Способ управления процессом обезвоживания бумажного и картонного полотна из смеси волокнистых полуфабрикатов

 

Изобретение относится к процессам обезвоживания бумажного и картонного полотна из смеси волокнистых полуфабрикатов. Цель изобретения - повышение качества бумаги и картона. Сущность способа заключается в том, что измеряют показатели механической прочности бумаги и картона с помощью блока 16, определяют по ним показатели механической прочности массы, поступающей на бумаго- и картоноделательную машину с помощью блока 17, вычисляют эти показатели по расчетным формулам в блоке 19, корректируют расчетные формулы по величине рассогласования вычисленных и фактических значений показателей механической прочности массы в блоке 21 и по уточненным формулам дополнительно корректируют степень помола и расход каждого полуфабриката в зависимости от фактических и заданных значений показателей механической прочности. 1 ил.

Изобретение относится к способам управления процессом изготовления бумаги и картона и может быть использовано в целлюлозно-бумажной промышленности. Целью изобретения является повышение качества бумаги и картона. На чертеже приведена система управления для реализации предлагаемого способа. Система управления содержит дисковые мельницы 1, установленные на потоках 1.N, машинный бассейн 2, бумагоделительную (БДМ) или картоно-делительную машину (КДМ) 3. Система управления содержит датчики расхода 4, датчики концентрации 5, измерители степени помола 6, вакууметр 7, блок сравнения 8, блоки умножения 9, сумматор 10, делитель 11, блоки 12 и 13 соответственно управления расходами полуфабрикатов и размолом, исполнительные устройства 14 и 15 для изменения присадки мельниц и для изменения расходов, измеритель 16 показателей механической прочности, блок 17 определения показателей механической прочности массы, поступающей на БДМ (КДМ), блок 18 сравнения фактических показателей механической прочности массы и заданных, блок 19 расчета показателей механической прочности массы, блок 20 сравнения фактических и расчетных значений показателей механической прочности массы, блок 21 корректировки коэффициентов вычислительных формул, блок 22 вычисления коэффициентов функции затрат, блок-оптимизатор затрат 23, коммутатор сигналов 24, задатчики 25. В известном способе отклонение текущего значения вакуума в коллекторе отсасывающих элементов от заданного значения компенсируется путем корректировки задания системам регулирования степени помола и соотношения полуфабрикатов в смеси: ΔP(t) P^3д-P(t)K_i(Z_i-Z^u_i(t)) K_iΔZ (1) где Р_зд, Р(t) заданное и текущее значения вакуума; Δ Z_i величина корректировки задания системе регулирования i-го параметра; K_i коэффициент усиления по i-у каналу управления вакуумом; Z_iⁿ(t) измеренное текущее значение i параметра; Z_i значение i-го параметра, при котором обеспечивается P(t)=P_зд. Очередность корректировки задания системам регулирования параметров массоподготовки и величина корректировки заданий в соотношении (1) в известном способе определяется из условия минимума затрат на массоподготовку (размол и приготовление смеси); S a_iZ_i+ a_N+1Z_N+1+a_o (2) где a_i(i=1,N) коэффициент затрат на размол i полуфабриката, рассчитанный по формуле a_i Ц_з χ_i G_i (3) Ц_з стоимость энергии, руб/кВт · ч; G_i расход i-го полуфабриката, т абс.с.в. в 1 ч;
χ_i удельные затраты энергии на размол, кВт · ч/^о ШР т абс.с.в. аN+1(i= 1,N-1) разность между затратами на приготовление массы из i-го полуфабриката и из N полуфабриката, вычисляемая по формуле
a_N+1 (Ц_i-Ц_N) · G, (4) где Ц_i цена i-го полуфабриката, i≠N, руб/т абс.с. в. Ц_N цена N полуфабриката;
G общий расход массы на БДМ, КДМ, т абс.с.в. в 1 ч;
а_о затраты на приготовление массы из N полуфабриката,
а_о Ц_N · G
В первую очередь корректируется задание системе регулирования того параметра Z₂, у которого отношение коэффициентов а₂/К₂ удовлетворяет условию:
(5) а величина корректировки определяется из условия
Z мин , Z^o₂-Z^u₂(t) (6) где Z^δ_{2 -} В соотношениях (5, 6) не учитывается, что изменение параметров массоподготовки вызовет изменение показателей механической прочности массы, поступающей на БДМ, КДМ, в частности падение прочности ниже установленного предела и соответственно потерю качества готовой продукции. По предлагаемому способу компенсация отклонения вакуума в коллекторе отсасывающих элементов от заданного значения из условия (2) минимума затрат на массоподготовку осуществляется с учетом требования сохранения показателей прочности не ниже заданного значения. Для этого соотношение (1) представляется в виде
K_iZ_i= K_iZ^u_i(t)+ΔP(t) (7)
Уравнение (7) легко разрешается относительно любого из 2N-1 параметров, например, относительно Z_l:
Z_l= (8) где dK_iZ^u_i(t)+ΔP(t). Подставка (8) в функции (2) затрат и расчетные формулы показателей механической прочности масс позволяет исключить из них параметр и свести эти соотношения к виду
S a_iZ_i+a_N+1Z_N+1+a_o, (9) где a_i a_i-a_lK_i/K_l, a_o a_o+a_l d Y^p_j b^j_o + b^j_i Z_i+ b^α_irZ_iZ_r, j=1 m,
(10)
где b_o^(j), b_i^(j), b_i2^(j) коэффициент уравнения после подстановки соотношения (8). При независимом друг от друга изменении параметров Z_i(i=1,2N-1), кроме Z_l, можно оценивать по соотношению (9) соответствующие этим параметрам затраты S и по вычислительным зависимостям (10) показатели механической прочности массы Y_j^p(j=1.m), при этом значение параметра Z_l определяется соотношением (8), что обеспечивает такой режим массоподготовки, при котором
P(t) P_зд (11) Таким образом, можно осуществить выбор параметров Zi(i=1. 2N-1, i ≠ l), чтобы затраты S на массоподготовку были минимальны при выполнении условий Y_j^p ≥ Y_j^t, j 1,m, (12) где в качестве предельного значения Y_j^o целесообразно принять
Y^o_j (13) чтобы не снижать качества выпускаемой БДМ, КДМ продукции. Поскольку на параметры Z_i накладываются ограничения технологического регламента, то выбор Z_i возможен в установленных пределах:
Z_iмин≅Z_i≅Z_iмакс i=1,2N-1, i≠l (14)
Z_{l мин} ≅ d- K_iZ_i/K_lZ_lмакс, (15)
Для отыскания минимума функции (9) затрат с учетом требований (12, 14, 15) используется сочетание двух известных методов нелинйеного программирования метода штрафных функций и метода допустимых направлений. Согласно первому из названных методов отыскивается минимум функции штрафа следующего вида
P S+R g^r_i, (16) где S функции затрат 9;
R весовой коэффициент;
g_i штраф, задаваемый в виде:
g_j= _, причем Y_i^p рассчитывается по формуле (10), j 1,m. Коэффициент R выбирается настолько большим, чтобы при нарушении условий (12) сумма штрафов в формуле (16) была существенно больше значений функции S. Заданное значение параметров Z_i, i1,2N-1,i≠l (определяются с помощью итеративной вычислительной процедуры, реализующей последовательный переход от результатов текущих измерений Z_i^u(t) i=1,2N-1, i≠l и таким значениям этих параметров, при которых достигается минимум затрат S, причем на некотором К шаге вычисления производится по формуле
Z_i^k=Z_i^k-1 · Δ P(Z_r^k-1), r=1,2N-1, (17) где K=1,K, причем при K=1, Z_i^k-1= Z_i^o=Z_i^u(t);
Р градиент функции Р,
▿P ΔS+2Rg_i▿g_j (18)
Если условия (12) выполнены, т.е. показатели механической прочности массы, определяемые по расчетным формулам (10) не ниже Y_j^o (j=1,m), то штраф в формуле (16) равен 0 и соответственно Δ P= ▿ S. В этом случае параметры Z_i, рассчитываемые согласно формуле (17), минимизируют функцию затрат S. Если же какие-либо из условий (12) нарушены, то штраф резко возрастает и в формуле (18) определяющей становится составляющая 2Rg_j·Δg_j g_j · Δ g_j, вследствие чего параметры Z_i рассчитываются таким образом, чтобы значения показателей механической прочности, определяемые формулами (10), удовлетворяли требованиям (12). На каждом шаге К расчета Z_i, i=1,2N-1, i≠l по формулам (17) и Z_l по формуле (8) выполняется проверка ограничений (14, 15). В случае выхода какого-либо параметра Z_i на одну из границ (14) или (15) применяется метод допустимых направлений, в результате которого осуществляется изменение параметров согласно соотношениям
Z^K_i (19) где Δ Z_i^k допустимое направление движения к минимуму функции (16), определяемое как проекция вектора антиградиента функции Р на ограничения (14), (15). Признаком того, что значения Z_i, обеспечивающие минимум S при условиях (11, 12, 14, 15) найдены является равенство нулю всех допустимых направлений Δ Z_i^k, i=1,2N-1, i≠l. Способ осуществляют следующим образом. Сигналы с датчиков 4 и 5 расхода и концентраций волокнистых полуфабрикатов поступают в блоки умножения 9, в которых рассчитывается расход каждого полуфабриката в единицах абсолютно сухого волокна (ед. абс.с.в.): G_i=G_iF_i, i= 1,N где Q_i концентрация полуфабриката, т/м³; F_i расход i полуфабриката, м³/ч. Из блоков 9 сигналы расходов G_iпоступают в сумматор 10, делители 11 и в блок 22 вычисления коэффициентов функции затрат 2. В сумматоре 10 определяется общий расход массы (ед. абс.с.св.), поступающий на БДМ, КДМ: G G_i. Сигнал общего расхода массы с сумматора 10 подается в делители 11 и блок 22. В делителях 11 рассчитывается содержание каждого полуфабриката в смеси Z^u_N+1 G_i/G, i= 1,N, с делителей 11 сигналы, соответствующие Z^u_N+1, подают в блоки 12, 19, 23. Сигнал с вакууметра 7 поступает в блок сравнения 8, куда подается сигнал задания P_зд. На выходе блока 8 формируется сигнал рассогласования Δ P(t)P_зд-P(t), который подается в блок 23. Сигналы с датчиков 6 степени помола полуфабрикатов поступают в блоки 13, 19 и 23. Y^p_j b⁽_o^j) + b⁽_i^j)Z_i+ b^(j_ir⁾Z_iZ_r, (20) где Y_j^p (j=1,m) рассчитанный по уравнению (20) j показатель механической прочности массы;
Z_i(i=1,N) степень помола i полуфабриката;
Z_i(i= N+1, 2N-1) содержание i полуфабриката в смеси содержание N полуфабриката однозначно определяется содержанием остальных N-1 полуфабрикатов и поэтому в формулу (20) явно не включено;
b_o^(j), b_i^(j), b_ir^(j) коэффициент уравнения регрессии для j показателя механической прочности. где Y_j^u j показатель механической прочности, измеренный на накате БДМ, КДМ;
η j коэффициент перехода для j показателя механической прочности;
Y_j^u оценка j показателя механической прочности массы по результатам измерений этого же показателя на накате. Коэффициенты перехода определяются на основе статистической обработки экспериментальных данных. Для коpректировки коэффициентов уравнений (20) по результатам текущих измерений положительно зарекомендовали себя такие методы, как стохастической аппроксимации, рекуррентный метод наименьших квадратов. В блоке 19 на основании расчетных формул (20) рассчитываются показатели механической прочности массы, поступающей на БДМ, КДМ, Y_j^p, j 1,m. С выхода блока 19 значения Y_j^p поступают в блок 20. В блоке 22 рассчитываются коэффициенты функции затрат a_o, a_i. С выхода блока 22 величины коэффициентов а_о, a_iподаются в блок-оптимизатор 23. Сигналы, соответствующие измеренным значениям показателей механической прочности бумаги и картона Y_j^н, j=1,m, от измерителей 16 поступают в блок 17, где определяются соответствующие показатели механической прочности массы Y_j^м, j=1,m, поступающей на БДМ, КДМ. Сигналы с выхода блока 17 подаются в блоки 18 и 19. В блоке 18, куда подаются сигналы предельных значений Y_j^м, j=1,m, определяются согласно соотношению (13) значения Y_j^o, j=1,m, которые с выхода блока 18 поступают в блок-оптимизатор 23. В блоке 20 сравниваются значения фактических Y_j^м и расчетных Y_j^pпоказателей механической прочности массы и на выходе блока формируются дискретные сигналы
sign y_j= (21) которые подаются в блок 21 корректировки коэффициентов расчетных формул (20). В блоке 21 на основании соотношения B_н^(j) B_cт^(j) + F^(j) (Y_j^м-Y_j^p), (22) где B_ст^(j), B_н^(j) векторы коэффициентов уравнения (20) для j показателя механической прочности массы до и после корректировки;
F^(j) диагональная матрица весовых коэффициентов, которые вычисляются или выбираются опытным путем, осуществляется корректировка коэффициентов расчетных формул (20) для тех показателей механической прочности массы, которым соответствует сигнал на выходе блока 20 sign Y_j=1. Значения скорректированных коэффициентов поступают в блок 19 и блок-оптимизатор 23. В блоке-оптимизаторе реализуется итеративная вычислительная процедура поиска значений параметров Z_i, i=1,2N-1 из условия минимума функции затрат с использованием штрафа (16) и ограничений (11, 12, 14, 15) согласно соотношениям 17-19. По найденным в блоке 23 оптимальным значениям параметров Z_i(i=1,2N-1) вычисляются величина корректировки задания системам регулирования параметров массоподготовительного участка
Δ Z_i= Z_i(t)-Z_i^u, i=1,2N, которые с выхода блока 23 поступают на коммутатор сигналов 24, а оттуда на соответствующие задатчики 25 блоков 12 и 13 управления расходами полуфабрикатов и размолом, сигналы с которых поступают на исполнительные устройства 14 и 15 для изменения присадки мельниц и для изменения расходов.

Формула изобретения

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ БУМАЖНОГО И КАРТОННОГО ПОЛОТНА ИЗ СМЕСИ ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ путем измерения вакуума в коллекторе отсасывающих элементов, степени помола, концентрации и расходов волокнистых полуфабрикатов на размол, определения по величине рассогласования текущего и заданного значений вакуума величины затрат на размол и приготовление смеси полуфабрикатов, регулирования степени помола и расхода полуфабрикатов в зависимости от найденного и минимального значений затрат на размол и приготовление смеси, величины рассогласования текущего и заданного значений вакуума и величины рассогласования предельно допустимого и текущего значений регулируемого параметра, отличающийся тем, что, с целью повышения качества бумаги и картона, дополнительно измеряют значения показателей механической прочности бумаги и картона, по ним вычисляют показатель механической прочности массы, затем в зависимости от величины рассогласования вычисленных и фактических значений показателей механической прочности массы дополнительно корректируют степень помола и расход каждого полуфабриката.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000

Извещение опубликовано: 27.12.2000        

---