Способ управления композиционным составом бумажной массы

Способ управления композиционным составом бумажной массы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, а именно к способам управления процессом получения бумажной массы с целью оптимизации ее состава. Сущность изобретения состоит в том, что способ управления предусматривает измерение текущих значений расхода и концентрации каждого компонента и массы в целом, периодическое определение значений качества различных композиционных составов бумажной массы, по величине отклонения которых от регламентных значений определяют расход основного компонента, соответствующий наименьшему его весовому соотношению в композиционном составе бумажной массы, а расход остальных компонентов определяют в зависимости от значений показателей качества, полученного расхода основного компонента и расхода массы в целом. Дополнительно определяют значения качества каждого компонента бумажной массы, а расход основного компонента корректируют по значению показателя качества остальных компонентов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

° СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Il) (51)5 0 21 F 1/08; 6 05 0 11/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ,,.н у:, J:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Я :- - =, ;„" "" /

К ПАТЕ НТУ

1 (21) 4851009/12 (22) 09.07.90 (46) 07,12.92. Бюл. М 45 (71) Пермское специализированное управление территориально-производственного объединения "Союэлесмонтаж" (72) К.В.Лысенко (73) К.В.Л ысенко (56) Авторское свидетельство СССР

N 589319, кл. 0 21 F 1/08, 1978.

S (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫМ СОСТАВОМ БУМАЖНОЙ МАССЫ (57) Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, а именно к способам управления процессом получения бумажной массы с целью оптимизации ее состава. Сущность изобретения состоит в том, что способ управления предусматрива Изобретение относится к целлюлознобумажной промышленности, а именно к способам управления процессом получения бумажной массы.

Известен способ управления процессом получения бумажной массы. Способ включает контроль расхода и концентрации каждого компонента и массы в целом. регулирование расхода каждого компонента в зависимости от его заданного и измеренного значений, корректировку концентрации каждого компонента в зависимости от его температуры, определение необходимого весового соотношения основного компонента в общей массе в зависимости от скорости бумагоделательной машины (БДМ), определение необходимого весового соотношения остальных компонентов в зависимости от изменения соотношения ет измерение текущих значений расхода и концентрации каждого компонента и массы в целом, периодическое определение значений качества различйых композиционных составов бумажной массы, по величине отклонения которых от регламентных значений определ.яют расход основного компонента, соответствующий наименьшему его весовому соотношению в композиционном составе бумажной массы, а расход остальных компонентов определяют в зависимости от значений показателей качества, полученного расхода основного компонента и расхода масСы в целом. Дополнительно определяют значенйя качества каждого компонента бумажной массы, а расход основного комйонента корректируют по значению показателя качества остальных компонентов. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. основного компонента, а также коррекцию а заданного значения расхода каждого ком- с понента в зависимости от общего расхода р массы, концентраций компонентов и весового соотношения всех компонентов. Способ позволяет снизить содержание основного (дорогостоящего) компонента в общей массе и повысить точность поддержания определенного ранее композиционного состава массы.

Однако известный способ не обеспечи- Cd вает постоянный контроль качества конечного продукта (бумажной массы, бумаги) и корректировку композиционного состава бумажной массы при ухудшении качества бумаги. Кроме того, т.к. содержание основного компонента регулируют от заданного по регламенту значения в зависимости от скорости машины, то невозможно снизить

1780544

его содержание до минимально возможного (при заданном составе компонентов) предела допуска. . - Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ автоматического регулирования, предусматривающий измерение текущего расхода и концентрации каждого компонента массы в целом и управление соотношением компонентов в бумажной массе путем регулирования расхода компонентов в зависимости от их заданных и измеренных (текущих) значений.

Для учета колебаний качественных характеристик бумажной массы определяют оптимальные значения этих характеристик и соответствующие им значения расхода компонентов, которые фиксируют в вычислительном устройстве. Далее сравнивают

20 текущие значения расхода компонентов с записанными (в ЭВМ) и регулируют соотношение расходов компонентов сигналом, полученным от рассогласования.

Таким образом, в данном способе peryлирования после установления соответствия расхода компонентов качеству бумажной массы дальнейший контроль бумажной массы не производится. Считается, что, поддерживая оптимальным соотноше30 ние расходов компонентов, стабилизируют качество бумажной массы, Однако на практике качественные характеристики бумажной массы зависят от содержания отдельных компойентов в раз35 ной степени, входящие в состав композиции компоненты отличаются разной стоимостью, а качество композиции зависит также и от качества самих компонентов. Неучет указанных факторов приводит к пере40 расходу дорогостоящего компонента, а также к отклонению качественных характеристик массы от их регламентных значений, т,е. способ не позволяет оперативно реагировать на отклонения качественных харак45 теристик бумажной массы, которые возникают не только от изменения расхода или концентрации компонентов, но и отдругих причин, в том числе от изменения качества компонентов.

55 определения оптимального соотношения компонентов в зависимости от качества бумажной массы (или бумаги) при одновременном поддержании на:минимально возможном уровне содержания основного компонента;

Целью изобретения является снижение 50 содержания основного (дорогостоящего) компонента в общей массе при одновре. менном повышении качества конечного продукта (бумажной массы, бумаги) за счет

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе автоматического управления, заключающемся в измерении текущих расхода и концентрации каждого компонента и массы в целом, определении диапазона необходимых весовых соотношений компонентов в бумажной массе, соответствующих регламентным (оптимальным) значениям качественных характеристик бумажной массы, и управлении весовым соотношением компонентов в бумажной массе путем регулирования расхода компонентов в зависимости от их заданных и измеренных (текущих) значений, согласно изобретению периодически ollределяют значения качественных характеристик бумажной массы и в зависимости от величины отклонения качественных характеристик массы от их регламентных значений определяют расход основного компонента, соответствующий наименьшему необходимому его весовому соотношению в бумажной массе, а расход остальных компонентов определяют в зависимости от значений качественных характеристик массы с учетом полученного расхода основного компонента и расхода бумажной массы в целом.

Кроме того, в предлагаемом способе предусматривается периодическое определение значений качественных характеристик компонентов бумажной массы и дополнительное корректирование расхода основного компонента по значению качественных характеристик каждого компонента.

Предлагаемый способ отличается от прототипа наличием новых измерительных операций, режимом проведения этих измерений, а также новыми условиями определения необходимых значений регулирующих воздействий (расхода компонентов). 8 результате существенно меняется протекание процесса управления. Так, если в прототипе оптимальные значения расходов компонентов определяют и фиксируют в ЭВМ однократно, то в заявляемом способе перерасчет нового соотношения компонентов в зависимости от качественного состояния бумажной массы производят периодически с коррекцией его в зависимости от качественного состояния компонентов. При этом устанавливается новая взаимосвязь между содержанием основного компонента и остальными компонентами: содержание основного компонента поддерживают на минимально возможном при данных условиях уровне, а остальные — в зависимости от содержания основного компонента в массе и общего расхода массы в целом. .Таким образом, предлагаемый способ позволяет оперативно реагировать на от1780544 клонения качественных характеристик массы от регламентных значений и за счет учета большего количества факторов, влияющих на качество продукта, и постоянных коррекций регулирующих воздействий стабилизи- 5 ровать качество массы,и повысить качество конечного продукта — бумаги, а также снизить содержание основного компонента.

Анализ .известных технических решений показал следующее. Использование ча- 10 сти отличительных признаков извеСТнО, Например. необходимое соотношение оСновного компонента определяют в завйсимости от технологического параметра— скорости БДМ или от одного из показателей 15 качества продукта; При этом в первом слу чае содержание остальных компонентов меняют пропорционально изменению основного компонента в равных долях, а во втором случае расход остальных компонен - 20 тов меняют из условия сохранения заданного (по регламенту) соотношения всех компонентов в бумажной массе. Ни в одном из известных решений не обеспечивается поддержание основного компонента нами- 25 нимально возможном уровне, т.е. в известных технических решениях не проявляется новый технический результат, как в заявля-. емом способе, Необходимо отметить, что указанный 30 технический результат в заявляемом способе проявляется в результате использования всех отличительных признаков. Так, без постоянного контроля за качеством конечного продукта невозможно оценить нижний до- 35 пустимый предел содержания основного компонента. Вышеизложенное позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям изобретения., 40

На фиг,1 представлен вариант структурной схемы системы управления компоЗиЦионным составом бумажной массы; на фиг,2 — диаграмма "состав-свойства" для определения диапазона необходимых соотноше- 45 ний компонентов в бумажной массе; на фиг.3 — то же, для реализации способа управления при изменении качества бумажной массы, Для реализации заявляемого способа 50 система управления содержит датчики расхода 1 и концентрации 2 основного компонента, а также датчики расхода 3,5 и концентрации 4,6 остальных компонентов, поступающих в композиционный бассейн 7. 55

Текущие значения с датчиков 1 — 6 вводят в вычислительное устройство 8. Туда же вводят сигналы с датчиков расхода 9 и концентрации 10 бумажной массы. Датчики 1,3,5, подключены также к входам регуляторов расхода 11,12,13 компонентов, которые управляют клапанами расхода 14,15,16 компонентов. В вычислительное устройство 8 записывают также текущие значения качественных характеристик бумажной массы (или конечного продукта — бумаги) и характеристики качества каждого компойента, Предлагаемый способ осуществляют следующим образом, Качество конечного продукта — бумаги (картона) оценивается определенными характеристиками, значения которых должны соответствовать регламентным (ГОСТ,TY).

Иэ всех характеристик качества бумаги часть их, такие как разрывная длина, coripoтивление излому, белизна, зольность зависят от исходного композиционного состава бумажной массы, т,е. содержания компонентов в массе и их качества. Качество компонентов характеризуется, например, такими параметрами, как разрывная длйна, белизна, массовая доля волокон, степень помола и др.

По предлагаемому способу предварительно определяют зависимость каждой качественной характеристики бумаги от количественного содержания и качества компонентов в бумажной массе, т.е. решают многопараметрическую задачу, где технблогический процесс характеризуется несколькими выходным и nap ам"евра ми (качественными характеристиками бумаги). значения которых должньГуч11тыватьСя при отыскании оптимальных уСловий (соотношений компонентов). Каждый иэ этих параметров определеннйм образом: зависит от условий процесса и их экстремальные величины достигаются при различных значениях указанных условий (количественный и качественный состав бумажной массы).

Для решения указанной задачи проводится лабораторный анализ используемой бумажной массы, применяя последовательные эксперименты на основе результатов симплексного метода планированйя 3i

У1 = В1Х1 + S2X2 + B3X3 - В12Х1Х2+

В13Х1Х3 + В23Х2Х3 +

+ С1Х1Х2 (X1 — Х2) + С2Х1Х3 (Х1 — Хз) +

СЗХ2ХЗ (Х2 — ХЗ) +.

+ В 123Х1ХгХ3;

У2 = d1X1 + d2X2 + d3X3 + б12Х1Х2 + б 13Х1Х3+

1780544

+ d23X2X3+ А1Х1Х2 (Х1 — Х2) + А Х1Хз (Xf массе и соответствующий этому соотноше— Хз) + нию расход каждого компонента.

+ А2Х2Хз(Х2 — Хз)+ б1 зХ1ХзХз: Сигналы, пропорциональные расходам

Уз - К1Х1 + КгХ2 + КзХз + КиХ1Х2 + каждого компонента, подаютнавходысоотК1зХ1Хз+ К2зХгХз+ —. - " 5 ветствующих регуляторов расхода 11,12 и

+ П1Х1Хг (Х1 — Хг) + П2Х1Хз (Х1 — Хз) + 13, которые управляют расходом компоненПзХгX3(X2 — Хз) + тов посредством клапанов 14,15 и 16, В проК12зХ1Х2Хз, цессе управления периодически (например, где Y1„Yz„Yg- качественные характеристики через 40 мин) определяют значения качестбумажной массы; . 10 венных характеристик бумажной массы nyX1,Хг,Хз — содержание компонентов в тем отбора проб на выходе из бумажной массе; - - . композиционного бассейна 7 (или характеВ f, Â2„,.Cf,C2...б1,б2 ... Af,A2".Ï f Ï2... - ристики бумаги путем отбора образцов готоК12з- коэффициенты уравнений регрес- вой продукции после БДМ), Полученные сии, причем должно выполняться ограниче - 15 значения подают в вычислительное устройние . - - ство 8. Туда же поступают сигналы о теку, Z щих значениях расхода и концентрации — каждого компонента и массы s целом от

X-1. датчиков 1-6,9,10.

ГРафически полУченные зависимости 20 В вычислител но 8 представлены на треугольной дйаграмме вычислительном устройстве проис(фиг.2), где оси Х1,X2,Хз соОтветствуют со" венных характерис ходит сравнение текущих значений качестдержанию компонентов в бумажной массе ; венных характеристик массы с их регламентными значениями и при отклонеа кривые Yf,Y2Ó3 соответствуют гранич- нйй хотя бы о н ний хотя ы одно из них от регламентного дят перерасчет неооходиным. допустимым по регламентУ значениям 25 значения производят пере мого весового соотношения компонентов качественных характеристик бумаги. Точки. мого весового соотн принадлежащие треугольнику, соответству-",по вышеприве ф . П .ют конкретным составам бумажной массы. определяют новый д по вышеприведенным ормулам. При этом

° определяют новый диапазон необходимь х

Значения весовых соотношений компонен- весовых соотношений компонентов и выбит к е соотношение компонентов, заключенные междуграничными кривы- 30 рают в нем такое соотно тов, в котором содержание основного ми,(заштрихованная область),соответствуютдиапазону необходимых весовых соотноше- компонента минималь о. компонента минимально. нии компонентов, при которых значения ка- В качестве Условно о качестве условного примера на фиг.,3 ч е стае н н ы х характеристик бумаги представлена треугольная. диаграмма тольнаходятся в допустимых пределах для всех. 35 ко для одной из ко для одной из качественных характери- контролируемых качественных показателей стик массы. Здесь т — г аничн ре 0 качественной характеристики на "0" шаге управления, т.е. диапазону необходимых редставленные на диаграмме кривые весовых СООФношени овых соо ношений соответствует часть

1 2 3 построены при условии, что качест- 40 треугольника справа от линии уо. очка соответствует первоначальному во компонентов стабильно. При изменении Точка А соответс качества компонентов изменяется и диапа- составу бумажной а сы. составу умажной массы.

1 — новое граничное значение качестзон необходимых соотношений компонен- . Yf — новое гранич венной характеристики на "1" шаге управлеь остав, соответствующий точке

Математические соотношения, связы- 45 ния. Теперь состав, соо, приводит к раку. олученный новый совающие качественный и количественный со- А, приводит к брак . П ч став бумажной массы со значениями ее став (точка В ) провер ю качественйых характеристик записывают в мость, т.е. чтобы пол проверяют на осуществимость, т.е. что ы полученные значения" вычислительное устройство 8. Перед нача- остальных двух компонентов в массе при ходе и концентрации послед= лом работы в вычислительное устройство 50 задаййом расходе и ко и вышали их максимально возможпоступают также данные о возможном ком- ней, не превышали их мак и позиционном составе массы (необходимый - ных технических (соответствующих) расход и концентрация бумажной массы, расходов. В противном случае производитсоответствующие заданной производитель- ся новый перер с ся новый перерасчет, ности БДМ, необходимая концентрация, 55 Значения расходов компонентов, соот-. ветствующие их новому весовому соотномаксймальйо возможный расход и качество ветствующие каждого компонента) и о регламентных эна- шению пос паю шению, поcòóïàþò на входы регуляторов чениях качественных характеристик массы. расхода 11,12.13. Там

Затем а т

° ... ам сравнивают текущие дов с задан ыми. .игналаатем задают первоначальное (по регла- значения расходов с за а н . С менту) весовое соотношение компонентов в ми, пропорциональными ра ни льными разнице вышеука9 1780544 занныхзначенйй;управляют клапайамй14- содержание наиболее до oro тбя

16, задавая новые значения асх понентов. я расходов ком- локнистого компонента — беленой целлю лозы за счет увеличения доли TMM. За время ерез определенный промежуток вре- опытной выработки среднее со е ж р у р ления) в вычис- 5 целлюлозы в бумажной массе составило 40 лительное устройство поступают новые $. уменьшились с 48,1 до 35, т.е, а у цикл управле- целлюлозы сократился в среднем на 17 . ь с ° до, т.е, расход ния повторяется. Точность управления в При этом качество бумаги со д .с особе зависит от периодичности регламенту и даже улучшилось. ответствовало контроля качества массы (или бумаги) и чем 10 " Технико-эк ехнико-экономические преимущества ри д контроля, тем выше точ- предлагаемого способа эакл

" дующем. 3а счет постдяййого контроля каистема управления постоянно"контро- " чества койечного продукта и лир ет онцент а к) а oro приизмененииконцент а иил - е минир ц жд ro компонента композицйойногосоставамассын р ц любого ком- 15 ства обеспечивается поддержание минипонента корректирует все расходы; Йе изме- мал ь н о в о ам ож н о го щ р х д массы, Указанные бумажной массе основно сле ю м шаг рр р расходов компонейтов на наиболее дорогого ф ду щем шаге управления пересматри- " позволяет снизить з бе гого или дефицитного. Это пределяется новое соотношение 20 сти бумаги; сократить п)акостой обо овакомпонентов в массе, соответств ю ее . сократить и остой о орудоваву щее ус- ния, что в свою очередь позволяет повысить ловию минимального содержания основно- объем произв . П к мпонента. о же касается и случая нечного продукта по сравнению с аналогацеленаправленного изменения асхо а бмажной массы. р хода бу- ми даже повышается. что позволяет сниз ить

25 брак и также повысить объем производства. казанные операции оСуществляют при Предлагаемый способ управления моусловии нестабильности качества компо- жет использовать я т м, исходя из технических максимально возможных показателей качевозможностей производства, определение" ства бумаги из имеющихся компонентов(ескачественных характеристик компонйЬов 30 ли на ставится произво ятс пе и дятс периодичностью, как правило, " содержание основного компонента). большей, чем определение характеристик """ Ф массы. Поэтому управление " и к ормула иэабре.тения о ачеству " 1. Способ управления композиционным ом умажной массы. включающий изкомпонентов" обладает большей инерцион--. - составом б м ностью и может применяться только в соче- 35 мерение текущих значений асх тании с управлением "по качеств б маги" х значении расхода и кончеству умаги, центрации каждого компонента и бумажной но за счет дополнительных ко екти в состава массы позволяет повысить рр ро ок массы в целом, определение диапазона нетивность управления, сить эффек- обходимых весовых соотношений м ко понентов в бумажной массе, соответствующих компози ионным р и м е р. Проводилось управление 40 регламентным значениям показа ц составом бумажной мас- ства, и управление весовым соотнош телеи качедля мелования. тк умаги — основы компонентов в бумажной массе путем р егулирования расходов компонентОв в зависиСостав бумажной массы; целлюлоза

С: ц оза, мости от их заданных и измеренных, оборотный брак.

8п о

45 значений, отличающийся тем. что, с процессе управления контролировал- целью снижения со е ся расход и кон ент а ия к нижения содержания основного центрация компонентов и компонента при одновременном повышебумажной массы в целом. значения качест- нии качества б маж венных характеристик б маги (а ь качества умажной массы, периодичеистик умаги (разрывная ски определяют значения показателей длина, сопротивление излом, зольность . у, сть). 50 качества различных композиционных соста -

Шаг дискретного управления 40 мин. вов бумажной массы и ао щеевремя выработки(5ч)качество ния которых от регламентных значений компонентов не изменилось. ь, определяют расход основного компонента, соответствующий наименьшему его весовонию в композиционном состаДанные об изменениях расхода и кон- 55 му соотношению центрации компонентов приведены в ве бумажной массы, а асхо табл.1, а качественные ха акте и ной массы, а расход остальных р ктеристик бума- компонентов определяют в зависимости от значений показателей качества, полученно- Как видно из табл.1 и 2 еализа р зация го расхода основного компонента и расхода предлагаемого способа позволила снизить бумажной массы в целом.

1780544

Таблица1

Таблица2

2. Способ по п.1, отличающийся ной массы, а расход основного компонента тем, что дополнительно ойределяют значе- корректируют по значению показателя кания качества каждого компонента бумаж- чества остальных компонентов.

Ро 1

Редактор

Заказ 4445 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета поизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

У(1780544

1 / Г 3

Составитель К.Лысенко

Техред М. Моргентал Корректор Н.Ревская