Способ управления композиционным составом бумажной массы

ОЮЗ СОВЕТСКИОЦИАЛИСТИЧЕСЕСПУБЛИК 0544 АЗ О 21 Е 1/08; (3 1/00 БР ОПИСА ПАТЕНТ 2 СО С) ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(71) Пермское специализированное управление территориально-производственногообъединения "Союэлесмонтаж"(56) Авторское свидетельство СССРМ 589319, кл. О 21 Г 1/08, 1978.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫМ СОСТАВОМ БУМАЖНОЙ МАССЫ(57) Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, а именно кспособам управления процессом получениябумажной массы с целью оптимизации еесостава. Сущность изобретения состоит втом, что способ управления предусматриваИзобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, а именно к способам управления процессом получения бумажной массы.Известен способ управления процессом получения бумажной массы. Способ включает контроль расхода и концентрации каждого компонента и массы в целом, регулирование расхода каждого компонента в зависимости от его заданного и измеренного значений, корректировку концентрации каждого компонента в зависимости от его температуры, определение необходимого весового соотношения основного компонента в общей массе в зависимости от скорости бумагоделательной машины (БДМ), определение необходимого весового соотношения остальных компонентов в зависимости от изменения соотношения ет измерение текущих значении расхода и концентрации каждого компонента и массы в целом, периодическое определение значений качества различйых композиционных составов бумажной массы, по величине отклонения которых от регламентных значений определ,яют расход основного компонента, соответствующий наименьшему его весовому соотношению в композиционном составе бумажной массы, а расход остальных компонентов определяют в зависимости от значений показателей качества, полученного расхода основного компонента и расхода масСы в целом. Дополнительно определяют значенйякачества каждого компонента бумажной массы, а расход основного комйонента корректируют по значению показателя качества остальных компонентов, 1 з.п. ф-лы, 3 ил. основного компонента, а также коррекцию заданного значения расхода каждого компонента в зависимости от общего расхода массы, концентраций компонентов и весового соотношения всех компонентов. Способ позволяет снизить содержание основного дорогостоящего) компонента в общей массе и повысить точность поддержания определенного ранее композиционного состава массы,Однако известный способ не обеспечивает постоянный контроль качества конечного продукта (бумажной массы, бумаги) и корректировку композиционного состава бумажной массы при ухудшении качества бумаги, Кроме того, т.к, содержание основного компонента регулируют от заданного по регламенту значения в зависимости от скорости машины, то невозможно снизитьего содержание до минимально возможного(при заданном составе компонентов) предела допуска.- ." .- Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ автоматического регулирования, предусматривающий измерение текущего расхода и концентрации каждого компонента массы в целом и управление соотношением компонентов в бумажной массе путем регулирования расхода компонентов в зависимости от их заданных и измеренных (текущих) значений.Для учета колебаний качественных характеристик бумажной массы определяют оптимальные значения этих характеристик и соответствующие им значения расхода компонентов, которые фиксируют в вычислительном устройстве. Далее сравнивают 10 15 20 текущие значения расхода компонентов с записанными (в ЭВМ) и регулируют соотношение расходов компонентов сигналом, полученным от рассогласования,Таким образом, в данном способе регулирования после установления соответствия расхода компонентов качеству бумажной массы дальнейший контроль бумажной массы не производится. Считается, что, поддерживая оптимальным соотноше 30 ние расходов компонентов, стабилизируют качество бумажной массы,Однако на практике качественные характеристики бумажной массы зависят от содержания отдельных комггойентов в раз 35 ной степени, входящие в состав композиции компоненты отличаются разной стоимостью, а качество композиции зависит также и от качества самих компонентов. Не- учет указанных факторов приводит к пере 40 расходу дорогостоящего компонента, а также к отклонению качественных характеристик массы от их регламентных значений, т,е. способ не позволяет оперативно реагировать на отклонения качественных характеристик бумажной массы, которые возникают не только от изменения расхода или концентрации компонентов, но и отдругих причин, в том числе от изменения качества компонентов. 55 определения оптимального соотношения компонентов в зависимости от качества бумажной массы (или бумаги) при одновременном поддержании на минимально возможном урОвне содержания основного компонента; Целью изобретения является снижение 50 содержания основного дорогостоящего) компонента в общей массе при одновре. менном повышении качества конечного продукта (бумажной массы, бумаги) за счет Поставленная цель достигается тем, что в известном способе автоматического управления, заключающемся в измерении текущих расхода и концентрации каждого компонента и массы в целом, определении диапазона необходимых весовых соотношений компонентов в бумажной массе, соответствующих регламентным (оптимальным) значениям качественных характеристик бумажной массы, и управлении весовым соотношением компонентов в бумажной массе путем регулирования расхода компонентов в зависимости от их заданных и измеренных (текущих) значений, согласно изобретению периодически определяют значения качественных характеристик бумажной массы и в зависимости от величины отклонения качественных характеристик массы от их регламентных значений определяют расход основного компонента, соответствующий наименьшему необходимому его весовому соотношению в бумажной массе, а расход остальных компонентов определяют в зависимости от значений качественных характеристик массы с учетом полученного расхода основного компонента и расхода бумажной массы в целом.Кроме того, в предлагаемом способе предусматривается периодическое определение значений качественных характеристик компонентов бумажной массы и дополнительное корректирование расхода основного компонента по значению качественных характеристик каждого компонента.Предлагаемый способ отличается от прототипа наличием новых измерительных операций, режимом проведения этих измерений, а также новыми условиями определения необходимых значений регулирующих воздействий (расхода компонентов), В результате существенно меняется протекание процесса управления. Так, если в прототипе оптимальные значения расходов компонентов определяют и фиксируют в ЭВМ однократно, то в заявляемом способе перерасчет нового соотношения компонентов в зависимости от качественного состояния бумажной массы производят периодически с коррекцией его в зависимости от качественного состояния компонентов, При этом устанавливается новая взаимосвязь между содержанием основного компонента и остальными компонентами: содержание основного компонента поддерживают на минимально возможном при данных условиях уровне, а остальные - в зависимости от содержания основного компонента в массе и общего расхода массы в целом.Таким образом, предлагаемый способ позволяет оперативно реагировать на отклонения качественных характеристик массы от регламентных значений и за счет учетабольшего количества факторов, влияющихна качество продукта, и постоянных коррекций регулирующих воздействий стабилизировать качество массы,и повысить качестВоконечного продукта - бумаги, а также снизить содержание основного компонента;Анализ .известных технических решений показал следующее. Использование части отличительных признаков известно,Например. необходимое соотношение оСновного компонента определяют в завйсимости от технологического параметра -скорости БДМ или от одного из показателей 15качества продукта; При этом в первом случае содержание остальных компонентов меняют пропорционально изменениюосновного компонента в равных долях,авовтором случае расход остальных компонентов меняют из условия сохранения заданного (по регламенту) соотношения всехкомпонентов в бумажной массе. Ни в одномиз известных решений не обеспечиваетсяподдержание основного компонента на" минимально возможном уровне, т.е. в известных технических решениях не проявляетсяновый технический результат, как в заявля-.емом способе,Необходимо отметить, что указанный 30технический результат в заявляемом способе проявляется в результате использованиявсех отличительных признаков, Так, без постоянного контроля за качеством конечногопродукта невозможно оценить нижний допустимый предел содержания основногокомпонента. Вышеизложенное позволяетсделать вывод о соответствии заявляемоготехнического решения критериям изобретения., 40На фиг,1 представлен вариантструктурной схемы системы управления компоЗиЦионным составом бумажной массы; на фиг,2- диаграмма "состав-свойства" для определения диапазона необходимых соотношений компонентов в бумажной массе; нафиг.3 - то же, для реализации способа управления при изменении качества бумажной массы,Для реализации заявляемого способа 50система управления содержит датчики"расхода 1 и концентрации 2 основного компонента, а также датчики расхода 3,5 иконцентрации 4,6 остальных компонентов,поступающих в композиционный бассейн 7. 55Текущие значения с датчиков 1 - 6 вводят ввычислительное устройство 8. Туда же вводят сигналы с датчиков расхода 9 и концентрации 10 бумажной массы. Датчики 1,3,5,подключены также к входам регулятороВ расхода 11,12,13 компонентов, которые управляют клапанами расхода 14,15,16 компонентов. В вычислительное устройство 8 записывают также текущие значения качественных характеристик бумажной массы (или конечного продукта - бумаги) и характеристики качества каждогокомпойента,Предлагаемый способ осуществляют следующим образом,Качество конечного продукта - бумаги (картона) оценивается определенными характеристиками, значения которых должны соответствовать регламентным (ГОСТ,ТУ). Иэ всех характеристик качества бумаги часть их, такие как разрывная длина, сопротивление излому, белизна, зольность зависят от исходного композиционного состава бумажной массы, т,е, содержания компонентов в массе и их качества. Качествокомпонентов характеризуется," нап"ример, такими параметрами, как разрывная длйна, белизна, массовая доля волокон, степень помола и др.По предлагаемому способу предварительно определяют зависимость каждой качественной характеристики бумаги от количественного содержания и качества компонентов в бумажной массе, т.е. решают многопараметрическую задачу, где технблогический процесс характеризуется несколькими выходнымй"параметрами (качественными характеристиками бумаги). значения которых должньГуч 1 ггыватьСя при отыскании оптимальных уСловий (соотношений компонентов). Каждый иэ этих параметров определеннйм образомзависит от условий процесса и их экстремальные вели-" чины достигаются при различных значениях указанных условий (количественный и качественный состав бумажной массы).Для решения указанной задачи проводится лабораторный анализ используемой бумажной массы, применяя последовательные эксперименты на основе результатов симплексного метода планированйя" Экспериментов(стабилизациякачества), Полученные таким образом зависимости (уравнения регрессии) хорошо описывают влияние изменения композиционного состава бумажной,массы на значения ее качественных характеристик. Это (для трехкомпонентной смеси) уравнения видаУ 1 = В 1 Х 1 + В 2 Х 2 + ВзХз - В 12 Х 1 Х 2+В 1 зХ 1 Хз + ВгзХгХз ++ бгзХ 2 Хз+ А 1 Х 1 Х 2 (Х 1 - Х 2) + А 2 Х 1 Хз (Х 1 массе и соответствующий этому соотноше - Хз) + нию расход каждого компонента.+ А 2 Х 2 ХЗ ( Х 2 - Хз) + о 12 ЗХ 1 Х 2 ХЗ Сигналы, пропорциональные расходамУз - К 1 Х 1+.К 2 Х 2 + КзХз + К 12 Х 1 Х 2 + каждогокомпонента,подаютнавходысоотК 1 зХ 1 Хз+ КззХгХз+ -" 5 ветствующих регуляторов расхода 11,12 и+ П 1 Х 1 Хг (Х 1 - Хг) + П 2 Х 1 Хз (Х 1 - Хз) + 13, которые управляют расходом компоненПзХ 2 Хз(Х 2 - Хз) + тов посредством клапанов 14,15 и 16, В проК 12 зХ 1 Х 2 Хз; цессе управления периодически (например,где У 1 У,Уз- качественные характеристики через 40 мин) определяют значения качестбумажной массы;.10 венных характеристик бумажной массы пуХ 1,Хг,Хз - содержание компонентов в тем отбора проб на выходебвыходе изумажнои массе; .: -: . композиционного бассейна 7 (или харВ В С Сакте 1, 21,Сб,б 2А 1,АтП 1 пг. ристики бумаги путем отбора образцов готоКиз-коэффициентыуравненийрегрес- вой продукции после БДМ), Полученныесии, причем должно выполняться ограниче значения подают в вычислительное устройние ство 8. Туда же поступают сигналы о текущих значениях расхода и концентрации,Г Х 1= 1. каждого компонента и массы в целом отдатчиков 1-6,9,10.Графически полученные зависимости 20 В вычислительнопредставлены на треугольной дйаграмме ходит сравнение текущих значений качест(фиг.2), где оси Х 1,Х 2,Хз соответствуют со- венных характерисдержанию компонентов в бумажной массе; регламентными знач нивенных характеристик массы с ихрегламентными значениями и при отклоненйй хотя ы одно из них от регламентногоным,допустимым порегламентузначениям 25 значения произвокачественных характеристик бумаги. Точки,мого весового соотнзначения и оизводят перерасчет необходимого весового соотношения компонентовпринадлежащие треугольнику,соответству-" по вышепр ф. ют конкретным составам бумажной массы. определяют новпо вышеприведенным формулам. При этомЗначения весовых соотношений компонен- весовых соотноопределяют новый диапазон необходимьхвесовых соотношений компонентов и выбираютв нем такое соотношение компонентов, заключенные междуграничными кривы раютв нем такоми,(заштрихованная область), соответствуют тов, вкотором сдиапазону необходимых весовых соотноше- компонента минимально,тов, вкотором содержание основногоний крмпонентов, пРи котоРых значениЯ ка- В ачестве ускачестве условного примера на фиг.3представлена треугольная. диаграмма тольчественных . характеристик бумаги представленатреко для однои из качественных характери-находятся вдопустимых пределахдля всех 35 ко для одной итик массы. десь о - граничное значениеконтролируемых качественных показателей стик массы. Здесь У - годновремен о - качественной характеристики на "0" шагеуправления, т.е. диапазону необходимыхУ Уредставленные на диаграмме кривые весовых сооФношеновых соо ношений соответствует часть1, гауз построены при условии, что качест треугольника справа от линии уо.во компонентов стабильно. При изменении Точка А соот етскаче тва компонентов изменяется и диайа- составу бумажной массы.очка соот етствует первоначальному1 - новое граничное значение качестзон необходимых соотношений компонен- У 1 - новое гранвенной характеристики на "1" шаге управления. еперь состав, соответствующий точкеМатематические соотношения, связы ния. Теперь соста,вающие качественный и количественный со- А приво ит П, приводит браку. Полученный новый сов (точка ) проверяют на осуществистав бумажной массы со значениями ее став (точка В ) прокачественйых характеристик записывают в масть, т.е. чтобы полученные значения"вычислительное устройство 8. Перед нача- остальных двух компонентов в массе приз даййом расходе и концентрации послед=лом работы в вычислительное устройство 50 эадаййом расхопоступают также данные о возможном ком- ней, не превышали их мак итаве массы (необходимый ных технических (соответствующих)в. противном случае производитрасход и концентрация бумажной массы, расходов. В проти носоответствующие заданной производитель- ся новый перерас е,ности БДМ, необходимая концентрация, 55 Значения расходов компонентов, соответствующие их новому весовому соотномаксимальйо возможный расход и качество ветствующие ихкаждого компонента) и о регламентных зна- шению поступаюшению, поступают на входы регуляторовЗатчениях качественных характеристик массы. расхода 11 12 13. Татем задают первоначальное (по реглаам сравнивают текущиезначения расходов с заданнйми. (;игналаменту) весовое соотношение компонентов в ми, пропорциональными а нильными разнице вышеукау9 1780544занныхзначенйй;управляютклапайамй 14- содержание наиболеедо ого тдя16, мсрйм юЫе жЙейЙя асх",понентов.я расходов ком- локнистого компонента - беленой целлю лозы за счет увеличения доли ТММ. За времяерез определенный промежуток вре- опытной выработки среднее со е жр у р ления) в вычис целлюлозы в бумажной массе составило 40лительное устройство поступают новые . уменьшились с 48,1 до 35 ф, т.е, ау цикл управле- целлюлозы сократился в среднем на 17.ь с , до ф, т.е, расходния повторяется. Точность управления в При этом качество бумаги сод с особе зависит от периодичностирегламенту и даже улучшилось., ответствовалоконтроля качества массы (или бумаги) и чем 10 " Техникб-экехнико-экономические преимуществари д контроля, тем выше точ- предлагаемого способа эакл" дующем. За счет постояййого контроля каистема управления постоянно"контро- " чества койечного продукта или ет кон ент Ю каж огож о ы на усвойр ц жд го компонента композицйойногосоставамассынр ц любого ком ства обеспечивается поддержание минипонента корректирует все расходы; Йе изме- мал ь н о в о ам ож н о гощ р х д массы, Указанныебумажной массе основносле ю м шагрр р расходов компонейтов на наиболее дорогого фду щем шаге управления пересматри- " позволяетснизить э бегого или дефицитного. Этопределяется новое соотношение 20 сти бумаги. сократить п)акостой обо оваомпонентов в массе, соответств ю ее. сократить и остой о орудоваву щее ус- ния, что в свою очередь позволяет повыситьловию минимального содержания основно- обаем произв .Пк мпонента. о же касается и случая нечного продукта по сравнению с аналогацеленаправленного изменения асхо а бмажной массы.р хода бу- ми даже повышается, что позволяет сниз ить25 брак и также повысить объем производства.казанные операции оСуществляют при Предлагаемый способ управления моусловии нестабильности качества компо- жет использовать я тм, исходя из технических максимально возможных показателей качевозможностей производства, определение "ства бумаги из имеющихся компонентов(ескачественных характеристик компонййтов 30 ли на ставитсяпроизво ятс пе идятс периодичностью, как правило, " содержание основного компонента).большей, чем определение характеристик фмассы. Поэтому управление " и кормула изобретенияо ачеству " " 1, Способ управления композиционнымом умажной массы, включающий изкомпонентов" обладает большей инерцион-: составом б мностью и может применяться только в соче мерение текущих значений асхтании с управлением "по качеств б маги"х значении расхода и кон-честву умаги, центрации каждого компонента и бумажнойно за счет дополнительных ко екти всостава массы позволяет повыситьрр ро ок массы в целом, определение диапазона нетивность управления,сить эффек- обходимых весовых соотношений мко понентов в бумажной массе, соответствующихкомпози ионнымр и м е р. Проводилось управление 40 регламентнымзначениям показац составом бумажной мас- ства, и управление весовым соотноштелеи качедля мелования.тк умаги - основы компонентов в бумажной массе путем р егулирования расходов компонентОв в зависиСостав бумажной массы; целлюлозаС: ц оза, мости от их заданных и измеренных, оборотный брак,8 п о45 значений, отличающийся тем,что,спроцессе управления контролировал- целью снижения со еся расход и кон ент а ия книжения содержания основногоцентрация компонентов и компонента при одновременном повышебумажной массы в целом. значения качест- нии качества б мажвенных характеристик б маги ( а ькачества умажной массы, периодичеистик умаги (разрывная ски определяют значения показателейдлина, сопротивление излом, зольность,у, сть), 50 качества различных композиционных соста-Шаг дискретного управления 40 мин. вов бумажной массы иао щеевремявыработки(5 ч)качество ния которых от регламентных значенийкомпонентов не изменилось,ь, определяют расход основного компонента,соответствующий наименьшему его весовонию в композиционном состаДанные об изменениях расхода и кон му соотношениюцентрации компонентов приведены в ве бумажной массы, а асхотабл,1, а качественные ха акте иной массы, а расход остальныхр ктеристик бума- компонентов определяют в зависимости отзначений показателей качества, полученноКак видно из табл.1 и 2 еализар зация го расхода основного компонента и расходапредлагаемого способа позволила снизить бумажной массы в целом.12 1780544 Таблица 1 Таблица 2 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я ной массы, а расход основного компонента тем, что дополнительно ойределяютзначе- корректируют по значению показателя кания качества каждого компонента бумаж- чества остальных компонентов.г У( Корректор Н.Ревская едакт роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 4445 ВНИИПИ Го 17805441(. Составитель К.ЛысенкоТехред М. Моргентал Тираж Подписноерственного комитета поизобретениям и открытиям при ГК 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5