SU742509A1 - Способ автоматического управлени процессом получени бумажной массы - Google Patents

Description

Изобретение относится к способам автоматического управления процессом получения бумажной массы и может быть использовано в целлюлозно-бумаж- 5 ной промышленности.

Известен способ управления смешением волокнистой массы путем стабилизации расходов и объемных соотношений компонентов [1]. Способ эаключается в том, что регулирование расхода каждого компонента осуществляют в зависимости от расхода массы веду щего компонента.

Недостатком такого способа управления является существенное отклонение композиционного состава бумажной массы от требуемого значения в процессе ее приготовления. Это происходит . вследствие изменения концентрации компонентов при составлении композиции, которое всегда имеет место в производственном процессе.

В указанном способе управления ошибка поддержания композиционного состава, обусловленная колеб«аиямй концентраций, составляет величину порядка +5%.

Известен также способ автоматичес кого управления композиционным сос тавом волокнистой массы, в котором осуществляется стабилизация весовых соотношений с учетом изменений концентрации компонентов [2].

В указанном способе осуществляют измерение расхода каждого компонента массы и уровня массы в смесительном бассейне, определяют концентрацию каждого волокнистого компонента в зависимости от показаний соответствующих датчиков концентрации, определяют общий расход поступающей массы в зависимости от отклонений уровня массы от заданного значения, затем регулируют расход каждого компонента в зависимости от его заданного и измеренного значений, и корректируют заданное значение расхода каждого компонента в зависимости от общего расхода поступающей массы и значений концентрации каждого компонента.

Недостаток этого способа управления заключается в низкой точности поддержания композиционного состава массы. Кроме того, в способе управления не учитываются необходимые весовые соотношения компонентов л необходимость перераспределения при изменении производительности машины или весового соотношения одного из компонентов. Все это приводит к перерасходу отдельных дорогостоящих компонентов и снижению эффективности процесса.

Цель: изобретения — повышение точности поддержания композиционного состава массы, снижение содержания основного (дорогостоящего) компонента в общей массе, т.е. повышение качества управления.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу измеряют температуру каждого компонента и скорость бумагоделательной машины, затем значение концентрации каждого компонента дополнительно корректируют по значениям температуры и расхода массы соответствующего компонента, а полученное значение концентрации периодически калибруют по значениям заданной концентрации, после чего определяют необходимое весовое соотношение основного компонента в общей массе в зависимости от изменения скорости бумагоделательной машины, а необходимое весовое соотношение остальных компонентов определяют в зависимости от изменения необходимого весового соотношения основного компонента, и затем корректируют заданное значение расхода каждого компонента в зависимости от необходимого весового соотношения всех компонентов и скорректированного и откалиброванного значения концентрации каждого компонента по следующей формуле :

°k-^qo -ρέ: г к-1 (1) где — заданное значение расхода к-го компонента;

Q_o — общий расход поступающей массы; 45 οί^ — необходимое весовое соотношение к-го компонента;

Р — количество компонентов в составе массы;

С_к — скорректированное и откалиб- jq рованное значение концентрации к-го компонента.

Необходимость корректировки значения концентрации по измеренным значениям температуры и расхода массы вызвана необходимостью исключить влияние контролируемых переменных на измерение кажущейся вязкости и повысить точность определения концентрации компонентов волокнистой массы.

Исследования, проведенные в про- 60 мышленных условиях, показали существенное влияние на показание датчика концентрации изменений температуры массы и скорости потока (расхода). Среднеквадратическая погрешность из- 65 мерения может быть определена из следующей зависимости:

’ ⁽²⁾ гдеСц/3^ — среднеквадратическое отклонение температуры и скорости потока массы соответственно;

— коэффициенты по исследуемым каналам.

Результаты расчета показаны в таблице.

g7 °C	♦<v л\|сек	ч	ч	°/о
0,8	0,15	ора.	Ο,Ί	О,ОЭ5

Исследования показали, что корректировку концентрации по значениям температуры и скорости потока (расхода) осуществляют по следующей зависимости:

где С_к (3) значение компоненΖ — скорректированное концентрации к-го та;

— сигналы с i-ro датчика (показание датчика концентрации, температуры и расхода массы) ;

а_1К— параметры.

Основная задача калибровки значения концентрации — определить однозначное соответствие между действительной (фактической) концентрацией и скорректированной, определяемой выражением [3].

Эта операция необходима для того, чтобы исключить влияние на измерение датчика неконтролируемых медленных возмущений.

Калибровку осуществляют автоматически путем корректировки параметров а^_к в зависимости от результатов периодических лабораторных анализов по следующей зависимости:

Tf где С* — фактическая концентрация к-го компонента;

η — шаг, соответствующий моменту времени взятия образцов на анализ;

m — шаг, соответствующий моменту времени ввода результатов лабораторного анализа;

λχ - константа (А^-3).

Обезвоживание на сеточном столе существенно зависит от волокнистых компонентов бумажной массы. Поэтому эбеспечение постоянства линии зерка5 ла залива массы на сетке и влагопро.чности бумажного листа при изменении скорости бумагоделательной машины налагает определенные требования на выбор необходимого весового соотношения волокнистых компонентов в композиционном составе массы. Приведенные ниже выражения позволяют определить количественные соотношения между волокнистыми компонентами. Необходимое весовое соотношение основного компонента — целлюлозы (наиболее дорогостоящего компонента в общей массе) otj определяется следующим выражением:

(5) где V - скорость бумагоделательной машины; ₀/_с

t). - коэффициент (Ь. - 0,025———) ^{1 Ί} м/мин,; ;

И — шаг дискретного управления.

Необходимое весовое соотношение остальных компонентов перераспределяют в зависимости от основного дорогостоящего компонента по следующей зависимости:

oCJ» --dLJn-Ό - .(6) где К = 2,3 , ...р;

Р — количество компонентов в композиции массы.

Таким образом, за счет того, что основной дорогостоящий компонент поддерживают не на максимально возможной величине в заданном технологическом диапазоне, а в зависимости от скорости, обеспечивается его снижение в композиции массы. Кроме того, перераспределение компонентов массы согласно выражению (6) в зависимости от изменения необходимого весового соотношения одного из компонентов позволяет повысить точность поддержания композиционного состава массы. Эффективность процесса повьипаетс.я за счет обеспечения заданной производительности при минимальной стоимости волокнистых материалов на единицу продукции.

На чертеже изображена структурная схема системы управления.

Для примера реализации предлагаемого способа рассмотрим структурную схему системы управления композиционным составом бумажной массы газетной бумаги, которая прошла проверку в промышленных условиях.

В машинный бассейн 1 поступает три волокнистых компонента: поток целлюлозы 2, поток древесной массы 3, поток оборотного брака 4.

С каждого из трех потоков в вычислительное устройство 5 вводят непрерывно измеряемые сигналы с датчиков 6 расхода, концентрации 7 и температуры 8 массы. Туда же вводят сигналы с датчика уровня 9 в машинном бассейне, с датчика скорости 10 бумагоделательной машины и с терминала 11 значения фактической концентрации 12 массы каждого потока.

Блок 13 определения и корректировки концентрации, в который вводят текущее значение с датчиков расхода 6, концентрации 7 и температуры 8, непрерывно рассчитывает концентрацию каждого компонента по выражению (3). Рассчитанное значение концентрации сравнивают в компараторе 14 с фактической концентрацией 12 и при рассогласовании этих величин блок 15 осуществляет калибровку значений концентрации путем расчета параметров по выражению (4). В ходе управления текущее значение уровня в машинном бассейне сравнивают в компараторе 16 с заданной величиной. Полученное отклонение поступает в блок 17 определения общего расхода массы, в котором осуществляется расчет расхода всей массы по следующему выражению:

где 0_οΕνύ,Q_otn-X2 — общий расход всей массы на η-ом и η-l-ом шаге управления ;

&Н — отклонение уровня от заданного;

^а4' ^а2 “ настроечные коэффициенты, которые стандартными методами определяют в ходе наладки системы управления.

Блок 18 осуществляет расчет и перераспределение необходимого весового соотношения (αίχ) каждого компонента по выражениям [5 и 6].

Найденные значения необходимого весового соотношения каждого компо- . нента через блок 19 выбора режима поступают в блок 16 корректировки необходимого весового соотношения. В ходе управления в блоке 16 провер ряется условие £¢[,^-100. Если

Р к-л

SdL_K' + 100, то определяются 1-ые К-1' компоненты бумажной массы, для которых значения оЦ[п-1]}оЦЕп] и корректируется необходимое весовое соотношение остальных компонентов таким р образом, чтобы Σ) - Ю0. Корректик-Г ровка осуществляется- по следующей зависимости:

^г

Найденное значенйе о(._к используют з блоке 20 определения расхода каждого компонента, куда одновременно с этим вводят рассчитанные в блоке 13 значения концентраций каждого компонента и общего расхода всей массы (Q ).

В ходе управления в блоке 20 непрерывно вычисляют расход каждого компонента по выражению [1]. Вычисленные значения расходов целлюлозы, древесной массы и оборотного брака сравнивают в компараторе 21 с текущим значением расхода каждого компонента и полученную разницу вводят в блок 19, который осуществляет цифровую стабилизацию расходов.

Если произошло целенаправленное изменение скорости бумагоделательной машины или изменение уровня массы в машинном бассейне, то немедленно вслед за этим произойдут требуемые изменения весового соотношения компонентов и общего расхода всей массы, рассчитываемых в блоках 18 и 17 соответственно. Блок .20 рассчитает новые значения управляющих воздействий, а расход компонентов с помощью блока 19 изменяется на такую величину, при которой текущее значение уровня в машинном бассейне было бы равно заданному при требуемом значении весового соотношения. Если необходимое весовое соотношение какого-либо компонента изменяет оператор через блок 11, то немедленно в блоке 16 осуществляется корректировка необходимого весового соотношения остальных компонентов таким образом, чтобы Σάк* 100.

Повышение точности поддержания композиционного состава, снижение содержания дорогостоящего компонента и повышение эффективности процесса достигается как за счет корректировки и калибровки значений концентрации волокнистых компонентов, что позволяет скомпенсировать возмущения, влияющие на результат измерения, так и за счет перераспределе- , ния необходимого весового соотношения в зависимости от скорости бумагоделательной машины.

Как показали испытания предложенного способа управления, проведенные в производственных условиях, погрешность определения концентрации целлюлозы снижается в 1,5 раза, а древесной массы в 2 раза.

Кривые распределения весового соотношения процента целлюлозы в композиции массы при существующем и_ь предлагаемом способе управления показывают повышение точности поддержания композиционного состава. Это позволяет уменьшить среднее значение расхода дорогостоящего компонента за счет поддержания его значения ближе к нижнему пределу допуска. Как показали испытания, процент целлюлозы в композиции массы снижается на 1%, что дает годовую экономию около

160 тыс.рублей.

Данный способ автоматического управления предлагается внедрить в 1978-80 г.г. в промышленность на двух предприятиях отрасли. Система управления, реализующая указанный способ, включена в состав технического и рабочего проекта автоматизированной системы управления процессом производства бумаги. Предлагаемый способ сможет заменить используемые в настоящее время менее эффективные способы управления композиционным составом бумажной массы.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР №350893, кл. D 21 с 7/12.

2.Патент США №3620916, кл. 162-253, 1968 (прототип).

/4.

hI у-ь|