專利名稱：紙漿配料蒸煮的自動控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于造紙領(lǐng)域，具體涉及紙漿配料蒸煮的自動控制方法和裝置。
目前，國外造紙工業(yè)基本上實現(xiàn)漿廠與紙廠分離。漿廠多數(shù)都采用連續(xù)蒸煮系統(tǒng)，從原料進入到紙漿送出為一個全封閉式控制系統(tǒng)。紙漿原料基本上是木材。我國造紙業(yè)中，漿廠和紙廠一般為一體，制漿方法采用間歇式蒸煮。紙漿原料基本上采用秸桿。制漿過程中的配料和蒸煮的控制還停留在憑經(jīng)驗估計和靠手動操作的階段。這樣，原料配比、水分控制和漿液蒸煮過程都處于不準(zhǔn)確狀態(tài)，紙漿質(zhì)量無法保持穩(wěn)定，紙張的質(zhì)量亦難于穩(wěn)定和提高。
本發(fā)明目的在于提供一種適用于間歇式蒸煮過程實現(xiàn)紙漿配料、水分控制和漿液蒸煮等全過程自動檢測和自動控制的方法及其裝置。
實現(xiàn)本發(fā)明自動檢測和自動控制方法的技術(shù)方案是采用微機控制系統(tǒng)，結(jié)合造紙理論和制漿工藝將控制過程分為以下步驟(1)置系統(tǒng)初態(tài)，將原料編號、該蒸煮球應(yīng)裝絕干原料的重量、液比值、總堿用量、蒸煮曲線參數(shù)依次輸入計算機，發(fā)出裝料命令;
(2)檢測堿液濃度是否符合要求，不符合要求時發(fā)出信息，指出人工修正堿液的配比;
(3)通過稱重和測量原料含水量，計算絕干原料的重量，與用堿量要求比較，不斷調(diào)整堿液流量;
(4)絕干原料的重量達到工藝要求值后，計算球內(nèi)進入的總堿量，再按液比要求自動補水，達到工藝要求后通知蓋閥，累計自然原料用量;
(5)開始蒸煮過程并開始計時;
(6)開始轉(zhuǎn)動蒸煮球并分別檢測球內(nèi)溫度、球內(nèi)壓力和送汽母管中的蒸汽壓力，升壓過快則報警并關(guān)小進汽閥門;
(7)根據(jù)溫度和壓力值，通知小放汽并記錄，當(dāng)球內(nèi)壓力大于0.8mPa或大于進汽母管壓力時，則停汽并報警;
(8)按給定蒸煮曲線計算H因子;
(9)H因子達到工藝曲線穩(wěn)態(tài)時刻，按此時球內(nèi)溫度執(zhí)行保中溫或保高溫過程;
(10)當(dāng)H因子達到工藝要求的值時，發(fā)出噴漿信號;
(11)給出總計時，噴漿時間等信息;
(12)系統(tǒng)自動停止工作。
步驟(3)中所述的稱重方法是將三支位移傳感器呈三角狀地墊放在蒸煮球一側(cè)轉(zhuǎn)動軸承座下，使半球的全部重量均勻地壓在三只位移傳感器上。用變送器輸出裝球過程中某時刻的位移量所對應(yīng)的電信號。計算并求出該信號與空球時的信號差值，即可求得該時刻球內(nèi)物質(zhì)的重量。
實現(xiàn)本發(fā)明所述控制方法的裝置是用一條輸送帶和兩個蒸煮球組成一個控制系統(tǒng)。在輸送帶上裝一個水份測試儀，連續(xù)測量原料中的平均含水量。水份測試儀與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接。將一支金屬陶瓷熱敏測溫桿沿著進液管插入蒸煮球內(nèi)部，并將測溫桿的末端與溫度傳感器相連接，溫度傳感器與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接。在蒸煮球上還裝有測量球內(nèi)壓力的壓力傳感器，壓力傳感器與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接。在蒸煮球一側(cè)的轉(zhuǎn)動軸承座下裝有應(yīng)變稱重儀，該應(yīng)變稱重儀與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接。在蒸煮球的進汽母管上裝有壓力傳感器，壓力傳感器與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接。在堿液進入管上裝有堿液密度測試儀、溫度計和流量計，密度測試儀、溫度計和流量計與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器相連接，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器與單板機相連接。單板機還通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器與裝在進汽母管上的電動調(diào)節(jié)閥，裝在進水管上的水流電磁閥和裝在堿液進入管上的流量控制電動調(diào)節(jié)閥相連接。單板機通過接口與蒸煮球控制計算機相連接。
稱重儀的結(jié)構(gòu)為在蒸煮球一側(cè)的轉(zhuǎn)動軸承座下設(shè)有呈三角狀放置的三只位移傳感器，位移傳感器與前置放大器相連接。
本發(fā)明的優(yōu)點是采用傳感技術(shù)對配料和蒸煮過程進行自動實時檢測，并通過自動執(zhí)行機構(gòu)對進料和蒸煮過程進行實時控制，使紙漿配料做到定量和實時控制，使蒸煮過程以最佳的工藝過程自動進行。從而達到節(jié)省原料，提高紙漿產(chǎn)出率和提高紙漿質(zhì)量的目的。
本發(fā)明有以下附圖

圖1 控制方法主邏輯流程圖，
圖2 蒸煮過程控制方法邏輯流程圖，圖3 自動控制裝置方框圖。
實施例1紙漿質(zhì)量取決于造紙原料脫木素K值、蒸煮漿的殘余有效堿量R、液比AN和H因子，即Q(質(zhì)量)＝Q(K，R，AN，H)……(1)對于不同的造紙原料，H給定值不同，即H(給定值)＝f(K，R，AN)但是有f(K，R，AN)＝F(K，P，GN)，式中P是絕干造紙原料的重量，GN是滿足濃度為N的堿液重量，即H(給定值)＝F(K，P，GN)＝……(2)換言之，當(dāng)K，P，GN滿足工藝要求時，一定可以保證K，R，AN值最優(yōu)，由此也就保證(在控制H的前提下)了紙漿的質(zhì)量(Q)最佳。按照造紙理論，蒸煮漿液的最佳控制應(yīng)該是控制H因子。H因子的計算公式為H＝∫e(A-B/T)dt實際上，它是計算曲線下的積分面積。因此，只要加溫及小放汽控制得好，使積分面積在盡量短的時間內(nèi)達到要求值，蒸煮漿液的質(zhì)量就好。用計算機計算H因子時，可化為求和H=Σi=1t0[eA-B/Ti]Δt.......(3)]]>式中，A、B是反應(yīng)常數(shù)，Ti是每個測量間隔的蒸煮溫度，△t是測量間隔，to是蒸煮球噴放時刻。一般來說，對于一定的造紙原料，理想的蒸煮升溫曲線是已知的。
如上所述，當(dāng)造紙原料確定以后，H給定值亦就確定了。據(jù)此，K，P，GN的應(yīng)有量也由公式(2)來確定。所以，在蒸煮過程中不斷測量Ti值并將其代入(3)式中，只要當(dāng)某時刻有H＝H給定值，則此時刻就是噴放時刻to。
紙漿配料蒸煮的自動控制方法就要解決好裝料時精確地測算出絕干造紙原料的重量P和堿液重量GN。在此基礎(chǔ)上，在蒸煮過程中按照工藝給定的液比AN，通過良好的測溫技術(shù)對H因子進行計算和修正補償，并通過對溫度和時間的控制，從而達到漿液質(zhì)優(yōu)高產(chǎn)的目的。
根據(jù)上述原理，實現(xiàn)紙漿配料蒸煮的自動控制方法為(附圖1)(1)置系統(tǒng)初態(tài)，將原料編號、該蒸煮球應(yīng)裝絕干原料的重量、液比值、總堿用量、蒸煮曲線參數(shù)依次輸入計算機，發(fā)出裝料命令。絕干原料的重量是指造紙原料的重量減去含水量后的重量。
(2)檢測堿液濃度是否符合要求，不符合要求時發(fā)出信息，指出人工修正堿液的配比。
(3)通過稱重和測量原料含水量，計算出絕干原料的重量，然后與用堿量要求比較，不斷調(diào)整堿液流量。稱重方法是將三支位移傳感器呈三角狀地墊放在蒸煮球一側(cè)轉(zhuǎn)動軸承座下，使半球的全部重量均勻地壓在三只位移傳感器上。用變送器輸出裝球過程中某時刻的位移量所對應(yīng)的電信號。用計算機求出該信號與空球時的信號差值，即可求得該時刻球內(nèi)物質(zhì)的重量。該重量減去進入球內(nèi)的堿液重量和輸入原料的含水量即可得出絕干原料的重量。
(4)絕干原料的重量達到工藝要求值后，計算球內(nèi)進入的總堿量，再按液比要求自動補水，達到工藝要求后通知蓋閥，累計自然原料用量。液比＝絕干原料重量∶總水量，其中總水量為原料中含水量、蒸煮液量、補充水量三者之和。
(5)開始蒸煮過程(附圖2)并開始計時。
(6)開始轉(zhuǎn)動蒸煮球并分別檢測球內(nèi)溫度、球內(nèi)壓力和送汽母管中的蒸汽壓力，球內(nèi)升壓過快則報警并關(guān)小進汽閥門。升壓速度大于0.01mPa/分鐘，則認為升壓過快。
(7)根據(jù)溫度和壓力值，通知小放汽并記錄，當(dāng)球內(nèi)壓力大于0.8mPa或大于進汽母管壓力時，則停汽并報警。
(8)按給定蒸煮曲線計算H因子。
(9)H因子達到工藝曲線穩(wěn)態(tài)時刻，按此時球內(nèi)溫度執(zhí)行保中溫或保高溫過程。
(10)當(dāng)H因子達到工藝要求的值時，發(fā)出噴漿信號。
(11)給出總計時，噴漿時刻等信息。
(12)系統(tǒng)自動停止工作。
實施例2紙漿配料蒸煮自動控制的裝置(附圖3)是用一條輸送帶21和兩個蒸煮球18組成一個控制系統(tǒng)。在輸送帶21的末端裝一個微波水分測試儀20，在線連續(xù)測量裝入蒸煮球內(nèi)的原料的平均含水量，水份測試儀20與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5相連接。將一支金屬陶瓷熱敏測溫桿23插入蒸煮球18中心位置，并把金屬陶瓷熱敏桿的末端與溫度傳感器16相連接，溫度傳感器16與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5相連接。在蒸煮球上還裝有測量球內(nèi)壓力的壓力傳感器17，壓力傳感器17與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5相連接。在蒸煮球一側(cè)的轉(zhuǎn)動軸承座下裝有應(yīng)變稱重儀19，應(yīng)變稱重儀19與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5相連接。該稱重儀的結(jié)構(gòu)為在蒸煮球一側(cè)的轉(zhuǎn)動軸承座下設(shè)有呈三角狀放置的三只位移傳感器，位移傳感器與前置放大器相連接。在蒸煮球的進汽母管9上裝有壓力傳感器7，壓力傳感器7與模數(shù)轉(zhuǎn)換器5相連接。在堿液進入管8上裝有堿液密度測試儀6，溫度計14和流量計15，密度測試儀6、溫度計14和流量計15分別與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5相連接。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5與單板機1相連接。單板機1還通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器4與裝在進汽母管9上的電動調(diào)節(jié)閥11、裝在進水管10上的水流電磁閥12和裝在堿液進入管8上的流量控制電動調(diào)節(jié)閥13相連接。單板機1通過接口2與蒸煮球控制計算機3相連接。蒸煮球控制計算機3采用充電電池(內(nèi)裝)供電的便攜式計算機，有68鍵大鍵盤，24列打印機，20×4字符液晶顯示屏，可獨立完成數(shù)據(jù)輸入、采集、計算和對系統(tǒng)控制等功能。這樣既保證了系統(tǒng)響應(yīng)快，可靠性高和可維持性好的特點，而且在裝料時如果交流電停電后可保存現(xiàn)場數(shù)據(jù)，待上電后繼續(xù)工作;蒸煮時如果交流電停電，能夠繼續(xù)監(jiān)視蒸煮球18內(nèi)的壓力和溫度，完成蒸煮過程。在整個系統(tǒng)中保留有手動的功能，以防某一部分出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)仍能正常工作。單板機1的主要功能是完成各測量器件與計算機之間的通訊，將計算機發(fā)出的控制命令發(fā)往各執(zhí)行機構(gòu)，完成數(shù)/模和模/數(shù)轉(zhuǎn)換和光電隔離等功能。
權(quán)利要求
1.一種紙漿配料蒸煮的自動控制方法，本發(fā)明的特征是其方法如下(1)置系統(tǒng)初態(tài)，輸入原料編號、該蒸煮球應(yīng)裝絕干原料的重量、液比值、總堿用量、蒸煮曲線參數(shù)，發(fā)出裝料命令，(2)檢測堿液是否符號要求，不符合要求時發(fā)出信息，指出人工修正堿液的配比；(3)通過稱重和測量原料含水量，計算絕干原料重量，與用堿要求比較，不斷調(diào)整堿液流量，(4)絕干原料的重量達到工藝要求值后，計算球內(nèi)進入總堿量，再按液比要求自動補水，達到工藝要求后通知蓋閥，累計自然原料用量，(5)開始蒸煮過程并開始計時，(6)開始轉(zhuǎn)動蒸煮球并分別檢測球內(nèi)溫度、球內(nèi)壓力和送汽母管中的蒸汽壓力，球內(nèi)升壓過快則報警并關(guān)小進汽閥門，(7)根據(jù)壓力和溫度值，通知小放汽并記錄，當(dāng)球內(nèi)壓力大于0.8mPa或大于進汽母管壓力時，則停汽并報警，(8)按給定蒸煮曲線計算H因子，(9)H因子達到工藝曲線穩(wěn)態(tài)時刻，按此時球內(nèi)溫度執(zhí)行保中溫或保高溫過程，(10)當(dāng)H因子達到工藝要求的值時，發(fā)出噴漿信號，(11)給出總計時，噴漿時間等信息，(12)系統(tǒng)自動停止工作。
2.如權(quán)利要求1所述的紙漿配料蒸煮的自動控制方法，其特征是稱重方法為將三支位移傳感器呈三角狀地墊放在蒸煮球一側(cè)轉(zhuǎn)動軸承座下，使半球的全部重量均勻地壓在三只位移傳感器上，用變送器輸出裝球過程中某時刻的位移量所對應(yīng)的電信號，求出該信號與空球時的信號差值，即可得出球內(nèi)物質(zhì)的重量。
3.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述的紙漿配料蒸煮的自動控制方法的裝置，其特征是一條輸送帶21和兩個蒸煮球18為一個控制系統(tǒng)，在輸送帶21上裝一個水分測試儀20，水分測試儀20與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5相連接，將一支金屬陶瓷熱敏測溫桿23沿著進液管插入蒸煮球18內(nèi)部，再將測溫桿23與溫度傳感器16相連接，溫度傳感器16與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5相連接，蒸煮球上還裝有測量壓力的壓力傳感器17，壓力傳感器17與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5相連接，在蒸煮球一側(cè)的轉(zhuǎn)動軸承座下裝有應(yīng)變稱重儀19，應(yīng)變稱重儀19與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5相連接，在蒸煮球的進汽母管9上裝有壓力傳感器7，壓力傳感器7與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5相連接，在堿液進入管8上裝有堿液密度測試儀6、溫度計14和流量計15，密度測試儀6、溫度計14和流量計15分別與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5相連接，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器5與單板機1相連接，單板機1還通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器4與裝在進汽母管9上的電動調(diào)節(jié)閥11、裝在進水管10上的水流電磁閥12和裝在堿液進入管8上的流量控制電動調(diào)節(jié)閥13相連接，單板機1通過接口2與蒸煮球控制計算機3相連接。
4.如權(quán)利要求3所述的紙漿配料蒸煮的自動控制的裝置，其特征是稱重儀的結(jié)構(gòu)為在蒸煮球18一側(cè)的轉(zhuǎn)動軸承座下設(shè)有呈三角狀放置的位移傳感器，位移傳感器與前置放大器相連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紙漿配料蒸煮的自動控制方法和裝置。該發(fā)明采用計算機對傳感元件的控制，實現(xiàn)對配料和蒸煮過程進行自動實時檢測，并通過自動執(zhí)行機構(gòu)對進料和蒸煮過程進行實時控制。使紙漿配料做到定量和實時控制，使蒸煮過程以最佳的工藝流程自動進行。
文檔編號D21C7/12GK1049202SQ90104719
公開日1991年2月13日 申請日期1990年7月26日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月26日
發(fā)明者王葆敏, 繆桂, 楊勁, 李奇峰, 陳秀敏, 羅申, 淡建新, 康林, 韋永平, 董歌今, 龔華泉, 曾紀(jì)榮, 鄭桂先, 李芬, 王全禮 申請人:西南計算中心, 安縣造紙廠