[发明专利]纸张定量水份状态控制装置

说明书

本发明属于工业自动化控制领域，特别涉及一种纸张定量水份状态控制装置。用于造纸工业。

纸张的定量水份是衡量纸机性能和成纸质量的两个重要指标。从80年代末开始，国内引进了部分纸张定量水份控制系统，国内的科研单位和高校也研制了类似的系统。其技术特点都是直接在线检测成纸的绝干定量和水份，用检测值与设定值之差调节上网浆量和蒸汽的流量，以控制成纸定量水份之目的。例如华丰造纸厂引进德国LiPPke公司的，北京造纸七厂引进美国MeAsurex公司的等。国内有电子部六所和浙大研制的类似系统。他们均采用放射性β射线测绝干定量，红外光学系统则水份。价格昂贵不说，系统庞大、技术复杂、难度大、专业人员安装调试时间很长，难于掌握，引进系统培养有专职人员，实际上也有半数以上的没运行起来。

本发明的目的；提供一种纸张定量水份状态控制装置，是从纸机、浆、蒸汽和环境的状态测试和控制出发，只用常规的测温、湿度，速度、流量、加上测浓度的传感器和电动调节阀。具有结构简单、稳定可靠、能实时在线检测与成纸定量水份有关的各状态量、相应地快速进行蒸汽流量和浆的浓度调节，以稳定成纸定量水份的计算机控制系统。

实现本发明的技术方案：在附图1中给出了纸张定量水份状态控制装置原理框图，主要由控制器1、调节阀2μ7、浓度传感器及变送器3、车速传感器及变送器4、温度传感器及变送器5、蒸汽温度传感器6、流量传感器8及空气温、湿度传感器9部分所组成，其中：N为浓度高的不稳浆料、So为水份设定值、Do为定重设定值、No为浓度设定值、乙C为蒸汽、HG为烘缸及W为热量。纸张的定量(克/米²)实质上包括两个分立的部分：绝干浆量和水份含量。与绝干(浆)量有关的状态量有浆浓度、浆温度、浆料的流量(我们限定此量不变)和车速度，其中浆浓度是控制量，由控制器1通过控制补水调节阀2)的开度调节补水量来实现的，浆温和车速是状态量。用控制器1辅助人工的方法将成纸的绝干(浆)量(克/米²)调节到设定值，此时的浆浓、浆温和车速就作为绝干量部分各状态量的初始值。控制器1将其存贮起来，以此状态作为基准状态进行控制。当控制器1)接收到状态量浆浓偏离初始状态值时，就根据其变化的大小，修正初始浆浓对应的切应力，以保证浆浓仍稳定在初始值上。控制器1接收到车速偏离初始值时，亦根据其变化量的大小，相应的调正浆浓的设定值，同时控制调节阀⑵的开度，调节补水量，使浆浓很快地稳定在新设定值上。从而保证在车速变化时，成纸的绝干定量仍稳定在初始的设定值上。与成纸的水份(含)量有关的状态量有：蒸汽的体积流量、蒸汽的温度、水(浆)的温度、车速和空气温、湿度，其中蒸汽的流量是控制量，控制器1通过控制调节阀7的开度完成的在成纸的绝干定量初始状态调好后，用控制器1辅助人工的方法将成纸的水份(克/米²)调到设定值。此时的蒸汽流量、蒸汽的温度、车速、浆温、空气的温、湿度状态值就是成纸水份各状态量的初始值，控制器1)将此值数据存贮在存贮器内，并以此为基准进行控制。

在水份的状态控制中，我们将烘缸系统看成一个“虚拟的热交换器”，初始状态它初态地处于某个温度下，成纸水份在设定值上。当与成纸水份有关的各状态量变化时，根据能量转换和能量守恒原理，使“虚拟热交换器”仍处于原动态平衡的温度，考虑变化后的状态与初始状态流量间的关系调节蒸汽的流量，成纸的水份含量就应仍稳定在设定值上。因此，当控制器1)接收到蒸汽的温度偏离初始值时，控制器1)根据其熵变化量，控制调节阀的开度，调节蒸汽流量，使其用此熵计算的热量与初始状态保持不变即可。当车速、水(浆)温、空气的温湿度各状态量一个或多个同时偏离初始值时，控制器1同样根据其变化后的量与初始值的比值，相应的控制调节阀7的开度、调节蒸汽的流量，就能使纸机的烘干部仍处于初始状态，实现了成纸水份稳定在初始值上。有关图1、图2及图3的结构特征和实施方案，在说明书附图说明中加以说明。

本发明的优点：从图1和以上工作过程可知，目的是要控制成纸的绝干定量和水份，但并没有对成纸的定量水份进行检测，从而避开了直接检测定量水份技术复杂、设备庞大、可靠性差这种现行方法。而是对成纸生产过程中与定量水份有关的所有因素包括环境因素的状态进行检测，并以定量水份稳定时各状态量的初始值为基准进行计算控制，简化了计算，又有了参考点，本发明中对各状态量进行检测的传感器，除特殊的刀式浓度传感器，所用的流量、车速、温度、湿度传感器都是定型产品、易于掌握、安装、正体结构简单、可靠性高。