壓力篩DCS控制系統(tǒng)的改進(jìn)
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(2)進(jìn)入壓力篩的漿濃應(yīng)該保持相對(duì)穩(wěn)定，這樣可以保證在一定流量下，單位時(shí)間進(jìn)入壓力篩的絕干漿量是穩(wěn)定的，同時(shí)也防止中間槽內(nèi)紙漿過濃而導(dǎo)致漿泵無法穩(wěn)定打漿。濃度計(jì)安裝在漿泵后，而稀釋黑液在漿泵前進(jìn)入。稀釋黑液閥和濃度計(jì)構(gòu)成單回路PID(圖3回路②)。
(3)進(jìn)漿流量的控制需要非常精確，在前端，它直接影響中間槽的液位，它的流量必須和進(jìn)中間槽的漿址相匹配；在后端，它的流量必須和壓力篩的處理能力相匹配；所以本方案選擇用良漿出口閥來控制進(jìn)漿量。壓力篩進(jìn)口和出口的壓力差反映了壓力篩的工作狀態(tài)，進(jìn)出口壓力差保持在0.01～0.02 MPa時(shí)，壓力篩正常工作，壓力過大則很可能導(dǎo)致篩孔堵塞，壓力過小則沒有正向流量，即沒有或者有很少的良漿產(chǎn)出；而良漿出口閥又直接影響壓力篩的進(jìn)出口壓力差。綜合考慮中問槽液位、進(jìn)漿流量、壓力篩壓力差，其最佳方案為：中間槽液位與進(jìn)漿流量串級(jí)后輸出，該輸出與處理后的壓力篩壓差進(jìn)行比較，其較小者輸出控制良漿出口閥若較小者的值大于設(shè)定的高限值，系統(tǒng)完全關(guān)閉進(jìn)漿閥和良漿閥，并打開尾漿閥和稀釋水閥；若較小者的值小于設(shè)定的低限值，進(jìn)漿閥和良漿閥開度會(huì)增大，通過閥門開度的調(diào)節(jié)保證進(jìn)漿量的穩(wěn)定。這樣在壓差較穩(wěn)定時(shí)，自動(dòng)選擇控制液位和流量，在液位和流量比較穩(wěn)定時(shí)，自動(dòng)選擇控制壓差，達(dá)到自動(dòng)兼顧的控制目的(圖3回路③)。
(4)尾漿的流量非常重要，尾漿率太低會(huì)使篩渣濃度過高，造成糊篩甚至擠破篩板；尾漿率太高則降低了壓力篩的下作效率。所以尾漿流量要和進(jìn)漿量按比例控制，尾漿率一般控制在15%～20%的范圍內(nèi)(圖3回路④)。
(5)稀釋黑液量必須和尾漿的排出量相匹配，故在控制上選擇稀釋黑液量與尾漿排量按比例控制(圖3間路⑤)。
1.2 壓力篩控制的難點(diǎn)
(1)比值控制繁多
廢紙制漿造紙壓力篩控制系統(tǒng)中，為了保證雜質(zhì)去除率和降低纖維損失，壓力篩的進(jìn)漿、出漿和稀釋水流量必須按照設(shè)備篩選效率和產(chǎn)量進(jìn)行嚴(yán)格配比和精確控制。系統(tǒng)中大量采用了比值控制。因此只要有一個(gè)回路，尤其是前級(jí)回路出現(xiàn)波動(dòng)或信號(hào)檢測(cè)誤差偏大，后續(xù)回路便會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)，甚至震蕩。所以系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵是這些回路能否正常工作。
(2)設(shè)備連鎖關(guān)系復(fù)雜
由于系統(tǒng)是封閉的，如果壓力篩出現(xiàn)漿料堵塞，那么設(shè)備或管道將會(huì)堵塞，這必將導(dǎo)致嚴(yán)重事故，所以系統(tǒng)必須具備很強(qiáng)的自動(dòng)排堵和故障診斷功能這些是通過閥門、泵、電機(jī)及控制回路的連鎖來實(shí)現(xiàn)的。一旦出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，DCS會(huì)通過連鎖關(guān)系使相關(guān)設(shè)備做出相應(yīng)的反應(yīng)，避免發(fā)生嚴(yán)重事故。
正常停機(jī)后，漿料完全排除，整個(gè)系統(tǒng)充滿清水；另外，系統(tǒng)工作是帶壓的，啟動(dòng)時(shí)，壓力篩進(jìn)口壓力可達(dá)0.5 MPa。因此，系統(tǒng)的啟停順序要求嚴(yán)格，必須嚴(yán)格按照操作規(guī)程，進(jìn)行設(shè)備的啟停。
(3)系統(tǒng)排渣閥門動(dòng)作時(shí)序要求嚴(yán)格
系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)必須實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的有效捕集和及時(shí)排空。否則，渣漿堆積成硬塊會(huì)堵塞排渣口，不但不能使渣漿沉降到渣捕集器中，反而會(huì)卷入到良漿中，造成設(shè)備(如篩籃)的磨損，導(dǎo)致嚴(yán)重事故。同時(shí)，排渣過程中，還要防止空氣進(jìn)入封閉系統(tǒng)。所以控制系統(tǒng)對(duì)渣漿排放要求嚴(yán)格，具體表現(xiàn)在排渣閥門的動(dòng)作時(shí)序上。
2 壓力篩的改進(jìn)控制方案
改進(jìn)壓力篩控制方案如圖5所示。與常規(guī)控制方案(見圖4)相比，改進(jìn)控制方案是在原程序基礎(chǔ)上增加了低選環(huán)節(jié)和堵網(wǎng)預(yù)處理過程。如圖5所示，當(dāng)進(jìn)出口漿的差壓超過正常工作時(shí)的HLT(1～4 N/cm2)，但又低于完全堵網(wǎng)時(shí)的差壓HHLT，即壓力篩開始出現(xiàn)堵網(wǎng)的趨勢(shì)時(shí)，如果對(duì)其進(jìn)行一定處理，完全可以扭轉(zhuǎn)這種趨勢(shì)，避免壓力篩堵網(wǎng)情況的出現(xiàn)。本方案就是基于這種理論設(shè)計(jì)的。其中，HLT為正常工作時(shí)的漿料壓力上限。
圖4 改進(jìn)前的壓力篩控制圖
圖5 改進(jìn)后的壓力篩控制圖
(1)比值控制
當(dāng)壓力差低于正常工作的設(shè)定值HLT時(shí)，進(jìn)、出口槳的壓差一般很小，通常在1～4 N/c㎡。在這種情況下，壓力篩進(jìn)槳管道上的流量計(jì)與出漿管道上的閥門組成壓力篩進(jìn)漿流量控制回路，尾漿流量一定的情況下，控制良漿出口管線上的閥門，也就相當(dāng)于控制了進(jìn)漿流量。因?yàn)檎Ｇ闆r下，壓力篩是不加沖洗水的，進(jìn)漿＝良漿＋尾漿。正是利用了這種間接控制，省去了進(jìn)漿管道上的閥門，節(jié)省了經(jīng)濟(jì)開支，同時(shí)達(dá)到了很好的控制品質(zhì)。尾漿管道上的流量計(jì)與閥門組成排渣流量控制回路，并與良漿成正比關(guān)系。正常情況下，壓力篩就在這種方式下工作。
(2)堵網(wǎng)預(yù)處理
考慮到工廠中高壓反沖洗水的難以實(shí)現(xiàn)，本方案將反沖洗水改為普通高壓水，做稀釋水之用。此處，將稀釋水加在壓力篩的進(jìn)漿管道上，要求水壓比進(jìn)漿的壓力高5 N/c㎡以上即可，大大降低了對(duì)反沖洗水壓力的要求。
當(dāng)檢測(cè)到的壓力差大于HLT，但又同時(shí)小于堵網(wǎng)設(shè)定值HHLT時(shí)，DCS系統(tǒng)將作出如下的動(dòng)作：在良漿管道閥門原有開度值的基礎(chǔ)上，以較大的遞減量關(guān)小此閥門，減小良漿產(chǎn)量；同時(shí)，以較大的遞增量開大尾槳出口管道上的閥門，提高排渣率，增加尾漿流量；打開稀釋水管道上的閥門，向壓力篩注水，降低漿濃。這樣，在較低的漿濃和較大的排渣率條件下，網(wǎng)孔的堵塞狀況會(huì)得到良好的改善，最終很快消除堵塞，進(jìn)出口漿的壓差隨之降低，然后關(guān)閉沖水閥，使系統(tǒng)自動(dòng)回到比值控制下。
一般情況下，壓力篩的異常堵網(wǎng)都會(huì)在這種情況下克服。其動(dòng)作與堵網(wǎng)順控相比，幅度大大降低，而且漿泵始終處于開狀態(tài)，保證了系統(tǒng)連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行，避免了停車事件的頻繁發(fā)生，大大改善了控制質(zhì)量。
(3)堵網(wǎng)處理
壓力篩在正常工作情況下，設(shè)在進(jìn)、出口管道上的差壓變送器檢測(cè)到的壓力差在一般情況下是很小的，其數(shù)值在1～4 N/c㎡之間；一旦壓力篩出現(xiàn)堵網(wǎng)，則進(jìn)、出口差壓變送器槍測(cè)到的壓差會(huì)急劇攀升。此時(shí)若不作適當(dāng)?shù)奶幚恚瑝毫Y的篩網(wǎng)將繼續(xù)堵塞，良漿產(chǎn)量驟降，影響正常的工業(yè)生產(chǎn)；同時(shí)，壓力篩和高濃除渣器以及管道內(nèi)的壓力將不斷增加，可能損壞設(shè)備甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的人身傷害。因此，一旦差壓變送器檢測(cè)到的壓力差達(dá)到某一設(shè)定值(如30 N/c㎡)，DCS將認(rèn)為此時(shí)壓力篩已經(jīng)處于堵網(wǎng)狀態(tài)，將及時(shí)做出處理，排除故障，保證正常的工業(yè)生產(chǎn)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下所示：
式中，val1，val2，val3，val4分別代表壓力篩進(jìn)漿管道的調(diào)節(jié)閥閥位、良漿出口管道上的調(diào)節(jié)閥閥位、尾漿管道上的調(diào)節(jié)閥閥位和反沖洗水閥的閥位；C1、 C2、C3、C4分別對(duì)應(yīng)正常工況下的閥位值，范圍在0～100之間。其數(shù)值可根據(jù)壓力篩的排渣率等要求，由工藝人員進(jìn)行設(shè)置。HLT為事先設(shè)定的堵網(wǎng)壓力值。P為壓力篩進(jìn)漿口與良漿出口管道上的壓差檢測(cè)值。
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