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| 制漿造紙自動化配料系統(tǒng)解決方案 | 2020-03-09 |
| 摘要：制漿造紙生產(chǎn)線是一個(gè)十分復(fù)雜的工業(yè)過程配料系統(tǒng)，自動化配料系統(tǒng)制漿造紙過程與裝置的建模、軟測量、控制與優(yōu)化算法及配料成套集成蒸煮、洗選、打漿、造紙、蒸發(fā)、燃燒等技術(shù)。 制漿造紙生產(chǎn)線是一個(gè)十分復(fù)雜的工業(yè)過程配料系統(tǒng)，實(shí)施計(jì)算機(jī)控制可以獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，但由于過程的復(fù)雜性（多變量、非線性、強(qiáng)干擾、時(shí)滯、時(shí)變）、生產(chǎn)的連續(xù)性，對其進(jìn)行控制或優(yōu)化設(shè)計(jì)十分困難。稱重配料系統(tǒng)方案研究和開發(fā)典型制漿造紙過程與裝置的建模、軟測量、控制與優(yōu)化算法及配料系統(tǒng)成套集成技術(shù)。建立多種設(shè)備與裝置、多種工藝條件、多種品種的可靠成熟的模型庫、控制與優(yōu)化控制算法庫與工程應(yīng)用模板。包括：間歇蒸煮、連續(xù)蒸煮、洗選、打漿、抄造、蒸發(fā)、燃燒、污水處理等專用控制裝置與工程應(yīng)用軟件。 蒸煮過程：基于木片蒸煮的機(jī)理模型，通過離線優(yōu)化、回歸獲得簡單的調(diào)整模型，自動優(yōu)化蒸煮溫度設(shè)定曲線；建立了Kappa值軟測量模型，預(yù)測Kappa值，預(yù)報(bào)蒸煮終點(diǎn)；針對多臺蒸煮器同時(shí)工作的情況，配料系統(tǒng)采用超馳控制方案，實(shí)現(xiàn)總蒸汽量的平穩(wěn)調(diào)節(jié)；為了保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和有效運(yùn)行，自動配料系統(tǒng)對蒸煮全過程及多臺蒸煮器并行運(yùn)行實(shí)行必要的監(jiān)控、故障診斷、報(bào)警和聯(lián)鎖保護(hù)處理。 洗選過程：基于紙漿纖維、水及溶解固形物的物料與機(jī)械能量平衡，采用自動配料系統(tǒng)混合建模方法，建立了紙漿洗選過程多變量動態(tài)數(shù)學(xué)模型（洗滌流量、壓力差-黑液濃度、殘堿度）；設(shè)計(jì)了基于非線性機(jī)理模型的多變量約束預(yù)測控制器，能完整反映工業(yè)過程內(nèi)部機(jī)理的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，在盡可能滿足約束的情況下發(fā)揮工藝的處理能力和有效性，同時(shí)將被控變量盡可能控制在設(shè)定值上或是相應(yīng)的容許區(qū)域內(nèi)；實(shí)現(xiàn)洗選裝置在線優(yōu)化，通過選取堿回收率、蒸發(fā)的蒸汽用量以及洗滌熱水用量的經(jīng)濟(jì)指數(shù)，構(gòu)成在線優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。 打漿過程：建立了高濃和低濃打漿過程的數(shù)學(xué)模型（能量、比負(fù)荷-功率、通過量）；通過建立成漿質(zhì)量與打漿比能量與比負(fù)荷之間的對應(yīng)關(guān)系模型，建立成漿質(zhì)量指標(biāo)（打漿度與濕重）的在線軟測量模型（打漿、濕重-磨漿功率，濃度、流量）；高濃打漿控制對象中包含非自衡對象，為此提出了相應(yīng)的預(yù)測控制策略；打漿對象可近似為多模型對象，為此我們研究并模擬人的決策思路，提出了多模型模糊加權(quán)控制策略與控制算法。 抄造過程：建立了高、中、低定量紙機(jī)的多變量動態(tài)數(shù)學(xué)模型和造紙過程通用數(shù)學(xué)模型，開發(fā)了相應(yīng)的優(yōu)化控制策略，對烘缸表面溫度分布進(jìn)行優(yōu)化，得出溫度分布曲線，實(shí)現(xiàn)烘干部濕度分布，網(wǎng)前部的漿料配比，多段通氣配料系統(tǒng)控制，以及成紙定量/水份/灰份的優(yōu)化控制軟件。 蒸發(fā)過程：建立黑液多效蒸發(fā)配料的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，模型中考慮了蒸汽壓力波動對黑液沸點(diǎn)上升的影響，以及蒸汽汽室壓力的動態(tài)特性，因而具有較高的準(zhǔn)確性和較強(qiáng)的針對性；實(shí)現(xiàn)用半濃流量控制出濃液濃度，用加熱蒸汽壓力調(diào)節(jié)生產(chǎn)能力的前饋-反饋預(yù)測的黑液蒸發(fā)過程優(yōu)化控制；從蒸發(fā)配料的靜態(tài)模型出發(fā)，根據(jù)蒸發(fā)器其它工作參數(shù)的測量值采用優(yōu)化擬合法計(jì)算傳熱系數(shù)，解決了多效蒸發(fā)器的結(jié)垢診斷問題。 燃燒過程：圍繞穩(wěn)定安全、還原率、熱效率三個(gè)主要控制目標(biāo)，建立了一個(gè)包括黑液干燥、熱分解、氣化、氧化和還原等物理和化學(xué)過程的堿回收爐燃燒過程的動態(tài)數(shù)學(xué)模型；根據(jù)該模型設(shè)計(jì)了還原區(qū)溫度自尋優(yōu)控制策略，以保持還原區(qū)墊層表面溫度的，從而提高堿回收爐的還原率；同時(shí)為了使鍋爐獲得熱效率，針對以燃燒黑液為主的特點(diǎn)，以進(jìn)風(fēng)量與煙道氣含氧量輸入-輸出數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了堿回收爐過氧量自適應(yīng)跟蹤控制，從而獲得了堿回收爐的高熱效率；實(shí)現(xiàn)對黑爐的故障預(yù)測診斷。 本解決方案針對制漿造紙過程特點(diǎn)進(jìn)行了配料系統(tǒng)而深入的研究，建立了84個(gè)過程模型，14個(gè)自動配料系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型；開發(fā)了6個(gè)軟測量軟件并實(shí)現(xiàn)了工程化；結(jié)合制漿造紙過程特點(diǎn)，開發(fā)了13個(gè)控制算法，建立了5個(gè)在線優(yōu)化配料，實(shí)現(xiàn)了全裝置優(yōu)化運(yùn)行?；谏鲜鲅芯砍晒_發(fā)完成大型造紙廠生產(chǎn)過程建模、自動配料系統(tǒng)與優(yōu)化商品化工程軟件，并成功應(yīng)用于制漿造紙企業(yè)的蒸煮、洗選、打漿、造紙、蒸發(fā)、燃燒等裝置的計(jì)算機(jī)配料系統(tǒng)中，達(dá)到如下指標(biāo)：蒸煮過程：Kappa偏差降低47.88%；洗選過程：紙漿中堿液濃度降低3.16%；打漿過程：打漿度標(biāo)準(zhǔn)差降低50.70%；軟測量平均精度2.48%；抄造過程：紙漿水份偏差降低61.00%；蒸發(fā)過程：蒸汽消耗量降低6.01%，黑液處理能力提高15.09%；燃燒過程：堿回收率提高到92.10%，運(yùn)行周期提高28%。項(xiàng)目取得重大的經(jīng)濟(jì)效益。 | |
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