壓力篩DCS控制系統的改進(jìn)

圖6 排渣率控制策略框圖

其中，Gc1(s)，Gc2(s)分別為壓力篩進(jìn)漿流量控制器和尾漿流量控制器，一般選用工業(yè)控制中常用的PID控制器；Gp1(s)，Gp2(s)分別代表進(jìn)漿流量數學(xué)模型和尾漿流量數學(xué)模型，其數學(xué)模型皆可用一階過(guò)程加純滯后來(lái)描述，即為壓力篩的排渣率。在此控制方案中，控制器參數根據經(jīng)驗確定，因此不需知道準確的對象數學(xué)模型。壓力篩的排渣率就是此處的比值系數K，具體數值由工藝人員設置。對于壓力篩漿料進(jìn)口流量、尾漿出口流量配比是以設定值為基準進(jìn)行的，這樣有利于增強系統的相對穩定性。

(5)重渣時(shí)序控制

壓力篩的重渣捕集器有4個(gè)閥：進(jìn)渣閥(V1)，排渣閥(V2)，上沖水閥(V3)和下沖水閥(V4)，閥門(mén)連接關(guān)系見(jiàn)圖7。根據工藝要求，V1和V2在正常工作時(shí)，決不允許同時(shí)處于打開(kāi)狀態(tài)，以免渣漿連續排空，造成纖維流失。V1重新開(kāi)啟之前，應對渣捕集器注滿(mǎn)水，防止壓力篩內漿流快速進(jìn)人重渣捕集器，使系統壓力產(chǎn)生波動(dòng)。停機狀態(tài)下，由于控制排渣系統的4個(gè)閥門(mén)都處于斷電狀態(tài)，故它們均處于關(guān)的位置。

圖7 排渣器閥門(mén)連接示意圖

正常運行時(shí)，V1打開(kāi)，其他閥關(guān)閉，處于裝渣狀態(tài)。裝渣設定時(shí)間(T1)到系統開(kāi)始排渣。各閥門(mén)開(kāi)閉順序為：V1關(guān)閉→V2、V3打開(kāi)→V2關(guān)閉、V4打開(kāi)→V3、V4關(guān)閉→V1打開(kāi)→進(jìn)入下一輪排渣循環(huán)。T1、T2和T3的設定取決于渣漿量、捕集器的排空速度及對捕集器注滿(mǎn)水的時(shí)間。排渣控制時(shí)序如表1所示。

表1 排渣控制時(shí)序

3 壓力篩控制算法實(shí)現

西門(mén)子S7-400控制站本身提供了3種形式的PID子程序，本系統采用其提供的位置式輸出PID函數功能塊FB41，利用該功能塊，只要正確設定FB41的接口參數，控制效果能達到令人滿(mǎn)意的程度；在比值控制時(shí)，使進(jìn)漿和尾漿的流量設定值保持一定的比例，在預處理時(shí)，先轉化為手動(dòng)狀態(tài)，使尾漿調節閥開(kāi)度按5%遞增，而良漿閥按5%遞減，然后再轉化為自動(dòng)，周而復始，直到滿(mǎn)足條件為止。如果堵網(wǎng)，則停止進(jìn)漿，全開(kāi)尾漿閥，全關(guān)良漿閥。對壓力篩的控制算法如圖8所示。

圖8 壓力篩控制算法

4 結 語(yǔ)

本方案的技術(shù)關(guān)鍵在于壓力篩在正常工況下，必須保證其適度的排渣率。在系統有發(fā)生堵網(wǎng)的趨勢時(shí)，及時(shí)發(fā)現這種趨勢，并使系統作出適當的動(dòng)作，從而迅速扭轉這種趨勢，使壓力篩回到正常的工作條件下；一旦壓力篩出現了堵網(wǎng)現象，能及時(shí)發(fā)現并消除，保證系統的正常運行。對于正常工況下的排渣率控制，擬將采用進(jìn)漿流量控制和尾漿流量控制組成比值控制系統，通過(guò)設定進(jìn)漿和尾漿流量的設定值，使這兩者都工作在設定值附近，從而保證適度的排渣率。對于發(fā)現并消除堵網(wǎng)趨勢，擬將采用堵網(wǎng)預處理環(huán)節：監控壓力篩進(jìn)漿與良漿之間的壓差，一旦發(fā)現壓差值偏離設定值達到一定的幅度，系統自動(dòng)關(guān)小進(jìn)漿流量，同時(shí)增大尾漿流量，并打開(kāi)稀釋水閥，這樣篩體內的紙漿濃度適當下降，從而改善工況，使壓差值逐步恢復到正常值；在這個(gè)環(huán)節，閥門(mén)開(kāi)度會(huì )隨壓差自動(dòng)改變，步進(jìn)量要通過(guò)實(shí)驗得出適合值。堵網(wǎng)環(huán)節的處理也采用監控進(jìn)漿與良漿之間的壓差，若其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，使篩體內充滿(mǎn)清水，在旋翼的作用下，逐步消除堵網(wǎng)，使壓差恢復到正常值。壓力篩體內的漿濃也是影響壓力篩處理能力的重要因素，漿濃的穩定有利于壓力篩保持一個(gè)穩定的工作狀況。傳統的壓力篩堵網(wǎng)時(shí)，一般停機進(jìn)行處理。這樣就會(huì )影響進(jìn)漿的速度和數量，而現在的處理措施就是在壓力篩有堵網(wǎng)趨勢時(shí)就開(kāi)始采取措施，從而使篩子在堵網(wǎng)不嚴重的情況下輕松地消除篩孔(縫)的堵塞物，從而保持了生產(chǎn)的連續性。進(jìn)漿流量控制和尾漿流量控制組成比值控制系統，保證了排渣率的恒定，使壓力篩能從根本上在穩定的下況下運行。

該壓力篩控制系統增加了堵網(wǎng)預處理環(huán)節后，系統的安全性、可靠性、穩定性比原來(lái)有了大幅度提高，減少了為防堵而額外添加的機械設備，節約了資金，降低了安全隱患。此外，對制漿過(guò)程篩選工段的成功控制，除了能提高紙張質(zhì)量之外，還有以下兒方面的經(jīng)濟價(jià)值：①減少設備磨損，延長(cháng)設備使用壽命。從高濃除渣器出來(lái)的紙漿中，夾雜著(zhù)大量的砂石、鐵釘等，它們對洗漿機的洗網(wǎng)損傷很大，每節約一張網(wǎng)，便能減少直接經(jīng)濟損失近2萬(wàn)元；②節能降耗。實(shí)踐表明，對此工段實(shí)行自動(dòng)調節，可以明顯地減少清水或白水的消耗，從而減輕漿料濃縮和堿回收工段的負擔；③對后續的漂白工段可減少氯氣的消耗量。氯氣是劇毒、強腐蝕性氣體，對操作工人的身體健康和紙漿漂白設備的使用壽命影響極大，減少氯氣的消耗對保護環(huán)境的意義也相當重大。因此，對篩選工段實(shí)施自動(dòng)控制，具有較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。