溶解漿置換蒸煮過程控制策略研究及實現(xiàn).pdf

1、溶解漿是只保留纖維素的高純度精制化學漿，其要求對原料進行深度脫木素處理，市場需求量大。而置換蒸煮系統(tǒng)（Displacement Digester System， DDS）是一種節(jié)能環(huán)保、具有深度脫木素功能的先進制漿蒸煮系統(tǒng)，其顯著的節(jié)能減排效果使之成為生產(chǎn)溶解漿的首選，但其控制系統(tǒng)核心技術(shù)仍被國外壟斷，尚未實現(xiàn)全面國產(chǎn)化；其相對蒸球、立鍋等傳統(tǒng)間歇蒸煮方式，不同蒸煮階段管道內(nèi)藥液種類及輸送方向不同，難以控制。本課題圍繞溶解漿置換蒸煮過程

2、控制策略展開了應(yīng)用技術(shù)研究，針對蒸煮鍋鍋內(nèi)溫差控制大時滯、強耦合性、實時性的特點以及蒸汽消耗波動較大的問題，分別設(shè)計了溫差DMC-PID串級解耦控制算法和帶限幅器的蒸汽流量控制系統(tǒng)。
　　論文在國家科技部國際科技合作項目——節(jié)能環(huán)保型置換蒸煮關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備的合作研究（項目編號：2010DFB43660）的資助下，主要工作可總結(jié)為以下四個方面。
　?。?）溶解漿置換蒸煮各階段控制方案的研究
　　在研究溶解漿置換蒸煮系統(tǒng)裝

3、鍋、直接通汽和水解、中和、熱充、升溫保溫、置換、卸料等階段工藝過程的基礎(chǔ)上，文中針對每個階段控制的重點和難點，提出了蒸煮各階段的控制方案；并提出了置換蒸煮藥液輸送、除氣泄壓等輔助系統(tǒng)中的控制方案，分析了基于物料平衡的槽區(qū)恒液位控制策略。研究結(jié)果表明槽區(qū)液位始終保持在10％-90%之間，滿足置換蒸煮系統(tǒng)正常生產(chǎn)要求。
　?。?） DMC-PID溫差流量串級解耦控制算法的研究
　　升溫保溫階段藥液循環(huán)由中部抽出經(jīng)蒸汽強制加熱后，

4、再由頂部和底部回流進入蒸煮鍋內(nèi)，不同的藥液回流流量致使鍋內(nèi)出現(xiàn)升溫速率不同，從而引起上下溫差，導致紙漿蒸煮不均勻問題。論文針對回流藥液存在強耦合關(guān)系、溫差控制要求實時性的特點，設(shè)計了DMC-PID溫差流量串級解耦控制算法。Matlab仿真結(jié)果表明DMC-PID串級解耦控制算法動態(tài)性能更好、魯棒性更強。
　?。?）溶解漿DDS蒸汽控制子系統(tǒng)的設(shè)計
　　一條溶解漿DDS生產(chǎn)線通常包含多個同時進行蒸煮的蒸煮鍋，在大量利用蒸汽的升溫

5、保溫、通汽階段會導致蒸汽用量波動較大，且在該階段需要跟蹤設(shè)定的P因子和H因子曲線。文中設(shè)計了帶有限幅器及優(yōu)先級選擇功能的蒸汽控制子系統(tǒng)來減少蒸汽消耗波動，實現(xiàn)蒸汽流量的平穩(wěn)控制；設(shè)計了溫度設(shè)定值計算程序，實現(xiàn)對P因子和H因子的在線跟蹤。
　　（4）基于PCS7的溶解漿置換蒸煮DCS控制系統(tǒng)的實現(xiàn)
　　論文根據(jù)所提出的各蒸煮階段及輔助系統(tǒng)控制方案，進行了DCS控制系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計。DCS控制系統(tǒng)以S7-400PLC為硬件基礎(chǔ)