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壓力篩DCS控制系統(tǒng)的改進

作者: 時間:2014-03-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


堵網(wǎng)順控的控制思路如下:一旦進出漿管道上壓力差過大,超過設(shè)定值,即判斷為發(fā)生堵網(wǎng),此時,DCS及時做出反應(yīng),停止進漿泵,保證的漿壓不會繼續(xù)攀升,防止篩網(wǎng)堵塞狀況的加??;關(guān)閉良漿管道上的閥門(此時良漿量已經(jīng)很小),防止大量的水進入良漿管道,降低后續(xù)漿池中儲存漿料的濃度;同時,防止堵網(wǎng)排除恢復(fù)正常生產(chǎn)之后,大量的渣漿進入良漿管道,影響紙漿的質(zhì)量;將尾漿管道上的閥門全開,內(nèi)余存的漿料從尾漿管道排出,后續(xù)工段還可以對它進行再處理,防止纖維流失;打開高壓沖洗水閥(高壓沖洗水一般加在良漿出口處),利用高壓反沖篩網(wǎng),排除堵網(wǎng)。主要是為了防止?jié){流量發(fā)生劇烈變化時,例如紙漿中紙屑、塑料等雜質(zhì)含量的突然增加導(dǎo)致的堵網(wǎng),預(yù)處理環(huán)節(jié)一時處理不過來,從而使進出日漿壓差劇增導(dǎo)致堵網(wǎng)。

(4)排渣率控制

由排渣率公式(排渣率=粗漿量/進漿量)可知,只要對進漿流量和尾漿流量進行有效控制,就可以保證排渣率的穩(wěn)定。因此,在改進控制方案中分別設(shè)置了進漿流量控制單元和尾漿流量控制單元。進漿管道上的流量計與出漿管道上的閥門組成壓力篩進漿流量控制回路(見圖6)。尾漿流量一定的情況下,控制良漿出口管線上的閥門,也就相當于控制了其進漿流量。因為正常情況下,進漿流量基木上是良漿流量與尾漿流量之和。尾漿管道上的流量計與閥門組成尾槳流量控制間路。


圖6 排渣率控制策略框圖

其中,Gc1(s),Gc2(s)分別為壓力篩進漿流量控制器和尾漿流量控制器,一般選用工業(yè)控制中常用的PID控制器;Gp1(s),Gp2(s)分別代表進漿流量數(shù)學(xué)模型和尾漿流量數(shù)學(xué)模型,其數(shù)學(xué)模型皆可用一階過程加純滯后來描述,即為壓力篩的排渣率。在此控制方案中,控制器參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗確定,因此不需知道準確的對象數(shù)學(xué)模型。壓力篩的排渣率就是此處的比值系數(shù)K,具體數(shù)值由工藝人員設(shè)置。對于壓力篩漿料進口流量、尾漿出口流量配比是以設(shè)定值為基準進行的,這樣有利于增強系統(tǒng)的相對穩(wěn)定性。

(5)重渣時序控制

壓力篩的重渣捕集器有4個閥:進渣閥(V1),排渣閥(V2),上沖水閥(V3)和下沖水閥(V4),閥門連接關(guān)系見圖7。根據(jù)工藝要求,V1和V2在正常工作時,決不允許同時處于打開狀態(tài),以免渣漿連續(xù)排空,造成纖維流失。V1重新開啟之前,應(yīng)對渣捕集器注滿水,防止壓力篩內(nèi)漿流快速進人重渣捕集器,使系統(tǒng)壓力產(chǎn)生波動。停機狀態(tài)下,由于控制排渣系統(tǒng)的4個閥門都處于斷電狀態(tài),故它們均處于關(guān)的位置。



圖7 排渣器閥門連接示意圖

正常運行時,V1打開,其他閥關(guān)閉,處于裝渣狀態(tài)。裝渣設(shè)定時間(T1)到系統(tǒng)開始排渣。各閥門開閉順序為:V1關(guān)閉→V2、V3打開→V2關(guān)閉、V4打開→V3、V4關(guān)閉→V1打開→進入下一輪排渣循環(huán)。T1、T2和T3的設(shè)定取決于渣漿量、捕集器的排空速度及對捕集器注滿水的時間。排渣控制時序如表1所示。

表1 排渣控制時序

3 壓力篩控制算法實現(xiàn)

西門子S7-400控制站本身提供了3種形式的PID子程序,本系統(tǒng)采用其提供的位置式輸出PID函數(shù)功能塊FB41,利用該功能塊,只要正確設(shè)定FB41的接口參數(shù),控制效果能達到令人滿意的程度;在比值控制時,使進漿和尾漿的流量設(shè)定值保持一定的比例,在預(yù)處理時,先轉(zhuǎn)化為手動狀態(tài),使尾漿調(diào)節(jié)閥開度按5%遞增,而良漿閥按5%遞減,然后再轉(zhuǎn)化為自動,周而復(fù)始,直到滿足條件為止。如果堵網(wǎng),則停止進漿,全開尾漿閥,全關(guān)良漿閥。對壓力篩的控制算法如圖8所示。


圖8 壓力篩控制算法


4 結(jié) 語

本方案的技術(shù)關(guān)鍵在于壓力篩在正常工況下,必須保證其適度的排渣率。在系統(tǒng)有發(fā)生堵網(wǎng)的趨勢時,及時發(fā)現(xiàn)這種趨勢,并使系統(tǒng)作出適當?shù)膭幼?,從而迅速扭轉(zhuǎn)這種趨勢,使壓力篩回到正常的工作條件下;一旦壓力篩出現(xiàn)了堵網(wǎng)現(xiàn)象,能及時發(fā)現(xiàn)并消除,保證系統(tǒng)的正常運行。對于正常工況下的排渣率控制,擬將采用進漿流量控制和尾漿流量控制組成比值控制系統(tǒng),通過設(shè)定進漿和尾漿流量的設(shè)定值,使這兩者都工作在設(shè)定值附近,從而保證適度的排渣率。對于發(fā)現(xiàn)并消除堵網(wǎng)趨勢,擬將采用堵網(wǎng)預(yù)處理環(huán)節(jié):監(jiān)控壓力篩進漿與良漿之間的壓差,一旦發(fā)現(xiàn)壓差值偏離設(shè)定值達到一定的幅度,系統(tǒng)自動關(guān)小進漿流量,同時增大尾漿流量,并打開稀釋水閥,這樣篩體內(nèi)的紙漿濃度適當下降,從而改善工況,使壓差值逐步恢復(fù)到正常值;在這個環(huán)節(jié),閥門開度會隨壓差自動改變,步進量要通過實驗得出適合值。堵網(wǎng)環(huán)節(jié)的處理也采用監(jiān)控進漿與良漿之間的壓差,若其值大于設(shè)定的高限值,系統(tǒng)完全關(guān)閉進漿閥和良漿閥,并打開尾漿閥和稀釋水閥,使篩體內(nèi)充滿清水,在旋翼的作用下,逐步消除堵網(wǎng),使壓差恢復(fù)到正常值。壓力篩體內(nèi)的漿濃也是影響壓力篩處理能力的重要因素,漿濃的穩(wěn)定有利于壓力篩保持一個穩(wěn)定的工作狀況。傳統(tǒng)的壓力篩堵網(wǎng)時,一般停機進行處理。這樣就會影響進漿的速度和數(shù)量,而現(xiàn)在的處理措施就是在壓力篩有堵網(wǎng)趨勢時就開始采取措施,從而使篩子在堵網(wǎng)不嚴重的情況下輕松地消除篩孔(縫)的堵塞物,從而保持了生產(chǎn)的連續(xù)性。進漿流量控制和尾漿流量控制組成比值控制系統(tǒng),保證了排渣率的恒定,使壓力篩能從根本上在穩(wěn)定的下況下運行。

該壓力篩控制系統(tǒng)增加了堵網(wǎng)預(yù)處理環(huán)節(jié)后,系統(tǒng)的安全性、可靠性、穩(wěn)定性比原來有了大幅度提高,減少了為防堵而額外添加的機械設(shè)備,節(jié)約了資金,降低了安全隱患。此外,對制漿過程篩選工段的成功控制,除了能提高紙張質(zhì)量之外,還有以下兒方面的經(jīng)濟價值:①減少設(shè)備磨損,延長設(shè)備使用壽命。從高濃除渣器出來的紙漿中,夾雜著大量的砂石、鐵釘?shù)?,它們對洗漿機的洗網(wǎng)損傷很大,每節(jié)約一張網(wǎng),便能減少直接經(jīng)濟損失近2萬元;②節(jié)能降耗。實踐表明,對此工段實行自動調(diào)節(jié),可以明顯地減少清水或白水的消耗,從而減輕漿料濃縮和堿回收工段的負擔;③對后續(xù)的漂白工段可減少氯氣的消耗量。氯氣是劇毒、強腐蝕性氣體,對操作工人的身體健康和紙漿漂白設(shè)備的使用壽命影響極大,減少氯氣的消耗對保護環(huán)境的意義也相當重大。因此,對篩選工段實施自動控制,具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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