Способ автоматического управления процессом получения бумажной массы

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оп 742509(23) ПриоритетОпубликовано 2506.80.Бюллетень ИВ 2 ЗДата опубликования описания 250680(51)М, Кл.2 О 21 С 7/12 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ПОЛУЧЕНИЯ БУМАЖНОИ МАССЫ Изобретение относится к способам автоматического управления процессом получения бумажной массы и может быть использовано в целлюлозно-бумаж ной промышленности.Известен способ управления смешением волокнистой массы путем стабилизации расходов и объемных соотношений компонентов 1), Способ заключается в том, что регулирование расхода каждого компонента осуществляют в зависимости от расхода массы ведущего 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 иями концентраций, составляет величину порядка +5.Известен также способ автоматического управления композиционным составом 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 н 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 и необходимость перераспределения при измеНении производительности машины иливесового соот ноше ни я одно го из компонентов. Все это приводит к перерасходу отдельных дорогостоящих компонентов и снижению эффективности процесса.Цель изобретения - повышение точности поддержания композиционногосостава массы, снижение содержанияосновного (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 компонентадополнительно 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 общеймассе в зависимости от измененияскорости бумагоделательной машины,а необходимое весовое соотношениеостальных компонентов определяют взависимости от изменения необходимого весового соотношения основногокомпонента, и затем корректируют заданное значение расхода каждого компонента в зависимости от необходимого весового соотношения всех компонентов и скорректированного и откалиброванного значения концентрациикаждого компонента по следующей формуле::а р-О Р ск к где (1 - заданное значение расходакк-го компонента;Оо - общий расход поступающеймассы;О(, - необходимое весовое соотноКшение к-го компонента;Р - количество компонентов всоставе массы;Ск - скорректированное и откалиброванное 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 концент рации компонентов волокнистой массы.Исследования, проведенные в промышленных условиях, показали существенное влияние на показание датчика концентрации изменений температуры массы и скорости потока (расхода). Среднеквадратическая погрешность из -мерения может быть определена из следующей зависимости:где О,бч - среднеквадратическое отклонение температуры и скорости потока массы соответственно;К,К - коэффициенты по исследуемым каналам.Результаты расчета показаны в таблице. 5 15 Исследования показали, что корре тировку концентрации по значениям температуры и скорости потока (расхода) осуществляют по следующей зависимости: 25 С, =О 1- сФ 1 (3)гх - скорректированное значениеконцентрации к-го компонента;ЗО х. - сигналы с х-го датчика (казание датчика концентр итемпературы и расхода массы);а; - параметры.35 Основная задача калибровки значения концентрации - определить одно -эначное соответствие между действительной (фактической) концентрациейи скорректированной, определяемой 40 выраже нием3 .Эта операция необходимРчтобы исключить влияние н едатчика неконтролируемыхвозмущений.Калибровку осуществляют автоматически путем корректировки параметрова в зависимости от результатов пе(криодических лабораторных анализовпо следующей зависимости:(СфГи 1 С Си 1)Х К 50 с( , 3 с 1+ к к 1 к1 и к А(4)к1 кгде Сф - фактическая концентрациякк-го компонента;55п - шаг, соответствую н -ту времени взятия вна анализ;в - шаг, соответствующий моменту времени ввода результа тов лабораторного анализа;Х) - константа (А=,З),Обезвоживание на сеточном столесущественно зависит от волокнистыхкомпонентов бумажной массы. Поэтому 65 обеспечение постоянства линии эеркаде С по- аци а для тогоа измеренимедленных щий моме образцола залива массы на сетке и влагопрочности 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 основно - го компонента - целлюлозы (наиболее дорогостоящего компонента в общей массе)о(.1 определяется следующим выражением:зГМ-З,ГиЪ ЧЪ 1-ЧСи), (5) 14где М - скорость бумагоделательноймашины; %Ь - коэФфициент ( О= О, 025м/мин;И - шаг дискретного управления. 20Необходимое весовое соотношение остальных компонентов перераспределяют в зависимости от основного дорогостоящего компонента по следующей зависимости: 25сСГи 1=А, Ги- - (А,Ги 3-А,Ги-Ю (6) где К = 2,3,рР - количество компонентов вкомпозиции массы. 30Таким образом, эа 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 компо - нентов позволяет повысить точность поддержания композиционного состава массы. Эффективность процесса повышается за счет обеспечения заданной 45 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. 55В машинный бассейн 1 поступает три волокнистых компонента: поток целлюлозы 2, поток древесной массы 3, поток оборотного брака 4.С каждого из трех потоков в вы числительное устройство 5 вводят непрерывно измеряемые сигналы с датчиков б расхода, концентрации 7 и температуры 8 массы. Туда же вводят "игналы с датчика уровня 9 в машинном 65 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 б, 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:цофч 1.Яоь-О,дИЪ 1 фО ЬНГН-С,где ОоЬЗ,С(оЬ- общий расход всеймассы на и-ом ии-ом шаге управления;ЬН- отклонение уровняот заданного;а, а 2 - настроечные коэффициенты, которыестандартными методами определяют входе наладки системы управления.Блок 18 осуществляет расчет и перераспределение необходимого весового соотношения (а(.к) 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 провеРряется условие Е с(= 100. Если Р.Сд. Ф 100, то определяются 1-ые К=1компоненты бумажной массы, для которых значения д.ис(.Еи 1 и коррек.1тируется необходимое весовое соотношение остальных компонентов таким образом, чтобы 2; .х: 100. КорректиК.-1ровка осуществляется по следующей зависимости:Найденное значенйе ск используютз блоке 20 определения расхода каждого компонента, куда одновременнос этим вводят рассчитанные в блоке13 значения концентраций каждогокомпонента и общего расхода всей 5массы (О ).В ходе управления в блоке 20 непрерывно вычисляют расход каждогокомпонента по выражению 11. Вычисленные значения расходов целлюлозы,древесной массы и оборотного бракасравнивают в компараторе 21 с текущим значением расхода каждого компонента и полученную разницу вводятв блок 19, который осуществляет цифровую стабилизацию расходов.Если произошло целенаправленноеизменение скорости бумагоделательноймашины или изменение уровня массыв машинном бассейне, то немедленновслед эа этим произойдут требуемыеизменения весового соотношения компонентов и общего расхода всей массы,рассчитываемых в блоках 18 и 17 соответственно. Блок .20 рассчитаетновые значения управляющих воэдействий, а расход компонентов с помощьюблока 19 изменяется на такую величину, при которой текущее значениеуровня в машинном бассейне было быравно заданному при требуемом зна- ЗОчении весового соотношения. Еслинеобходимое весовое соотношение какого-либо компонента изменяет опера-тор через блок 11, то немедленно вблоке 16 осуществляется корректировка необходимого весового соотношения остальных компонентов таким образом, чтобы Е, = 100,Повышение точности поддержаниякомпозиционного состава, снижение 4 Осодержания дорогостоящего компонен,та и повышение эффективности процесса достигается как за счет корректировки и калибровки значений концентрации волокнистых компонентов, чтопозволяет скомпенсировать возмущения, влияющие на результат измерения, так и эа счет перераспределения необходимого весового соотношения в зависимости от скорости бумагоделательной машины.Как показали испытания предложенного способа управления, проведенныев производственных условиях, погрешность определения концентрации целлюлозы снижается в 1,5 раза, а древесной массы в 2 раза.Кривые распределения весового соотношения процента целлюлозы в ком-позиции массы при существующем и,предлагаемом способе управления показывают повышение точности поддержания композиционного состава. Этопозволяет уменьшить среднее значениерасхода дорогостоящего компонента засчет поддержания его значения ближе 65 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 укаэанный 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.Формула изобретенияСпособ автоматического управления ,процессом получения бумажной массы путем измерения, расхода и концентрации каждого компонента и уровня в смесительном бассейне определения общего расхода массы, поступающей в машинный бассейн в зависимости от отклонения уровня массы от заданного значения и регулирования расхода каждого компонента в зависимости от его заданного и измеренного значений, корректирования заданного значения расхода каждого компонента в зависимости от общего расхода массы, поступающей в машинный бассейн, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества управления, измеряют Температуру каждого компонента и скорость бумагоделательной машины, затем корректируют концентрации каждого компонента в зависимости от температуры и расхода соответствующего компонента, а полученное при этом значение концентрации 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 в зависимости от изменения необходимости весового соотношения основного компонента, при этом заданное значение расхода каждого компонента корректируют в зависимости от необходимого весового соотношения всех компонентов и откалиброванного значения концентрации каждого компонента по следующей формуле:Ак к а Ю к О Р к: Ск10 742509 необходимое весовое соотношение к-го компонента;количество компонентов всоставе массы;скорректированное и откалиброванное значение концентрации к-го компонента. Составитель Г. Кочетокактор В,фельдман Техред М,Петко Корректор С.Шекма ПодписноССР 430ого комитетаий и открытиушская наб.,4 5 ал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3419/28 цниипи г по дел 113035, МосквТираж ударствен изобрете Ж, Ра Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 9350893, кл. Э 21 с 7/12. 2. Патент США 93620916,кл. 162-253, 1968 (прототип).