壓力篩DCS控制系統的改進(jìn)
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(2)進(jìn)入壓力篩的漿濃應該保持相對穩定，這樣可以保證在一定流量下，單位時(shí)間進(jìn)入壓力篩的絕干漿量是穩定的，同時(shí)也防止中間槽內紙漿過(guò)濃而導致漿泵無(wú)法穩定打漿。濃度計安裝在漿泵后，而稀釋黑液在漿泵前進(jìn)入。稀釋黑液閥和濃度計構成單回路PID(圖3回路②)。
(3)進(jìn)漿流量的控制需要非常精確，在前端，它直接影響中間槽的液位，它的流量必須和進(jìn)中間槽的漿址相匹配；在后端，它的流量必須和壓力篩的處理能力相匹配；所以本方案選擇用良漿出口閥來(lái)控制進(jìn)漿量。壓力篩進(jìn)口和出口的壓力差反映了壓力篩的工作狀態(tài)，進(jìn)出口壓力差保持在0.01～0.02 MPa時(shí)，壓力篩正常工作，壓力過(guò)大則很可能導致篩孔堵塞，壓力過(guò)小則沒(méi)有正向流量，即沒(méi)有或者有很少的良漿產(chǎn)出；而良漿出口閥又直接影響壓力篩的進(jìn)出口壓力差。綜合考慮中問(wèn)槽液位、進(jìn)漿流量、壓力篩壓力差，其最佳方案為：中間槽液位與進(jìn)漿流量串級后輸出，該輸出與處理后的壓力篩壓差進(jìn)行比較，其較小者輸出控制良漿出口閥若較小者的值大于設定的高限值，系統完全關(guān)閉進(jìn)漿閥和良漿閥，并打開(kāi)尾漿閥和稀釋水閥；若較小者的值小于設定的低限值，進(jìn)漿閥和良漿閥開(kāi)度會(huì )增大，通過(guò)閥門(mén)開(kāi)度的調節保證進(jìn)漿量的穩定。這樣在壓差較穩定時(shí)，自動(dòng)選擇控制液位和流量，在液位和流量比較穩定時(shí)，自動(dòng)選擇控制壓差，達到自動(dòng)兼顧的控制目的(圖3回路③)。
(4)尾漿的流量非常重要，尾漿率太低會(huì )使篩渣濃度過(guò)高，造成糊篩甚至擠破篩板；尾漿率太高則降低了壓力篩的下作效率。所以尾漿流量要和進(jìn)漿量按比例控制，尾漿率一般控制在15%～20%的范圍內(圖3回路④)。
(5)稀釋黑液量必須和尾漿的排出量相匹配，故在控制上選擇稀釋黑液量與尾漿排量按比例控制(圖3間路⑤)。
1.2 壓力篩控制的難點(diǎn)
(1)比值控制繁多
廢紙制漿造紙壓力篩控制系統中，為了保證雜質(zhì)去除率和降低纖維損失，壓力篩的進(jìn)漿、出漿和稀釋水流量必須按照設備篩選效率和產(chǎn)量進(jìn)行嚴格配比和精確控制。系統中大量采用了比值控制。因此只要有一個(gè)回路，尤其是前級回路出現波動(dòng)或信號檢測誤差偏大，后續回路便會(huì )出現較大波動(dòng)，甚至震蕩。所以系統能否正常運行的關(guān)鍵是這些回路能否正常工作。
(2)設備連鎖關(guān)系復雜
由于系統是封閉的，如果壓力篩出現漿料堵塞，那么設備或管道將會(huì )堵塞，這必將導致嚴重事故，所以系統必須具備很強的自動(dòng)排堵和故障診斷功能這些是通過(guò)閥門(mén)、泵、電機及控制回路的連鎖來(lái)實(shí)現的。一旦出現堵塞現象，DCS會(huì )通過(guò)連鎖關(guān)系使相關(guān)設備做出相應的反應，避免發(fā)生嚴重事故。
正常停機后，漿料完全排除，整個(gè)系統充滿(mǎn)清水；另外，系統工作是帶壓的，啟動(dòng)時(shí)，壓力篩進(jìn)口壓力可達0.5 MPa。因此，系統的啟停順序要求嚴格，必須嚴格按照操作規程，進(jìn)行設備的啟停。
(3)系統排渣閥門(mén)動(dòng)作時(shí)序要求嚴格
系統正常運行時(shí)必須實(shí)現雜質(zhì)的有效捕集和及時(shí)排空。否則，渣漿堆積成硬塊會(huì )堵塞排渣口，不但不能使渣漿沉降到渣捕集器中，反而會(huì )卷入到良漿中，造成設備(如篩籃)的磨損，導致嚴重事故。同時(shí)，排渣過(guò)程中，還要防止空氣進(jìn)入封閉系統。所以控制系統對渣漿排放要求嚴格，具體表現在排渣閥門(mén)的動(dòng)作時(shí)序上。
2 壓力篩的改進(jìn)控制方案
改進(jìn)壓力篩控制方案如圖5所示。與常規控制方案(見(jiàn)圖4)相比，改進(jìn)控制方案是在原程序基礎上增加了低選環(huán)節和堵網(wǎng)預處理過(guò)程。如圖5所示，當進(jìn)出口漿的差壓超過(guò)正常工作時(shí)的HLT(1～4 N/cm2)，但又低于完全堵網(wǎng)時(shí)的差壓HHLT，即壓力篩開(kāi)始出現堵網(wǎng)的趨勢時(shí)，如果對其進(jìn)行一定處理，完全可以扭轉這種趨勢，避免壓力篩堵網(wǎng)情況的出現。本方案就是基于這種理論設計的。其中，HLT為正常工作時(shí)的漿料壓力上限。
圖4 改進(jìn)前的壓力篩控制圖
圖5 改進(jìn)后的壓力篩控制圖
(1)比值控制
當壓力差低于正常工作的設定值HLT時(shí)，進(jìn)、出口槳的壓差一般很小，通常在1～4 N/c㎡。在這種情況下，壓力篩進(jìn)槳管道上的流量計與出漿管道上的閥門(mén)組成壓力篩進(jìn)漿流量控制回路，尾漿流量一定的情況下，控制良漿出口管線(xiàn)上的閥門(mén)，也就相當于控制了進(jìn)漿流量。因為正常情況下，壓力篩是不加沖洗水的，進(jìn)漿＝良漿＋尾漿。正是利用了這種間接控制，省去了進(jìn)漿管道上的閥門(mén)，節省了經(jīng)濟開(kāi)支，同時(shí)達到了很好的控制品質(zhì)。尾漿管道上的流量計與閥門(mén)組成排渣流量控制回路，并與良漿成正比關(guān)系。正常情況下，壓力篩就在這種方式下工作。
(2)堵網(wǎng)預處理
考慮到工廠(chǎng)中高壓反沖洗水的難以實(shí)現，本方案將反沖洗水改為普通高壓水，做稀釋水之用。此處，將稀釋水加在壓力篩的進(jìn)漿管道上，要求水壓比進(jìn)漿的壓力高5 N/c㎡以上即可，大大降低了對反沖洗水壓力的要求。
當檢測到的壓力差大于HLT，但又同時(shí)小于堵網(wǎng)設定值HHLT時(shí)，DCS系統將作出如下的動(dòng)作：在良漿管道閥門(mén)原有開(kāi)度值的基礎上，以較大的遞減量關(guān)小此閥門(mén)，減小良漿產(chǎn)量；同時(shí)，以較大的遞增量開(kāi)大尾槳出口管道上的閥門(mén)，提高排渣率，增加尾漿流量；打開(kāi)稀釋水管道上的閥門(mén)，向壓力篩注水，降低漿濃。這樣，在較低的漿濃和較大的排渣率條件下，網(wǎng)孔的堵塞狀況會(huì )得到良好的改善，最終很快消除堵塞，進(jìn)出口漿的壓差隨之降低，然后關(guān)閉沖水閥，使系統自動(dòng)回到比值控制下。
一般情況下，壓力篩的異常堵網(wǎng)都會(huì )在這種情況下克服。其動(dòng)作與堵網(wǎng)順控相比，幅度大大降低，而且漿泵始終處于開(kāi)狀態(tài)，保證了系統連續平穩運行，避免了停車(chē)事件的頻繁發(fā)生，大大改善了控制質(zhì)量。
(3)堵網(wǎng)處理
壓力篩在正常工作情況下，設在進(jìn)、出口管道上的差壓變送器檢測到的壓力差在一般情況下是很小的，其數值在1～4 N/c㎡之間；一旦壓力篩出現堵網(wǎng)，則進(jìn)、出口差壓變送器槍測到的壓差會(huì )急劇攀升。此時(shí)若不作適當的處理，壓力篩的篩網(wǎng)將繼續堵塞，良漿產(chǎn)量驟降，影響正常的工業(yè)生產(chǎn)；同時(shí)，壓力篩和高濃除渣器以及管道內的壓力將不斷增加，可能損壞設備甚至產(chǎn)生嚴重的人身傷害。因此，一旦差壓變送器檢測到的壓力差達到某一設定值(如30 N/c㎡)，DCS將認為此時(shí)壓力篩已經(jīng)處于堵網(wǎng)狀態(tài)，將及時(shí)做出處理，排除故障，保證正常的工業(yè)生產(chǎn)。其數學(xué)表達式如下所示：
式中，val1，val2，val3，val4分別代表壓力篩進(jìn)漿管道的調節閥閥位、良漿出口管道上的調節閥閥位、尾漿管道上的調節閥閥位和反沖洗水閥的閥位；C1、 C2、C3、C4分別對應正常工況下的閥位值，范圍在0～100之間。其數值可根據壓力篩的排渣率等要求，由工藝人員進(jìn)行設置。HLT為事先設定的堵網(wǎng)壓力值。P為壓力篩進(jìn)漿口與良漿出口管道上的壓差檢測值。
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