Способ автоматического управления обработкой древесной щепы в пропиточном аппарате

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 08 19) (И 1 504 005 027 2 С 70 Ч ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 980.воду дреы Сясьс"во ффЕИЯОт на по 48. Ра 1 ТИ 1 А,вания м величин ил. Изобретение касаго управления про рмо мех ся автоматичесссами подготовмассы и мо- АСУ техноло" химико-меха щепы в произво ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 773173, кл. П 21 С 1/00, 1Проектные материалы по завесной массы из осиновой щепкого ЦБК. Акционерное общестСОТ 2 Е 1 Т ОБАКЕУНТ 10". Контракставку оборудования Р 1 О/126шиностроительный завод БА 1 ОИР 1 Б 1.АМ 0, 1972.Проспект 1 Лропиточный котел длящепы", фирма "ЕИБО-ВАЛЕР. М Й 0 П 1 СИСТЕКЯ, Р 1 ИЕАИО, 1972,(54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБРАБОТКОЙ ДРЕВЕСНОЙ ИЕПЫ В ПРОПИТОЧНОМ АППАРАТЕ(57) Изобретение касается автомати, ческого управления процессом подготовки щепы в производстве химико-механической и химико-термомеханической древесной массы и может быть использовано в АСУ технологическимипроцессами в целлюлозно-бумажкой промышленности. Цель изобретения - повышение качества целевого продукта за счет стабилизации теплового режима пропитки щепы и стабилизации остаточной щелочности в рециркулянте. В отличие. от известного способа, в котором измеряют текущие значения расхода растворов едкого натра и моносульфита, поступавших в аппарат, температуру пропиточного раствора за подогревателем и уровень в пропиточном аппарате и изменяют расход .едко" го натра, моносульфита, воды, рециркулянта и пара в подогреватель, дооолнительно измеряют частоту вращения и нагрузку питающего шнека, расход и давление пара, концентрацию едкого натра, моносульфита и остаточной щелочности, температуру рециркулянта, температуру в нижней части аппарата. По измеренным параметрам рассчитывают удельные расходы едкого натра,моносульфита, тепла, поступающего с паром, скорость изменения уровня, сравнивают с заданными величинами этих параметров, определяют величину рассогласования и знак рассогласования и вычисляют величины поправок, корректирующих заданные значения, причем ввод корректирующих поправок осуществляют в зависимости от сочетания знаков рассогласоежду измеренными и заданными нической (ХММ) и химикческой (ХТММ) древесножет быть использованогическими процессами целлюлозно"бумажной промьппленности, промышленности строительных материалов и деревообрабатывающей промышленности.Цель изобретения - повышение качества целевого продукта путем стабилизации теплового режима пропитки щепы и стабилизации остаточной щелочности в рециркулянте. 10На чертеже представлена структурная схема системы, реализующей способ автоматического управления обработкой древесной щепы.Объектом управления является про питочныи аппарат 1, на входе в который размещен подогреватель 2 лропиточного раствора, представляющего собой смесь растворов едкого натра, моносульфита и воды. Имеется трубо провод рециркулянта. Подогрев пропиточного раствора осуществляется паром, который поступает в пропиточный аппарат. Еепа после промывки подается в аппарат шнековым дозатором. 25Автоматическая система управления включает комплекты автоматических измерителей 3 - 5 расхода - водного раствора едкого натра, моносульфита и рециркулянта соответственно, дат чик 6 частоты вращения шнека, подающего щепу в пропиточный аппарат, датчик 7 тока нагрузки привода питающего шнека, комплект автоматического измерителя 8 расхода пара, поступающего на пропиточный узел, состоящий из диафрагмы типа Д 1(Н, конденсационного сосуда типа СКМ-1 и дифманометра типа СапфирДД, комплект автоматического измерителя 9 давления 40 пара, состоящий из конденсационного сосуда типа СКМ-1 и манометра типа СапфирДИ, комплект автоматического измерителя 10 уровня в пропиточном аппарате, включающий разделительный сосуд типа СРС-1 и манометр типа СапфирДИ, датчики 11 - 13 температуры соответственно пропиточного раствора за подогревателем, рециркулянта и в нижней части пропиточного аппарата, датчики-устройства 14 - 16 концентрации соответственно раствора едкого натра (каустика), раствора моносульфита и рециркулянта, блок 17 вычисления расхода воздушно-сухой щепы, поступающей на пропитку, блоки 18, 19 вычисления удельных расходов химикатов - едкого натра и моносульфита соответственно,блок 20 вычисления теплосодержания (энтальпии) пара, блок 21 вычисления удельного расхода тепла, поступающего с паром на пропиточный узел.Система содержит также задатчики: 22 температуры в нижней части пропиточного аппарата; 23 максимально допустимого значения скорости изменения уровня в пропиточном аппарате;24 значения частной производной энтальпии пара по его давлению; 25 постоянной составляющей.в выражении для определения энтальпии пара; 26удельного расхода едкого натра; 27 удельного расхода моносульфита; 28 уровня в пропиточном аппарате; 29концентрации остаточной щелочности в рециркулянте; 30 температуры рециркулянта и 31 максимально допустимого значения удельного расхода едкого натра. В системе имеется также блок 32 вычисления рассогласования между максимально допустимым и вычисленным значениями модуля скорости изменения измеренного уровня в пропиточном аппарате, блок 33 вычисления рассогласования между заданным и измеренным значениями концентрации остаточной щелочности в рециркулянте, блок 34 вычисления рассогласования между максимально допустимым и вычисленным значениями удельного расходаедкого натра. Блоки вычисления рассогласований связаны с регулирующими блоками 35 - 42 соответственно удельного расхода едкого натра, удельного расхода моносульфита, температуры в нижней части пропиточного аппарат, температуры рециркулянта, температуры пропиточного раствора за подогревателем 2, удельного расхода тепла с паром, уровня в аппарате и расхода рециркулянта. Датчик 10 уровня соединен с блоком 43 вычисления скорости изменения этого уровня, подключенным к блоку 44 определения модуля этой скорости и блоку 45 определения знака скорости изменения уровня в пропиточном аппарате. В блоке 46 определяется знак рассогласования между максимально допустимым и вычисленным значениями модуля скорости изменения уровня, в блоке 47 - знак рассогласования между заданным и измеренным значениями концентрации остаточной щелочности в рециркулянте, в блоке 48 - знак рассогласования между максимально допустимым и вычисленным5 1501008значениями удельного расхода едко-,го натра. Система содержит блоки 4951 (52) вычисления корректирующихвоздействий на изменение заданныхзначений соответственно удельного 5 гДе Сбон С 50 расходы раствоНЕОН . МаВОхимикатов, л/мин;16 С н, С м зс - концентрации растйаон ф мвсеворов химикатов,г/л.На регулирующие блоки 35 и 36 поступают сигналы с блоков 18, 19 и за 15 датчиков 26 и 27 удельных расходоведкого натра и моносульфита. Управляющие сигналы с выхода регулирующихблоков 35 и 36 через соответствующиепреобразователи 65 и 64 поступают на20 комплекты 73 и 72 регулирующих органов с исцолнительными механизмами,1 установленными на трубопроводах подачи в пропиточный аппарат 1 раствороведкого натра и моносульфита. Так про 25 изводится регулирование удельных расходов химикатов, что в свою очередьспособствует стабильности остаточнойщелочности в рециркулянте, Сигнал свыхода блока 17 поступает на блок 53,30 в котором вычисляется заданное значение расхода рециркулянта по следующей формуле:С = С, К, , л/мин.(4)где К - коэффициент прапорциональл/минности,т/сутСигналы с комплекта автоматического измерителя 5 расхода рециркулянта4 О и блока 53 поступают на регулирующийблок 42, который формирует управляющий сигнал, поступающий через преобразователь 66 на комплект 70 регулирующего органа с исполнительным меха 45 низмам установленным на трубопроводе рециркулянта.Таким образом осуществляется регулирование расхода рециркулянта, чтоприводит к повышенной стабильностиостаточной щелочности в нем. Сигналс датчика 13 температуры в нижнейчасти аппарата поступает на регулирующий блок 37. На вход блока 37 поступают также сигнал заданного значения температуры с эадатчика 22. Управляющий сигнал с блока 37 черезпреобразователь 60 поступает на комплект регулирующего органа с исполнительным механизмам 68, установленрасхода едкого натра, температуры рециркулянта при различных режимах работы и температуры в нижней части пропитачного аппарата; блок 53 вычисления заданного значения расхода рециркулянта, блоки 54, 55 логического управления, блоки 56, 57 логические типа И, блоки 58, 59 логические типа ИЛИ, преобразователи 60 - 66 электропневматические, комплекты регулирующих органов 67 - 73 с пневматическими исполнительными механизма- ми типа ПСПдля изменения расходов соответственно пара, поступающего в подогреватель и пропиточный аппарат, рециркулянта, поступающего в бак моносульфита, рециркулянта, поступающего в подогреватель, воды, растворов моносульфита и едкого натра, поступающих в пропиточный аппарат через подогреватель. Все элементы системы управления, за исключением автоматических измерителей, датчиков преобразователей и комплектов регулирующих органов с исполнительными механизмами реализуются с помощью регулирующего микропроцессорного контроллера типа "Ремиконт Р".Способ автоматического управления обработкой древесной щепы осуществляется следующим образом.Сигналы с датчиков 6, 7 поступают на блок 17, в котором вычисляется расход (т/сутки) воздушной-сухой щепы, поступающей в аппарат на пропитку, по следующей формуле:(1) где Й 3 - частота вращения питаюц Эщего шнека 1/с и ток нагрузки электроприводашнека, А;К - коэффициент пропорциот/суткинальности ( /Сигналы с комплектов автоматических измерителей расходов растворов едкого натра и моносульфита, датчиков 14, 15 концентраций и сигнал с блока 17 поступают соответственно на блоки 18 и 19, вкоторьх вычисляются Удельные Расходы 1 н - едкого натра и с 15 - маносульйита по следуюэ Оьщим формулам; 640 ный на трубопроводе пара, поступающего в пропиточный аппарат.Сигнал с датчика 12 температурырециркулянта поступает на вход регулирующего блока 38. На вход блока 38поступает также сигнал заданного значения температуры с задатчика 30. Управляющий сигнал с блока 38 поступает на блок 32, являясь заданным значением температуры пропиточного раствора за подогревателем, Сигнал с датчика 11 температуры эа подогревателем поступает также на блок 39Управляющий сигнал блока 39, форми руется по цифровой модификации следующего аналогового алгоритма:за мо(э - э), (5) 20где 8- номинальное значение упза,оравляющего сигнала, т.е,задание по температуре эаподогревателем,фС (с блока 38);8 ,0- заданное (с блока 30) и измеренное (с блока 12) значения температур рециркулянта, С. 30Сигнал с выхода блока 39 поступает на вход регулирующего блока 40,являясь заданным значением удельного расхода тепла, поступающего с паром на пропиточный узел.Управляющий сигнал блока 39 фор 35мируется по цифровой модификации следующего алгоритма;з эа о+, ( ) кДжза,огде ц- номинальное значение управляющего сигнала, т.е.задание по удельному расЬдходу тепла с паром;6 э,В - заданное (с 39) и измерен 45ное (с 11) значения температур пропиточного раствора эа подогревателем, С.оСигналы с комплекта измерителя 9давления пара, а также с задатчиков24 и 25 поступают на блок 20, в ко 50тором вычисляется теплосодержание(энтальпия) пара по следующей формуле:.о Хи о 1 ии ) Р + ( ) РаР и ар ии икДж(7)кг где 1- начальная энтальпия пара,кДж/кг;оР , Р - начальное и измеренное давления пара, ИПа.Сигналы с выходов блоков 20, 17 и комплекта автоматического измерителя 8 расхода пара на пропиточный узел поступают на блок 21, в котором вы;числяется удельный расход тепла, поступающего с паром на пропиточный узел, по следующей формуле:1 п С и 24 кДжЯ (8)и Стгде Си - расход пара, кг/ч.Сигнал с выхода блока 21 поступает на регулирующий блок 40, который формирует управляющий сигнал, поступающий в свою очередь через преобразователь 62 на комплект 67 регулирующего органа с исполнительным механизмом, установленный на трубопроводе подачи пара в подогреватель 2.Непосредственное управление остаточной целочностью в рециркулянте осуществляется следующим образом.Сигналы с датчика концентрации остаточной щелочности в рециркулянте и с эадатчика 29, формирующего заданное значение концентрации остаточной щелочности в рециркулянте, поступают на блок 33, в котором вычисляется рассогласование по следующей формуле:зд(9)здгде СС, - заданное (с блока 29)и измеренного (с блока 16) значения концентрации остаточнойщелочности, г/л. Далее сигнал рассогласования с блока 33 поступает на блоки 49 - 52, в которых соответственно формируются корректирующие воздействия по следующим формулам:за ЛС э 11 1 йан Рф10 1501008 коэффициенты приведенных ниже уравнений регрессии, полученных методом наименьших квадратов по статистическим данным эксплуатации пропиточного аппаданных значений температур рециркулянта и в нижней части 20 аппарата;заданное значение температуры пропиточного раствора .25 в нижней частио аппарата, С; 9 где Кс 1 эмоие г/л/кг/т; Кдэ, г/л/ С К рата;(16)ою очередьф С 1 О 1 Сз 1 ф иС э, О - свободные члены уравненийрегрессий.В связи с тем, что увеличениеудельного расхода едкого натра приводит к ухудшению обезвоживающей способности древесной массы, получаемойпутем размола пропитанной, а затем 40отжатой древесной щепы, в системувведено ограничение по удельному расходу едкого натра.На вход блока 34, рассчитывающегорассогласование между максимально 45допустимым и вычисленным значениямиудельного расхода едкого натра, поступают сигналы с блоков 31 и 18.Рассогласование определяется следующим образом:50ЧуаОн Ч ааОн ЧчаОН э .кг/т (17) где Ч О Чэ,- максимально допустибфнйа ОН Иа ОНмое (с блока 31 1 ивычисленное значения 55удельного расходаедкого натра, г/л.В блоке 48 определяется знак этого рассогласования, а в блоке 47 знак рассогласования с блока 33Сигналы с блоков 47 и 48 поступают на блок 55 логического управления, который управляет логическими блоками И 56, 57 и ИЛИ 58 и 59. При положительном знаке рассогласования 4 Ч ф(с блока 48) и любом знаке рассогласо" вания с блока 47 или при отрицательных знаках обоих рассогласований блок 55 выдает управляющий сигнал. Вследствие этого логические блоки И 56, 57 пропускают корректирующие воздействия с выходов блоков 49 и 50. Логические блоки ИЛИ 58, 59 в этом случае не пропускают корректирующих воздействий с блоков 51 и 52. При отрицательном знаке рассогласования Чя (с блока 48) и положительном знаке рассогласования с блока 47 происходит противоположное подключение корректирующих воздействий, т.е. срабатывают блоки 58 и 59. Уровень в пропиточном аппарате влияет на степень пропитки щепы, а следовательно, концентрация остаточной щелочности в рециркулянте, косвенно характеризующая степень пропитки щепы, будет изменяться при изменении уровня,Для повышения точности стабилизации остаточной щелочности в рециркулянте необходимо повысить точность регулирования уровня в пропиточном аппарате. Это осуществляется следующим образом. Сигнал с комплекта автоматического измерителя 10 уровня поступает на регулиру 1 щий блок 41. Сюда же (на блок 41 ) поступает сигнал заданного значения уровня с задатчика 28. Управляющий сигнал с выхода блока 41 через преобразователь 63 поступает на комплект регулирующего органа с исполнительным механизмом 71, установленный на трубопроводе воды. Сигнал с комплекта О поступает также на блок 43, в котором вычисляется скорость изменения уровня. Сигнал с выхода блока 43 поступает на блоки 44 и 45, в которых определяются соответственно модуль И и знак скорости изменения уровня. Сигнал, пропорциональный модулю скорости, и сигнал максимально допустимой скорости с задатчика 23 поступают на блок 32, в котором вычисляется их рассогласование. Выход блока 32 поступает на блок 46, в котором определяется знак этого рассогласования. Знаки вышеуказанного рассогласования и ско 50008 2рости изменения уровня поступают на блок 54 логического управления, выход которого через преобразователь 61 поступает на комплект регулирующего органа с исполнительным механизмом 69, установленный на трубопроводе сброса рециркулянта в бак моносульфита,Если знак с блока 46 рассогласования положительный при любом знаке с блока 45 скорости или отрицательный при отрицательном знаке скорости с блока 45, то регулирующий клапан 69 на сбросе рециркулянта в бак моносульфита закрыт. При отрицательном знаке с блока 46 рассогласования и положительном - с блока 45 скорости регулирующий клапан 69 на сбросе рециркулянта в бак моносульфита открывается. 5 10 15 20 Наличие многоконтурного управления тепловым режимом пропиточного узла 1 обеспечивает повышение точности стабилизации теплового режима пропитки в различных зонах и дает снижение расхода пара. Наличие корректирующих воздействий (с блока 49) на изменение заданных значений удельного расхода пара, температуры (с блоков 50, 5) рециркулянта и температуры ;с блока 52) в нижней части котла по отклонению концентрации (с блока 16) остаточной щелочности в рециркулянте, учет величины и знака скорости изменения уровня (с датчика 10) для его регулирования обеспечивают стабилизацию остаточной щелочности при изменении Физико-химических свойств поступающей щепы, что, в свою очередь, обеспечивает требования регламента по пропитке и в дальнейшем при размоле,щепы - заданные показатели древесной массы при уменьшении расхода энергии.Воэможность переключения ( блоков 55 - 59 ) корректирующих воздействий в зависимости от удельного расхода едкого натра повышает обеэвоживающую способность древесной массы, что в свою очередь позволяет обеспечить требуемую влажность картона на КДИ и снизить расход едкого натра. 25 30 35 40 45 50 55 Формула изобретения Способ автоматического управления обработкой древесной щепы в пропиточном аппарате путем изменения расходов едкого натра и моносульфита, поступающих в аппарат, измерения температуры пропиточного раствора после подогревателя, изменения расхода пара в подогреватель, регулирования расхода рециркулянта в зависимости от величины рассогласования между заданным и измеренным значениями его расхода и регулирования уровня в пропиточном аппарате в зависимости от величины рассогласования между заданным и измеренным его значениями, изменением расхода воды, поступающей в ап - парат, и расхода рециркулянта, поступающего в бак моносульфита, о т л и- чающий с я тем, что, с целью повышения качества целевого продукта эа счет стабилизации теплового режима и остаточной щелочности в рециркулянте, дополнительно измеряют частоту вращения и нагрузку питающегошнека аппарата, по которому определяют расход воздушно-сухой щепы, расход и давление пара на входе в пропиточный аппарат, температуру рециркулянта, температуру пропиточного раст-, вора в нижней части аппарата, концентрацию растворов едкого натра и моносульфита на входе в аппарат и концентрацию остаточной щелочности в рециркулянте, вычисляют удельный расход моносульфита по его расходу, концентрации и расходу воэдушно-сухой щепы и по величине рассогласова - ния между вычисленным и заданным значениями регулируют расход раствора моносульфита в аппарат, вычисляют удельный расход едкого натра по его расходу, концентрации и расходу воздушно-сухой щепы, определяют величину и знак рассогласования между максимально допустимым и вычисленным удельным расходом, вычисляют удельньп расход тепла по расходу воздушно - сухой щепы, расходу пара и его давле - нию, определяют величину и знак рассогласования между заданным и измеренным значениями концентрации остаточной щелочности в рециркулянте, вычисляют скорость изменения уровня в аппарате, знак этой скорости и значение его модуля, которое сравнивают с заданным значением модуля, опреде - ляют знак рассогласования и при отрицательном знаке рассогласования модуля и положительном знаке скорости изменения уровня в аппарате осуществляют сброс рециркулянта в бак моносульфита а регулирование расхода рециркулянта осуществляют по величинерассогласования между измеренным расходом и заданным, в качестве которого используют величину, пропорциональную рассчитанному значению расхода воздушно-сухой щепы, при этом регулирование расхода раствора едкогонатра осуществляют по величине рассогласования текущего значения удельного расхода едкого натра и заданногозначения, скорректированного по величине рассогласования концентрации остаточной щелочности, отрицательномузнаку этого рассогласования и любомузнаку рассогласования величин удельного расхода едкого натра, регулирование расхода пара в подогревательосуществляют в зависимости от величины рассогласования текущего значенияудельного расхода тепла и заданного,пропорционального температуре пропиточного раствора за подогревателем,величины рассогласования температуры рециркулянта, скорректированной по величине рассогласования концентрации остаточной щелочности, отрицательному знаку этого рассогласования и любому знаку рассогласования между заданным и текущим значениями удельного расхода едкого натра, а по величине рас О согласования между текущим и заданным значениями концентрации остаточной щелочности в рециркулянте при положительном знаке рассогласования этой концентрации и отрицательном 15 знаке рассогласования удельного расхода едкого натра регулируют расход пара в подогреватель и корректируют заданное значение температуры пропиточного раствора в нижней части аппа) рата, которое сравнивают с текущимзначением этой температуры, и по величине рассогласования регулируют расход пара в пропиточный аппарат,ям при ГКНТ ССС оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород Гагарина, 101 866/43 Тираж 788 Государственного комитета по изобрете 113035, Москва, Ж, Раушск ЗакВНИИПИ 1 одписноям и откры наб., д.