CN112522983B - 一种粗调与微调相结合的脉冲衰减器及脉冲衰减方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种粗调与微调相结合的脉冲衰减器及脉冲衰减方法，其脉冲衰减器包括依次连接的进浆管、粗调装置、第一阻尼元件、连接管、微调装置、第二阻尼元件和出浆管，粗调装置内设有相通的第一浆流通道和第一气垫室，第一气垫室连接有第一气体供应系统，微调装置内设有依次连通的第二浆流通道、储浆桶、第二气垫室和溢流室，第二气垫室连接有第二气体供应系统。其脉冲衰减方法是先利用粗调装置和第一阻尼元件对浆料进行一级脉冲衰减，再利用微调装置和第二阻尼元件对浆料进行二级脉冲衰减，从而使脉冲衰减器出口浆流压力和速度都维持在稳定状态。本发明针对脉冲的特性，提供两步衰减脉冲，实现精密地控制脉冲振幅。
Description
技术领域
本发明涉及制浆造纸技术领域，特别涉及一种应用于造纸上浆系统的粗调与微调相结合的脉冲衰减器及脉冲衰减方法。
背景技术
纸张定量分布的均匀性是影响纸张性能的关键因素，而在造纸生产过程中，纸张定量的稳定性又是影响纸机生产效率的关键因素。因此纸张定量波动问题是长期以来造纸工作者关注的一个重要课题。
随着社会的发展，人民生活水平的提高，对纸张的质量提出了越来越高的要求，另一方面，当今造纸工业的发展朝高车速、大幅宽的方向发展，纸张定量波动的问题越来越受到造纸企业的重视。
造成纸机纵向纸张定量波动的原因虽很复杂，但上浆系统的压力脉动是其主要原因，在纸浆流送过程中，压力脉动表现为速度波动。压力脉动是问题的本质，而速度脉动则是其反映。这种压力脉动在流体中是以波的形式传播的，只要脉动源稍有压力变化，便会很快传递到系统中的其他部位，引起相应的速度变化。
上浆系统的压力脉动来源于组成系统的主要设备(如泵、旋翼筛等)的压力波动。改良上浆泵和上网压力筛的结构能在一定程度上减轻上浆压力(或流量)脉冲，但效果往往不尽人意，且需要较大的固定投资。因此在中、高速纸机的上浆系统中通常会设置有脉冲衰减器，以衰减进入流浆箱的浆流压力脉动。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种粗调与微调相结合的脉冲衰减器，该脉冲衰减器针对脉冲的特性，提供两步衰减脉冲，实现精密地控制脉冲振幅。
本发明的另一目的在于提供一种通过上述粗调与微调相结合的脉冲衰减器实现的脉冲衰减方法。
本发明的技术方案为：一种粗调与微调相结合的脉冲衰减器，包括依次连接的进浆管、粗调装置、第一阻尼元件、连接管、微调装置、第二阻尼元件和出浆管，粗调装置内设有相通的第一浆流通道和第一气垫室，第一气垫室连接有第一气体供应系统，微调装置内设有依次连通的第二浆流通道、储浆桶、第二气垫室和溢流室，第二气垫室连接有第二气体供应系统。其中，粗调装置和第一阻尼元件形成一级衰减脉冲的装置，对浆流产生的脉冲起到初级衰减作用，衰减振幅较大的脉冲，微调装置和第二阻尼元件形成二级衰减的装置，对浆料产生的脉冲起到二级衰减作用，消除浆流中小的脉冲，从而使脉冲衰减器出口的浆流压力和速度都维持在稳定状态。
所述粗调装置中，第一浆流通道和第一气垫室位于同一容器内，容器下部为第一浆流通道，容器上部为第一气垫室；第一浆流通道的两端分别设有第一进浆口和第一出浆口，第一进浆口与进浆管连通，第一出浆口处设置第一阻尼元件。
所述粗调装置中，第一气垫室的侧壁上设有第一进气管和第一排气管，第一进气管外接第一供气装置，第一进气管和第一排气管上分别设有第一控制阀，各第一控制阀分别连接第一气体压力控制系统。其中，第一气体压力控制系统采用PLC控制器，第一气体压力控制系统与第一供气装置、第一进气管、第一排气管组成上述第一气体供应系统，第一供气装置可采用空气压缩机或罗茨风机，通过第一进气管向第一气垫室内提供气体，第一气体压力控制系统在脉冲衰减器开机和停机时对第一进气管上的控制阀进行开/关控制，在脉冲衰减器的整个运行过程中对第一排气管上的控制阀开度进行实时调节，以保持第一气垫室中的气体压力稳定。
所述微调装置中，第二浆流通道、储浆桶、第二气垫室和溢流室位于同一容器内，容器下部为第二浆流通道，容器中部为储浆桶，容器上部为第二气垫室，溢流室位于第二气垫室一侧，溢流室的底部设有溢流管；第二浆流通道的两端分别设有第二进浆口和第二出浆口，第二进浆口与第一阻尼元件连接，第二出浆口与第二阻尼元件连接。
所述微调装置中，第二气垫室的侧壁上设有第二进气管和第二排气管，第二进气管外接第二供气装置，第二进气管和第二排气管分别设有第二控制阀，各第二控制阀分别连接第二气体压力控制系统。其中，第二气体压力控制系统采用PLC控制器，第二气体压力控制系统与第二供气装置、第二进气管、第二排气管组成上述第二气体供应系统，第二供气装置可采用空气压缩机或罗茨风机，通过第二进气管向第二气垫室内提供气体，第二气体压力控制系统在脉冲衰减器开机和停机时对第二进气管上的控制阀进行开/关控制，在脉冲衰减器开机的过程中对第二排气管上的控制阀开度进行实时调节，在第二气垫室中的气体压力稳定后，在脉冲衰减器的运行过程中，第二气体压力控制系统不再对第二进气管、第二排气管上的控制阀进行调节。
所述第一阻尼元件和第二阻尼元件结构相同，分别采用孔径为12～16mm的圆形孔板。
所述圆形孔板的开孔率为15％～30％，圆形孔板上的通孔呈放射型排列，圆形孔板的厚度为50mm～80mm。
所述微调装置中，溢流室呈圆环形，设于第二气垫室的底部且围绕于储浆桶的外周。
所述微调装置中储浆桶的截面呈圆形，粗调装置中第一气垫室的截面呈带圆角的矩形。
本发明通过上述脉冲衰减器可实现一种粗调与微调相结合的脉冲衰减方法，包括以下步骤：
(1)浆料先由进浆管进入粗调装置，第一气体供应系统向第一气垫室内通入气体直至第一气垫室内的气体压力达到额定值后，保持第一气垫室内气体压力稳定，浆料在第一浆流通道内持续通过，通过气垫室的容积变化吸收浆流的脉冲，达到消除大幅度浆流脉冲的目的；
(2)浆料经过第一浆流通道后，先经过第一阻尼元件，第一阻尼元件对浆料的速度脉动起到初步的反射作用和阻挡作用，然后浆料再进入连接管；
(3)浆料由连接管进入微调装置，第二气体供应系统向第二气垫室通入气体直至第二气垫室内的气体压力达到额定值，浆料在第二浆流通道内持续通过，此时储浆桶对微调装置中的浆料起到缓冲作用，产生脉冲的小股浆料进入溢流室并排出，从而高精度地衰减浆流的小幅度脉冲，达到全幅衰减脉冲的效果；
(4)浆料经过第二浆流通道后，先经过第二阻尼元件，第二阻尼元件对浆料的速度脉动起到进一步的反射作用和阻挡作用后，浆料从出浆管排出。
所述溢流室的溢流量为进浆管进浆量的5％。
上述粗调与微调相结合的脉冲衰减器及脉冲衰减方法应用时，其原理如下：
从浆泵来的浆料首先进入粗调装置中，粗调控制系统(即上述第一气体压力控制系统)根据设定的压力开启进气管上的控制阀开始进气，当第一气垫室中的气体压力达到额定值后，开启排气管，通过调节排气管控制阀的开度，维持第一气垫室中的压力稳定；
与粗调装置上第一出浆口相连的连接管中安装有第一阻尼元件，第一阻尼元件对浆料的速度脉动起到初步的反射和阻挡的作用；
而进入粗调装置中的浆流脉动会改变第一气垫室的容积大小，从而使气垫室中产生气体压力变化，此时粗调控制系统根据气体压力的额定值调节第一排气管控制阀的开度，这样通过第一气垫室的容积变化吸收了浆流的脉冲，达到消除浆流脉冲的目的；
由于通过粗调控制系统控制第一排气管的控制阀开度进行压力调节来衰减脉冲的方式，其精度是有限的，受到控制阀的精度、压力传感器精度及控制滞后等因素的影响，因此上述的调节是粗调，衰减较大的浆流脉冲，而对于一些小幅度的脉冲波动效果有限；
经过粗调后的浆流通过第一阻尼元件和连接管进入到微调装置中，同样如此，微调控制系统(即上述第二气体压力控制系统)通过控制进气管和排气管的控制阀使微调气垫室中的气体压力稳定在额定值，但与粗调控制系统需要在运行过程控制第一排气管的控制阀开度不同，微调装置中，在第二气垫室内的气体压力稳定后，微调控制系统不再对进气管和排气管的控制阀进行控制，从而避免了控制系统精度对脉冲衰减的影响；
而是利用溢流室，进入微调装置的浆流脉冲，通过溢流进入溢流室中，从溢流管排走，从而高精度地衰减浆流的小幅度脉冲，达到全幅衰减脉冲的效果；
由于溢流量为进浆量的5％，因此不管脉冲处于波峰还是波谷，均有浆料溢流进溢流室中，而不会影响脉冲衰减的效果。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本粗调与微调相结合的脉冲衰减器及脉冲衰减方法中，针对脉冲的特性，提供两步衰减脉冲，先通过粗调装置衰减大、中幅脉冲，再通过微调装置衰减小幅脉冲，使出口浆流的压力和流量更加稳定，实现精密地控制脉冲振幅，其原理及设备结构虽然简单，但在实际应用中，可起到很好的脉冲衰减作用，有效衰减进入流浆箱的浆流压力脉动，减少纸张定量波动，提高纸张性能。
本粗调与微调相结合的脉冲衰减器及脉冲衰减方法中，不仅利用粗调装置、微调装置中自带的气垫室、溢流室来消除脉冲，还利用了孔板结构的阻尼元件进行进一步衰减和阻挡脉冲，进一步提高脉冲的衰减效果。
本粗调与微调相结合的脉冲衰减器中，第一气体压力控制系统和第二气体压力控制系统均可采用市面已有的PLC控制器，其控制元件简单，无需精密的控制系统，可有效节省设备的投资和维护成本。
附图说明
图1为本粗调与微调相结合的脉冲衰减器的原理示意图。
图2为图1的A-A截面视图。
图3为图1的B-B截面视图。
图4为第一阻尼元件或第二阻尼元件的结构示意图。
上述各图中，各附图标记所示部件如下：1为进浆管，2为粗调装置，2-1为第一浆流通道，2-2为第一气垫室，3为第一阻尼元件，4为连接管，5为微调装置，5-1为第二浆流通道，5-2为储浆桶，5-3为第二气垫室，5-4为溢流室，6为第二阻尼元件，7为出浆管，8为第一进气管，9为第一排气管，10为第一气体压力控制系统，11为第二进气管，12为第二排气管，13为第二气体压力控制系统，14为溢流管。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例为一种粗调与微调相结合的脉冲衰减器，如图1或图2所示，包括依次连接的进浆管1、粗调装置2、第一阻尼元件3、连接管4、微调装置5、第二阻尼元件6和出浆管7，粗调装置内设有相通的第一浆流通道2-1和第一气垫室2-2，第一气垫室连接有第一气体供应系统，微调装置内设有依次连通的第二浆流通道5-1、储浆桶5-2、第二气垫室5-3和溢流室5-4，第二气垫室连接有第二气体供应系统。其中，粗调装置和第一阻尼元件形成一级衰减脉冲的装置，对浆流产生的脉冲起到初级衰减作用，衰减振幅较大的脉冲，微调装置和第二阻尼元件形成二级衰减的装置，对浆料产生的脉冲起到二级衰减作用，消除浆流中小的脉冲，从而使脉冲衰减器出口的浆流压力和速度都维持在稳定状态。首先浆料进入粗调装置，粗调装置中有第一气垫室，通过控制系统衰减较大的脉冲，然后浆料进入微调装置，微调装置中有第二气垫室和溢流室，脉冲的浆流通过溢流室排走，消除浆流中小的脉冲，这样全幅度衰减上浆系统中的脉冲，从而使脉冲衰减器出口浆流压力和速度都维持在稳定状态。该控制系统和机械结构都比较简单，投资和维护的成本便宜。
如图1所示，粗调装置中，第一浆流通道和第一气垫室位于同一容器内，容器下部为第一浆流通道，容器上部为第一气垫室；第一浆流通道的两端分别设有第一进浆口和第一出浆口，第一进浆口与进浆管连通，第一出浆口处设置第一阻尼元件。粗调装置中，第一气垫室的侧壁上设有第一进气管8和第一排气管9，第一进气管外接第一供气装置，第一进气管和第一排气管上分别设有第一控制阀，各第一控制阀分别连接第一气体压力控制系统10。其中，第一气体压力控制系统采用PLC控制器，第一气体压力控制系统与第一供气装置、第一进气管、第一排气管组成上述第一气体供应系统，第一供气装置可采用空气压缩机或罗茨风机，通过第一进气管向第一气垫室内提供气体，第一气体压力控制系统在脉冲衰减器开机和停机时对第一进气管上的控制阀进行开/关控制，在脉冲衰减器的整个运行过程中对第一排气管上的控制阀开度进行实时调节，以保持第一气垫室中的气体压力稳定。
如图1所示，微调装置中，第二浆流通道、储浆桶、第二气垫室和溢流室位于同一容器内，容器下部为第二浆流通道，容器中部为储浆桶，容器上部为第二气垫室，溢流室位于第二气垫室一侧，溢流室的底部设有溢流管14；第二浆流通道的两端分别设有第二进浆口和第二出浆口，第二进浆口与第一阻尼元件连接，第二出浆口与第二阻尼元件连接。微调装置中，第二气垫室的侧壁上设有第二进气管11和第二排气管12，第二进气管外接第二供气装置，第二进气管和第二排气管分别设有第二控制阀，各第二控制阀分别连接第二气体压力控制系统13。其中，第二气体压力控制系统采用PLC控制器，第二气体压力控制系统与第二供气装置、第二进气管、第二排气管组成上述第二气体供应系统，第二供气装置可采用空气压缩机或罗茨风机，通过第二进气管向第二气垫室内提供气体，第二气体压力控制系统在脉冲衰减器开机和停机时对第二进气管上的控制阀进行开/关控制，在脉冲衰减器开机的过程中对第二排气管上的控制阀开度进行实时调节，在第二气垫室中的气体压力稳定后，在脉冲衰减器的运行过程中，第二气体压力控制系统不再对第二进气管、第二排气管上的控制阀进行调节。
如图4所示，第一阻尼元件和第二阻尼元件结构相同，分别采用孔径为12～16mm的圆形孔板。圆形孔板的开孔率为15％～30％，圆形孔板上的通孔呈放射型排列，圆形孔板的厚度为50mm～80mm。
如图3所示，微调装置中，溢流室呈圆环形，设于第二气垫室的底部且围绕于储浆桶的外周。
如图2所示，微调装置中储浆桶的截面呈圆形，粗调装置中第一气垫室的截面呈带圆角的矩形。
上述粗调与微调相结合的脉冲衰减器应用时，其原理如下：
从浆泵来的浆料首先进入粗调装置中，粗调控制系统(即上述第一气体压力控制系统)根据设定的压力开启进气管上的控制阀开始进气，当第一气垫室中的气体压力达到额定值后，开启排气管，通过调节排气管控制阀的开度，维持第一气垫室中的压力稳定；
与粗调装置上第一出浆口相连的连接管中安装有第一阻尼元件，第一阻尼元件对浆料的速度脉动起到初步的反射和阻挡的作用；
而进入粗调装置中的浆流脉动会改变第一气垫室的容积大小，从而使气垫室中产生气体压力变化，此时粗调控制系统根据气体压力的额定值调节第一排气管控制阀的开度，这样通过第一气垫室的容积变化吸收了浆流的脉冲，达到消除浆流脉冲的目的；
由于通过粗调控制系统控制第一排气管的控制阀开度进行压力调节来衰减脉冲的方式，其精度是有限的，受到控制阀的精度、压力传感器精度及控制滞后等因素的影响，因此上述的调节是粗调，对于一些小幅度的脉冲波动效果有限的；
经过粗调后的浆流通过第一阻尼元件和连接管进入到微调装置中，同样如此，微调控制系统(即上述第二气体压力控制系统)通过控制进气管和排气管的控制阀使微调气垫室中的气体压力稳定在额定值，但与粗调控制系统需要在运行过程控制第一排气管的控制阀开度不同，微调装置中，在第二气垫室内的气体压力稳定后，微调控制系统不再对进气管和排气管的控制阀进行控制，从而避免了控制系统精度对脉冲衰减的影响；
而是利用溢流室，进入微调装置的浆流脉冲，通过溢流进入溢流室中，从溢流管排走，从而高精度地衰减浆流的小幅度脉冲，达到全幅衰减脉冲的效果；
由于溢流量为进浆量的5％，因此不管脉冲处于波峰还是波谷，均有浆料溢流进溢流室中，而不会影响脉冲衰减的效果。
实施例2
本实施例为一种粗调与微调相结合的脉冲衰减方法，可通过实施例1所述的脉冲衰减器实现，包括以下步骤：
(1)浆料先由进浆管进入粗调装置，第一气体供应系统向第一气垫室内通入气体直至第一气垫室内的气体压力达到额定值后，保持第一气垫室内气体压力稳定，浆料在第一浆流通道内持续通过，通过气垫室的容积变化吸收浆流的脉冲，达到消除大幅度浆流脉冲的目的；
(2)浆料经过第一浆流通道后，先经过第一阻尼元件，第一阻尼元件对浆料的速度脉动起到初步的反射作用和阻挡作用，然后浆料再进入连接管；
(3)浆料由连接管进入微调装置，第二气体供应系统向第二气垫室通入气体直至第二气垫室内的气体压力达到额定值，浆料在第二浆流通道内持续通过，此时储浆桶对微调装置中的浆料起到缓冲作用，产生脉冲的小股浆料进入溢流室并排出，从而高精度地衰减浆流的小幅度脉冲，达到全幅衰减脉冲的效果；
(4)浆料经过第二浆流通道后，先经过第二阻尼元件，第二阻尼元件对浆料的速度脉动起到进一步的反射作用和阻挡作用后，浆料从出浆管排出。
所述溢流室的溢流量为进浆管进浆量的5％。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
Claims (5)
1.一种粗调与微调相结合的脉冲衰减器，其特征在于，包括依次连接的进浆管、粗调装置、第一阻尼元件、连接管、微调装置、第二阻尼元件和出浆管，粗调装置内设有相通的第一浆流通道和第一气垫室，第一气垫室连接有第一气体供应系统，微调装置内设有依次连通的第二浆流通道、储浆桶、第二气垫室和溢流室，第二气垫室连接有第二气体供应系统；
所述粗调装置中，第一浆流通道和第一气垫室位于同一容器内，容器下部为第一浆流通道，容器上部为第一气垫室；第一浆流通道的两端分别设有第一进浆口和第一出浆口，第一进浆口与进浆管连通，第一出浆口处设置第一阻尼元件；
所述粗调装置中，第一气垫室的侧壁上设有第一进气管和第一排气管，第一进气管外接第一供气装置，第一进气管和第一排气管上分别设有第一控制阀，各第一控制阀分别连接第一气体压力控制系统；
所述微调装置中，第二浆流通道、储浆桶、第二气垫室和溢流室位于同一容器内，容器下部为第二浆流通道，容器中部为储浆桶，容器上部为第二气垫室，溢流室位于第二气垫室一侧，溢流室的底部设有溢流管；第二浆流通道的两端分别设有第二进浆口和第二出浆口，第二进浆口与第一阻尼元件连接，第二出浆口与第二阻尼元件连接；
所述微调装置中，第二气垫室的侧壁上设有第二进气管和第二排气管，第二进气管外接第二供气装置，第二进气管和第二排气管分别设有第二控制阀，各第二控制阀分别连接第二气体压力控制系统；
所述第一阻尼元件和第二阻尼元件结构相同，分别采用孔径为12~16mm的圆形孔板。
2.根据权利要求1所述一种粗调与微调相结合的脉冲衰减器，其特征在于，所述圆形孔板的开孔率为15%～30%，圆形孔板上的通孔呈放射型排列，圆形孔板的厚度为50mm~80mm。
3.根据权利要求1所述一种粗调与微调相结合的脉冲衰减器，其特征在于，所述微调装置中，溢流室呈圆环形，设于第二气垫室的底部且围绕于储浆桶的外周。
4.一种权利要求1-3任一所述的脉冲衰减器的脉冲衰减方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）浆料先由进浆管进入粗调装置，第一气体供应系统向第一气垫室内通入气体直至第一气垫室内的气体压力达到额定值后，保持第一气垫室内气体压力稳定，浆料在第一浆流通道内持续通过，通过第一气垫室的容积变化吸收浆流的脉冲，达到消除大幅度浆流脉冲的目的；（2）浆料经过第一浆流通道后，先经过第一阻尼元件，第一阻尼元件对浆料的速度脉动起到初步的反射作用和阻挡作用，然后浆料再进入连接管；
（3）浆料由连接管进入微调装置，第二气体供应系统向第二气垫室通入气体直至第二气垫室内的气体压力达到额定值，浆料在第二浆流通道内持续通过，此时储浆桶对微调装置中的浆料起到缓冲作用，产生脉冲的小股浆料进入溢流室并排出，从而高精度地衰减浆流的小幅度脉冲，达到全幅衰减脉冲的效果；
（4）浆料经过第二浆流通道后，先经过第二阻尼元件，第二阻尼元件对浆料的速度脉动起到进一步的反射作用和阻挡作用后，浆料从出浆管排出。
5.根据权利要求4所述的脉冲衰减方法，其特征在于，所述溢流室的溢流量为进浆管进浆量的5%。
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