[發(fā)明專利]一種造紙機干燥部能量系統(tǒng)優(yōu)化控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010132493.6
• 申請日: 2010-03-23
• 公開（公告）號: CN101792981A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李繼庚;劉煥彬;孔令波;張占波;陶勁松
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: D21F5/00
• 分類號: D21F5/00;G05B19/418
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李衛(wèi)東;梁瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種造紙機干燥部優(yōu)化控制系統(tǒng)，特別涉及一種干燥部為全封閉式的多烘缸造紙機干燥過程的能量優(yōu)化控制系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

造紙機干燥部的組成因所生產(chǎn)的紙種不同而有所不同，除生產(chǎn)薄頁紙的造紙機為一大直徑的楊克烘缸外，其他造紙機的干燥部則是由多組烘缸組成的，且被包圍在一個全封閉式、半封閉式或敞開式的氣罩內(nèi)，需要表面施膠的紙機，其干燥部還包括表面施膠系統(tǒng)。其干燥過程為：經(jīng)壓榨后干度為33％～55％的濕紙頁，進入造紙機干燥部經(jīng)過多組烘缸(或一個楊克烘缸)的蒸發(fā)作用逐漸脫除紙頁內(nèi)殘余的水分，使其出干燥部時干度為90％～97％；蒸發(fā)出來的水分在氣罩通風(fēng)系統(tǒng)上升氣流的作用下向氣罩上部運動，經(jīng)抽風(fēng)機排出干燥部；排出的高濕含量的濕熱空氣先經(jīng)過換熱系統(tǒng)回收廢熱，再由引風(fēng)機送入煙囪排至大氣。?

造紙機干燥部的作用是借助于烘缸內(nèi)蒸汽冷凝釋放出的潛熱蒸發(fā)脫除濕紙頁中殘留的水分，然后依賴于氣罩通風(fēng)系統(tǒng)把蒸發(fā)出來的濕熱空氣排出干燥部，同時還具有提高紙頁強度、增加紙頁平滑度和完成紙頁的表面施膠等作用。?

造紙機干燥部的質(zhì)量約為紙機總質(zhì)量的60％～70％；設(shè)備費用和動力消耗均占整個紙機的50％以上；能耗約占造紙總能耗的60％左右，為紙生產(chǎn)成本的10％～15％，是造紙工業(yè)流程中耗能最大的工段。因此，無論從重量、投資、能耗還是對紙頁的質(zhì)量來說，干燥部都是造紙機的重要組成部分。近年來隨著造紙機高速化的發(fā)展，干燥部的發(fā)展也很快，許多新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，干燥理論和新的干燥設(shè)備也不斷出現(xiàn)，但干燥部性能的好壞仍然是限制紙機向高速化發(fā)展的主要瓶頸。?

影響干燥部性能的因素很多，包括蒸汽冷凝系統(tǒng)的設(shè)計和操作、氣罩通?風(fēng)系統(tǒng)的效率、熱回收系統(tǒng)的操作以及烘缸結(jié)構(gòu)、烘缸外壁厚度和傳熱性能、干網(wǎng)的選用、紙機車速、紙頁透氣性及平滑度等眾多因素，其中蒸汽冷凝系統(tǒng)、氣罩通風(fēng)系統(tǒng)及熱回收系統(tǒng)的操作是影響其干燥過程能量系統(tǒng)效率的關(guān)鍵因素。?

目前造紙機干燥部能量系統(tǒng)主要采用如下幾種控制方案：?

蒸汽冷凝系統(tǒng)控制：主蒸汽管道設(shè)有蒸汽流量和壓力的控制閥；多組烘缸分布的干燥部，每一組烘缸都有供汽的壓力控制；各組烘缸有獨立的壓差控制；汽水分離器的液位控制；二次蒸汽和冷凝水的流量控制等。這些變量的控制大多是通過PID控制(Proportion?Integration?Differentiation，這里指比例、積分、微分控制)實現(xiàn)的。?

氣罩通風(fēng)系統(tǒng)控制：氣罩排風(fēng)露點溫度的控制；通風(fēng)量和通風(fēng)溫度的控制；加熱器蒸汽流量的控制；抽風(fēng)機、引風(fēng)機閥門開度或功率的控制等。但在實際生產(chǎn)中，因為缺少準(zhǔn)確可靠的理論指導(dǎo)，且為保證紙機的安全運行，并不是根據(jù)排風(fēng)濕度來控制通風(fēng)量的，即便是在轉(zhuǎn)換紙種或紙機斷紙時，進風(fēng)量也只能靠操作員的經(jīng)驗來調(diào)節(jié)，這往往會使通風(fēng)量過大而造成能源的浪費。?

據(jù)調(diào)查，造紙廠中影響紙機干燥部能量系統(tǒng)效率的某些關(guān)鍵變量還沒有實現(xiàn)在線測量，只能根據(jù)經(jīng)驗推理，無法根據(jù)實際數(shù)據(jù)做出科學(xué)的預(yù)測，給干燥部能量系統(tǒng)的優(yōu)化帶來了一定的困難。這些變量包括：氣罩內(nèi)空間方向的溫度及濕度分布；烘缸的溫度曲線；進出換熱器冷物流和熱物流的參數(shù)等。另外對其有影響的因素還有：現(xiàn)有DCS(Distributed?Control?System，這里指集散控制系統(tǒng))校正不及時，某些關(guān)鍵變量的測量偏差較大，不能準(zhǔn)確反映造紙機干燥部的真實條件。?

目前，在造紙機干燥部DCS中，紙頁干燥過程的控制通常采用常規(guī)的PID控制，由于干燥過程的控制變量和被控變量之間具有強耦合、大滯后和非線性等復(fù)雜的動態(tài)特性，并存在苛刻的約束條件，使常規(guī)的PID控制無法根據(jù)紙機的實際情況來準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)干燥部能量系統(tǒng)的主要變量，不能取得滿意的控制效果，不僅造成了能源的浪費，也不符合建設(shè)節(jié)約型工廠的要求。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種面向工藝的造紙機干燥部能量系統(tǒng)優(yōu)化控制系統(tǒng)，其目的在于保證造紙機正常運行的前提下，獲得比普通PID控制更好的控制效果，以提高干燥部的能量利用效率、節(jié)約干燥部能耗、實現(xiàn)造紙機干燥部能量系統(tǒng)的最優(yōu)化。?

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的采用的技術(shù)方案為：一種造紙機干燥部能量系統(tǒng)優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征是，包括：?

安裝在造紙機干燥部的在線測量裝置，用于在線測量干燥部內(nèi)的溫度、濕度、露點、壓力、風(fēng)速及流量；所述的溫度、濕度、露點、壓力、風(fēng)速及流量是指：各用汽點蒸汽的流量、壓力及溫度；氣罩通風(fēng)空氣的流量、溫度和濕度；氣罩內(nèi)空間方向的溫度、濕度分布；氣罩內(nèi)的壓力、露點；進、出各換熱器的物流的流量、溫度和濕度；最終排風(fēng)溫度、濕度及風(fēng)速；?