CN103331203B

CN103331203B - 湿磨供料控制系统及方法

Info

Publication number: CN103331203B
Application number: CN201310205416.2A
Authority: CN
Inventors: 向平
Original assignee: Gold East Paper Jiangsu Co Ltd
Current assignee: Gold East Paper Jiangsu Co Ltd
Priority date: 2013-05-27
Filing date: 2013-05-27
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2033-05-27
Also published as: CN103331203A

Abstract

本发明提供一种湿磨供料控制系统，该系统一方面根据设定的物料进料量及物料的实际质量流量控制、调节物料泵变频器的频率，从而调节物料泵的转速，以保证物料泵向湿磨机稳定供料。另一方面，该系统根据分散剂的投配比例、分散剂的实际体积流量、分散剂的密度、物料的固含量及物料的密度计算分散剂的投配量。之后，该系统根据分散剂的投配量及分散剂的实际体积流量控制、调节分散剂泵变频器的频率，从而调节分散剂泵的转速，以准确控制分散剂泵向湿磨机输送的分散剂的投配量。本发明还提供一种湿磨供料控制方法。

Description

湿磨供料控制系统及方法

技术领域

本发明涉及一种造纸工艺，尤其涉及造纸工艺中的重质碳酸钙（GCC）湿磨工艺过程的控制。

背景技术

重质碳酸钙（GCC）是造纸工艺中不可缺少的填料之一。重质碳酸钙（GCC）是大理石经粉碎、干磨、泡浆、湿磨等工艺后用于造纸术。湿磨线的工艺控制是保证产品质量的关键环节，在颗粒C95以上产品时，湿磨线分散剂的添加直接影响产品的精度，多加分散剂造成浪费，少加分散剂品质无法保证。目前市场上的湿磨线中，物料进料量控制是质量流量（Kg/Min）或体积流量（L/Min），分散剂的投配是人工设定的质量流量（Kg/Min），但当湿磨物料的固含（密度）或物料进料设定有变化时，分散剂的流量并不跟随进料量而变化，从而会产生分散剂多加或少加的问题，直接造成浪费或品质不稳定。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种湿磨供料控制系统及方法，可以准确控制湿磨工艺中物料供料及分散剂的投配，保证产品质量稳定、避免浪费。

本发明提供一种湿磨供料控制系统，该系统一方面根据设定的物料进料量及物料的实际质量流量控制、调节物料泵变频器的频率，从而调节物料泵的转速，以保证物料泵向湿磨机稳定供料。另一方面，该系统根据分散剂的投配比例、分散剂的实际体积流量、分散剂的密度、物料的固含量及物料的密度计算分散剂的投配量。之后，该系统根据分散剂的投配量及分散剂的实际体积流量控制、调节分散剂泵变频器的频率，从而调节分散剂泵的转速，以准确控制分散剂泵向湿磨机输送的分散剂的投配量。

本发明还提供一种湿磨供料控制方法，该方法一方面根据设定的物料进料量及物料的实际质量流量控制、调节物料泵变频器的频率，从而调节物料泵的转速，以保证物料泵向湿磨机稳定供料。另一方面，该方法根据分散剂的投配比例、分散剂的实际体积流量、分散剂的密度、物料的固含量及物料的密度计算分散剂的投配量。之后，该方法根据分散剂的投配量及分散剂的实际体积流量控制、调节分散剂泵变频器的频率，从而调节分散剂泵的转速，以准确控制分散剂泵向湿磨机输送的分散剂的投配量。

相较于现有技术，本发明提供的湿磨供料控制系统及方法，可以准确控制湿磨工艺中物料供料及分散剂的投配，保证产品质量稳定、避免浪费。

附图说明

图1是本发明湿磨供料控制系统较佳实施例的应用环境图。

图2是本发明湿磨供料控制系统较佳实施例的功能模块图。

图3是本发明湿磨供料控制方法较佳实施例的流程图。

图4是物料的密度-固含对照表。

主要元件符号说明

操作站	1
		湿磨供料控制系统	2
第一接收模块	21
		第二接收模块	22
第三接收模块	23
		第一调节模块	24
第二调节模块	25
		质量流量计	3
体积流量计	4

物料泵变频器	5
		分散剂泵变频器	6
物料存储罐	7
		分散剂罐	8
物料泵	9
		湿磨机	10
分散剂泵	11

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

参阅图1所示，是本发明湿磨供料控制系统2较佳实施例的应用环境图。该湿磨供料控制系统2连接湿磨生产线上的以下设备：操作站1、质量流量计3、体积流量计4、物料泵变频器5及分散剂泵变频器6。质量流量计3连接物料存储罐7及物料泵9。体积流量计4连接分散剂罐8及分散剂泵11。物料泵变频器5连接物料泵9。分散剂泵变频器6连接分散剂泵11。物料泵9及分散剂泵11连接湿磨机10。

操作站1提供一个输入界面（图1中未示出），供操作人员设定物料泵9向湿磨机10输送的物料进料量及分散剂泵11向湿磨机10输送的分散剂的投配比例。设定完成后，操作站1将设定的物料进料量及分散剂的投配比例传送至湿磨供料控制系统2。在本实施例中，物料指的是重质碳酸钙（GCC）。物料进料量指的是物料泵9每分钟供给湿磨机10的物料量，单位为Kg/Min。分散剂的投配比例指的是每千吨物料需要投配的分散剂的重量，单位为Kg/dt。

在本实施例中，操作站1与湿磨供料控制系统2使用过程现场总线（PROFIBUS）或是网络进行通信。图1中的其它设备，例如湿磨供料控制系统2与质量流量计3、体积流量计4之间使用过程现场总线（PROFIBUS）进行通信。

物料存储罐7储存物料并向物料泵9输送物料。质量流量计3实时检测物料存储罐7向物料泵9输送的物料的实际质量流量（单位为Kg/Min）及物料的密度，并将检测得到的数据传送至湿磨供料控制系统2。

分散剂罐8储存分散剂并向分散剂泵11输送分散剂。体积流量计4实时检测分散剂罐8向分散剂泵11输送的分散剂的实际体积流量（单位为L/Min）。

一方面，湿磨供料控制系统2根据设定的物料进料量及物料的实际质量流量控制、调节物料泵变频器5的频率，从而控制物料泵9的转速，以保证物料泵9向湿磨机10稳定供料。

另一方面，湿磨供料控制系统2根据分散剂的投配比例、分散剂的实际体积流量、分散剂的密度、物料的固含量及物料的密度计算分散剂的投配量。分散剂的密度由工作人员在操作站1设定。物料的固含量根据质量流量计3实时检测的物料的密度参照图4的物料“密度-固含对照表”确定。之后，湿磨供料控制系统2根据分散剂的投配量及分散剂的实际体积流量控制、调节分散剂泵变频器6的频率，从而控制分散剂泵11的转速，以准确控制分散剂泵11向湿磨机10输送的分散剂的投配量。

参阅图2所示，是本发明湿磨供料控制系统2较佳实施例的功能模块图。该湿磨供料控制系统2为一个可编程逻辑器件（programmablelogicalcontroller，PLC），其包括第一接收模块21、第二接收模块22、第三接收模块23、第一调节模块24及第二调节模块25。模块21-25包括计算机程序化指令，该湿磨供料控制系统2的存储器（图中未示出）存储这些计算机程序化指令、处理器（图中未示出）执行这些计算机程序化指令，提供湿磨供料控制系统2的上述两个方面的功能。以下结合图2及图3说明模块21-25的具体功能。

参阅图3所示，是本发明湿磨供料控制方法较佳实施例的流程图。该方法主要包括步骤S10-S80，其中，步骤S20-S40是涉及控制物料泵9向湿磨机10稳定供料的流程，步骤S50-S80是涉及控制分散剂泵11向湿磨机10输送的分散剂的投配量。

步骤S10，第一接收模块21接收操作人员通过操作站1设定的供料控制参数，包括物料泵9向湿磨机10输送的物料进料量、分散剂泵11向湿磨机10输送的分散剂的投配比例及分散剂的密度。如前所述，物料进料量指的是物料泵9每分钟供给湿磨机10的物料量，单位为Kg/Min。分散剂的投配比例指的是每千吨物料需要投配的分散剂的重量，单位为Kg/dt。操作人员设定好所述供料控制参数后，物料泵9及分散剂泵11启动。在本实施例中，由操作人员手动执行启动操作。在其它实施例中，也可以设置自动启动程序控制物料泵9及分散剂泵11的启动。

步骤S20，第二接收模块22接收质量流量计3实时检测的从物料存储罐7进入物料泵9的物料的实际质量流量及物料的密度。

步骤S30，第一调节模块24根据设定的物料进料量及物料的实际质量流量计算、调节物料泵变频器5的频率。在本实施例中，第一调节模块24应用PID（比例、积分、微分调节器）算法1执行计算、调整操作，公式如下：

PID算法1：LMN1=Kp(e1(t)+1/Ti∫e1(t)dt+Td*de1(t)/dt)。

其中，LMN1表示物料泵变频器5的频率，范围为0-100%，0-100%对应物料泵变频器5的频率为0-50HZ；e1(t)表示设定物料量与实时检测得到的实际质量流量之间的差值(A1-B1)，B1表示设定的物料进料量，A1表示质量流量计3实时检测得到的实际质量流量；Kp为比例系数；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数。第一调节模块24计算中用到的参数或计算得到的结果存储在湿磨供料控制系统2的存储器中。在开启物料泵9时，物料进料量已设定，第一调节模块24开始执行PID算法1，计算得到物料泵9的初始频率。之后，第一调节模块24根据实时检测得到的实际质量流量与设定的物料进料量之间的差值调整物料泵9的频率。

例如，当A1>B1，即质量流量计3实时检测得到的实际质量流量大于设定的物料进料量时，第一调节模块24减少物料泵变频器5的频率。当A1<B1，即质量流量计3实时检测得到的实际质量流量小于设定的物料进料量时，第一调节模块24增加物料泵变频器5的频率。当质量流量计3检测得到的实际质量流量与设定的物料进料量之间的差值等于零时，第一调节模块24不调节物料泵变频器5的频率。

步骤S40，物料泵变频器5根据计算或调节后的频率控制物料泵9的转速，以控制物料泵9向湿磨机10输送的物料量。

步骤S50，第三接收模块23接收体积流量计4检测的从分散剂罐8进入分散剂泵11的分散剂的实际体积流量。

步骤S60，第二调节模块25根据质量流量计3检测得到的物料的密度参照“密度-固含对照表”（参阅图4）确定物料的固含，根据分散剂的投配比例、分散剂的实际体积流量、分散剂的密度、物料的固含及物料的密度计算分散剂的投配量。分散剂的投配量计算公式如下：

F（SV）=SET（分散剂）*（FGCC（PV）*P（GCC）*G）/P（分散剂）。

其中，F（SV）为分散剂的投配流量；SET（分散剂）为分散剂的千吨设定（定值）；FGCC（PV）为GCC的实际体积流量；P（GCC）为GCC密度；G为物料的固含量；P（分散剂）为分散剂密度。

步骤S70，第二调节模块25根据计算得到的分散剂的投配量及分散剂的实际体积流量计算、调节分散剂泵变频器6的频率。在本实施例中，第二调节模块25应用PID（比例、积分、微分调节器）算法2执行调整操作，公式如下：

PID算法2：LMN2=Kp(e2(t)+1/Ti∫e2(t)dt+Td*de2(t)/dt)。

其中，LMN2表示分散剂泵变频器6的频率，范围为0-100%，0-100%对应分散剂泵变频器6的频率为0-50HZ；e2(t)表示计算得到的分散剂的投配量与实时检测得到的分散剂的实际体积流量之间的差值(A2-B2)，B2表示计算得到的分散剂的投配量，A2表示体积流量计4实时检测得到的分散剂的实际体积流量；Kp为比例系数；Ti为积分时间常数；Td为微分时间常数。第二调节模块25计算中用到的这些参数或计算得到的结果存储在湿磨供料控制系统2的存储器中。在开启分散剂泵11时,分散剂投配比例已设定，第二调节模块25开始执行分散剂的投配量计算公式及PID算法2，计算得到分散剂泵11的初始频率。之后，第二调节模块25根据实时检测得到的分散剂的实际体积流量与计算得到的分散剂的投配量之间的差值调整分散剂泵11的频率。

例如，当A2>B2，即体积流量计4实时检测得到的分散剂的实际体积流量大于计算得到的分散剂的投配量时，第二调节模块25减少分散剂泵变频器6的频率。当A2<B2，即体积流量计4实时检测得到的分散剂的实际体积流量小于计算得到的分散剂的投配量时，第二调节模块25增加分散剂泵变频器6的频率。当体积流量计4检测得到的分散剂的实际体积流量与计算得到的分散剂的投配量的差值等于零时，第二调节模块25不调节分散剂泵变频器6的频率。

步骤S80，分散剂泵变频器6根据计算或调节后的频率控制分散剂泵11的转速，以控制分散剂泵11向湿磨机10输送的分散剂量。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种湿磨供料控制方法，其特征在于，该方法包括：

第一接收步骤：接收操作人员通过操作站设定的供料控制参数，包括物料泵向湿磨机输送的物料进料量、分散剂泵向湿磨机输送的分散剂的投配比例及分散剂的密度；

第二接收步骤：接收质量流量计实时检测的从物料存储罐进入物料泵的物料的实际质量流量及物料的密度；

第一调节步骤：根据设定的物料进料量及物料的实际质量流量计算、调节物料泵变频器的频率；及

第一控制步骤：物料泵变频器根据计算或调节后的频率控制物料泵的转速，以控制物料泵向湿磨机输送的物料量；

其中，该方法还包括：

第三接收步骤：接收体积流量计检测的从分散剂罐进入分散剂泵的分散剂的实际体积流量；

第二计算步骤：根据分散剂的投配比例、分散剂的实际体积流量、分散剂的密度、物料的固含量及物料的密度计算分散剂的投配量；

第二调节步骤：根据计算得到的分散剂的投配量及分散剂的实际体积流量计算、调节分散剂泵变频器的频率；及

第二控制步骤：分散剂泵变频器根据计算或调节后的频率控制分散剂泵的转速，以控制分散剂泵向湿磨机输送的分散剂量。

2.如权利要求1所述的湿磨供料控制方法，其特征在于，所述第一调节步骤包括：

当质量流量计检测得到的物料的实际质量流量大于设定的物料进料量时，减少物料泵变频器的频率；及

当质量流量计检测得到的物料的实际质量流量小于设定的物料进料量时，增加物料泵变频器的频率。

3.如权利要求2所述的湿磨供料控制方法，其特征在于，所述第一调节步骤对物料泵变频器的频率的计算、调节是依据PID算法1：LMN1＝Kp(e1(t)+1/Ti∫e1(t)dt+Td*de1(t)/dt)，其中，LMN1表示物料泵变频器的频率，e1(t)表示设定物料量与实测流量之间的差值，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数。

4.如权利要求1所述的湿磨供料控制方法，其特征在于，所述第二计算步骤包括：根据质量流量计检测得到的物料的密度参照物料的“密度-固含对照表”确定物料的固含量。

5.如权利要求1所述的湿磨供料控制方法，其特征在于，所述第二调节步骤包括：

当体积流量计检测得到的分散剂的实际体积流量大于计算得到的分散剂的投配量时，减少分散剂泵变频器的频率；及

当体积流量计检测得到的分散剂的实际体积流量小于计算得到的分散剂的投配量时，增加分散剂泵变频器的频率。

6.如权利要求5所述的湿磨供料控制方法，其特征在于，所述第二调节步骤对分散剂泵变频器的频率的计算、调节是依据PID算法2：LMN2＝Kp(e2(t)+1/Ti∫e2(t)dt+Td*de2(t)/dt)，其中，LMN2表示分散剂泵变频器的频率，e2(t)表示计算得到的分散剂的投配量与实时检测得到的分散剂的实际体积流量之间的差值，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数。

7.一种湿磨供料控制系统，其特征在于，该系统包括：

第一接收模块，用于接收操作人员通过操作站设定的供料控制参数，包括物料泵向湿磨机输送的物料进料量、分散剂泵向湿磨机输送的分散剂的投配比例及分散剂的密度；

第二接收模块，用于接收质量流量计实时检测的从物料存储罐进入物料泵的物料的实际质量流量及物料的密度；及

第一调节模块，用于根据设定的物料进料量及物料的实际质量流量计算、调节物料泵变频器的频率，从而控制物料泵的转速，以控制物料泵向湿磨机输送的物料量；

其中，该系统还包括：

第三接收模块，用于接收体积流量计检测的从分散剂罐进入分散剂泵的分散剂的实际体积流量；

第二调节模块，用于根据分散剂的投配比例、分散剂的实际体积流量、分散剂的密度、物料的固含量及物料的密度计算分散剂的投配量；及

第二调节模块，还用于根据计算得到的分散剂的投配量及分散剂的实际体积流量计算、调节分散剂泵变频器的频率，从而控制分散剂泵的转速，以控制分散剂泵向湿磨机输送的分散剂量。

8.如权利要求7所述的湿磨供料控制系统，其特征在于，所述第一调节模块执行以下操作：

9.如权利要求8所述的湿磨供料控制系统，其特征在于，所述第一调节模块对物料泵变频器的频率的计算、调节是依据PID算法1：LMN1＝Kp(e1(t)+1/Ti∫e1(t)dt+Td*de1(t)/dt)，其中，LMN1表示物料泵变频器的频率，e1(t)表示设定物料量与实时检测得到的物料的实际质量流量之间的差值，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数。

10.如权利要求7所述的湿磨供料控制系统，其特征在于，所述第二调节模块根据质量流量计检测得到的物料的密度参照物料的“密度-固含对照表”确定物料的固含量。

11.如权利要求7所述的湿磨供料控制系统，其特征在于，所述第二调节模块调节分散剂泵变频器的频率包括：

12.如权利要求11所述的湿磨供料控制系统，其特征在于，所述第二调节模块对分散剂泵变频器的频率的调节是依据PID算法2：LMN2＝Kp(e2(t)+1/Ti∫e2(t)dt+Td*de2(t)/dt)，其中，LMN2表示分散剂泵变频器的频率，e2(t)表示计算得到的分散剂的投配量与实时检测到到的分散剂的实际体积流量之间的差值，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数。