[發明專利]一種高濃磨漿系統紙漿質量控制方法及系統

有效

• 申請號: 201610751005.7
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN106283806B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 李明杰;周平
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: D21D1/00
• 分類號: D21D1/00;D21D1/30;D21C7/00
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 胡曉男

技術領域

本發明涉及制漿和造紙過程控制技術領域，具體是一種高濃磨漿系統紙漿質量控制方法及系統。

背景技術

化學熱磨機械制漿(Chemi-Thermo-Mechanical Pulping，CTMP)是在傳統的熱磨機械制漿(Thermo-Mechanical Pulping，TMP)基礎上發展起來的，通常在TMP生產線前增加一段化學浸漬處理，即在木片預熱后，利用化學藥劑進行浸漬處理，然后再按TMP生產方式將木片磨解成漿料。由于其具有原料適應性強、木片利用率高、漿得率高、產品用途廣、工藝設備簡單等優點，在制漿和造紙工業中得到廣泛應用。高濃磨漿系統作為CTMP生產過程中的主要工序，是典型的高能耗、低效率過程，據統計，高濃磨漿系統的用電量一般占到CTMP生產過程用電的60％以上。所以，其生產運行狀況不僅直接決定著整個CTMP過程的生產能耗，而且也直接影響到紙漿質量的均勻性和穩定性。為了獲得良好的經濟效益和高質量紙漿，目前，高濃磨漿系統面臨著降低電能消耗、減小環境污染(如溫室氣體排放)和為后續抄紙工序提供更加穩定的紙漿等一系列挑戰。

游離度CSF(即紙漿中纖維通過銅網的濾水性能)作為目前國際上衡量紙漿質量的主要指標之一，與高濃磨漿系統的能耗息息相關，并且其可實現在線檢測。為此，通常采用CSF來直接評價高濃磨漿生產過程的運行性能。因此，為最終實現高濃磨漿系統生產的連續化和規模化，尋求一種不但生產能耗低，而且可獲得質量均勻且穩定紙漿的先進控制技術，是當前制漿和造紙工業領域亟待解決的關鍵問題之一。

高濃磨漿系統是一個典型的具有多變量、強耦合、時滯、時變等特征復雜工業過程，這使得高濃磨漿系統的機理分析、建模和控制存在很大困難。目前國內外廣泛用于高濃磨漿系統的機理模型通常采用比邊緣負荷理論和比表面負荷，但在建模過程中假設性強，不足以表征整個高濃磨漿過程，截止目前，也沒有找到一個足以表征整個高濃磨漿過程的機理模型，這使得目前存在高濃磨制漿的機理模型無法滿足當今制漿生產和控制過程的需要。

最新研究表明面向節能降耗的造紙制漿優化首先需要解決磨漿質量工藝指標的運行優化控制問題。紙漿質量及其制漿過程所產生的能耗及其的直接關系到后續造紙環節的能耗及紙質產品質量，更影響抄造時的脫水效率與功率消耗。然而，高濃磨漿系統最終的控制目標是希望獲得期望的紙漿質量，但是目前高濃磨漿系統的控制均是對系統的運行狀態變量的控制，衡量紙漿質量的工藝指標值通常是化驗獲得，但是化驗分析的周期較長，通常為幾個小時一次。這顯然難以滿足基于高濃磨漿系統的實時監測與控制的要求。另外，高濃磨漿系統自身變現出復雜動態特性以及在線測量儀器的局限，這使得對高濃磨漿系統的建模和控制變得極其困難。伴隨著當前在線測量紙漿質量指標游離度儀器的出現，可以快速、準確檢測紙漿的游離度，已確定是否滿足企業要求，這些都為磨漿系統的紙漿質量在線控制提供了可能。因此，實現紙漿質量的在線控制對實際制漿和造紙工業將會產生重要的作用。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種高濃磨漿系統紙漿質量控制方法及系統。

本發明的技術方案是：

一種高濃磨漿系統紙漿質量控制方法，包括：

步驟1、采集高濃磨漿系統的喂料螺旋轉速、磨盤間隙、稀釋水流量、產量、磨機負荷、紙漿濃度；

步驟2、利用高濃磨漿系統紙漿質量控制模型進行操作變量預測，所述高濃磨漿系統紙漿質量控制模型的操作變量為喂料螺旋轉速、磨盤間隙、稀釋水流量，輸出變量為紙漿質量游離度指標，狀態變量為產量、磨機負荷、紙漿濃度；

步驟3、將預測的操作變量發送至高濃磨漿系統的執行機構，實現紙漿質量游離度指標的跟蹤控制。

所述步驟2包括：

步驟2-1、將喂料螺旋轉速與產量的線性關系模型、磨盤間隙與磨機負荷的線性關系模型、稀釋水流量與紙漿濃度的線性關系模型作為表征高濃磨漿系統紙漿質量控制模型的三個子模型；

步驟2-2、分別確定三個子模型的模型階次；

步驟2-3、辨識出三個子模型參數；

步驟2-4、建立紙漿質量游離度指標與狀態變量之間的機理模型；

步驟2-5、利用三個子模型和紙漿質量游離度指標與狀態變量之間的機理模型建立高濃磨漿系統紙漿質量控制模型；

步驟2-6、以操作變量變化最小且狀態變量最穩定為目標，利用序列二次規劃算法優化狀態變量；

步驟2-7、根據優化的狀態變量和三個子模型確定出最優的操作變量。