翔窗圈绷二二艺与技术造纸机流浆箱及控制综述薛会建摘:朱丹波王孟效汤伟陕西科技大学(712081)要流菜箱是纸机流送系统中的关健部件之一在抄纸过程中起着重要作用本文详细介绍了目前的几种流泉箱的结构原理和控制要点并给出了行之有效的控制算法关键词:最后以三叠网纸机为例阐述了软硬件控制实现流泉箱;流送系统;结构原理;算法;软硬件实现,前言流浆箱是造纸机的起始部分用的区别在于完成流送过程的效果质量以及能够适又称为网前箱0是-应车速纸种的不同流浆箱22下面将介绍目前在我国常用的现代纸机上发展最快的部件之一流浆箱的独特作用是将进浆管内的浆料(通常浆料的浓度是10%1%)转变为薄并且均一的布满纸机全幅宽的浆流流桨箱类型1而且要求这些纤维悬浮液不产生絮凝和浆道均匀而稳定地流送和喷布到成形网上敞开式流桨箱从而抄造出定量一早期比较常用现在在一些低速纸机上还有应致纤维组织均匀的优质纸幅用其结构大致如图卜整个流浆箱系统由冲浆泵进浆管道和流浆箱本身等组成设备较少控制量也不多但它在整个抄纸过程中的作用不容葱视在现代应用越来越多的高速纸机上流浆箱系统更是关键所在流浆箱机械本身的设计制造和控制系统方案的选择和实施决定了流浆箱系统甚至决定了整个抄纸过程的正常生产和最终道普桨进产品的质量通常因为流浆箱设计制造或控制不合理会对最终抄造出的纸页产生以下的影响)成纸匀度不良因为纤维絮聚引起;l:图,敞开式流浆箱结构示意图敞开式流浆箱箱体上部没有密封气直接面对大)2的;纸幅定量不匀由上网浆流速度不一致产生所以上网浆速由流浆箱箱体内纸浆的液位高度(也可以认为是对外界大气的相对压差)决定箱体内)纸页有孔洞由于流浆箱内挂浆造成的3部通常通过溢流槽把浆料上面的气泡和浮浆等杂质排掉并能对箱体内的液位有一定的调节作用22如果产品出现以上的缺陷就需要考虑是否是由流浆箱系统造成的应该考虑对流浆箱设备本身和控气垫式流浆箱流浆箱的发展和改进的最大动力是纸机车速的制进行改造和提高的流浆箱类型:在制浆造纸技术长期的发展过程中出现过很多提高和对质量要求的提高敞开式流浆箱只能应用于为了区分可以从外形上大致分成三低速纸机当车速提高时(>205m/min)一般就不能类(l)敞开式(开启式)(2)气垫式(3)水力式(浆料分布装置)匀整器件和上浆器件采用敞开式流浆箱因为要达到适应车速的上网浆速不同的流浆箱都是由三个部分组成:布浆器件就必须提高液位导致增加设备高度这样流浆箱的质量和尺寸都很大结构不合理所以采用气垫式流流浆箱不管其结构如何都是通过完成纸浆流送和均匀分布并喷到网案上的过程来实现其作用的应浆箱或其他类型的设备成为必然和必需气垫式流浆箱可以看作是一个密闭的箱体液面二二艺与扶术2汉y卜年第2期通常维持在一个合适高度当车速变化时通过改变密闭箱体内浆料上方的气垫压力来满足很大范围内的外部给定设定位p10车速变化要求f实际住:下面是两种气垫式流浆箱的结构示意图小二甘节品品厂一-卜鱼坦些卿朽士飞a舔图2‘更鱼兹一b)腌~~.半图4色匡丰书助率始定速度给定小孔溢流控制器结构图)帆桩阅盆艘位自动.盆浪位第二个手柄的高度和角度可调第一个手柄固定在溢流管道上两个手柄上开的小孔一样120两个小孔气垫式流浆箱结构示意图:相对中心的角度都为背对浆料的溢流方向两图2中第一个流浆箱的原理是气垫压力由空气个组件安装前先在第一个手柄上面做好表明小孔位置的标记压缩机或鼓风机提供小孔的中心位置与需要保持的安装时使两个手柄的两个小孔对好位置液位高度一致小孔外接管道排放气和浆稳定时小孔一半被浆料堵住用来排浆并在控制器下面接皮管子用来排放浆气混合物可以通过调节第二个手柄位置改变两个组件的相对位置另外一半排气当进浆可以保量改变导致液位改变时会引起排气小孔的实际开口面积的变化或角度以改变小孔的实际对外面积就可以影响液位和总压使箱体内的气垫压力相应改变半水力式流浆箱浆位调节的任务是在其进持流浆箱内的浆位高度基本不变此时需要控制的只是流浆箱的总压力这可以通过改变进浆量来控制另外一种常见气垫式流浆箱的结构为上面图2浆量与出浆量达到平衡时使箱体内的液位高度稳定在抄纸工艺要求的范围内24水力式流装箱中的第二个这时流浆箱的排气孔在液位上面液位水力式流浆箱很少采用匀浆辊并且多用于夹网成形器现在在长网纸机上也有应用维持在比溢流槽的高度稍高的位置手动调节排气孔阀门的开度风机的进气量和冲浆泵的进浆量都是可调的需要调节和控制的参数是总压和浆位2其特点是(1):采用水力布浆整流元件;(2)利用狭长流道产生微细湍流;(3)一般采用稀释水浓度控制;(4)配置机外脉冲衰减器;(5)适用性增加和功能增多等目前在我国应用还比较少面”3半水力式流浆箱WK系列半水力式流浆箱的结构与气垫式流浆由于水力式流浆箱消除了“自由表箱有些相似是对气垫式流浆箱进行了一些改动结构如图3允许在更高流速下应用使浆流均一并产生湍动所示的固定元件发展的趋势有利于改善抗絮聚问题并且使喷出浆流更为稳定所以采用水力式流浆箱必将是将来纸机气垫出气孑L自动式,J液位调节毖飞适用于更高车速和生产更优质的产品}晰…}风“‘气’‘等另外还有稀释水流浆箱采用稀释水来调整纸幅流泉箱横向定量分布这样就避免了传统的流浆箱靠改变喷口尺寸来调整定量分布消除了传统方法产生的偏流和横流现象以及由此带来的对纤维取向的影响3不同流浆箱的控制要点分析和控制算法不同结构的流浆箱其控制原理相差很大下面将图3半水力式流桨箱结构示意图分别对上面介绍的流浆箱进行分析3在流浆箱一侧(传动侧)有一个溢流罐溢流罐上部的气垫与流浆箱箱体连通1敞开式流浆箱保持两者内部压力相:敞开式流浆箱的控制参数只有浆料的液位对于这个单人单出系统等在两侧的溢流管道上安装了获得专利技术的小孔溢流控制器带小孔的手柄组件结构如图4控制方案比较简单一般通过以下两种方法进行控制:一种是由冲浆泵将浆料泵送到叨窗喧绷二二艺与扶术流以纤维的絮聚流浆箱上方的稳浆箱内然后通过溢流把浆料稳定并经管道和方锥管进人流浆箱调整液位的方法是在进流浆箱前的管道上装一个阀门控制旁流量通过改变还可以充分利用匀浆辊溢流槽等装置有效发挥匀整作用改善浆料流动状况获得适当的纸浆流域进人流浆箱内的浆料的流量进而调整液位于只有液位一个被控对象I控时一般采用P这时由式中vJ:上网浆速m/min;vw:网速m/min;g:控制方案很简单投人自重力加速度;P:总压kPaD控制就可以稳定但是由于需要电由于浆速由总压决定所以在网速一定时由公式可以得出最直接的控制量:总压机全速运转一部分浆料回流到白水槽里而没有进人流浆箱内造成了电机能量浪费另外一种设计是由由图图7:2/气垫式流浆箱结构图可以看出其10如冲浆泵直接将浆料泵送到流浆箱内流浆箱内液位的调整和稳定由改变冲浆泵的进浆量来实现这样不会产生电能浪费但是需要添加电机调速设备(通常是变频器)转速通过改变变频器的输出频率改变冲浆泵的控制对象(流浆箱箱流桨箱压力控制方法同样很简单D特别是由于一般变频器内置PI控制功能需要投人自动控制时可以不用风机进风量加PCL或调节器直接采用变频器进行调整:所示(以ABBAcs800系列变频器为例)如图5图7/0图气垫式流浆箱1气垫式流浆箱有两个输人量和两个输出量第一种结构的气垫式流浆箱由于其结构原因控制简单在上面进行了讲述第二种结构的气垫式流浆箱控制比较复杂实际位半图5免匡半在此详细进行阐述其1/:01:通过不同的变量匹配可以有两种控制方案泵的进浆量从而控制总压方案通过改变冲浆实现浆位的稳实现总压的稳定;浆位则通过改变风机的进气量来加以控制IO控制示意图变频器的P定第二种方法虽然增加了购买变频器的成本但是可以节省功率从长期运行看由于没有电能浪费经济效益更好方案2本方案与方案:1控制相反通过改变冲浆;泵的进浆量控制浆位实现浆位稳定总压则通过改变风机的进气量来加以控制实现总压稳定6:第一种两种敞开式流浆箱的控制原理框图为图在于作用方式不同一正一反区别方案采用了进浆调节总压和进气调节浆位的合理配对控制效果比方案2好/我们从10图可以看到其:图632气垫式流装箱气垫式流浆箱主要有三个控制参数和浆网速比和流速其中总压是最重要的控制变量控制总0丫6~--一一一一丁石丽乞J万石日IO控制原理框图P--~~竿司:’是一个双人双出的系统有以下三点控制要点流浆箱对象模型的非线性;流浆箱总压与上网浆速之间是平方关系;流浆箱对象模型的时变性流浆箱对象的强祸合性集中在总压与浆位的强藕合上要得到良好的控制效果必须采取解藕措施总压液位以上的几个控制要点特别是流浆箱对象之间的强藕合性增加了流浆箱控制的难度为了克服祸合关系已经发展应用了前馈控制解藕控制和自适应控压是为了获得均匀的从流浆箱喷到网上的纸浆流量v,=制等系统可以对总压浆位进行快速精确的控制在此提出一种对控制对象参数变化不敏感调节速度快并且精确的控制方案基于神经网络推理的模糊:以由网速得出合适的值面而浆速在网速一定的情况下可。=J/vvw二0V6式中a为浆网速比无单位一般在1牙a/vw一IP左右是影响集成控制器(MISO)一个多输人一多输出(MIMo)的控制器一纸页性能的主要因素对匀度和纵横向强度性能的影可以通过模糊解藕使之成为多个多输人的控制器来实现解祸单输出响很大2’‘控制液位的目的是为了获得适当的纸浆流然后结合神经网络的域以减少横流和浓度的变化产生和保持可控的湍特点将模糊控制器的设计进行优化使其能更全面和二‘艺与技木的影响关系也需要采取解藕措施ZX冲年第2期方便地按照模糊规则推理出相应的输出量于神经网络推理的模糊解藕控制器即生成基但是和气垫式流虽然模糊控制具浆箱相比两者之间的藕合关系大大减少控制难度有较强的自适应能力和智能控制的优点但是不能克服稳态误差有所降低我们可以看到设计和制造方面的改进会对P控制器的稳态误差的特点需要利用I控制有很大的影响4I控制此时利在模糊控制调整到误差较小时切换到PP控制就可以很快的调整到无误差得到最终的基用I控制实现在此以作者近期所作的一个三叠网气垫式流浆于神经网络推理的模糊解藕一PI双模智能控制器33半水力式流浆箱箱项目为例介绍控制系统的实施半水力式流浆箱控制变量多了一个溢流罐液位其变量的控制原理和方法为(l)采用多叠网生产是为了改善纸页性能兼顾纸页强度:柔软度和平滑度并且还可以用于提高纸页的气源的产生通过改变罗茨鼓风机变频器的:挺度耐破度以及降低纸页的定量达到各种指标的为了减少因故障频率控制鼓风机的转速:提供满足总压要求的进气最佳组合同时可以满足生产的多样化(采用不同的量进而控制箱体内的气垫压力直至达到设定值流浆箱结合可以生产不同的纸种)(2)溢流控制器在流浆箱内浆料经溢流墙溢出引起的停机几率三层单独控制每一个流浆箱系统在溢流管内保持一定液位在溢流管两侧各安装一都相对这样如果某一个层的上浆系统有故障不至于影响另外的两层所以本系统可以经扩展或简缩个机械式的小孔溢流控制器溢流控制器通过手轮调节小孔对外开口的面积一般情况下小孔的下半部分后适用于任何数目的流浆箱系统P埋在溢流浆料内上部与气垫连通空气的排放口在稳定时其浆是气垫室的压缩C组态L:一气界面即是溢流管内如因某种控制系统的软件和硬件均选用德国西门子公司(sIEMENs)的产品WinCCV50组态10浆的液位也是实际流浆箱内的浆料液面软件采用step7V51编程和原因使溢流浆位升高堵住整个小孔使其不能排气力马上会把液面压下去;箱内气垫压力骤然上升(达到最大气垫压力)气垫压一旦液面低于小孔小孔会口面积)量统计:压力(3)液位(3)网速(3)共9个I;冲浆泵变频器(3)风机变频器(3)A泵启动和状态反馈(3个DO/6个Ao;冲浆全部对外开放(达到大开压力瞬时降低排气量最大气垫I);风机变频器启动和D由上浆泵来的浆料又会使液面升高状态反馈(3个(PS307SADO/I)D选用硬件模块有电源模块Al直到液位达到平衡状态当需要液位改变时就可以通过手柄调节小孔的高度即可实现)CPU模块(CPU314)模块(SAO两0/Dl除开始放料或车个)个)AO模块(4AI两个)和Dl/DO模块(8n所示:一速变化使总压变化时浆位有较大幅度波动作的表现理想的浆位调节正常生产时液位的小幅度波动是总压调节系统进行正常工应使浆位的波动在允许的范围内既要确保浆面的浮浆和气泡通过溢流槽并PLC(电系统硬件配置组态如图O叹8目蕊n〔一’‘能全部溢流小又要使浆位调节对总压头的影响为最夕}」…纂;翎Z阴)2翎332伪子八O)(3)总压控制与气垫式一样由进浆量调节和控图8制纂纂潺摹矍鬓纂配置组态黔(4)溢流罐液位控制其目的是保持溢流罐内一定的液位PLC以利于流浆箱内溢流槽浆料的排出又用硬件组态完后可以确定其ro量在程序中的地液面封住流浆箱的气垫通过控制溢流罐下面的阀门的开度改变回流量来控制溢流罐内的液位达到设定I中主要完成子程址然后进行编程工作主程序OB序的调用其他的程序分别在子程序中完成值并保持稳定上位机监控功能当溢流罐内的液位变化时整个连通的气室体积inWCC是一种具有良好人机界面的组态软件C变化引起气垫压力的变化导致总压的波动当总压波动也会引起液位的变化能够用于多种用途的控制系统同时提供嵌人式语同样在两者之间有藕合言编程用户可以通过编辑项目函数和行为来实现特叨固吩舰二‘艺与技术报19202:殊的功能上位机在系统中实现的主要功能有显示6监控报警数据存档报表等本系统有以下画面启动画面登陆画面工艺流程画面实时监控画面(主画面)历史曲线画面参数表参数设置画面等:2〔1曹郑威译最新纸机抄造工艺中国轻工业出版社199.8【j潘刚于玲341刘焕彬【压力式流策箱计算机控制系统中华纸业0023(767)对气垫流装箱自动调节系统的评传9中国造纸1(3)【15黄功培2俞文趁流莱箱策网速比直接毅字控制系统中国造纸该系统是陕西科技大学微机应用研究所为四川某纸厂的三叠网流浆箱系统设计实施的该系统的特:点是成本较低简单易用可靠性高)(01(3)经调试后总压(s抽AHeadboxofgrraea琳M址nPeaudItsContrDol:ASguvrey和浆位控制的精度达到03%目前该系统运行稳nWaM夕XHj二劝i0bTnawi定达到了令人满意的控制效果创造了较好的经济加~t。.enUyltsrfsnaocdThmp1盯shaHeadb‘thk叮enn山pi~perlPxi”g712osl)a腼m”瓜headboIyIahtp叩erdtody价值nieud的dht~htu二todcno劝1escs闹nafoms肠dfthdPof,adrolsuA场givePmu幻子~urteflMu一hdbnPi参考文献【]刘建安陈克复l高速纸机流菜箱的设计与发展华南理工大学学Ky椭川eHbd;Appmh外tem:Surt;50]ti:S”m理止”ti收稿日期2)4X(一10一27润滑增光剂本品主要用于涂布白板纸钥板纸铸涂纸等涂布加工纸的涂料中用以改善涂料的流动性增加流平性提离成纸的印刷光泽度和平清度降低油里吸收性及印别粗较度防止涂料对压辊和光泽缸的枯附与君蚀本品与涂料各组份相溶性优良且沱沫少枯度低使用本品有利于颇料分散可不用或减少用扰水剂和消沱剂UB厂型液体增白剂uB下里液体增白剂是我公司参考国内外同类产品自沂开发的一种畜品质的新里产品认产品口厂剂营市面处表理具有优异的水溶性在纸桨中或涂料中能快速分散从而保证纸张的白度均匀一致本品具有沮畜的耐酸耐碱性田值在4一2的情况下也能发挥直好的增白效果1本品贮存援定性好不污染环晚不预害身体使用方便可连续添加显白剂显白剂是一种高效优质植定的纸张调色剂本品有不同里号分别满足于不同纸张涂料及不同条件下使用特别足之一,。E型产品具有高耐晒牢度酸性及中碱性妙纸均植定性能价格比优于进口产品场竞争为使用本品可使纸张显得洁白乏印卑后层次分明图素更加艳丽夺目该产品已销注全国4o余家工厂均收到立竿见影的效果普遮反映感观白度得到提高增加了市本品在纸桨中加入吨干桨用童为7o一1o5m1在涂料中每Ioc咱颇料加入3oml左右策浪妾扮鉴落{勿参葺典灰万Z一了6型淤群分敖彩本品是多种颜料的高效分散剂在造纸水性涂料等工业上广天应用滑石粉等也可用于混合颇料的分散其分散效果优于如瓷土破酸钙林白粉Dc一40相当于进口同类产品使用成本低分傲后枯度援定耐热互溶性好沱沐少无特殊气味叭淤女增冷芳叭君脸彩{卿脸彩{捞分司还生产梁群分散献虚窟矛丢布躇挤彩)分脚崔氰掀:‘,地址营口市六三路韩家学坊电话(0417):38019183801063邮编115001总经理:赵兴利联系人:何宝升:
