Система автоматического управления установкой непрерывной варки сульфатной целлюлозы

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 09) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ АВТОРСНОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКОЙ НЕПРЕВВНОЙ ВАРКИСУЛЬФАТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ(57) Изобретение относится к целлю 1 4 П 21 С 3/02 С 05 Э 11/О лоэно-бумажной промышленности и касается системы управления установкойнепрерывной варки сульфатной целлюлозы, Цель изобретения - повышениекачества сульфатной целлюлозы эасчет стабилизации уровня щепы в варочном аппарате и концентрации массы в его нижней части. Это достигается тем; что стабилизируют токи нагрузки электродвигателей загрузочно"го шнека и донного. шабера при заданной производительности варочной установки путем согласованных измененийскорости вращения донного шабера,расхода выдуваемой массы, расходащелока в испарительный циклон и рас-хода смешанного щелока в верхнюючасть варочного котла. 1,ил.Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и касается системы управления установкой непрерывной варки сульфатной целлюлозы.Цель изобретения - повышение качества сульатной целлюлозы за счетстабилизации уровня щепы в варочномаппарате и концентрации массы в егонижней части. 1 ОНа чертеже представлена блок-схемасистемы управления установкой непрерывной варки сульфатной целлюлозы,Система содержит варочный аппарат 1, вход которого соединен черезлинию 2 загрузки щепы с дозатором 3расхода щепы 1 трубопроводом 4 подачи смешанного щелока соединен с баком 5 постоянного уровня, трубопроводом 6 - с баком фильтрата 7, выходварочного аппарата соединен трубопроводом 8 целлюлозной массы с выдувнымрезервуаром 9, трубопроводом 10 - сиспарительным циклоном 11,Варочный аппарат имеет загруэочный шнек 12 вверху и донный шабер 13внизу, Загрузка варочного аппаратаосуществляется сверху по трубопроводу 2 щепой и по трубопроводу 4 смешанным щелоком, выгрузка целлюлозыосуществляется по трубопроводу 8,отработанного щелока - через ситаотбора по трубопроводу 10, а регулирование давления внутри - подачейчернового щелока в низ варочного аппарата по трубопроводу 6. Направле 35ние движения древесной массы и щелока внутри варочного аппарата показано соответствующими сплошными ипунктирными стрелками.40Система автоматического управлениясодержит измеритель 14 давлениявнутри варочного аппарата 1, соединенный с соответствующим регулятором15, на вход которого подается заданное значение давления, измеритель16 частоты вращения данного шабера13, соединенный через блок 17 задания регулятору частоты вращения данного шабера 13 с.входом соответствующего регулятора 18, измеритель 19тока нагрузки электродвигателя загрузочного шнека 12 и измеритель 20тока нагрузки электродвигателя донного шабера, соединенные соответственно с блоком 21 определения ожидаемой нагрузки на загрузочном шнеке и блоком 22 определяют нагрузкина донном шабере. Измеритель 20, кроме того, соединен с блоком 17 задания регулятора частоты вращения донного шабера 13, с блоком 23 определения максимально- допустимого предела регулирования расхода щелока в испарительный циклон 11, с блоком 24 задания регулятору расхода щелока в испарительный циклон, с блоком 25 определения пределов регулирования расхода выдуваемой массы, а измеритель 19 соединен через блок 26 контроля заполнения нарочного аппарата с блоком 25 определения пределов регулирования расхода выдуваемой массы и блоком 27 задания регулятору расхода выдуваемой массы. Выход блока 21 соединен с блоком 28 задания регулятору частоты вращения дозатора 3 с блоком 29 задания клапану подачи смешанного щелока из бака 5, блоком 24 задания регулятору расхода щелока в испарительный циклон 11, с блоком 27 задания регулятору расхода выдуваемой массы, а также с блоком 17, а выход блока 22 соединен с блоком 29 задания клапану подачи смешанного щелока из бака 5 и блоком 24 задания регулятору расхода щелока в испарительный циклон 11. Измеритель 30 частоты вращения дозатора 3 соединен с регулятором 31 частоты вращения доэатора, с вторым входом блока 28 задания частоты вращения дозатора, четвертый вход которого соединен с измерителем 32 уровня в выдувном резервуаре 9, на первый вход подается заданное значение частоты вращения доэатора щепы, а выход соединен с регулятором частоты вращения доза- тора 3. Измеритель 33 уровня в баке 5 соединен с блоком 29 задания клапану подачи смешанного щелока из бака 5 и блоком 34 коррекции задания регулятору расхода черного щелока, на вход которого подано требуемое значение расхода, а выход соединен с входом регулятора 35 расхода черного щелока, другой вход которого соединен с измерителем 36 расхода черного щелока в бак 5. Измеритель 37 расхода выдуваемой массы соединен с регулятором 38 расхода выдуваемой массы и с блоками 24 и 27. Вход бло- ка 27 задания регулятору расхода выдуваемой массы соединен с измерителем 32 уровня в выдувном резервуаре 9 и блоком 25 определения пределовз144442 регулирования, выход блока соединен с соответствуи)щим регулятором и входом блока 24 задания регулятору расхода щелока в испарительный циклон 11. На вход блока 25 определения,5 пределов регулирования расхода выдуваемой массы, а также на вход блока 27 подано заданное значение частоты вращения дозатора щепы, Измеритель 39 расхода щелока в испарительный циклон 11 и измеритель 40 положения клапана управления расходом щелока в испарительный циклон 11 через вычислительный блок 41 контроля зависаний на ситах отбора соединены с входом блока 24, вход которого также соединен с блоком 23 определения пределов регулирования расхода щелока в испарительный циклон 11, а выход соединен с соответствующим регулятором 42, вход блока 23 соединен с измерителем 43 уровня в баке Фильтрата и измерителем 30 частоты вращения дозатора. 25Система работает следуи)щим образом,Сигнал измерителя 19 тока нагрузки на электродвигатель загрузочного шнека 12 поступает в блок 21, где производится расчет ожидаемого значения тока нагрузки по Формуле 35 1,(з.1.," + ЕЬ(1) = 1, (4)микгде 1 - минимальный ток нагрузкипри полном варочном аппарате А;Е - эона нечувствительностиизмерителя тока нагрузки, А;Ь - признак "варочньй аппарат полный" в текущий момент времени,то в котле предельный уровень щепы.Задание регулятору частоты вращения донного шабера в зависимостиот величины ожидаемого тока нагрузкизагрузочного шнека с учетом ограничений и фактической величины токанагрузки электродвигателя донногощабера вычисляется в блоке 17 по следуи)щим формулам:(7) сигнал измерителя 20 тока нагрузкина электродвигатель донного шабера13 поступает в блок 22, где производится расчет ожидаемого значениятока нагрузки по Формуле где 1; (з.),1 ,(1. - 1) - текущее и предыдущеезначения тока нагрузки электродвигателя:загрузочного шнека, А; 1 ди( ) ф1 (д - 1) - текущее и предыдущеезначения тока нагрузки электродвигателядонного шабера, А;1 - ожидаемое значение тока нагрузки электродвигателя загрузочногошнека, А;1 - ожидаемое значение тоАыка нагрузки электродвигателя донного шабера, А;К, К - постоянная временидиййеренцирования, с;- период работы вычисл.блока 21, с.Вычисленное по Формуле (1) значение тока нагрузки подается на входблоков 17,28,29,24 и 27 для формирования заданий соответствуищим регуля"тором,Вычисленное по Формуле (2) значение подается на вход блоков 29 и 24,Сигнал измерителя 19 подается на входблока 26 контроля заполнения варочного аппарата, в котором осуществляется следуи)щая ситуация.Если1с 1 Ь(х) = О, (3)котел полностьи) не заполнен щепой,а еслиНам где 1 , 10 Зад макс1 д, в а 1 ды если грузки донного шабера в зависимостиот степени запол 20 нения варочногокотла, А;заданное значениетока нагрузки электродвигателя донно"го шабера, А; зад1 дш где С А 1 д ц(1),Ыд,(1 - 1) БО Если номинальное значе".ние тока нагрузкиэлектродвигателязагрузочного шнека, А;- Фактическая и максимальная допустимая величина кор"рекции заданногозначения тока натекущее и предыдущее значения величины отклоненияФактической нагруз- ЗОки на электродвигатель донного шабера от заданнойскорректированной,А; 356 Я 1 6 Я - интегральная и пропорциональная поправки задания час-тоты вращения донного шабера, об/мин; ЕОЯды (1 - 1) - Фактическая частотавращения донногошабера, об/мин.Я д (1) - задание регуляторучастоты вращения Е 5донного шабера,об/мин.Кз, Ке, К - коэффициенты,.Полученное по Формуле (9) значение задания подается на вход регулирующего блока 18,С учетом заданной частоты оборотов дозатора щепы, измеренныхблоком 20 значения тока нагрузкиэлектродвигателя донного шабера и 55полученных в блоке 26 по формулам(3) и (4) значений логической переменной 1, в блоке 25 осуществляется непрерывный расчет пределов регулирования расхода выдуваемой массы:если С(1) = К С(1 - 1) т за мин С 1 п 1 + К- К,1,(.) + К(13)- коэффициент минимального соотношения выдувка/загрузка, л/об,;вади - заданная частота врадщения дозатора щепы,об/минВ - коэффициент максимального соотношения выдувка/загрузка, л/об,;Мин максЯ вм - минимальный и максивммальныи пределы регулирования выдуваемоймассы, л/мин,Кбу Кт - коэффициенты (Кб с 19КтК а - коэффициенты,ПолУченные по формулам (12) и(13) значения пределов регулирования и полученное по Формулам (3)и (4) значение признака заполненияварочного аппарата подаются в блок27, вход которого соединен с измерителем 32 уровня в выдувном резервуаре, с измерителем 37 расхода выдуваемой массы, а выход соединен срегулирующим блоком 38, задание которому рассчитывается следующим образом:Если Макс Нвм Нем в Овм Ц =Овм(1 1) + Кн(Н вм Н вм ) . (14) 1.(1 - 1) = О, а 1,(1) = 1,максОв,(1) Ке 0 вм+ (1 К)1 в,(16)максгде Н м Н вм - измеренное и максимально допустимоезначения уровня ввыдувном резервуаре, Х;- измеренное значениерасхода выдуваемоймассы, л/мин; 15(1) - задание регуляторурасхода выдуваемоймассы, л/мин;ККыК,э - коэффициенты,Полученное по Формулам (14) - (16) 2 Ос учетом ограничений (17) значениерасхода выдуваемой массы подаетсяна вход регулятора 38 и на входблока 24, синхронизируя работу регуляторов 38 и 42, 25С помощью вычислительных операций (1-17) реализуется решение задач поддержания заданной производительности варочной установки, стабилизации уровня щепы в котле и концентрации массы в зоне выгрузки путем изменения скорости вращения донного шабера и расхода выдуваемоймассы с учетом уровня массы в выдувном резервуаре,35 По измеренному блоком 39 значению расхода щелока в испарительный циклон 11 и измеренному значению блоком 40 положения клапана расхода щелока в испарительный циклон в блоке 41 осуществляется контроль зависаний: В 1(1) = В 1( - 1) + 45+с 1.Щвр А 1 Нвр В 1(1 - 1; (18) Св = А 1Нв + В 1(1), (19) если Овр гаврК Ы = 1, (20) 50Оер - К, Ы =О, (21)- измеренное значение расхода щелока в исцаритель.55ный циклон, л/мин; - измеренное значение положения клапана подачи щелока в испарительный циклон, Х;А 1, В 1 - коэффициенты уравнения1-го порядка, аппроксимирующего зависимость расхода щелока в испарительный циклон от положенияклапана;- ожидаемое значение расврхода щелока в испарительный циклон в зависимостиот положения клапана,л/мин.1.1 - признак зависания массына ситах отбора,Ы, К, - коэффициенты (с 11).Полученное значение Ы, равное 1,если масса зависла, и равное 0 в противном случае, подается на вход блока 24,По сигналам измерителя 30 частотывращения дозатора 3, измерителя 33уровня в баке 5 постоянного уровня,измерителя 43 уровня в баке фильтрата 7, измерителя 20 тока нагрузкидонного шабера рассчитывается максимальный предел регулирования расхода щелока в испарительный циклонв блоке 23 по следующим Формулам:Если макс о2, ь 20, =а ; (22), Моксо2 см 2 см э а Оер Омаксюгавр врмас . оо, -а+ къГЬрном Эак 1К (Н Н Б ) КА (1 А А )(24) измеренное значение,уровня в баке постоянного уровня, 7.;максимальное заданноезначение уровня в бакепостоянного уровня, Хвеличина номинальногорасхода щелока в испарительный циклон приминимальной производительности, л/мий;пределы изменения расхода щелока в испарительный циклон по регламенту на минимальнойпроизводительности,л/мин;мокс- максимально-допустимоеврзначение расхода щелока в испарительиыйциклон в текущий момент времени, л/мин;и - измеренное значениеДчастоты вращения доэатора щепы, об/мин;Не - иэмеРенное значение 1 Оуровня в баке Фильтрата, %;ЙОМН - номинальное значениеуровня в баке фильтрата, %; 5К Кв - коэффициенты,Значения, полученные по формуле(24), атакже по Формулам (1), (2),(14) - (1 б), (20), (21), и сигналс измерителя 37 расхода выдуваемоймассы и измерителя 20 тока нагрузкина электродвигатель донного шабера 13подаются на вхОд блока 24, который обеспечивает уменьшение расхода щелокав испарительный циклон 11 при зависании массы,ЕслиЧе (Ц Кц "е (ф ер 4 ч ер30Еслио макс о Мий11 е , а 1 ды с 118 ер( ) ф (26)Кроме того, блок 24 обеспечивает уменьшение расхода щелока в испарительный циклон при увеличении задания расхода выдуваемой массы,предотвращая подачу дополнительногочерного щелока в низ аппарата регулятором 15,ЕслиЧ(вм "емКне в "ер(")45Рфф К + К,)вр( - 1). (2)аКроме того, блок 24 обеспечивает плавное увеличение расхода щелока в испарительный циклон до максимально- допустимого при стабильном движении массы в варочном аппарате:где . (х) задание регуляторурасхода щелока виспарительный циклон, л/мин,- максимально-допустимая нагрузка, электродвигателя загрузочного шнека, А,- минимально-допустимая нагрузка наэлектродвигательдонного шабера, А; мацеъы Кгв Кв Кнф- коэффициенты настройки (К, , К,8 с 1, Као+ К - 1)Полученное по Формулам (25)-(28) с учетом ограничения (29) .значение подается на вход регулятора 42,Таким образом, контур управления отбором щелока в верхний испарительный циклон автоматически осупествляет выбор оптимального значения отбора щелока с учетом технологических ситуаций в промывном отделе, выполняет главный многоступенчатый выход на требуемое значение отбора щелока с учетом нагрузки загрузочного шнека сепаратора и донного шабера, контролирует и определяет зависание массы на сетке отбора щелока в испарительный циклон посредством непрерывного слежения за соотношением положение клапана - значение расхода щелока, в зависимости от нагрузки донного шабера и сепаратора оперативно изменяет количество отбираемого щелока с целью восстановления нормального движения массы по котлу.Измеренное значение уровня в баке 5 постоянного уровня и полученные по Формулам (1) и (2) значения подаются на вход блока 29 задания положения клапана подачи смешанного щелока из бака 5 в варочный аппарат. Сформированное задание обеспечивает постоянный поток смешанного щелока в варочный аппарат, допуская кратковременные изменения потока при перегрузках электродвигателей загрузочного шнека и донного шабера, и рассчитывается по следующим Формулам: при перегрузках(36) 25 30 45 нч,"(д - 1) - А нч (31) при отсутствии перегрузок+ Кг (Е - Е м(д + Кг 4(Е (д)- Е (д - 1, (35) с учетом ограниченияМицЭа Макс см смсм ф где НЧ (д) - задание положенияклапана подачи смешанного щелока избака постоянного .уровня, %; ЬНЧ 1, йнЧг - поправки задания положения клапана, %;с.ды - величина допустимогоперегруза электродвигателя донного шабера, А,35Е см(д)Е (д - 1) - текущее и предыдущеезначения уровня в баке постоянного уровня %Мин Ма кс к фЕ , Е см - минимальный и максимальный допустимыйпределы измененияуровня в баке постоянного уровня, %;Е- требуемое в текущиймомент значение уровня в баке постоянногоуровня, %;НОМЕ.см - Регламнно знаениеуровня в баке постоЭадянного уровня, %;Е м - Е,м(д) - поправка заданногозначения уровня;КсФКи ф Кг 4 коэффициенты(О с К1),Сигнал с измерителя 33 уровня вбаке постоянного уровня и заданиерегулятору расхода черного щелока в бак постоянного уровня 5 подаютсяв блок 34 коррекции задания регулятору где производится расчет по следующим формулам;если еслимнц макссм г 5 смсю энам, (39)чц - задание регУлятоРУ Расхочцда чернового щелока вбак постоянного уровняпри допустимых значенияхуровня в баке, л/мин;К - диапазон, снижения уров ня в баке постоянногоуровня, %,Скорректированное по формулам (38) и .(39) значение задания пода" ется на вход регулятора 36 расхода черного щелока в бак 5 постоянного уровня. Таким образом, контур управления подачей смешанного щелока в верхнюю часть котла и контур подачи черного щелока в бак постоянного уровня выполняют следующие функцииг обеспечивают стабильную дозировку щелока в верхнюю часть котла при одновременном поддержании уровня жидкости в смесительном баке, что способствует соблюдению баланса подачи жидкости и щелочи в котел; ликвидируют резкие кратковременные изменения уровнй щепы в котле, сопровождаемые резким изменением нагрузки загрузочного шнека и донного шабера, импульсным повьппением (понижением) расхода сме" шанного щелока и после восстановления равномерности движения щепы восстанавливают расход до нормальногО значения.Измеренное значение уровня в выдувном резервуаре 9, измеренное эна чение частоты вращения доэатора 3 щепы, рассчитанное по формуле (1) значение ожидаемой нагрузки элек 1444426 14тродвигателя загрузочного шнека,заданное значение частоты вращениядоэатора, определяющее производительность варочной установки, подаются на вход блока 28, где вычисляется задание регулятору частоты вращения дозатора по следующим Формулам:если10макс о МО ксН Н , а 1)136 А ф МаксК 2 1 ъь 1 3 ы ) юЗаДиначе ииА А ф15где и - задание регулятору часДтоты вращения доэаторащепы, об/мин,К - коэФфициент.Таким образом, производительность 2 Оварочной установки автоматически.снижается во избежание переполнениямассой выдувного резервуара.Использование предлагаемой системы управления позволяет осуществить непрерывный контроль уровня щепы в котле, обеспечивает оперативноеустранение перегрузов оборудования,сокращает потери химикатов, а такжестабилизирует движение массы в ва- Зорочном котле, что дает возможностьувеличить выпуск целлюлозы 1-го сорта, сократить непризводительные потери пара.35Формула .изобретенияСистема автоматического управления установкой непрерывной варки ф сульфатиой целлюлозы содержащая Ва 40 рочный аппарат с.загрузочным шнеком и донным яабером, подключенные к варочиому аппарату дозатор щепы с последовательно соединенными измерителем и регулятором частоты вращения 45 доэатора, и бак постоянного уровня с измерителем уровня и споследовательно соединенными измерителем и регулятором расхода черного щелока, выдувной резервуар с трубопроводом целлюлозной массы, с последовательно соединенными измерителем и регу" лятором расхода выдуваемой массы, испарительний циклон с измерителем расхода щелока бак фильтрата сое 1 -Ф 55 диненный с варочним аппаратом трубо" проводом черного щелока, о т л и - ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения качества сульФатной целлюлозы, она дополнительно содержит последовательно соединенные измерительи регулятор частоты вращения донного шабера, измерители уровня в выдувном резервуаре и баке фильтрата, измеритель положения клапанарасхода щелока, испарительний циклон, последовательно соединенные измеритель и регулятор расхода щело"ка, измерители тока нагрузки наэлектродвигателях загрузочного шнекаи донного шабера, блоки вычисленияожидаемых нагрузок на электродвигатель загруэечного шнека и донногошабера, блоки задания регуляторучастоты вращения дозатора, регулировку расхода выдуваемой масси регуляторучастоты вращения донногошабера, блок задания регуляторурасхода щелока в испарительный циклон, блок задания клапану подачисмешанного щелока иэ бака постоянного уровня, а также содержит блоккоррекции расхода черного щелока,блок вычисления пределов регулирования расхода щелока в испарительный циклон, блок контроля зависаний на ситах отбора, блок расчетапределов регулирования расхода выдуваемой массы, блок контроля заполнения варочного котла, причем первый вход блока задания регуляторучастоты вращения дозатора подключенк выходу измерителя частоты вращениядозатора и к третьему входу блокавычисления пределов регулированиярасхода щелока в испарительный циклон, второй вход подключен к выходублока вычисления ожидаемых нагрузокна электродвигатель загрузочногошнека и первому входу блока заданияклапану подачи смешанного щелока избака постоянного уровня, третий входблока задания регулятора частотывращения дозатора подключен к пятому входу блока задания регуляторурасхода выдуваемой масси, выход соединен с регулятором частоты вращения.доэатора, второй вход блока задания клапану подачи смешанного щелока связан с входом блока коррекции расхода черного щелока, подключенного к регулятору расхода черногощелока, измерителем уровня и вторымвходом блока вычисления пределоврегулирования расхода щелока в испарительный циклон, третий вход блока задания клапану подачи смешанного16 14 34426 10 15 20 25 48 Заказ 64 б 4/31 дписно Произв.-полигр, пр-тие, г. Ужгород Проектная,щелока подключен к выходу блока вычисления ожипаемой нагрузки на электродвигатель донного щабера и к первому входу блока задания регуляторурасхода щелока н испарительный циклон, первый вход блока запаниярегулятору частоты вращения донного щабера связан с выходом блока вычисления ожидаемой нагрузки на электродвигатель загрузочного шнека, с вторым входом блока задания регуляторурасхода щелока н испарительный циклон и вторым входом блока заданиярегулятору расхода ныпуваемой массы,второй вход блока задания регуляторучастоты нращения донного щабера подключен к выходу измерителя частотывращения донного щабера, а третийвход - входу блока вычисления ожидаемой нагрузки на электродвигательдонного шабера, первому входу блокавычисления пределон регулированиярасхода щелока н испарительный циклон, к пятому входу блока заданиярегулятору расхода щелока н испарительный циклон, к первому нхопу блока расчета пределов регулированиярасхода ныдунаемой- массы, третийвход блока задания регулятору расхопа щелока н испарительний циклонподключен к выходу блока вычисленияпределов регулирования расхода щелока н испарительный циклон, четвертыйвход - к выходу блока контроля зависаний на ситах отбора, а шестойвхоп к первому входу блока заданиярегулятору расхода ныдунаемой массыи к выхопу измерителя расхода выдуваемой массы, седьмой вход связан срегулятором расхода выдуваемой массы и выходом блока задания регулятору расхода выдуваемой массы, третийвход которого подключен к выходублока расчета пределов регулирования расхода ныдунаемой массы, вторьмвходом связанного с четвертым входомблока задания регулятору расхода выпуваемой массы и ныходом блока контроля заполнения нарочного котла,входом связанного с входом блокавычисления ожидаемых нагрузок наэлектродвигатель загрузочного шнека,подключенного к выходу измерителятока нагрузки на электродвигатель загрузочного шнека, пятый вход блоказадания регулятору расхода вьщуваемой массы связан с выходом измерителя уровня н выдунном резервуаре.