CN104264525B - 一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统及控制方法 - Google Patents

一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统及控制方法，该系统分别控制第一排汽阀和第二排汽阀，当实际压差低于设定值时，烘缸积水预警，并通过压差控制器打开第一排汽阀，当打开第一排汽阀仍达不到所需的排水压差，则分段逐渐打开第二排汽阀，直到压差维持在高于设定值，预警消除；若第二排汽阀百分之百全开时，压差仍维持不在预定范围内，则将供气压力的设定值增加10％；如果压差仍小于预定范围的下限，检修虹吸管、扰流棒等烘缸排水装置。该系统结构简单、实施方便，通过控制烘缸进出口压力差，可有效解决烘缸积水问题，提高烘缸的干燥效率、节能效率以及纸张质量。

Description

一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种造纸机烘缸积水处理系统，具体涉及一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统及控制方法。
背景技术
在多烘缸纸机的干燥部中，烘缸是依靠其内部的热蒸汽来提供热量的，其内部通入的蒸汽因释放热量而形成凝结水。大量的凝结水在烘缸内部聚集，如不及时排出，则造成烘缸积水。积水会导致干燥系统的干燥效率、节能效率、纸张质量甚至对整个纸机的效率都有重要的影响。因此，烘缸的高效排水是保证干燥部正常运行的必要条件。烘缸积水不能正常排出的根本原因是烘缸进出口压力差不能满足要求。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统及控制方法，该系统通过控制烘缸进出口压力差，可有效解决烘缸积水问题，提高烘缸的干燥效率和节能效率，同时提高纸张质量。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统，包括烘缸组和闪蒸罐，烘缸组包括若干串联的烘缸，每个烘缸上部均通过管道连至高压蒸汽支管，每个烘缸下部均通过管道连至冷凝水总管，高压蒸汽支管通过管道连至高压蒸汽总管，冷凝水总管通过管道与闪蒸罐的入口端相连，闪蒸罐顶部的蒸汽出口端连有第一排汽管和第二排汽管，第一排汽管上设有第一排汽阀，第二排汽管上设有第二排汽阀；高压蒸汽支管和冷凝水总管之间设有压差变送器，压差变送器上连有压差控制器，压差控制器分别与第一排汽阀和第二排汽阀相连。
进一步地，高压蒸汽支管与高压蒸汽总管之间的管道上设有蒸汽总阀，高压蒸汽支管上设有压力变送器，蒸汽总阀和压力变送器之间接有蒸汽控制器。
进一步地，闪蒸罐下部的冷凝水出口接有排水管，排水管上沿排水方向依次设有第一单向阀和冷凝水调节阀；闪蒸罐上部与下部之间连有液位变送器，冷凝水调节阀和液位变送器之间接有液位控制器。
进一步地，第一单向阀的两端之间设有吸水管，吸水管上设有冷凝水泵，冷凝水泵的两端均设有阀门。
进一步地，冷凝水泵上设有变频器，变频器与液位控制器相连。
进一步地，第一排汽管上设有第二单向阀，第一排汽管通向热交换器；第二排汽管上设有第三单向阀，第二排汽管通向下段烘缸。
进一步地，每个烘缸上部与高压蒸汽支管连接的管道上均有压力表和阀门，且压力表位于阀门下部；每个烘缸下部与冷凝水总管连接的管道上均设有阀门和疏水阀，且疏水阀位于阀门下部。
一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统的控制方法，包括以下步骤：设定高压蒸汽支管和冷凝水总管之间压差为P，15KPa≤P≤50KPa，纸机运行过程中，高压蒸汽支管和冷凝水总管之间实际测得的压差为P1；
若P1＜P，烘缸积水报警，由压差控制器控制打开第一排汽阀，此时高压蒸汽支管和冷凝水总管之间压差为P2；
若P2≥P，烘缸积水自动外排，若P2＜P，烘缸积水报警，由压差控制器控制将第二排汽阀的开度设为a％，此时高压蒸汽支管和冷凝水总管之间压差为P3；
若P3≥P，烘缸积水自动外排，若P3＜P，烘缸积水报警，由压差控制器控制将第二排汽阀的开度设为b％，此时高压蒸汽支管和冷凝水总管之间压差为P4；100＞b＞a；
若P4≥P，烘缸积水自动外排，若P4＜P，烘缸积水报警，由压差控制器控制将第二排汽阀的开度设为100％，此时高压蒸汽支管和冷凝水总管之间压差为P5；
若P5≥P，烘缸积水自动外排，若P5＜P，烘缸积水报警，将蒸汽控制器的设定值增加10％，此时高压蒸汽支管和冷凝水总管之间压差为P6；
若P6≥P，烘缸积水自动外排，若P6＜P，烘缸积水报警，检修烘缸排水装置；
当检修烘缸排水装置后，依次将蒸汽控制器的设定值、第二排汽阀和第一排汽阀恢复原位，检测高压蒸汽支管和冷凝水总管之间压差值，重新与高压蒸汽支管和冷凝水总管之间压差设定值P进行比较，依此循环，在造纸机烘缸积水自动预警和消除系统的控制过程中，闪蒸罐同时也在进行液位控制。
进一步地，闪蒸罐的液位控制方法为：设定一个液位值L，一个上限波动值u1和一个下限波动值u2，u1＝u2＝L×10％，闪蒸罐的实际液位值为L1；
若L-u2≤L1≤L+u1，在液位控制器的控制下闪蒸罐利用冷凝水调节阀进行冷凝水的外排；
若L1＞L+u1，液位控制器通过控制冷凝水泵上的变频器开启冷凝水泵进行冷凝水的外排；
若L1＜L-u2，冷凝水泵停止，切换到利用冷凝水调节阀进行冷凝水的外排。
进一步地，其特征在于，a＝40，b＝70。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明的系统采用压差分程控制回路，分别控制第一排汽阀和第二排汽阀，当实际压差低于设定值时，烘缸积水预警，并通过压差控制器打开第一排汽阀，当打开第一排汽阀仍达不到所需的排水压差，则分段逐渐打开第二排汽阀，直到压差维持在高于设定值，预警消除；若第二排汽阀百分之百全开时，压差仍维持不在预定范围内，则将供气压力的设定值增加10％；如果压差仍小于预定范围的下限，检修虹吸管、扰流棒等烘缸排水装置。该系统结构简单、实施方便，通过控制烘缸进出口压力差，可有效解决烘缸积水问题，提高烘缸的干燥效率、节能效率以及纸张质量。
同时针对闪蒸罐中冷凝水不易排放的特点，本发明设置了冷凝水调节阀和冷凝水泵连锁控制回路，由于冷凝水泵在纸机正常生产时间反复起停导致损坏，需要经常更换或者是备用冷凝水泵。在设置了冷凝水调节阀和冷凝水泵的连锁控制回路之后，当液位升高达到闪蒸罐的死区上限调节高度之后，再开启冷凝水泵；当液位降低到闪蒸罐的液位死区下限时，停止冷凝水泵，回路切换到利用冷凝水调节阀调节液位，并且为达到对液位的准确控制，对于冷凝水泵的控制用变频控制。如此一来避免了经常更换冷凝水泵，同时避免控制作用过于频繁，消除了由于冷凝水调节阀和冷凝水泵频繁动作所引起的震荡。总之，本发明可预警并及时排出纸机烘缸中的积水，使得烘缸的干燥效率、节能效率以及纸张质量得到进一步提高。
附图说明
图1是本发明造纸机烘缸积水自动预警及消除系统示意图；
图2是本发明烘缸压差分程控制系统框图；
图3是本发明造纸机烘缸积水自动预警及消除系统控制流程图；
图4是本发明第一排汽阀和第二排汽阀开启过程示意图；
图5是本发明第一排汽阀和第二排汽阀关闭过程示意图；
图6是本发明冷凝水调节阀与变频器开启过程示意图；
图7是本发明冷凝水调节阀与变频器关闭过程示意图；
图8是本发明闪蒸罐带死区的控制示意图。
其中，1、第一单向阀；2、冷凝水泵；3、闪蒸罐；4、烘缸组；5、压力变送器；6、蒸汽控制器；7、高压蒸汽总管；8、蒸汽总阀；9、第二单向阀；10、压差变送器；11、第一排汽管；12、压差控制器；13、第一排汽阀；14第二排汽阀；15、第三单向阀；16、第二排汽管；17液位变送器；18、液位控制器；19、冷凝水调节阀；20、高压蒸汽支管；21、冷凝水总管；22、排水管；23、吸水管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统，包括烘缸组4和闪蒸罐3，烘缸组4包括若干串联的烘缸，每个烘缸上部均通过管道连至高压蒸汽支管20，每个烘缸上部与高压蒸汽支管20连接的管道上均有压力表和阀门，且压力表位于阀门下部，每个烘缸下部均通过管道连至冷凝水总管21，每个烘缸下部与冷凝水总管21连接的管道上均设有阀门和疏水阀，且疏水阀位于阀门下部，高压蒸汽支管20通过管道连至高压蒸汽总管7，高压蒸汽支管20与高压蒸汽总管7之间的管道上设有蒸汽总阀8，高压蒸汽支管20上设有压力变送器5，蒸汽总阀8和压力变送器5之间接有蒸汽控制器6；
冷凝水总管21通过管道与闪蒸罐3的入口端相连，闪蒸罐3顶部的蒸汽出口端连有第一排汽管11和第二排汽管16，第一排汽管11上设有第一排汽阀13和第二单向阀9，第二排汽管16上设有第二排汽阀14第三单向阀15；第一排汽管11通向热交换器，第二排汽管16通向下段烘缸，闪蒸罐3下部的冷凝水出口接有排水管22，排水管22上沿排水方向依次设有第一单向阀1和冷凝水调节阀19；闪蒸罐3上部与下部之间连有液位变送器17，冷凝水调节阀19和液位变送器17之间接有液位控制器18，第一单向阀1的两端之间设有吸水管23，吸水管23上设有冷凝水泵2，冷凝水泵2的两端均设有阀门，冷凝水泵2上设有变频器，变频器与液位控制器18相连；
高压蒸汽支管20和冷凝水总管21之间设有压差变送器10，压差变送器10上连有压差控制器12，压差控制器12分别与第一排汽阀13和第二排汽阀14相连。
参见图2，系统采用压差分程控制回路，分别控制第一排汽阀13和第二排汽阀14，当实际压差低于设定值时，烘缸积水预警，并通过压差控制器12打开第一排汽阀13，当打开第一排汽阀13仍达不到所需的排水压差，则分段逐渐打开第二排汽阀14，直到压差维持在高于设定值，预警消除。
参见图3，一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统的控制方法，设定高压蒸汽支管20和冷凝水总管21之间压差为P，15KPa≤P≤50KPa，纸机运行过程中，高压蒸汽支管20和冷凝水总管21之间实际测得的压差为P1；
若P1＜P，烘缸积水报警，由压差控制器12控制打开第一排汽阀13，此时高压蒸汽支管20和冷凝水总管21之间压差为P2；
若P2≥P，烘缸积水自动外排，若P2＜P，烘缸积水报警，由压差控制器12控制将第二排汽阀14的开度设为40％，此时高压蒸汽支管20和冷凝水总管21之间压差为P3；
若P3≥P，烘缸积水自动外排，若P3＜P，烘缸积水报警，由压差控制器12控制将第二排汽阀14的开度设为70％，此时高压蒸汽支管20和冷凝水总管21之间压差为P4；
若P4≥P，烘缸积水自动外排，若P4＜P，烘缸积水报警，由压差控制器12控制将第二排汽阀14的开度设为100％，此时高压蒸汽支管20和冷凝水总管21之间压差为P5；
若P5≥P，烘缸积水自动外排，若P5＜P，烘缸积水报警，将蒸汽控制器6的设定值增加10％，此时高压蒸汽支管20和冷凝水总管21之间压差为P6；
若P6≥P，烘缸积水能够自动外排，若P6＜P，烘缸积水报警，检修虹吸管、扰流棒等烘缸排水装置；
当检修虹吸管、扰流棒等烘缸排水装置后，依次将蒸汽控制器6的设定值、第二排汽阀14和第一排汽阀13恢复原位，检测高压蒸汽支管20和冷凝水总管21之间压差值，重新与高压蒸汽支管20和冷凝水总管21之间压差设定值P进行比较，依此循环，在造纸机烘缸积水自动预警和消除系统的控制过程中，闪蒸罐3同时也在进行液位控制。
参见图4和图5，当实际压差低于设定值时，烘缸积水预警，首先通过压差控制器12打开第一排汽阀13，当打开第一排汽阀13仍达不到所需的排水压差，则分段逐渐打开第二排汽阀14，直到压差维持在高于设定值，预警消除。在关闭第一排汽阀13和第二排汽阀14的过程中，首先分段逐渐关闭第二排汽阀14，第二排汽阀14完全关闭后，再关闭第一排汽阀13。
参见图6和图7，在闪蒸罐3的液位控制中，当液位没有超过上限值时，闪蒸罐3的液位通过冷凝水调节阀19控制，当液位超过上限值时，仅通过冷凝水调节阀19已不足以对闪蒸罐3的液位有效控制，此时，液位控制器18控制变频器，通过变频器启动冷凝水泵2；当液位低于下限值时，首先关闭变频器，以关闭冷凝水泵2，然后在逐渐调节冷凝水调节阀19来控制闪蒸罐3的液位。
参见图8，闪蒸罐3的液位控制方法为带死区控制：设定一个液位值L，一个上限波动值u1和一个下限波动值u2，u1＝u2＝L×10％，闪蒸罐3的实际液位值为L1；
若L-u2≤L1≤L+u1，在液位控制器18的控制下闪蒸罐3利用冷凝水调节阀19进行冷凝水的外排；
若L1＞L+u1，液位控制器18通过控制冷凝水泵2上的变频器开启冷凝水泵2进行冷凝水的外排；
若L1＜L-u2，冷凝水泵2停止，切换到利用冷凝水调节阀19进行冷凝水的外排。
下面对本发明的工作原理及过程作进一步说明：
本发明的系统采用压差分程控制回路，分别控制第一排汽阀13和第二排汽阀14，当实际压差低于设定值时，烘缸积水预警，并通过压差控制器12打开第一排汽阀13，当打开第一排汽阀13仍达不到所需的排水压差，则分段逐渐打开第二排汽阀14，直到压差维持在高于设定值，预警消除；若第二排汽阀14百分之百全开时，压差仍维持不在预定范围内，则将供气压力的设定值增加10％；如果压差仍小于预定范围的下限，检修虹吸管、扰流棒等烘缸排水装置。该系统结构简单、实施方便，通过控制烘缸进出口压力差，可有效解决烘缸积水问题，提高烘缸的干燥效率、节能效率以及纸张质量。
同时针对闪蒸罐3中冷凝水不易排放的特点，本发明设置了冷凝水调节阀19和冷凝水泵2连锁控制回路，由于冷凝水泵2在纸机正常生产时间反复起停导致损坏，需要经常更换或者是备用冷凝水泵2。在设置了冷凝水调节阀19和冷凝水泵2的连锁控制回路之后，当液位升高达到闪蒸罐3的死区上限调节高度之后，再开启冷凝水泵2；当液位降低到闪蒸罐3的液位死区下限时，停止冷凝水泵2，回路切换到利用冷凝水调节阀19调节液位，并且为达到对液位的准确控制，对于冷凝水泵2的控制用变频控制。如此一来避免了经常更换冷凝水泵2，同时避免控制作用过于频繁，消除了由于冷凝水调节阀19和冷凝水泵2频繁动作所引起的震荡。
总之，本发明可预警并及时排出纸机烘缸中的积水，使得烘缸的干燥效率、节能效率以及纸张质量得到进一步提高。

Claims (8)

1.一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统，其特征在于，包括烘缸组(4)和闪蒸罐(3)，烘缸组(4)包括若干串联的烘缸，每个烘缸上部均通过管道连至高压蒸汽支管(20)，每个烘缸下部均通过管道连至冷凝水总管(21)，高压蒸汽支管(20)通过管道连至高压蒸汽总管(7)，高压蒸汽支管(20)与高压蒸汽总管(7)之间的管道上设有蒸汽总阀(8)，高压蒸汽支管(20)上设有压力变送器(5)，蒸汽总阀(8)和压力变送器(5)之间接有蒸汽控制器(6)，冷凝水总管(21)通过管道与闪蒸罐(3)的入口端相连，闪蒸罐(3)顶部的蒸汽出口端连有第一排汽管(11)和第二排汽管(16)，第一排汽管(11)上设有第一排汽阀(13)，第二排汽管(16)上设有第二排汽阀(14)；高压蒸汽支管(20)和冷凝水总管(21)之间设有压差变送器(10)，压差变送器(10)上连有压差控制器(12)，压差控制器(12)分别与第一排汽阀(13)和第二排汽阀(14)相连，每个烘缸上部与高压蒸汽支管(20)连接的管道上均有压力表和阀门，且压力表位于阀门下部；每个烘缸下部与冷凝水总管(21)连接的管道上均设有阀门和疏水阀，且疏水阀位于阀门下部。
2.如权利要求1所述的一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统，其特征在于，闪蒸罐(3)下部的冷凝水出口接有排水管(22)，排水管(22)上沿排水方向依次设有第一单向阀(1)和冷凝水调节阀(19)；闪蒸罐(3)上部与下部之间连有液位变送器(17)，冷凝水调节阀(19)和液位变送器(17)之间接有液位控制器(18)。
3.如权利要求2所述的一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统，其特征在于，第一单向阀(1)的两端之间设有吸水管(23)，吸水管(23)上设有冷凝水泵(2)，冷凝水泵(2)的两端均设有阀门。
4.如权利要求3所述的一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统，其特征在于，冷凝水泵(2)上设有变频器，变频器与液位控制器(18)相连。
5.如权利要求4所述的一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统，其特征在于，第一排汽管(11)上设有第二单向阀(9)，第一排汽管(11)通向热交换器；第二排汽管(16)上设有第三单向阀(15)，第二排汽管(16)通向下段烘缸。
6.一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统的控制方法，其特征在于，基于权利要求3所述的一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统，造纸机烘缸积水自动预警和消除系统的控制方法包括以下步骤：设定高压蒸汽支管(20)和冷凝水总管(21)之间压差为P，15KPa≤P≤50KPa，纸机运行过程中，高压蒸汽支管(20)和冷凝水总管(21)之间实际测得的压差为P1；
若P1＜P，烘缸积水报警，由压差控制器(12)控制打开第一排汽阀(13)，此时高压蒸汽支管(20)和冷凝水总管(21)之间压差为P2；
若P2≥P，烘缸积水自动外排，若P2＜P，烘缸积水报警，由压差控制器(12)控制将第二排汽阀(14)的开度设为a％，此时高压蒸汽支管(20)和冷凝水总管(21)之间压差为P3；
若P3≥P，烘缸积水自动外排，若P3＜P，烘缸积水报警，由压差控制器(12)控制将第二排汽阀(14)的开度设为b％，此时高压蒸汽支管(20)和冷凝水总管(21)之间压差为P4；100＞b＞a；
若P4≥P，烘缸积水自动外排，若P4＜P，烘缸积水报警，由压差控制器(12)控制将第二排汽阀(14)的开度设为100％，此时高压蒸汽支管(20)和冷凝水总管(21)之间压差为P5；
若P5≥P，烘缸积水自动外排，若P5＜P，烘缸积水报警，将蒸汽控制器(6)的设定值增加10％，此时高压蒸汽支管(20)和冷凝水总管(21)之间压差为P6；
若P6≥P，烘缸积水自动外排，若P6＜P，烘缸积水报警，检修烘缸排水装置；
当检修烘缸排水装置后，依次将蒸汽控制器(6)的设定值、第二排汽阀(14)和第一排汽阀(13)恢复原位，检测高压蒸汽支管(20)和冷凝水总管(21)之间压差值，重新与高压蒸汽支管(20)和冷凝水总管(21)之间压差设定值P进行比较，依此循环，在造纸机烘缸积水自动预警和消除系统的控制过程中，闪蒸罐(3)同时也在进行液位控制。
7.如权利要求6所述的一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统的控制方法，其特征在于，闪蒸罐(3)的液位控制方法为：设定一个液位值L，一个上限波动值u1和一个下限波动值u2，u1＝u2＝L×10％，闪蒸罐(3)的实际液位值为L1；
若L-u2≤L1≤L+u1，在液位控制器(18)的控制下闪蒸罐(3)利用冷凝水调节阀(19)进行冷凝水的外排；
若L1＞L+u1，液位控制器(18)通过控制冷凝水泵(2)上的变频器开启冷凝水泵(2)进行冷凝水的外排；
若L1＜L-u2，冷凝水泵(2)停止，切换到利用冷凝水调节阀(19)进行冷凝水的外排。
8.如权利要求6所述的一种造纸机烘缸积水自动预警和消除系统的控制方法，其特征在于，a＝40，b＝70。
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