动控制。碳酸钙在转窑中进行煅烧,分解碳酸钙为氧化钙。控制对象主要为反应物加入量(绿液浓度和流量同石灰的比例加入量)、反应时间、反应温度;而转窑控制主要为白泥进料量和水分控制、燃油和空气调节、引风控制。

 

 

3、造纸过程

      造纸由纸料制备和纸的抄造两大部分组成。纸料制备过程的几个工序包括浆板疏解、浆料的打浆、配浆、助剂填料添加过程等。纸的抄造包括上网前的处理(包括纸料的调量和稀释,净化和和筛选、除气、消除脉冲压力等过程。

 

    1 打浆

      打浆是纸浆通过机械作用以改变其物理特性的加工过程,需要控制的主要指标是打浆度。影响打浆度的因素很多,主要是打浆设备的形式以及定子与转子的刀间间距,纸浆的浓度和通过量等。从自动调节的角度出发,首先把纸浆的浓度和通过量固定下来,调节对打浆度影响最大的打浆设备的刀间距离,以稳定打浆度。

    2)配浆

     配浆过程控制指不同的纸浆、填料、胶料、染料等添加物料,以一定的百分数配比形成混合浆,以适应抄造不同要求的纸种。配浆方式主要有连续和间歇两种。

  • 连续

    流量控制系统:浆料和添加物料的浓度在送到配比系统前已经调节稳定,设置流量控制系统调节进浆流量;

    比值控制系统:把配料系统分为浆料配比和添加物料配比二段,在这两段过程中分别设置比值控制系统进行配比控制;

    液位调节系统:通过调节混合浆池来浆总流量以控制纸机浆池液位。

  • 间歇

      几种浆料和添加物料在混合浆池中混合,由于浆池加入体积较大,使用混合池的液位法以计量加入量,采用顺序控制的方法控制各种配料用量,根据加入顺序发出信号开关各种物料调节阀。

    3)流送

      把抄前浆池中的成浆经高位箱、上浆泵(或冲浆泵)、多段除砂、压力筛、流浆箱等均匀地喷向网部。成纸的均匀度取决于纤维在流浆箱中分散程度和流浆箱唇口喷浆均匀度。流浆箱是造纸机成型部的关键设备,它的控制质量直接影响到成纸的匀度、强度等质量指标。

      气垫流浆箱的控制系统为双输入双输出系统,控制变量是总压和液位,由于这两个变量之间存在严重的关联(耦合),中控通过解耦算法可消除二个变量之间的关联,使系统在短时间内达到平衡。

      流浆箱液位通过控制进浆流量来达到液位的稳定,总压通过变频器调节电机转速,控制进气量大小,来达到总压的稳定。流浆箱的浆网速比能自动适应纸机的不同网速并可根据纸机网速自动设定浆位,从而改善了纸的匀度,方便了操作。

 

 

 

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