打浆过程解决方案

打浆过程解决方案

、简介

制浆造纸工业是我国国民经济发展的重要产业之一，

是个技术、资金密集型的行业。

制浆与造纸的工艺流程如图所示：

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打浆过程

打浆，就是利用物理机械作用处理悬浮于水中的纸浆纤维，使其具有抄造过程所需 要的特性，见图

1所示。

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图1简化打浆工艺流程图

传统的打浆工艺是用人工的方法控制磨盘机的工作电流，随时调整磨盘动刀对定刀 的间隙量，再

辅助调节进出口阀门用以改变纸浆在盘磨中的停留时间，以此来操作生产。 并视打浆度SR 情况再决定调整与否。由于影响盘磨机工作的因素很多，如浆流量，浆浓 度，供电网电压等，因此人工控制所造成的偏差值较大，

使打浆质量较大程度地受到局限。

同时人工控制不可避免地存在不合理能耗和设备负荷不均衡的缺陷。

、控制方案

打浆过程控制能减小纸浆游离度标准差，提高产量，降低能耗。打浆控制系统大致 可分为两种，

即比能量控制、游离度控制。

1. 比能量控制(Specific Energy Control )

这里指的是一类广义的比能量控制，只要对于单位绝干纤维量，保持某个表征能耗 的物理量恒

定，即可归入比能量控制。典型的比能量控制系统有以下三种： •自动功率控制

这是最基本的自动打浆控制系统。它接受操作人员给出的设定值，将打浆机功率保 持在一定的水

平。功率控制主要通过盘磨机的进退刀机构调整磨盘间距来实现：

进刀则间

距减小，磨盘与浆的摩擦力增大，所需磨浆功率随之增大；退刀则间距增大，磨盘与浆的 摩擦力减小，所需磨浆功率随之减小。

如图2-1所示，盘磨机功率控制器接受操作人员给出的设定值，

它以盘磨的间距为被

控变量，而纸浆流量、纸浆浓度和纸浆硬度等为扰动量，通过动刀磨盘的进退，使盘磨机 的工作状态保持在给定功率值。

图2-1自动功率控制

这种控制方式适用于纸浆浓度和流量较稳定的情形。所以需要先从工艺上或用控制 手段使纸浆浓度

和流量稳定，然后控制打浆机功率来保证成浆质量。 •温差控制

它以机械能转化为热能的多寡，即打浆机出口浆温度减去入口浆温度作为打浆过程 作功多少的度

量。操作人员设定温度差厶 T ,主电机驱动功率为反馈信号。控制器调整磨

盘间隙以维持纸浆温升恒定。如图

2-2所示。

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盘磨机

图2-2温差控制

这种方式的主要优点是对浆流量一定范围内的变化能够做出响应。然而，温度传感器

本身滞后大，环境温度、进浆性质等变化都会影响温升，这些因素都限制了这种控制方式

的广泛采用。

•hpd /1控制

与前两种控制方式不同，它增加了打浆机进浆流量和浓度的测量。把这两个量折算成

绝干纤维量。操作人员给定单位绝干纤维量的能耗，即hpd /1。计算式如下：

hpd/1 =( P—P o)-( F X C)

式中浆浓为C,浆流量为F，主电机功率为P,主电机空载功率为P o。

该值乘以单位时间通过的绝干纤维量再加上打浆机空载负荷，计算得到打浆机所需要的总功率。最后调整磨盘间隙使之达到计算值。

hp L L Z t

hpd /1控制

hpd/1控制的优点在于它对过程量，即浆流量和浓度的波动能够及时响应，响应的时

滞减到最小；由于采用流量和浓度信号输入，控制精度得到提高；它对工艺条件的要求低

于前面两种控制方式。为了得到更好的控制效果，实际应用中也可以将它与自动功率组成串级控制。如图2-3。

hpd/t

图2-3 hpd/1与功率串级控制

上述三种方式都是选择某一间接物理量作为控制目标，就稳定打浆质量和改善打浆机的可操作性而言，已经能够取得一定效果。

由于比能量只能间接、粗略地反映打浆过程，它无法补偿原料物性的变化和磨盘刀具磨损对打浆性质的影响，因此，从原理上说，它只是一类比较初级的打浆过程控制方案。虽然，这类方案的缺陷往往试图以离线打浆度和湿重测量来弥补，但离线测量人为因素影

响大，时间滞后大，所取试样也很难准确反映纸浆的真实情况。因此，靠离线测量值修正比能量设定值的方法并不能从根本上改变比能量控制的被动局面。

2.游离度控制

为了克服比能量控制不能补偿原料物性变化的不足. 出现了游离度控制。以游离度测

量仪在线测量纸浆游离度，根据测量值与游离度设定值的偏差来调整磨盘间隙，使纸浆质

量稳定。它对比能量控制的反馈信号作了改进，以游离度信号取代打浆机电机功率信号，是打浆质量控制系统。

尽管游离度已实现了在线测量，由于测量机理等原因，测量频率仍只达到数分钟一次。因此，游离度控制通常与比能量控制相结合，组成串级控制。游离度控制作为主回路给定

比能量设定值，由比能量控制副回路去调整磨盘间隙。故又称为游离度一比能量控制。图2-4为游离度和自动功率控制结合的串级控制图。

3.配套设施的控制

在打浆过程中，为了实现打浆过程的均匀，需要对进浆浓度和流量进行控制。

•低浓打浆

低浓打浆过程中，进浆浓度可通过调节原浆池出口的清水阀开度来实现。对于浆流量，可以控制磨浆机的进浆量，也可以控制其出浆量。前一种方法往往会引入空气，引起磨浆机的负荷不足，降低打浆效率。故生产中多采用后一种方式。出浆量通过对盘磨机出

口流量调节阀的控制来实现。图3-5所示。上述控制器可采用常规的PI控制器，控制器

参数可在现场整定得到。

由于浓度、流量、功率调节时存在一定的耦合问题，根据工艺要求，在生产时一般先投浓度控制，再投流量控制，最后投功率控制。

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图3-5低浓打浆的进浆浓度和流量控制

•高浓打浆

高浓打浆过程由于多了浓缩机环节，进浆量由高浓浓缩机转速决定，还必须保证浓缩

机内的浆位和进浆浓度基本不变。故需要对原浆池出口浓度、浓缩机的进浆浓度、浆位、

转速进行控制；此外还要根据低浓磨浆生产的要求对高浓成浆池出口浓度进行控制。