第6章抄纸过程典型控制系统
6.1 概述
由任何一种制浆方法或其组合的方法所生产的纸浆，须在造纸车间抄制成纸张（抄纸和制浆在一个地方，即所谓的综合厂）或把纸浆制成浆板送到距浆厂较远的其它纸厂。造纸车间的流程，会因为所用纸浆的种类和所生产纸张的质量不同而有所不同。图6-1-1为抄纸车间的基本流程。这一流程通常被划分为：纸料制备，纸机和完成整理三部分。纸料制备又可进一步分为配浆（或称纸浆的混合）和打浆，纸机则可分为湿部和干部。
成
192021
图6-1-1纸厂基本流程
1－商品浆储浆池；2－损纸浆池；3－漂白浆池；4－汇合浆池；5－抄前浆池；
6－白水池；7－冲浆池；8－伏辊坑；9－卷曲；10－压光；11－施胶压榨；
12－干燥；13－压榨；14网部；15－网前箱；16－白水回收机；17－锥形精浆机；18－磨浆机；19－纸料制备；20－造纸机；21－完成整理；22－配浆；
23－打浆；24－湿部；25－干部
6.1.1 纸料的制备
当纸浆由制浆车间送到抄纸车间时，大多数都不能直接用于抄纸，而且，为了使成纸能具有某些特性，还必须由其它浆厂购入某些具有不同特性的纸浆。另外人们还需添加染料和添加剂以获得所需的颜色和物理性能，这些操作通常称之为配浆（或纸浆的混合）。
为了赋予纸张一定的机械强度，纸浆需在多种机器中进行磨浆，其中具有代表性的机器是磨浆机、锥形精浆机和打浆机。这一操作实质上是让纸浆在锋利且运动的一组刀片间反复通过，由刀片对纤维产生切短和压溃作用。这组刀片可通过调解其刀刃的锋利程度生产出不同长度的纤维。打浆可以改善纤维之间的结合，使匀度和紧度得以提高并降低多孔性或提高透明性；但这些要根据纸的种类来确定。
在上纸机之前，制备好的纸浆还需经过筛选，有时还要对纸浆进行净化，即通过离心式除渣器除去浆中尚未除净的重杂质。
6.1.2 纸机
（1）湿部纸机湿部最重要的部件是供纸页成形用的长网，它主要由一张无端的细筛
网（也称之为成形网）组成，纸浆悬浮液在网上分布均匀。湿部的宽度取决于纸机的规格，而纸机的车速则由抄造的纸种来确定。纸浆中的大部分水在网部的前端排掉，从而形成湿纸页，然后网子通过一组真空箱，真空箱能从湿纸页中吸去更多的水分，湿纸页以大约20%的浓度（20%纤维和添加剂，80%的水）离开长网部。
由多层纸页组成的纸板，通常在圆网纸机上成形。纸浆被泵送到一系列的网槽中，在每一个网槽里，都有一个包覆着网子的网笼，以和其它网笼相同的速度转动。网槽里的水穿过网子并由网笼的中心排出，同时在网上形成纸页。与全部网笼相接触的无端毛毯将纸层揭起，形成一个多层结合的纸板。往往将高级的纸浆用在两端的圆网上，从而使纸板的外表面比较美观。而次表层由稍差一点儿的纸浆抄成；中间的芯层则通常夹着回收的废纸浆。
（2）干部当纸页离开纸机湿部以后即被送至压榨，在压榨部纸页由无端毛毯（或化纤毯）承托着，附着在毛毯上方的纸页经过两个重辊的压榨以尽量压去水分。纸页以大约3.5%的浓度离开压榨部，剩余的水分则在干燥部用蒸汽加热的烘缸上蒸发掉。无端的干布带着纸运行，并将纸页压贴在烘缸的表面上。
6.1.3 完成整理
干燥后的纸页便进入到完成部，大部分种类的纸张都要经过一道或更多道辅助处理过程，其中之一是压光，即让纸页在很重的光滑铜辊之间通过，从而将纸压出较为光滑的表面。对于某些纸，出压光后被卷成较大的纸卷。根据用户的要求，这些大纸卷还需经过复卷机复卷也可切成较小的纸卷或平板纸。另外，为了适应在加工纸厂中进一步加工的需要，比如加工成信封、奶容器、商品袋、纸怀以及其他消费品等，某些纸张还应该进行特殊的处理。
纸板用来制造瓦楞纸箱，冷冻食品的折叠盒和其他的产品。用于生产其它类型纸板的纸浆大都是已脱墨和除去其它杂质的废纸浆。
6.2 打浆过程典型控制系统
6.2.1 打浆过程控制基本要求
打浆的目的是通过打浆的机械作用，处理水中的纸浆纤维，使其发生物理变化而获得一些特定的性质，以满足纸或纸板生产的质量要求。它对最终成纸的性质有决定性的影响。自1922年Smith提出帚化理论以来，人们对打浆设备，打浆机理以及打浆过程的控制都进行了系统的、深入的研究，并使生产状况发生了更新换代的变化。比边缘负荷理论用比边缘负荷（Spec ific Edge Load）来表征打浆过程的特性，比表面负荷理论用比表面负荷（Spec ific Surfac e Load）来表征打浆过程的特性。它们的共同点是用处理单位重量的绝干纤维量所消耗的有效能量来估算比能量。由于制浆造纸业采用树木、麦草等植物作为原料，个体差异悬殊，诸如树木品种，生长的海拔高度，年龄，采伐季节，贮存时间及腐烂程度等因素都会影响成纸质量；制浆过程中还有许多不可控扰动，它们都会影响纸浆质量的稳定性，需要通过精浆的质量控制来进一步提高上网纸浆质量，因此，仅依靠打浆设备和工艺的改进仍无法满足要求，必须对打浆过程实现自动控制。目前，打浆过程控制技术已日趋成熟，比较成熟的打浆过程的控制方案则有比能量控制、打浆度控制和高级的比能—比边缘负荷控制和优化控制等。本节从工程设计的角度介绍几种控制方案。
6.2.2 单台盘磨打浆控制系统
图6-2-1是一种典型的把驱动电机的功率和通过锥形磨浆机纸料的温差结合起来控制转子位置的系统，其根本目的是通过对转子位置的调整来控制作用于纸浆的机械功的量。
温度检测元件TT-2a，TT-2b分别安装在磨浆机的进出口，测量信号送给温差变送器TdCon-2；TdCon-2则用纸料出口温度减去纸料进口温度，并把与通过磨浆机后纸料所升高的温度成比例的信号传送给温差记录控制器TdRC-2。这个控制器是一个脉冲持续型控制器，它发出脉冲信号来触发转子位移电机的可逆启动器用的继电器，由此便可按要求向里或向外移动转子，以维持转子具有适度的机械作用（做功）。
主传动电机的负荷功率由变送器Ew T-1测量并传送给记录器Ew RC-1，同时也把这个信号传送给温差记录控制器TdRC-2，以此来补偿它的控制作用。当出现扰动时，将存在一个时间滞后，直到该扰动作用被温差测量仪表检测出来，才能重新调节转子的位置。电机负荷功率测量仪表越敏感，检测这种扰动作用就越迅速，从而给温差控制器发出相应信号，以此来补偿它的控制作用。也可以用手轮来人工操纵。
压力指示仪PI-3用来显示磨浆机可能出现的堵塞和断浆现象。压力指示报警器PIA-4也用来显示这两种不正常现象，此外在低流量时，取代温差控制器传送到可逆启动器的控制信号而自动地拉出转子并同时发出报警信号。
图6-2-1 磨浆机控制
1－未磨纸料进口；2－主驱动电机；3－磨浆机外壳；4－可移动转子；
5－磨后纸料出口；6－可逆启动器；7－转子位移用齿轮电机机构；8－手轮
6.2.3 多台盘磨串联打浆控制系统
图6-2-2是多台磨浆机串联打浆控制原理图，分析其打浆过程可以得到以下结论：1）打浆是纸浆通过机械作用以改变其物理特性的加工过程，需要控制的主要指标是打浆度（
SR）。影响打浆度的因素很多，主要有打浆设备的形式及其定子与转子的刀间间距，纸浆浓度和通过量等。
2）从便于自动调节的角度出发，常常把纸浆的浓度和通过量（即流量）固定下来，调节对打浆度影响最大的打浆设备的刀间距离，以稳定打浆度。
3）用于间接测量和控制打浆度的参数有：①打浆设备的电机负荷。在打浆浓度和通过
量稳定的条件下，电机负荷大小直接与刀间距离成比例，稳定电机负荷，则稳定了通过打浆设备的每吨浆所耗的电能（称为单位电力消耗）也就稳定了打浆度。②纸浆经打浆前后的温度差（或温升）。③直接用打浆度仪表的信号作为控制打浆度的依据。
图6-2-2所示打浆控制系统可对针叶木浆、阔叶木浆和草浆等实施打浆度自动控制。在图中对针叶木浆n为5，其中大锥度精浆机2台（备用1台），双原盘磨浆机3台（备用1台）。对阔叶木浆n为4，即双原盘磨浆机4台。对于草浆n为3，即双原盘磨浆机3台。叩前池中的浆料经泵升压后送往串联打浆系统，经打浆设备的机械作用后送往叩后浆池。整个打浆系统设置有下列控制回路：
1）进入打浆设备浆料的浓度自动控制回路；
2）进入打浆设备浆料的流量自动控制回路；浓度控制和流量控制用以稳定打浆条件，即稳定进入打浆设备的绝干浆量和压力。
3）打浆设备电功率控制（通过自动进、退刀，调整打浆设备动刀和静刀间隙来实现），其目的是保证精浆机正常运行，避免定子转子之间的机械接触，设备的正常运行以电机负荷为指示。
4）在打浆机出口浆管道上装有压力联锁控制装置，当压力低于某定值时，说明打浆通过量少，定子转子之间可能发生接触，系统会自动停机或退刀。
5）系统设有清洗水压力手动遥控系统，在打浆过程结束时用以清洗打浆设备，为下一次打浆作好准备工作。
6）系统设有打浆过程三通控制功能，可以实现连续打浆和循环打浆的切换功能。
7）打浆质量控制，质量控制是打浆控制的最后一个环节，用打浆度软测量技术测得打浆度（用化验值校正），用以控制打浆设备稳定打浆质量。
叩后池叩前池
图6-2-2 多台磨浆机串联打浆控制原理图
6.2.5打浆过程控制优化系统
（1）打浆度测量分析
打浆是比较复杂的过程，打浆的质量与许多因素有关，打浆度是影响纸浆滤水性能的多种因素的综合，是经验指标。它不仅与纸浆纤维的切断和帚化程度有关，而且受纸浆的浓度，温度，p H值，填料和气泡等因素的影响。总结起来有：
1）设备的种类不同（如：双原盘磨浆机、大锥度精浆机等），用
K表示；
sb
2）打浆用浆板的种类不同（如：木浆、草浆、苇浆等）
K表示；
jz
3）打浆设备数的多少不同，用n
表示；
4）碎浆用水的种类不同（如：清水、白水等），用
sh
K
表示；
5）进浆流量的大小不同，用F
表示； 6）进浆浓度的高低不同，用C 表示；
7）进浆压力的高低不同，用
P
表示；
8）循环打浆与连续打浆的不同，用xh
K
表示； 9）打浆设备前后的温度差不同，用ΔT
表示。
因此，我们把测量打浆度
SR
的关系式表示为
)
,(01
,SR ,K ,K ,K ,K
W F,C,P,Δ,f SR
sb xh
sh jz n
i i ∑== (6-2-1)
（2）打浆度软测量模型
在实际测量中，影响打浆度的主要因素有进打浆设备的绝干浆量，打浆设备的数量、消耗的电功率等，因此打浆度关系式（6-2-1）可用下式表示
1
SR C
F W K
SR
n
i i
+?∑== (6-2-2)
式中
SR
——打浆后浆的叩解度。
SR ——打浆前浆的叩解度。 ∑=n
i i
W 1
——打浆过程消耗的电功率。
F ——进浆流量。 C
——进浆浓度。
K
——与其它因素有关的系数，在线进行调整。
基于软测量式（6-2-2）我们得到了打浆度的测量值。
（3）打浆过程优化
1）进刀量自动调整（刀磨损情况补偿）公式的推导
设新刀进刀电流为0I ，设备每天工作h 小时，工作m 个月后进刀电流为max
I （打浆设备
工作的极限电流），工作时的浆流量为
F
，工作时的浆浓度为C ，则有下列关系式成立：
000001
0I m h C F .S sum ?????= (6-2-3)
I I ΔI max -= (6-2-4)
ΔI
S K sum t =
(6-2-5)
式（6-2-3）中s u m S 的单位是复合单位TKA （吨千安时）。ΔI
是刀电流从新刀到极限电流的
增加量。
分析式（6-2-3）、式（6-2-4）、式（6-2-5）可得到下面结论： 打浆设备从新刀到磨损后的旧刀工作时间每累计到
t
K 吨千安时，进刀电流应增加1安，
才能保证打浆度的测量值与实际值相同，满足工艺要求，称为刀磨损补偿。
2）叩解度软测量公式的调整（刀磨损补偿）
1
0)(
SR C
F W K K SR n
i i
T +?∑== （6-2-6）
式中
K
——新刀工作时的调整系数。 T
K ——每工作
t
K 时的调整系数。
其它变量同式（6-2-2）。T
K 的计算方法如下：
设打浆设备的工作数量为
n
，打浆度的要求值为
SR
，初始值为
SR ，0K 和T K 满足如下
关系式，当电流为
I 时
1.K T =
00)(
01SR C
F n I .K SR
+????= (6-2-7)
max 0)(
SR C
F n I K K SR
T +????= (6-2-8)
由式（6-2-7）和式（6-2-8）可计算出调整系数
K
和T
K 。
3）打浆过程优化目标函数
在打浆过程中，满足所要求的叩解度的前提下，我们提出如下目标函数：
∑==n
i i
min W J 1 (6-2-9)
约束条件为式（6）及式（10）
max
n W W W W ≤<<<≤ 210 (6-2-10)
基于式（6-2-1）到式（6-2-10）设计优化控制软件。
6.3 配浆过程典型控制系统
6.3.1 配浆过程控制基本要求
配浆（包括调料）是指造纸过程中打浆到抄造工段必经的一个重要环节。配浆过程中由于各种浆料的浓度、流量、打浆度等参数一直在变。所以人工操作很难做到对各种浆料、胶料、辅料的精确配比，这样一来，就容易出现配比不稳定，配成浆浓度波动、各浆池液位波动等互相关联的不利现象，恶化该工段和后续抄造的工艺条件，导致断纸、水分定量频繁变化等问题，甚至使成品纸质量降级。因此，实行配浆过程的计算机控制对保证正确配比、节约造纸原料及降低吨纸成本均具有重要意义。因此，实际生产过程对配浆控制系统提出如下要求：断续配浆、连续配浆、按绝干量配浆、按流量配浆。配浆过程计算机控制已成为国内外造纸综合自动化系统中一个重要的组成部分。目前，配浆过程计算机控制系统在正常工况条件下可实现多种浆料、辅料等的精确绝干配比控制和配比的优化“卡边”，在异常工况条件下可实现连续生产，同时尽可能降低异常工况对后续抄造工段的影响。 6.3.2 间歇配浆控制系统
图6-3-1是间歇式配料系统的自动调节方案。这是有A 、B 、C 三种料和X 、Y 二种添加物料的配比系统。它们都在混合浆池中混合。由于浆料加入的体积较大，因此可以用混合池的液位法去测量加入量。而添加物料的加入量很小，因此用计量桶去测量，这些计量桶能自动计量和重新装料，其工作原理类似蒸煮液自动送液系统。
这种控制系统的主要装置是步进顺序控制器，它按各种配料用量和加入顺序发生信号去开关各种物料调节阀的电磁气阀。这样就能依次把各种物料一个接一个地送入混合浆池
内。配浆的浆料由混合浆池液位变送器自动地启动送浆泵，把混合池内的纸浆送到纸机浆池，送完后进行下一次配料过程。
图6-3-1 间歇式配料系统的自动调节方案
6.3.3 连续按流量配浆控制系统
不同性质的浆料要按一定比例进行混合。另外在混合池里还要按比例加入一些化学添加剂和染料。
图6-3-2为一种典型的连续管道计量配浆系统。安装在混合池上的液位控制器的输出信号对各组分流量控制器施加作用，改变流入混合池的各组分量。液位记录控制器LRC-9驱动从混合池到纸机抄前纸料管线上的控制阀LV-9，来补偿纸机需求量的变化，从而维持抄前池的液位。而此处的流量根据电磁流量计FT-8的信号由记录仪FR-8记录下来。液位记录控制器LRC-1根据LRC-9动作所引起的混合池出料量变化的情况而动作，从而维持混合池内的液位。因此混合池的液位也将反应出纸机需求量的变化。当混合池液位随着纸机需求量的变化而变化时，液位控制器LRC-1将改变其输出，即改变装在各流量比值控制器FrRC-2，FrRC-3,FrRC-4,FrRC-5,FrRC-6,FrRC-7中的比例机构传送的信号。比例装置根据各组分相对于总流量所要求的合理流量来调整每个控制器的设定值，而这个合理流量是预先确定并输入到比例装置中的。所配用的各种浆的流量用电磁流量计FT-2,FT-3,FT-4来测量，染料、添加剂和淀粉的流量用电磁流量计FT-5,FT-6,FT-7来测量。混合池上的液位变送器LT-1和纸机抄前池上的液位变送器LT-9通常采用膜片式的。
本系统的特点是浆料和辅料能同时按比例配浆，且该系统根据工艺需要可实现连续配浆和间歇配浆。本方案的缺点是未考虑浆料浓度的变化，因此，增加浆料浓度控制以后可实现按绝干浆量配浆。
图6-3-2 纸料配浆控制系统
1一松木浆；2一硬木浆；3一损纸浆；4一混合池；5一需求量信号；
6一根据需要去其他添加剂或染料的流量比控制器；7一来自染料储槽；
8一来自添加剂储槽；9一来自淀粉储槽；10一抄前池；11一去纸机
6.3.4 配浆过程控制优化系统
（1）配比控制
1）辅料（n种）的配比（随工况不同而变化），可由计算机计算出相应的配比流量，考虑到辅料的浓度可以做到恒定不变，因此，对辅料只设置自动流量调节回路，而不设置浓度自动调节回路。
2）浆料绝干配比分别除以各原浆实测浓度，即可计算出相应的配浆流量（设定值）配比，再根据总流量设定值计算出m种原浆的流量设定值，由计算机调节浆阀的开度实现m个单回路浆流量控制。
（2）配浆池液位控制
配浆池设有液位控制，目的是稳定液位、防止浆池中浆溢出或抽空，以免影响正常连续生产。当抄纸工段因调节定量而使得用浆量发生变化时，配浆池液位也会变化，此时，在当前各浆料流量配比不变的前提下，根据配浆池变化的大小和快慢调节总进浆流量设定值，稳定液位，因此，配浆池液位的控制采用串级控制方案。
（3）浓度控制
由于原浆浓度的波动，加之异常工况时浆料绝干配比的变化等，从而使得配成浆浓度也必然会变化，而这对抄纸水分定量控制影响最大，因此根据实测浓度的大小，由计算机调节相应清水（或白水）阀的开度控制进水量，稳定浓度。
（4）配浆过程计算机优化控制
1）优化模型推导
分析配浆过程的工艺和控制特点，我们提出如下优化模型
fl l fl
i ji ji
M
F K
F K
=∑?+∑?==4
1
4
1
(6-3-1)
式中
kz
M
——成纸页克重； 1j K ——针叶木浆配比； 2j K
——阔叶木浆配比； 3j K ——草浆配比； 4j K ——损纸浆配比；
1f K
——辅料1（淀粉）配比； 2f K ——辅料2（硫酸铝）配比； 3f K ——辅料3（松香胶）配比； 4
f K
——辅料4（品兰）配比；
1j F ——针叶木浆配浆量；
2j F ——阔叶木浆配浆量；
。 3j F ——草浆配浆量； 4j F ——损纸浆配浆量； 1f F ——辅料1（淀粉）配浆量； 2f F ——辅料2（硫酸铝）配浆量； 3
f F ——辅料3（松香胶）配浆量；
4f F ——辅料
4（品兰）配浆量。
t
F t F J j j min ?∑∑+?=21 (6-3-2)
式中
m i n
J ——目标函数；
t
——时间；
其它变量的含义同式（6-3-1）。
式（6-3-2）的另外四个约束条件分别为各种浆料配比的变化范围，即
max j j min
j K K K 111≤≤ (6-3-3) max j j min j K
K
K
222≤≤ (6-3-4) max j j min j K K K 333≤≤ (6-3-5) max
j j min
j K
K
K
44
4≤≤ (6-3-6)
根据上述方程式（6-3-1）～（6-3-6），可设计出控制系统优化程序。 （5）配比优化方案实施
实际生产过程由于各种情况的不同可以分为正常生产、非正常生产、连续配料、间歇配料、按绝干量配料和按流量配料等工况，有时对系统还要进行调试，断纸（或停车）与否根据抄纸工段的断纸信号来判断，木浆和草浆供应正常与否根据打浆工段供浆调度信号来判断。系统优化的结果给出不同工况下最佳的绝干量配比，它由绝干浆量配比和辅料配比组成：
1）绝干浆量配比：指绝干针叶木浆、绝干阔叶木浆、绝干草浆、绝干损纸浆的配比。由于针叶木浆、阔叶木浆、草浆、损纸浆品质不同，根据生产纸种的不同及工况条件，将工艺要求的配比转化为绝干配比或流量配比，以适应不同的生产工况。
2）辅料配比：指绝干淀粉、硫酸铝、松香胶、品兰的配比。这些辅料实际上是成纸中的灰粉的含量。由于针叶木浆、阔叶木浆和草浆中不含有灰粉，而损纸浆中灰粉的含量适
量，故实际配浆时辅料的配比要根据损纸浆的配比进行调整。当绝干针叶木浆、绝干阔叶木浆、绝干草浆、绝干损纸浆的配比确定时，辅料的配比也随之确定。
下面讨论不同工况条件下绝干浆料配比的计算。
1）正常工况下连续配料
在纸机连续生产情况下，绝干损纸浆配比按正常生产卷取切边来计算，而针叶木浆、阔叶木浆和草浆的绝干配比则按生产纸种工艺条件给出的配比范围实现“卡边”设计，即草浆配比取上限，相应的针叶木浆和阔叶木浆的配比取下限。如生产80g/m2文化用纸，卷取切边损纸量为5%，针叶木浆、阔叶木浆和草浆工艺配比范围为25:20:55到35:65:0，所以取25:20:55，再考虑到损纸浆回抄，所以正常工况下优化“卡边”配比为：23.75:19:52.25:5。在目前的实际生产中，由于浆料的连续输送而造成的人工计量困难，加之浓度的波动，无法精确配比，操作比较粗糙，草浆配比一直处在50％以下。如果按草浆实际配比低于最优配比5％计（相应地，木浆实际配比高出配比5％），再用木浆与草浆制浆成本价为1515元，该纸机日产100T纸的量，则实施计算机优化配比一项，可节省生产成本7575元/天。
2）草浆供应不足或停浆工况下连续配料
草浆供应不足，即不能提供连续配料情况时优化绝干配比（52.5%）的浆量，则根据叩前草浆池液位下降的快慢，逐渐减小草浆的配比，与此同时，相应地逐渐等幅增大针叶木浆和阔叶木浆的配比保持损纸浆配比（5%）不变，直至叩前草池液位稳定到某个新的水平，而草浆配比则最终达到其可能的最大供浆能力。如果是停浆，草浆配比最终变为0，针叶木浆和阔叶木浆配比之和会变为（95%），叩前草池液位下降到0。
可以看出，该工况下针叶木浆、阔叶木浆与草浆配比不会达到（也不可能达到）连续配料情况时的最优配比，但上述方案中配比的调整是逐渐的，这会减少对后续抄造工段的影响。例如：由于草浆和木浆性质不同，配比突然大幅度变化，会引起抄造断纸，水分定量波动等不良后果。
3）针叶木浆或阔叶木浆供应不足或停浆工况下连续配料
针叶木浆或阔叶木浆供应不足，即不能提供前述正常时优化的绝干配比（23.75%和19%）的浆量，那么根据叩前针叶木浆池液位或叩前针阔木浆池液位下降的快慢，逐浙减小针叶木浆或阔叶木浆的配比，与此同时，逐渐地等幅增大草浆的配比，而保持损纸浆配比（5%）不变，直至叩前针叶木浆或叩前阔叶木浆达到某个新的水平，而针叶木浆或阔叶木浆的配比则最终将达到可能的最大供浆能力。如果由打浆工段提供的信号得知，针叶木浆或阔叶木浆不是供应不足，而是停浆，那么就不必修改绝干配比，直到叩前针叶木浆池或叩前阔叶木浆池中的木浆用完时停产，抄纸工段也将停产。
这样处理，虽然成纸品质可能下降，但保证连续生产，当然其最终的配比至少应控制在低等级纸品的工艺配比允许范围内。与前面异常工况相同，逐渐地修改配比也是为了减轻对后续抄造工段的影响。
4）异常工况（断纸）
如果抄纸工段发生断纸，那么湿部或干部损纸浆供浆将急增，可根据叩前损纸浆池液位的变化快慢，逐渐增大损纸浆配比，与此同时，相应地减小针叶木浆、阔叶木浆和草浆的总配比（相对于损纸浆配比的增大，但保持针叶木浆、阔叶木浆和草浆的相对配比（23.75:19:52.25）不变，直到叩前损纸浆池液位稳定到新的水平，最终损纸浆配比将达到100％。接纸后，与上述过程相反，直到各浆料配比，叩前损纸浆池液位均恢复到断纸前正
常工况水平。
这样做的优点是既保证针叶木浆、阔叶木浆和草浆的最佳绝干配比，又减轻了对抄造工段工艺条件的影响（因为损纸浆与针叶木浆、阔叶木浆和草浆的脱水性能是不同的）。
5）异常工况（其它）
当上述几种异常工况同时发生或接到厂部调度指令等复杂情况时，做特殊处理或人工处理，即按间歇配浆或按流量配浆等。
系统的优化控制实施分三个层次进行；
①计算机优化控制：计算机根据生产各种规格及由各种检测调度信号对工况进行判断，优化各浆料、辅料绝干配比，实现流量配比控制、配浆池液位的自动控制以及其它有关的处理。
②单回路控制：由人工设定各工况下浆料、辅料的配比或直接设定配比流量，再由计算机实现各流量、浓度、液位的自动控制。
③人工遥控：完全由人工遥控各阀门。
6.4 流送过程典型控制系统
6.4.1 流送过程控制基本要求
抄纸过程的流送工段主要是指把抄前浆池中的成浆经高位箱、上浆泵（或冲浆泵）、多段除砂（往往4段）、压力筛（两级）、流浆箱等均匀地喷向网部。冲浆泵用来保证上浆量，除砂器和压力筛用来对上网浆进行净化，流浆箱用来均匀布浆。
成纸的均匀度取决于纤维在流浆箱中分散程度和流浆箱唇口喷浆的均匀度。因而，流浆箱的设计和操作成为造纸过程的关键问题。
在气垫式流浆箱的工作中，主要控制参数是总压、浆位和浆速一网速比。控制总压的目的是为了获得均匀的从流浆箱喷到网上的纸浆流速和流量。控制浆位的目的是为了获得适当的纸浆流域以减少横流和浓度的变化，产生和保持可控的湍流以限制纤维的絮聚。浆速-网速比对纸页的成形和结构有着决定性的影响，是影响纸页成形和纸页性质的重要因素，因而在流浆箱控制系统的设计中越来越重视浆速—网速比的控制。目前，为了克服总压和浆位的耦合（相互影响），发展了模糊控制、神经网络解耦控制和自适应控制等控制系统，对总压、浆位和浆速-网速比进行快速和精确的控制。
6.4.2 长网纸机湿部的典型控制系统
长网是使用最广泛的一种造纸机湿部，在操作过程中。纸料以自由喷出的方式，铺洒在一个连续运动的带状网上。喷射的浆流厚度应根据所要生产的纸页重量、纸料特性和在给定车速下湿部的脱水能力来确定。老式的小型纸机的湿部工作速度可达ft/min
300，其生产出的纸幅宽度在in
5000的速度下工作，而72和in
100之间。当今设计出的纸机能在接近in/min
生产出的纸幅宽度已超过了0in
38。尽管这些湿部装置结构大体相似，但为了在更高的速度下工作，其具体的构件已有了改进。
典型的较高速的长网纸机湿部的主要组成如图6-4-1所示，其中包括机前贮浆地、精浆机、调浆箱、冲浆泵、除渣器、筛浆机、网前箱、成形网、白水池、网坑、伏辊坑、压榨、白水回收机、损纸碎浆机和所有辅助设备。
本页插入图6－4－1
图6-4-1 纸机湿部控制流程图
1－可变速传动装置；2－白水回收机；3－采样泵；4－来自配浆系统的汇合池；5－抄前池；
6－水；7－去喷水管；8－排水；9－废水溢流堰；10－水封池；11－精浆机；12－调浆箱；
13－来自干部的定量调节器；14－冲浆泵；15－除渣器；16－筛浆机；17－矾土；
18－白水池19－网坑；20－网前箱；21－真空箱；22－蒸汽；23－伏棍坑；24－伏辊；
25－排入大气26－去真空压榨；27－自动排气口；28－排气口；29－去真空泵30－压榨；
31－去干燥部；32－去损纸浆池；33－损纸碎浆机；34－损纸；35－网；36－去损纸池
从抄前池开始，仪表LT-l、LRC-l和LV-1测量并维持着纸机正常运转中抄前池纸料应有的液位。浓度调节回路CT-2、CRC-2和CV-2自动地调节浆泵入口处的加水量来保证进入精装机的纸料浓度均匀。纸料被磨浆的程度由精浆机的电机负荷调节器E W RC-1lA来控制，即由它来根据伏辊真空度变送器VT-11的信号去操纵精浆机转子定位器的电机，从而该调节器的给定值是由VT-11远传给定的。
上述控制还可采用温差和游离度的测量来进行。纸机是否设置调浆箱，主要是取决于所生产纸的品种，而调装箱的液位是用仪表LT-3、LRC-3和LV-3进行测量和控制的。对纸机的供料速度由纸机干部的定量调节器自动调节，并由该调节器以串级调节的形式，向电磁流量测量调节系统FT-4和FRC-4提供给定值。
许多纸种在纸料进入纸机前，用向纸料中施胶的方法来增加成纸抗水渗透的性能。一般使用矾土来使胶料围着在每根纤维上，这种过程最好在固定的PH值条件下来完成。p H 值记录调节回路p HT-5、pHRC-5、pHV-5调节着加入到纸料中的矾土量。为了使从堰板到网上的纸料流均匀，保证纸页良好的成形，必须对网前箱内总压头和液位进行控制。液位调节器LRC-6通过对冲浆泵旁路管线上的调节阀LV-6的调节来控制网前箱内的液位。网前的总压头由PRC-7操纵流箱的抽、压气系统内的排气阀PV-7来完成。为了进一步强化网上高效而稳定的脱水，通过真空调节回路VIC-8、VV-8A、VV-8B、VIC-9、VV-9A、VV-9B 和VIC-10、VV-10A、VV-10B来控制每个真空箱的真空度，并用回路VIC-11、VV-11来调节通往真空泵的真空箱总管的真空度。
伏辊驱动着网子运转，并被抽成真空以增加网下的抽吸作用。该真空度的测量值记录在VR-11上，并被传送到E W RC-1lA作为精磨机负荷的串级给定值。压榨的真空度被记录在双笔真空记录仪VR-12上，而压榨辊的加压是由手动指示控制机构HIC-13和HIC-14远传完成的。回路VT-16A、VT-16B、VR-16和回路TT-15A、TT-15B、TR-15测量并记录毛毯洗涤器的真空度和温度，以此作为正确操作的参数。
真空系统水封池的液位，由液位指示调节器LIC-20通过对液位调节阀LV-20A的操纵来维持液位的稳定，而阀LV-20A与清水管线上的调节阀LV-20B实行分程控制，以维持水封池内的最小液位来保证泵不抽空。回路LT-21、LRC-21、LV-21调节着伏辊坑内的液位。而LIC-22通过调节转鼓的变速传动装置来控制白水回收机网槽的液位。为了保证白水回收机水封池处的喷淋水不抽空，用一台就地式液位指示调节器LIC-23来控制，并把喷淋水的压力记录在PR-24上。车间废水溢流堰处安装一台就地式液位调节器，以此来实现采样操作，用以检测造纸车间废水中的纤维流失量。
用在造纸车间损纸碎浆机上的基本液位及浓度的调节回路是图中示出的仪表LT-26、LRC-26、LV-26和CT-27、CRC-27、CV-27。
6.4.3 奥斯龙流送控制系统
（1）筛选设备筛选的目的是除去浆团、碎木屑、纤维束以及其它粒度较大的杂质。目前在生产过程中使用多种型式的筛选设备，但其操作的根本原理都是筛分操作。纸机前面最常见的筛选设备是由带孔的筛板、振动机构和旋转机构组成的，纸料流动方向是从里向外。用高压水由外向里冲击筛孔并洗刷筛渣，洗掉的筛渣聚集在向外渣盘中，而且通常从渣盘中直接排入地沟。
（2）净化设备使用净化设备的目的是从稀释后的纸料中除去碎石、泥砂、碎树皮等重度较大的杂质。使用比较成功的净化设备也有好几种型式，常见的一种是离心式除渣器。
离心除渣器是由一段空心的圆锥体组成的，该圆锥体由一段圆柱体与一段锥形体在上部相联结而成。当纸料悬浮液在压力作用下进入除渣器时，在除渣器内部形成向下运动且向中心逐渐收缩的涡旋，并在中心形成向上盘旋的液柱，其长度沿除渣器全长直到良浆出口处，而进浆压力是用压力记录调节器来控制的。纸料向下运动的涡旋半径越来越小，而纸料运动的速度和所受离心力却随之增加。象砂石这样的重杂物连同一些纤维被连续地从圆锥体底部排出，而净化过的纸料沿除渣器轴线向上运动，在顶部中心排出。因为总是有一些好纤维与杂质混在一起排出，所以通常使用多段除渣器来净化。只有净化合格的纸料才送到纸机上，而从第二段、第三段和第四段排出的良浆则再送回到前段进行循环。
（3）流送系统控制原理
1）工作原理奥斯龙流送工艺（如图6-4-2所示）是芬兰奥斯龙公司最先采用的一种工艺方法。具有结构简单、运行平稳等特点，被全世界各造纸企业广泛应用。该流送系统主要由浆槽、白水塔、离心除渣器(4段)、压力筛和尾浆筛等组成。
进浆经过白水塔稀释后送往一段除渣器，进行一次除渣后，良浆直接通过一段筛进入流浆箱，尾浆进入二段除渣器；二段良浆作为外循环进入白水塔，尾浆进入三段除渣器；三段良浆返回二段除渣器进浆端，尾浆进入四段除渣器；四段良浆返回三段除渣器，尾浆排掉。锥形除渣器利用流体旋涡运动所产生的离心作用对浆料中不同比重的悬浮物进行分离，从而有效的除去不要的杂质、细砂等。一段到四段除渣器呈梯形串级，各段除渣器的良浆返回前一段的进浆端继续除渣，尾浆作为下一段除渣器的进浆，四段除渣器的尾浆作为浆渣排掉。一至三段除渣器的稀释水来自白水塔。这样一则维持了低纤维损失，二则提高了效益。一段良浆经阀门送到一段筛，一段筛良浆进入流浆箱，尾浆经筛间泵进入二段筛；二段筛良浆经白水槽到一段除渣器的进浆端，尾浆作为浆渣排掉。工艺要求特别是筛篮的磨损或造成排渣口的堵塞，需要停机排除故障。
白水
白水
图6-4-2 奥斯龙流送工艺
2）控制要求流送系统的主要作用是纸浆成分的混合、稀释、纸浆的除渣以及浓度和流量的稳定。它是一典型的物料传送过程，要求逆物料流动的方向起动，顺物料流动的方
向停止，防止物料在流送过程中的堆积。奥斯龙流送设备除了要求满足一般物料传送过程的要求外，还要求泵与泵，泵与阀之间满足一定的联锁和互锁关系，即各泵必须按规定的顺序起动和停止，开泵前，阀门的开度必须为最小，泵开启后，阀门逐渐开到额定开度。阀门开度可根据气动远传压力表指示遥控调节。关泵后，阀门开度必须为最小。图6-4-3和图6-4-4分别是除渣系统和上网系统的控制流程图。
图6-4-3 除渣系统控制流程
R －RUN ；S －STOP ；O －OPEN ；C －CLOSE
图6-4-4 上网系统控制流程
6.4.4 气垫式流浆箱控制系统
（1）气垫式流浆箱的工作原理分析 图6-4-5是气垫式流浆箱系统示意图，图中FW
为流浆箱内喷水量，
FAI
为流浆箱气垫
空气流入量，
FV
为流浆箱内溢流量，CO 为流浆箱出浆浓度，
FR
为流浆箱进浆回流量。在
气垫式流浆箱中，喷浆速度V 与流浆箱总压头P
有如下关系式： P
g μV ?=2
式中μ
为与纸料性质和网前箱形状有关的系数。总压头P
是气垫压力（
P
气）和浆位静压
（
H
浆?r ）。因此，调节浆位与气垫压力或调节总压头，都可以调节喷浆速度。在总压头
和浆位两个参数的调节中，关键是稳定总压头，以稳定浆速。浆位控制的目的仅仅是为了纸料在网前箱输送过程中保持所需要的流动特性，在总压头不变的前提下，小范围的浆位波动是允许的。
流量
量压缩空气
图6-4-5 气垫式流浆箱系统示意图
（2）流浆箱调节系统组成
图6-4-6是描述流浆箱自动调节系统的长网纸机湿部流程图。从流送系统送来的浆料经过控制阀门进入流浆箱，流浆箱按要求的流量和速度把浆料喷到网上，经网上脱水成形形成湿纸页。
白水坑
冲浆泵
水
压缩空气
图6-4-6 流浆箱自动调节系统流程图
（3）四种气垫流浆箱自动调节方案分析
在图6-4-6中，流浆箱总压和浆位是被控变量，进浆量和压缩空气流入量是控制量，根据选取被控变量和控制量的不同，气垫式流浆箱自动控制有四种方案。
方案1：如图6-4-7所示，总压的控制是通过总压调节器（PC ）改变浆料调节阀门，即调节进浆量去实现的。浆位的控制则由浆位调节器（LC ）调节气垫空气流出量加以控制。
压缩空气
压缩空气
图6-4-7流浆箱调节方案1 图6-4-8流浆箱调节方案2
方案2：如图6-4-8所示，与方案1相反，通过调节气垫空气流出量去控制总压，调节进浆量去控制浆位。
方案3：总压和浆位调节方式与方案1相同，但是在方案3中流浆箱装有内溢流装置。
方案4：如图6-4-9所示，是在方案1的基础上增加了由浆速—网速比和总压组成的串级调节系统。方案4不但控制总压和浆位，而且能够控制浆速-网速比。
图6-4-9流浆箱调节方案4
（4）控制方案的选择
从理论分析和实际应用结果比较可以得出方案1和3的控制效果均比方案2好，方案3的效果最好。其原因是：流浆箱控制的目的，主要是为了获得稳定而均匀的流浆箱流量和喷浆速度，而这二者是由总压决定的（在唇口开度一定时），因此总压是流浆箱控制中最重要而且要求最严格的参数。适量的浆位变化对流浆箱流量的稳定性和均匀性不会产生明显的影响，即浆位是流浆箱控制中较次要的控制参数。因此，为了达到流浆箱的控制目标，即为了把总压控制在最佳状态，应允许浆位有少量的变化（由于总压和浆位的耦合作用，用常规调节系统难以使它们同时控制在最佳状态）。从物料平衡角度来说，只有在流入和流出流浆箱的浆料达到平衡时，流浆箱流量才能回复到稳定状态。换句话说，流浆箱自动调节的关键是准确地调节流入流浆箱的浆料量，使其等于给定的流浆箱流量。
在方案1和3中，总压自动调节系统的被调参数是总压，调节量是进浆量。因此，当调节系统把总压控制好时，不仅流浆箱的流量稳定，而且浆料流入量必将与流出量相平衡。在这两种方案中，浆位虽有些波动，但是这种波动是流浆箱内浆料存贮量变化的反映，对流入和流出流浆箱的浆料不平衡反而有缓冲或补充作用。这显然对流浆箱的被控参数控制是有利的。然而，在方案2中，总压自动调节系统的被调参数是总压，调节量是空气流量，即调节作用直接作用在气垫压力上，也就是作用在被调参数总压上，而浆位自动调节系统的调节量是进浆量。要在两个独立而被调参数又具有耦合性的调节系统中，同时准确地控制总压和进浆量显然是比较困难的。在方案2中，虽然浆位得到（了）准确控制，但这又失去了浆位对解浆料流入和流出平衡的补偿作用。
在方案3中，流浆箱有内溢流。内溢流不仅减少了浆位的波动，而且借助溢流量的增减补偿了浆料流入和流出的不平衡，有利于提高流浆箱自动控制的效果。但是内溢流的流量应该限制在适当的范围内（一般为5%左右），因为过大的溢流量会增加流浆箱内浆速而引起横流，它将会影响到流浆箱流量的均匀性。此外，过大的溢流会增加浆料在过程中的循量，从而增加动力消耗。
方案1和3还有一个优点，就是在流浆处于刚开机或浆料阀门达到极限位置时，不会有浆料溢出或排空的危险。
6.5 供汽过程典型控制系统
6.5.1 供汽过程控制基本要求
网部形成的湿纸页，在纸机湿部的压榨段进一步脱出游离水，并降低了松厚度。而后纸页被传递到纸机的干燥部。进入干燥部的纸页大约含有70%的水分。在干燥部通过加热蒸发来去除这些水分，使纸页达到所要求的干度。纸机干燥部的结构有几种形式和组合，采用哪一种则主要取决于所生产的纸种。目前干燥方式有烘缸干燥、热风干燥和微波干燥等，较常用的是烘缸干燥。
为了保证造纸机干燥部能相对于其它过程参数而获得稳定的操作，其蒸汽及烘缸冷凝水排出系统也采用计算机控制。这样会保证烘缸汽压在稳态和瞬变状态下都能与车速及定量相适应。为了实现这种控制，计算机控制系统必须检测烘缸的汽压及压差，检测并计算纸料的绝干重量，控制烘缸部分的汽压和（或）压差。在纸机的运行状况受干燥能力的限制时，计算机控制系统通过调节纸料浓度、流量及蒸汽用量达到调节成纸页的定量和水分，使造纸机尽可能在最高可行车速下运转，最大限度发挥纸机的生产能力。
6.5.2单烘缸供汽控制系统
图6-5-1所示的是常用来生产象薄页纸、皱纹医药卫生包装纸及卷烟纸等低定量纸张的单烘缸纸机的干燥部。工业上常称为杨克烘缸。它是一个宽约ft
20
10~，直径ft
10~的回
12
转的大辊筒。其车速都在ft/min
5000的范围内。烘缸表面光泽度较高，托辊与烘缸
1200到ft/min
表面接触并反向旋转，因此所生产的纸页仅一面有光泽，我们称这种纸为纸机光泽（MG）纸。
（1）干燥器的控制
用来控制杨克烘缸供汽系统的仪表如图6-5-1所示。压力调节器PIC-1完成烘缸基本操作的控制。如图所示，这里采用一只热压机（或者称为热泵），可根据需要通过热压机引入高压蒸汽来保持烘缸内的压力。由于热压机在其底部接管处形成一个低压，因此它也能促进系统内的循环。
在烘缸负荷达到高峰期间，也可以通过热压机附近的旁通管路来得到所需要的高压蒸汽，但是除非主蒸汽阀门已接近全开，应尽量避免使用该旁通管路。可单独调节安装在两个阀门上的定位器，以自动地实现这种操作。
烘缸表面的温度必须限制在纸页能够均匀干燥的较小范围内。由于较厚的烘缸壁能产生较大的温度降，所以负荷变化能使烘缸表面温度出现较大的变化。为了尽量使控制比较稳定，压力调节器PIC-1能够处理汽源波动所引起的快速负荷变化，而PIC-1的给定值应由表面温度调节器TIC-2来自动调节，以监视烘缸表面较慢的温度变化。烘缸表面温度测量仪TT-2测量着烘缸表面的温度，而由于摩擦，辐射和烘缸周围空气流动所产生的误差可以忽略。其测量仪的接触头应采用对抛光的烘缸表面不产生刮痕的材料制做。
烘缸停止工作期间，由于蒸汽冷凝产生的真空会使空气通过接头吸入烘缸内。实践表明，蒸汽内混入5%的空气会降低传热效率20%。因此，能否取得较高的干燥效率也取决于能否行之有效地把烘缸内空气除去，这可以通过测量闪蒸室内冷凝水液位以上的温度和压力来自动进行。如果没有空气存在，温度应是此时压力下饱和蒸汽的温度；如果有空气存在，温度会低于相同压力下饱和蒸汽的温度。只要温度和压力保持着正确关系，温度-
压力关系的控制装置（PIC-3的给定值由温度偏差调节器“Temp Bias”给定）就使排气阀
关闭；而当温度下降到低于所要求的关系时，就会打开排气阀使空气排出。由于这种方法仅在必要时才排除闪蒸室内空气，所以该法节约蒸汽。
图6-5-1 单烘缸干燥部的控制系统
1－零压排气口；2－蒸汽供给主线；3－热压机；2
151bf /in
4 压力排气口；
5－表面温度计6－闪蒸室；7－冷凝水去锅炉；8－空气排除口；9－压力开关； 10－冷缸灯；11－“运转”“准备”开关；12－排水监视装置；13－冷凝水；
14－杨克烘缸；15－排气口；16－接l i n 阀；17－接压榨控制；18－“准备”位置；19－“运转”位置
由于烘缸的金属质量很大，所以开机时最重要的是要逐渐加热，否则所产生的热应力可能会引起烘缸壁破裂。因此蒸汽必须在具有足够的安全防护措施的情况下慢慢地通入。在预热过程中用独立设置的小旁通阀来引入蒸汽，其阀门的规格应这样来确定：即使在大开度的情况下，也需要4～6小时才能把冷烘缸加热到
C
240为宜。
用根据冷凝水温度的检测值进行工作的温度调节器TIC-4来防止主阀门的动作，只要温度低于给定值，这个双位调节器的输出值就是零。这个输出值通过电磁阀SV-5的作用使主阀门处于关闭状态，而压力开关9使冷缸灯10亮着。主压力调节器PIC-1通过把开关从“运转”位置拨到“准备”位置来控制小旁通阀。如果开关偶然地留在或转到“运转”位置的话，小旁通阀会仍然处于关闭状态，这是因为电磁阀SV-6此时给小旁通阀发出信号。但是当冷凝水温度已达到温度调节器TIC-4的给定值时，即使开关处于“准备”位置，电磁阀S V-6的动作也会关闭小旁通阀。因此，操作者在烘缸预热没有完成时，不可能将
烘缸置于操作状态。而且在开关转到“运转”位置以前，也是这样。
开关上的“准备”位置可使烘缸在周末非工作期间的降压状态下安全运转。为了做到这一点，表面温度调节器TIC-2的给定值被调得较低，以防止压力调节器的给定值升高。压力调节器PIC-1的给定值被调到所要求的较低压力值上。把开关拨到“准备”位置，从而只使用小旁通阀。如果冷凝水温度超过了预热温度调节器TIC-4的给定值，会关闭小旁通阀，从而停止接受压力调节器的作用，以保证安全。
压力计PI-7和PI-8可以用来指示汽源压力和烘缸内蒸汽压力的大小。 （2）通风罩
象多烘缸干燥一样，杨克烘缸也装有通风罩，其目的也是把干燥过程中蒸发产生的水蒸汽抽出和排走。在压力下向通风罩强制供热。如图6-5-2所示，该装置通常设有循环系统和空气热交换器即节热器。
图6-5-2 杨克烘缸通风换气系统所用的仪表
1－通风罩；2－风机；3－空气加热器；4－烘缸；5－蒸汽；6－循环空气；
7新鲜空气；8－空气热交换器；9－排入大气
在空气系统中应用温度控制来操纵加热过程和循环风门。操作者可以调节新鲜空气和循环空气的混合量，以防止供给通风罩的空气湿度太高，具体可以通过空气进口温度记录调节器TRC-1的输出信号来改变风门TV-1和TV-1A 之间的关系，即由于它们的相互反向移动来完成。供气温度用变送器TT-2来测量，并由TRC-2通过蒸汽管路上的调节阀TV-2来控制。
6.5.3 传统的多段供汽过程控制系统
湿纸页进入干燥部与烘缸接触干燥，要求干燥温度按一定的规律变化，称为干燥曲线。要在生产过程中得到合适的干燥曲线，首先要选择好烘缸的分组和各组的烘缸个数，其次是用自动化仪表去调节干燥曲线。为了便于排除烘缸内的冷凝水，还必须保持烘缸内汽压和冷凝水箱汽压之差，即跨过吸管的压力之差的稳定。
图6-5-3是3150纸机烘缸通汽和冷凝水自动调节方案。该方案采用“导缸”洗去稳定第Ⅰ段烘缸（13～25号缸）的汽压
3
P ，第Ⅰ段与第Ⅱ段烘缸之间的压差由（
101
PdIC -）压
差调节系统控制，第Ⅱ段与第Ⅲ段烘缸之间的压差由（102
PdIC -）压差调节系统控制，第
Ⅲ烘缸与冷凝器之间的压差由（
103
PdIC -）压差调节系统控制，该系统控制真空源的真空
过程控制系统知识点总结 ） 一、概论 1、过程控制概念：五大参数。 过程控制的定义：工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。 2、简单控制系统框图。 控制仪表的定义：接收检测仪表的测量信号，控制生产过程正常进行的仪表。主要包括：控制器、变送器、运算器、执行器等，以及新型控制仪表及装置。 控制仪表的作用：对检测仪表的信号进行运算、处理，发出控制信号，对生产过程进行控制。 3、能将控制流程图（工程图、工程设计图册）转化成控制系统框图。
4、DDZ-Ⅲ型仪表的电压信号制，电流信号制。QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。它们之间联用要采用电气转换器。 5、电信号的传输方式，各自特点。 电压传输特点： 1). 某台仪表故障时基本不影响其它仪表； 2). 有公共接地点； 3). 传输过程有电压损耗，故电压信号不适宜远传。 电流信号的特点： 1).某台仪表出故障时，影响其他仪表； 2).无公共地点。若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。 6、变送器有四线制和二线制之分。区别。 1、四线制：电源与信号分别传送，对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。 2、两线制：节省 第一个字母：参数类型 T —— 温 度 （Temperature ） P ——压力（Pressure ） L ——物位（Level ） F ——流量（Flow ） W ——重量（Weight ） 第二个字母：功能符号 T —— 变 送 器 （transmitter ） C —— 控 制 器 （Controller ） I ——指示器（Indicator ） R ——记录仪（Recorder ） A ——报警器（Alarm ） 加热 制燃料
干燥部 第一节引言 纸页经过压榨后，其中残余的水分必须在干燥部蒸发脱除。蒸发过程需要大量的热能，通常以蒸汽形式供给。干燥部一般是纸机中能耗最大的。热能从蒸汽传递到纸幅，需要有相当的传热面积，所以干燥部通常是纸机最庞大的部分。 干燥部的目的： 1.要以最少量的干燥设备有效地蒸发掉水分为目标。 2.要在保证纸页的质量的前提下进行。 3.干燥部及附属设备的设计，必须能尽量的降低能耗。 4.干燥部的设计必须使纸机有较高的总效率。 第二节传统的烘缸干燥 最常见的干燥方法是使用一系列蒸汽加热的烘缸。从压榨来的湿纸页，通过一组单层烘缸，通过导辊承托纸页，可以减少纸页的拉伸和断头，但影响生产能力。之后是双层布置的一系列烘缸。上下烘缸单独使用干毯，上下烘缸之间的纸页没有承托。存在纸页抖动问题。 第三节干燥的基本原理 干燥过程可以分成两大部分，即：1.蒸汽传热给烘缸的同时，传热给纸页；2.在出烘缸到进入下一个烘缸之间的部位，从纸页蒸发出来的水分进入大气中。 在多烘缸纸机上湿纸幅的干燥过程是间歇的，是由一系列反复循环的周期性干燥过程组成的。每个周期内都发生短暂的升温和蒸发的
过程，但时间只有十分只几秒。 干燥曲线：指烘缸表面的温度曲线，也就是将各个烘缸表面的温度值连接起来画成的曲线。一般是开始时逐渐升高，然后平直，最后稍有降低。 单个烘缸的干燥机理： 纸页在烘缸上的四个分段区：一段纸页附近空气和水汽与纸页一同进入烘缸，形成烘缸和纸页间的空气膜。二段干毯将大部分空气赶出，蒸汽的热量通过烘缸外壳传入纸张中，随着纸幅接触烘缸表面，干毯将纸页压向烘缸面，并改善接触状况。纸页在烘缸上时，干毯还阻止水分蒸发。因此当热量传给纸页时，烘缸上的纸页温度上升而很少有蒸发。纸页温度对干燥效率的影响：增加传热将增加纸张离开烘缸的温度，并增加在烘缸间纸页的蒸发作用。同样高效率的蒸发过程将使纸页温度降低，从而使纸页进入下一个烘缸时的温度较低，较低的温度有利于热量的传递，提高干燥效率。三段和四段，纸页开始大量蒸发水分。 影响干燥效率的因素： 主要有两个方面：一蒸汽压力，二是传热系数。 为了提高干燥效率可以通过提高蒸汽的压力来提高烘缸温度，但所使用的最高压力是有局限性的。大多数低定量印刷纸是不能用高压力的，特别是在干燥初期，开始压力要低些，而后逐渐提高。所以存在在干燥初期蒸汽压力低于大气压力的情况。压力太高容易使纸页表面的纤维粘在烘缸上，造成纸面粗糙，产生掉粉等纸病。并由于纸页
1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？ 1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富 3．控制多属慢过程参数控制 4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？ 过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成：参照图1-1。 1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？ 解答： 分类方法说明： 按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。 通常分类： 1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统 （2）随动控制系统 （3）程序控制系统 2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统 （2）前馈控制系统 （3）前馈—反馈复合控制系统 1-5 什么是定值控制系统? 在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？
解答： 单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ； 过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A ； 超调量：第一个波峰值1y 与最终稳态值y （∞）之比的百分数σ； 1100%() y y σ=?∞ 残余偏差C ： 过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y （∞）与设定值之间的偏差C 称为残余偏差，简称残差； 调节时间：从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间； 振荡频率：过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率； 峰值时间：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。 2-19 为什么说转子流量计是定压式流量计？而差压式流量计是变压降式流量计？ 1）转子流量计是定压式流量计(P47) 虽然转子流量计也是根据节流原理测量流量的，但它是利用节流元件改变流体的流通面积来保持转子上下的压差恒定。所以是定压式。 2）差压式流量计是变压降式流量计(P45) 是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置是产生的压差实现流量测量的。所以是变压降式。 2-22 电磁流量计的工作原理是什么？它对被测介质有什么要求？ 1）原理：利用导电液体通过磁场时在两固定电极上感应出电动是测量流速。 2）对被测介质的要求：导电液体，被测液体的电导率应大于水的电导率(Ωμ100cm)，不能测量油类或气体的流量。 2-24 超声波流量计的特点是什么？ 超声波流量计的非接触式测量方式，不会影响被测流体的流动状况，被测流体也不会对流量计造成磨损或腐蚀伤害，因此适用范围广阔。
中南大学 《过程控制仪表》 调研报告 题目：卫生纸制作工艺流程学院：信息科学与工程学院专业班级：电气1401 小组成员： 2016年11月21日
摘要 在卫生纸从浆板原料到原纸的造纸过程中,有些关键的工艺参数必须要控制好,才能生产出质量合格的原纸。在造纸过程中,主要分流送部分与抄纸部分,其中流送部分有碎浆、磨浆、配浆、上浆等内容,抄纸部分有成形、压榨、干燥、压光、卷取等内容,其他与之配套有真空、白水、损纸等系统。如何控制好这些过程中各步骤的关键工艺参数,直接影响到所生产出来原纸质量的好坏。下面我们将根据调研结果详细讨论这几个造纸过程步骤的控制。 关键字：工艺参数控制系统
目录 一．前言 (4) 1.1课题背景 (4) 1.2国内造纸技术现状 (4) 二．生产流程概述 (5) 2.1碎浆 (5) 2.2磨浆 (6) 2.3配浆 (7) 2.4上浆 (8) 2.5成形 (9) 2.6压榨 (10) 2.7干燥 (11) 2.8卷取 (12) 三．过程控制详述 (13) 3.1配浆工艺及其控制 (13) 3.2控制方案选择 (13) 3.3成浆池液位斜坡控制 (14) 3.4 浆料配比串级控制 (15) 3.5 辅料的配比控制 (16) 3.6 结束语 (18) 四．调研总结 (19)
一．前言 1.1课题背景 据中国造纸协会调查资料，2015年全国纸及纸板生产企业约2900家，全国纸及纸板生产量10710万吨，较上年增长2.29%。消费量10352万吨，较上年增长2.79%，人均年消费量为75千克（13.75亿人）。2006-2015年，纸及纸板生产量年均增长率5.71%，消费量年均增长率5.13%。 根据国家统计局数据，2015年全国规模以上纸制品生产企业3898家，生产量7038万吨，较上年增长6.07%；消费量6766万吨，较上年增长6.18%；进口量12万吨，出口量284万吨。2006-2015年，纸制品生产量年均增长率13.60%，消费量年均增长率13.84%。 1.2国内造纸技术现状 随着我国经济的快速发展，国内造纸机械行业取得了很大的进步，尤其是最近10年，有一些别的行业如航空、造船等参与造纸机械的生产，产品的技术水平、新产品开发、单机规模也有了很大的提高。出现了不少民营股份制企业，其中一些企业对提高产品技术水平、开发新产品具有很高的热情。但这个行业的基本格局没有大的变化，主要表现为产品趋同，缺乏特色；过度竞争，利润微薄；产品性能不稳定，技术水平偏低。这些特点说明了我国造纸机械行业目前仍处在初级发展的阶段，一方面低档产品相对过剩，利润下降；另一方面，对高档产品的需求又难以胜任。
过程控制系统知识点总结 ) 一、概论 1、过程控制概念:五大参数。 过程控制的定义:工业中的过程控制就是指以温度、压力、流量、液位与成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。 2、简单控制系统框图。 控制仪表的定义:接收检测仪表的测量信号,控制生产过程正常进行的仪表。主要包括:控制器、变送器、运算器、执行器等,以及新型控制仪表及装置。 控制仪表的作用:对检测仪表的信号进行运算、处理,发出控制信号,对生产过程进行控制。 3、能将控制流程图(工程图、工程设计图册)转化成控制系统框图。 4、DDZ -Ⅲ型仪表的电压信号制,电流信号制。QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。它们之间联用要采用电气转换器。 5、电信号的传输方式,各自特点。 电压传输特点: 1)、 某台仪表故障时基本不影响其它仪表; 2)、 有公共接地点; 3)、 传输过程有电压损耗,故电压信号不适宜远传。 电流信号的特点: 1)、某台仪表出故障时,影响其她仪表; 2)、无公共地点。若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。 6、变送器有四线制与二线制之分。区别。 1、四线制:电源与信号分别传送,对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。 2、两线制:节省电缆及安装费用,有利于防爆。活零点,两条线既就是信号线又就是电源线。 7、本安防爆系统的2个条件。 第一个字母:参数类型 T ——温度(Temperature) P ——压力(Pressure) L ——物位(Level) F ——流量(Flow) W ——重量(Weight) 第二个字母:功能符号 T ——变送器(transmitter) C ——控制器(Controller) I ——指示器(Indicator) R ——记录仪(Recorder) A ——报警器 (Alarm) 加热炉
现代的造纸工艺流程 1.制浆段：原料选择→蒸煮分离纤维→洗涤→漂白→洗涤筛选→浓缩或抄成浆 片→储存备用 2.抄纸段：散浆→除杂质→精浆→打浆→配制各种添加剂→纸料的混合→纸料 的流送→头箱→网部→压榨部→干燥部→表面施胶→干燥→压光→卷取成纸 3.涂布段：涂布原纸→涂布机涂布→干燥→卷取→再卷→超级压光 4. 加工段：复卷→裁切平板（或卷筒）→分选包装→入库结束 现代的造纸程序可分为制浆、调制、抄造、加工等主要步骤1.制浆的过程制浆为造纸的第一步，一般将木材转变成纸浆的方法有机械制 浆法、化学制浆法和半化学制浆法等三种。 2.调制过程纸料的调制为造纸的另一重点，纸张完成后的强度、色调、印刷 性的优劣、纸张保存期限的长短直接与它有关。一般常见的调制过程大致可分为以下三步骤： a. 散浆 b.打浆 c.加胶与充填 3..抄造过程抄纸部门的主要工作为将稀的纸料，使其均匀的交织和脱水，再 经干燥、压光、卷纸、裁切、选别、包装，故一般常见之流程如下： a.纸料的筛选将调制过的纸料再稀释成较低的浓度，并借着筛选设备，再次的筛除杂物及未解离纤维束，以保持品质及保护设备。 b.网部使纸料从头箱流出在循环的铜丝网或塑料网上并均匀的分布和交织。 c.压榨部将网面移开的湿纸引到一附有毛布的二个滚辘间，藉滚辘的压挤和毛布的吸水作用，将湿纸作进一步的脱水，并使纸质较紧密，以改善纸面，增加强度。 d.压光由于经过压榨后的湿纸，其含水量仍高达52 － 70%，此时已无法
再利用机械力来压除水分，故改让湿纸经过许多个内通热蒸气的圆筒表面使纸干燥。 e．卷纸由于经过压榨后的湿纸，其含水量仍高达52 － 70%，此时已无法再利用机械力来压除水分，故改让湿纸经过许多个内通热蒸气的圆筒表面使纸干燥。 g.裁切、选别包装：取前面已卷成筒状的纸卷多支，用裁纸机裁成一张张的纸，再经人工或机械的选别，剔除有破损或污点的纸张，最后将每五百张包成一包（通常叫做一令）。
卫生纸机造纸过程控制 陈宇华 (维达纸业(广东)有限公司,新会,529100) 在卫生纸从浆板原料到原纸的造纸过程中,有 些关键的工艺参数必须要控制好,才能生产出质量 合格的原纸。在造纸过程中, 主要分流送部分与抄 纸部分,其中流送部分有碎浆、磨浆、配浆、上浆等内 容,抄纸部分有成形、压榨、干燥、压光、卷取等内容, 其他与之配套有真空、白水、损纸等系统。如何控制 好这些过程中各步骤的关键工艺参数,直接影响到 所生产出来原纸质量的好坏。下面我将根据实际的 工作经验详细讨论对几个造纸过程步骤的控制。 1 碎浆 碎浆过程要控制的主要工艺参数为碎浆的浓度、 时间和抽浆浓度。碎浆的浓度、时间决定浆料的疏解 程度,抽浆浓度是下一步骤磨浆的基本条件。如图1 所示,当碎浆过程开始加水时,把流量计所测量的流 量就开始累加计算,根据“加水量=(浆板重量×浆板 绝干量)/浓度-浆板重量”的公式计算确定碎浆与抽 浆的加水量。当浆板下到开动的碎浆槽里且累加流 量等于碎浆的加水计算量时,关闭加水自动阀,开始 计算碎浆时间,这用定时器或在DCS程序中都可轻 易实现。达到所设定的时间后,打开自动阀加水,直 到累加流量等于抽浆的加水计算量,同时进行抽浆, 这样便可在浆池内得到稳定浓度的浆料。 图1 碎浆过程示意图 2 磨浆 磨浆过程要控制的主要工艺参数有浆料通过 量、磨浆功率与磨浆浓度。因为实时配浆使长短纤 维的用量常常变化较大,同时影响到磨浆机的出口 压力,这就需要改变回流量,控制浆料在磨浆机通过 量,来稳定磨浆机的出口压力。如图2所示,通过流 量计测量出配浆所需的浆流量与回流量,而两者之 和便是浆料在磨浆机通过量。设定浆料通过量,控 制回流阀,让回流量随配所需的浆流量的变化而反 向变化,这样便可得到稳定的浆料通过量。对测量 出的瞬间浓度与浓度设定值的比较,通过PID调节 稀释自动阀来控制磨浆浓度。 图2 磨浆过程示意图 对双盘磨而言,控制磨浆功率即控制它的进刀 深度。如图3所示,以磨浆功率的设定值为中线设 定一个在工艺允许范围内的偏离区,磨浆功率在偏 离区内,不进刀也不退刀;若向上超出偏离区则退 刀,反之向下超出偏离区则进刀。为了保护盘磨,控 制进退刀的电机有快速与慢速两档,又以磨浆功率 的设定值为中线设定一个大于偏离区的区域,磨浆 功率在这个区域内慢速进退刀,反之磨浆功率在区 域外则快速进退刀。这样在所设的浆料通过量与磨 浆功率都稳定的情况下,可得到打浆度符合工艺要 求的良浆。
集散控制系统课程总结 本文将从课程学习框架（附件）、各章节内容、学习心得体会三个方面阐述自己对集散控制系统这门学科的了解，并作出以下总结：（其中学习框架参考书中目录及其自己所看章节而定位；各章节内容由看书过程中认为的重要及疑难问题内容设置而成） 一、DCS概述与PLC的关系 1.1 DCS的概述 1、计算机如何进行处理信息？ 控制计算机处理的信息只能是数字量，在实际生产过程中，被控量（如温度、压力、流量等）都是模拟量，执行机构接受的大多数是模拟量。所以，系统需有将模拟信号转换为数字信号的模/数（A/D）转换器和将数字信号转换为模拟信号的数/模（A/D）转换器。 2、计算机控制系统的组成？ 主机、输入/输出设备、通信设备、现场设备、操作台、系统软件、应用软件 3、计算机控制系统的分类有哪些？ 数据采集系统（DAS）、直接数字控制系统（DDC）、计算机监督控制系统（SCC）、分散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）、综合自动化系统（CIPS） 4、DCS的概念？ 集散型控制系统(Total Distributed Control Systems以下称作DCS) 也称为分散控制系统(Distributed Computer Control Systems)，它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，分析了计算机、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。它是以微处理器为核心，采用数据通讯技术和图形显示技术的新型计算机控制系统。该系统能够完成直接数字控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处理、多变量解耦控制以及最优控制等功能，在先进的集散型控制系统中，还包含有生产的指挥、调度和管理功能。 5、DCS集散控制系统的特点？ 1).采用分散技术、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调发展的设计原则，大大提 高系统的可靠性。 2).采用4C技术，即Control控制技术；Computer计算机技术；Communication 通信技术； Cathode Ray Tube CRT显示技术。
过程控制工程知识点复习 一.过程控制系统及其分类 1.过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入 单输出的定值控制系统的分析和综合问题。 2.过程控制有三种图表示分别是系统框图控制流程图工艺流程图我们应当学会识 别。 控制流程图 系统框图
工艺流程图 3.过程控制系统的分类 按结构特点分为反馈控制系统（闭环）前馈控制系统（开环）前馈-反馈控制系 统（复合控制系统）复合控制系统 按信号特点分定值控制系统（给出给定值）程序控制系统（按一定规律变化如空调温度随时间变化定值变化11：00给25°c 12：00给28°c）随动控制系统（如比值控制） 二.过程建模 被控过程是指正在运行的多种被控制的生产工艺设备，如锅炉，精馏塔，化学反应器等等，被控过程的数学模型（动态特性）是指过程在各输入量（控制量与扰动）作用下相应输出量变化函数关系的数学表达式。 过程的数学模型有两种 1.非参数模型，如阶跃响应曲线脉冲响应曲线频率特性曲线是用曲线表示的 2.参数模型，如微分方程传递函数脉冲响应函数状态方程差分方程是用数学 方程式表示的。 机理法建模 机理法建模又称为数学分析法建模或理论建模。
自平衡能力：即过程在输入量的作用下其平衡状态被破坏后无需人或仪器的干 预，依靠过程自身能力逐渐恢复达到另一新的平衡状态 试验法建模 试验法建模是在实际的生产过程中，根据过程输入，输出实验数据，通过过程辨 识与参数估计的方法建立被控过程的数学模型。特点是不需要深入了解过程机理 但必须设计合理实验。 三.过程测量及变送 测量误差 测量误差是指测量结果与被测量的真值之差，测量误差反应了测量结果的可靠度。 绝对误差：绝对误差是指仪表指示值与被测变量的真值之差，在工程上，通常把高一等级精度的标准仪器测得的值作为真值（实际值）此时的绝对误差是指用标准仪表（高精度）与测量仪表（低精度）同时测量同一值是，所得两个结果之差。 相对误差：相对误差是指绝对误差与被测量的真值之比的百分数，它比绝对误差更具有说明测量结果的精度。相对误差分为实际相对误差和标称相对误差和引用相对误差 引用相对误差δ=（（绝对误差）/（仪表量程））*100%=（（x-x0）/（a-b））*100% x仪表测量值x0仪表测量真值a仪表上限b仪表下限 实际相对误差为绝对误差与真值之比的百分数标称相对误差为绝对误差与仪表指示值之比的百分数 四.简单过程控制系统 对过程控制设计的一般要求1.安全性2.稳定性3.经济性 （单回路）过程控制系统的设计步骤 1.根据工艺参数合理选择性能指标 2.选择合理的控制参数和被控参数 3.合理的选择和设计控制器 4.兼顾被控参数的测量与变送器执行器的选择 控制方案设计 1.合理选择被控参数Y（s） 2.合理选择被控参数Q（s） 3.合理设计（选择）控制（调节）规律Wc（s） 4.被控过程参数的测量与变送Wm（s） 5.控制执行器的选择Wv（s） 过程控制系统在运行中有两种状态，一种是稳态，一种是动态 阶跃响应的性能指标 1.余差（静态偏差）C 过渡过程后给定值与被控参数稳态值之差 2.衰减率衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标 ψ=(B1-B2)/B1=1-B2/B1 为保持系统足够的稳定度，一般取ψ=0.75-0.9 3.最大偏差A（超调量σ） 最大偏差是指被控参数第一个波的峰值与给定值的差 σ=（y（tp）-y（∞））/ y（∞）*100% 这个值表示被控参数偏离给定值的程度，衡量性能的重要指标 4.过渡时间ts 从受扰动开始到进入新的稳态值+-5%范围内的时间，衡量快速性的指标，该值约小
制浆造纸机械与设备的类型及常用控制思路示意图 制浆造纸机械与设备虽然涉及制浆造纸工程专用机械与设备、通用化工机械与设备、水力机械与设备及环保机械与设备等几大领域，种类繁多，结构各异，但是按照它们的结构特征和用途，制浆造纸机械与设备可以归纳为下列几大类型。 1.输送类 原料的输送、纸浆的输送及化学品的输送是制浆造纸厂的重要操作部门，动力消耗占全厂总动力消耗的60%以上。其中，原料输送设备有原料运输机、气力运输机、送料螺旋；纸浆输送设备有低浓浆泵、中浓浆泵及高浓浆泵等，中浓混合器及高浓混合器也可以认为属于纸浆输送设备；水泵、风机及药液泵等均用来输送水、气及工艺过程所需要的各种化学品。 2．容器类 制浆造纸工程中属于容器类的设备有化学反应设备，例如：蒸煮锅、蒸煮器、漂白塔、吸收塔等；有混合贮存设备，例如贮浆塔、贮料槽、计量罐、高位槽、喷放锅（塔）、配料罐（槽）等；有物料特殊处理设备，如流浆箱、脱墨槽等，还有锅炉、碱回收炉等等，虽然用途和结构不同，但都具有容器类外壳，统属于容器类设备。连烘罐、卷纸罐等，由于是厚壁容器，也可归属于容器类设备，甚至也可把水力碎浆机看为容器类设备。 3. 辊筒类 造纸机的胸辊、案辊、伏辊、驱网辊、引纸辊、导毯辊、压榨辊、压光辊、卷纸辊等等，都属于辊筒类设备，可以认为，造纸机、压光机、复卷机、切纸机等分别是由各种类型的辊筒所组成，这些辊筒都有一定的工艺用途，有些辊筒则完全是为了特定的工艺目的而设置的。 4. 滤网筛板类 原料筛选设备、原料除尘设备、纸浆筛选设备、过滤设备、洗浆机、浓缩机、脱水机以及其他各类型的筛滤过滤装置，要么具有过滤网、脱水网，要么具有筛板，都具有分离作用，可归纳为滤网筛板类的设备。 5. 离心盘磨类 这类机械与设备典型的有打浆机、盘磨机、热分散机等，靠磨盘的相对运动及由此引起的离心作用来处理物料，另外，各类除渣器是靠离心运动来分离纸浆中的杂质，也可以认为是离心类的设备。上述五类机械与设备是制浆造纸工程的主干设备，除此之外，剩下的就是一些辅助设备了。因此可以说，制浆造纸机械与设备既具有特殊性，也具有通用性。 集散控制系统（DCS）及质量监控系统（QCS）。 设备的安全经济运行。设备都要达到安全经济运行。特别是动力设备管理要贯彻安全、可靠、经济、合理的方针。为此，应健全岗位责任制，严格执行运行规程，加强巡回检查，保证动力设备安全正常运行，防止和杜绝跑冒滴漏，做好节能工作。锅炉、压力容器、压力管道和防爆设备，应严格按照国家颁发的有关规定使用，定期检测和维修。水、气、电、蒸汽的生产和使用，都要制定各类消耗定额，严格实行经济核算。
造纸机电气控制系统方案 2012年02月28日10:39 来源：本站整理作者：秩名我要评论(0) 引言 本文所设计的纸传动控制系统为应用美国AB变频器和西门子PLC所组成的控制网络来完成造纸机电气控制系统设计的;其电气传动控制系统是基于S7-300 PLC三级控制的交流变频调速控制系统。 1 、纸机对电气传动控制系统的要求 该造纸机的系统结构总图如图1所示。 图1 系统结构总图 该纸机正常运行对电气传动控制系统的要求基本有以下几点。 1.1纸机传动系统要有一定的稳速精度和快速动态响应。其中稳态精度±0.02-- 0.01%，动态精度0.1%-- 0.05%; 1.2工作速度要有较宽、均匀的调节范围，适应生产不同品种、定量的需要。调节范围为I=1：10之间; 1.3各传动分部间速比稳定、可调。为了使纸机可以生产良好的纸页和提高纸机正常工作时间，纸机各分部的速度必须是稳定、可调的。各分部的调速范围为±8～10%; 1.4 爬行速度。为方便检查、清洗聚酯网、压榨毛毯、以及检查各分部的运行情况，各分部应具有15～30米/分可调的爬行速度。但这样低速运转时间不宜过长，以减少无效的运行和机械磨损;
1.5 具有刚性或柔性连接的传动分部间，在维持速度链关系基础上，还须具有负荷动态调整的功能，以免造成由于负荷动态转移而引起有的分部因过载而过流，有的分部因轻载而过压; 1.6 各分部具有微升、微降功能，必要的显示功能，如线速度、电流、运行、故障信号等。相关联的分部具有单动、联动功能; 1.7 纸机传动控制系统，应具有良好接口能力，可与QCS控制、蒸汽控制等子系统上联上位工控机及工厂管理级计算机; 2 、纸机控制系统结构 我们的选型原则是：优化设计，程序通用化，界面美观化，使整个控制系统稳定性好、可靠性高、鲁棒性强。 纸机控制系统结构图如图2所示。该控制系统采用交流变频分部传动控制，三级控制方式。第一级为驱动级，变频器采用AB公司系列变频器，由闭环控制编码器反馈板，组成闭环控制系统。第二级为PLC控制系统，采用西门子S7-300 PLC ， S7-300与变频器组成Modbus 总线控制网络，通讯速率可达19.2Kbit/s，并完成自动卷取及辅助部分的机电一体化功能;第三级为上位控制系统，采用DELL公司工控机,用于纸机传动系统状态监控，实现整个纸机自动控制。并可通过工业以太网与QCS系统、DCS系统、厂级管理级等联网，可实现纸机控制系统优化控制。 图2 控制系统结构图 3、纸机电气传动控制系统的设计 3.1 系统硬件选型
现代的造纸程序可分为制浆、调制、抄造、加工等主要步骤： 1.制浆的过程制浆为造纸的第一步，一般将木材转变成纸浆的方法有机械制浆法、化学制浆法和半化学制浆法等三种。 2.调制过程纸料的调制为造纸的另一重点，纸张完成后的强度、色调、印刷性的优劣、纸张保存期限的长短直接与它有关。 一般常见的调制过程大致可分为以下三步骤：a. 散浆b.打浆c.加胶与充填 3.抄造过程抄纸部门的主要工作为将稀的纸料，使其均匀的交织和脱水，再经干燥、压光、卷纸、裁切、选别、包装，故一般常见之流程如下： a.纸料的筛选 b.网部 c.压榨部 d.压光 e.卷纸g.裁切、选别包装 打浆与配浆 经过蒸煮或机械磨解、洗涤、筛选和漂白以后的纸浆，还不能直接用来抄纸。因为纸浆中的纤维缺乏必要的柔曲性，纤维与纤维间的连接性能欠佳，如果用它抄纸，纸张会疏松、多孔、表面粗糙、强度低，不能满足使用的要求。打浆就是利用机械方法处理纸浆中的纤维使其帚化和适度切断，可增加纤维与纤维之间的氢键结合，更重要的是纤维在打浆时吸水润胀，使之具有较高的弹性和塑性，满足造纸机生产的要求，以使生产的纸张能达到预期的质量指标。
纸页抄造时，为了改善纸页的某些特性、满足造纸机抄造性能或节省优质纤维原料的需要，常常把两种或两种以上的纸浆以及抄造过程中产生的损纸调配起来使用的过程称为配浆。配浆或混合的方法有间歇式和连续式两种。 纸料的筛选与净化 为了提高生产出的纸品的质量、抄造效率以及成纸的使用和后加工性能，需要进一步（大家还记得在制浆的工艺流程中也有筛选和净化的工序吧）除去纸料中残余的杂质，在纸料上网前对其进行净化和筛选是最后一道的把关。纸料中的杂质主要分为纤维性杂质和非纤维性杂质两大类，非纤维性杂质可分为金属性杂质和非金属性杂质两类。纤维性杂质主要来自于损纸（所谓损纸，就是抄造过程中由于生产或质量原因而需要重新抄造不合格的半成品或成品纸）处理系统的碎片、浆团和其他杂质；金属性杂质则主要来源于设备管道的腐蚀磨耗和生产过程中混入的金属碎屑和微粒；非金属杂质主要生产过程中带来的沙粒、尘土和各种胶黏性物质（如粘结物、热熔物和胶料等）。 纸料的净化用的是涡旋除渣器，涡旋除渣器大部分结构形式为锥形除渣器，锥形除渣器又可分为重质（多用来除去密度比纤维重的杂质如沙粒、金属屑等）除渣器，轻质（多用来除去密度比纤维轻的杂质，如塑料片等）除渣器。其工作原理为：纸料从柱体上部以切线方向进入除渣器内旋着向下运动，杂质在离心力的作用下被抛向器壁，纸料向下旋至锥体下端后改变旋转方向良浆（也就是抛出杂质后的浆）
过程控制模拟试题（一） 1、什么是过程控制系统? 其基本分类方法有哪几种? （5分） 2、什么是机理分析法建模? 该方法有何特点? （5分） 3、何谓调节阀的流通能力？对数流量特性有何特点？（5分） 4、何谓单回路系统？说明组成单回路系统各部分的作用。（10分） 5、选择调节器控制规律的依据是什么? 若已知过程的数学模型，怎样来选择PID控制规 律? （10分） 6、什么叫比值控制系统? 常用比值控制方案有哪些? 并比较其优缺点。（10分） 7、试推导单容过程数学模型（输入量为q1，被控量为h1）。（15分） 8、某生产过程中，冷物料通过加热炉对其进行加热。热物料温度必须满足生产工艺要求， 故设计下图所示温度控制系统流程图。试画出其框图，并确定调节阀的气开、气关形式和调节器的正、反作用。（20分） 加热炉 9、对于下图所示的加热炉串级控制系统，试画出系统的结构框图，并分析其工作过程。 与单回路系统相比，串级控制系统有哪些主要特点?（20分）
过程控制模拟试题（一）答案 1、答案 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表两部分组成的。 按过程控制系统的结构特点可进行如下分类： 1）反馈控制系统：反馈控制系统是根据系统被控量的偏差进行工作的，偏差值是控制的依据，最后达到消除或减小偏差的目的。 2）前馈控制系统：前馈控制系统直接根据扰动量的大小进行工作，扰动是控制的依据。由于它没有被控量的反馈，所以也称为开环控制系统。 3）前馈—反馈控制系统(复合控制系统)：开环前馈控制的最主要的优点是能针对主要扰动及时迅速地克服其对被控参数的影响；对于其余次要扰动，则利用反馈控制予以克服，使控制系统在稳态时能准确地使被控量控制在给定值上。 按给定值信号的特点可进行如下分类： 1）定值控制系统：就是系统被控量的给定值保持在规定值不变，或在小范围附近不变。 2) 程序控制系统：它是被控量的给定值按预定的时间程序变化工作的。控制的目的就是使系统被控量按工艺要求规定的程序自动变化。 3) 随动控制系统：它是一种被控量的给定值随时间任意变化的控制系统。其主要作用是克服一切扰动，使被控量快速跟随给定值而变化。 2、答案 机理建模： 是根据过程的内部机理(运动规律)，运用一些已知的定律、原理，如生物学定律、化学动力学原理、物料平衡方程、能量平衡方程、传热传质原理等，建立过程的数学模型。特点： 机理分析法建模的最大特点是当生产设备还处于设计阶段就能建立其数学模型。由于该模型的参数直接与设备的结构、性能参数有关，因此对新设备的研究和设计具有重要意义。另外，对于不允许进行试验的场合，该方法是唯一可取的。机理分析法建模主要是基于分析过程的结构及其内部的物理化学过程，因此要求建模者应有相应学科的知识。通常此法只能用于简单过程的建模。对于较复杂的实际生产过程来说，机理建模有很大的局限性，这是因为实际过程的机理并非完全了解，同时过程的某些因素如受热面的积垢、催化剂的老化等可能在不断变化，难以精确描述。另外，一般来说机理建模得到的模型还需通过试验验证。 3、答案 流通能力C表示执行器的容量，其定义为：调节阀全开，阀前后压差为0.1MPa，流体密度为1g／cm3时，每小时流过阀门的流体流量(体积(m3)或质量(kg))。 对数(等百分比)流量特性：
过程控制系统考试知识点复习和总结 终极版 第五章复杂控制系统（串级、比值、均匀、分程、选择、前馈、双重控制）
串级控制系统 定义：采用不止一个控制器，而且控制器间相串接，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值的系统。 调节过程： 当燃料气压力或流量波动时，加热炉出口温度还没有变化，因此，主控制器输出不变，燃料气流量控制器因扰动的影响，使燃料气流量测量值变化，按定值控制系统的调节过程，副控制器改变控制阀开度，使燃料气流量稳定。与此同时，燃料气流量的变化也影响加热炉出口温度，使主控制器输出，即副控制器的设定变化，副控制器的设定和测量的同时变化，进一步加速了控制系统克服扰动的调节过程，使主被控变量回复到设定值。 当加热炉出口温度和燃料气流量同时变化时，主控制器经过主环及时调节副控制器的设定，使燃料气流量变化保持炉温恒定，而副控制器一方面接受主控制器的输出信号，同时，根据燃料气流量测量值的变化进行调节，使燃料气流量跟踪设定值变
化，使燃料气流量能根据加热炉出口温度及时调整，最终使加热炉出口温度迅速回复到设定值。 特点： 能迅速克服进入副回路扰动的影响 串级控制系统由于副回路的存在，改进了对象特性，提高了工作频率 串级控制系统的自适应能力 设计： ⑴主、副回路 副回路应尽量包含生产过程中主要的、变化剧烈、频繁和幅度大的扰动，并力求包含尽可能多的扰动。设计副回路应注意工艺上的合理性；应考虑经济性；注意主、副对象时间常数的匹配 ⑵串级控制系统中主、副控制器控制规律 主控制器起定值控制作用，副控制器对主控制器输出起随动控制作用，而对扰动作用起定值控制作用。主被控变量要求无余差，副被控变量却允许在一定范围内变动。主控制器可采用比例、积分两作用或比例、积分、微分三作用控制规律，副控制器单比例作用或比例积分作用控制规律。 ⑶主、副控制器正、反作用的选择
填空30 问答20 分析10 设计15 计算分析25 第一章： 什么是过程控制？过程控制是生产过程自动化的简称。它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或一定周期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。 过程控制系统的组成：被控对象和自动化仪表（包括计算机）两部分组成。（被控参数，控制参数，干扰量f(t)，设定值r(t)，反馈值z(t)，偏差e(t)，控制作用u(t)） 过程控制系统的分类：按结构不同：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈-反馈复合控制系统；按定值不同：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）顺序控制系统 过程控制系统的性能指标：根据稳定性、快速性、准确性的要求提出以下 单向性能指标：（1）衰减比（2）最大动态偏差和超调量（3）参与偏差（4）调节时间、峰值时间和振荡频率 综合性能指标：（1）偏差绝对值积分IAE（2）偏差平方积分ISE（3）偏差绝对值与时间乘积积分ITAE（4）时间乘偏差平方积分ITSE 第二章： 检测误差的类型、怎样克服？ 1、检测误差的描述 （1）真值所谓真值是指被测物理量的真实（或客观）取值。在当前现行的检测体系中，许多物理量的真值是按国际公认的公式认定的，即用所谓“认定设备”的检测结果作为真值。（2）最大绝对误差绝对误差是指仪表的实测示值x与真值x a的最大差值，记作△，即△=x-x a （3）相对误差δ=△/x a *100% （4）引用误差γ=△/（x max-x min）*100% （5）基本误差基本误差是指仪表在国家规定的标准条件下使用时所出现的误差。 （6）附加误差附加误差是指仪表的使用条件偏离了规定的标准条件所出现的误差。 2、检测误差的规律性 （1）系统误差系统误差是指对同一被测参数进行多次重复测量时，按一定规律出现的误差。克服系统误差的有效方法之一是利用负反馈结构。 （2）随机误差或统计误差当对同一被测参数进行多次重复测量时，误差绝对值的大小和符号不可预知地随机变化，但就总体而言具有一定的统计规律性，通常将这种误差称为随机误差或统计误差。引起随机误差的原因很多且难以掌握，一般无法预知，只能用概率和数理统计的方法计算它出现的可能性的大小，并设计合适的滤波器进行消除。 （3）粗大误差又称疏忽误差。这类误差是由于测量者疏忽大意或环境条件的突然变化而引起的。对于粗大误差，首先应设法判断是否存在，然后再将其剔除。 检测仪表的组成：传感器、变送器 检测仪表的基本特性 固有特性：（1）精确度及其等级（2）非线性误差（3）变差（4）灵敏度和分辨力（5）漂移（6）动态误差
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中南大学 《过程控制仪表》 调研报告 题目：卫生纸制作工艺流程学院：信息科学与工程学院专业班级：电气1401 小组成员： 2016年11月21日
摘要 在卫生纸从浆板原料到原纸的造纸过程中,有些关键的工艺参数必须要控制好,才能生产出质量合格的原纸。在造纸过程中,主要分流送部分与抄纸部分,其中流送部分有碎浆、磨浆、配浆、上浆等内容,抄纸部分有成形、压榨、干燥、压光、卷取等内容,其他与之配套有真空、白水、损纸等系统。如何控制好这些过程中各步骤的关键工艺参数,直接影响到所生产出来原纸质量的好坏。下面我们将根据调研结果详细讨论这几个造纸过程步骤的控制。 关键字：工艺参数控制系统
目录 一．前言 (5) 课题背景 (5) 国内造纸技术现状 (5) 二．生产流程概述 (6) 碎浆 (6) 磨浆 (7) 配浆 (9) 上浆 (10) 成形 (11) 压榨 (12) 干燥 (12) 卷取 (13) 三．过程控制详述 (14) 配浆工艺及其控制 (15) 控制方案选择 (15) 成浆池液位斜坡控制 (16) 浆料配比串级控制 (17) 辅料的配比控制 (18) 结束语 (20) 四．调研总结 (21)
一．前言 课题背景 据中国造纸协会调查资料，2015年全国纸及纸板生产企业约2900家，全国纸及纸板生产量10710万吨，较上年增长%。消费量10352万吨，较上年增长%，人均年消费量为75千克（亿人）。2006-2015年，纸及纸板生产量年均增长率%，消费量年均增长率%。 根据国家统计局数据，2015年全国规模以上纸制品生产企业3898家，生产量7038万吨，较上年增长%；消费量6766万吨，较上年增长%；进口量12万吨，出口量284万吨。2006-2015年，纸制品生产量年均增长率%，消费量年均增长率%。 国内造纸技术现状 随着我国经济的快速发展，国内造纸机械行业取得了很大的进步，尤其是最近10年，有一些别的行业如航空、造船等参与造纸机械的生产，产品的技术水平、新产品开发、单机规模也有了很大的提高。出现了不少民营股份制企业，其中一些企业对提高产品技术水平、开发新产品具有很高的热情。但这个行业的基本格局没有大的变化，主要表现为产品趋同，缺乏特色；过度竞争，利润微薄；产品性能不稳定，技术水平偏低。这些特点说明了我国造纸机械行业目前仍处在初级发展的阶段，一方面低档产品相对过剩，利润下降；另一方面，对高档产品的需求又难以胜任。
卫生纸抄造工艺 一、适当的长、短纤维配比是抄送柔软卫生纸的前提，长纤维浆可赋予卫生纸足够的强度，而短纤维浆则对手感尤其是柔软度影响较大。因此，要抄造出强度和柔软度均较佳的高档次卫生纸，长短纤维的配比要匹配好。目前国内卫生纸的原材料：长纤维主要有进口漂白针叶木浆或国产棉浆，短纤维有进口或国产的漂白阔叶木浆，还有进口混杂废纸或国内印刷厂的白纸边、脱墨废纸浆（DIP）。若以纯的商品浆板来生产卫生纸，长短纤维配比为3：7或4：6为好，当然再添加少量的棉浆就更好。若以全废纸或纸边为原料，则应该加强不同来源的废纸的分拣，尽量做到优劣搭配，料尽其用。如可用60％进口白废纸与40％国产白纸边搭配，或40％进口白皮纸与30％DIP及30％国产白纸边搭配。控制短纤维白纸边的配比在30％～40％，同样效果良好。 二、良好的打浆工艺是生产柔软卫生纸的保证对于卫生纸的抄造而言，由于是以纤维长短不一的浆种作为原料，因此必须严格控制打浆工艺。一般来说，长纤维浆种必须经过打浆，才能赋予卫生纸足够的强度，其打浆度可控制在30～45"SR，而短纤维或废纸浆则主要以疏解为主，再辅以轻度切断，其打浆度可控制在20～30"SR。上网浆料的打浆度一般控制在28～40。SR。对于一些尤其是以全废纸为原料的厂家，通常以增加打浆度来弥补或提高强度的工艺不可取，因为随着打浆度的提高，一方面能耗增加，另一方面网部滤水速度下降，抄速降低，汽耗增加，同时对纸页强度也不利。因此，打浆时宜采用尽可能高的浆浓多台串联轻刀打浆工艺或采用以完全离解式的磨浆除砂机与盘磨机联用的方式。 三、分散剂、柔软剂的作用不可忽视在上网浆料中添加适当的分散剂，可明显提高纸页的匀度，达到改善纸页柔软度和手感的目的。目前，国内大多数厂家采用进口的PEO-WF或国产的PEO 作分散剂。使用PEO时要注意其分子量的选择、配制方法（配制浓度和溶解搅拌速度）、添加量的控制（一般1．0～1．5kg／t纸）和生产水质的影响。另外，有些厂家尤其是以全废纸为原料的厂家还采用浆内添加其它柔软剂的方法来进一步改善柔软度，如一些硬脂酸、咪哩琳类的柔软剂。 四、正确的起皱工艺是抄送高档次卫生纸的关键，起皱是将紧贴在烘缸表面的纸页剥离，同时纸页轻微卷曲而产生皱纹。正是起皱的作用赋予了卫生纸的良好手感和柔软度，这也是卫生纸与一般薄页纸的不同之处。因此，起皱工艺对卫生纸的柔软度和手感影响很大。以下是一组较佳的