壓力篩DCS控制系統(tǒng)的改進
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(2)進入壓力篩的漿濃應(yīng)該保持相對穩(wěn)定，這樣可以保證在一定流量下，單位時間進入壓力篩的絕干漿量是穩(wěn)定的，同時也防止中間槽內(nèi)紙漿過濃而導(dǎo)致漿泵無法穩(wěn)定打漿。濃度計安裝在漿泵后，而稀釋黑液在漿泵前進入。稀釋黑液閥和濃度計構(gòu)成單回路PID(圖3回路②)。
(3)進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漿量。壓力篩進口和出口的壓力差反映了壓力篩的工作狀態(tài)，進出口壓力差保持在0.01～0.02 MPa時，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出口壓力差。綜合考慮中問槽液位、進漿流量、壓力篩壓力差，其最佳方案為：中間槽液位與進漿流量串級后輸出，該輸出與處理后的壓力篩壓差進行比較，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，進漿閥和良漿閥開度會增大，通過閥門開度的調(diào)節(jié)保證進漿量的穩(wěn)定。這樣在壓差較穩(wěn)定時，自動選擇控制液位和流量，在液位和流量比較穩(wěn)定時，自動選擇控制壓差，達到自動兼顧的控制目的(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
(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。因此只要有一個回路，尤其是前級回路出現(xiàn)波動或信號檢測誤差偏大，后續(xù)回路便會出現(xiàn)較大波動，甚至震蕩。所以系統(tǒng)能否正常運行的關(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)備或管道將會堵塞，這必將導(dǎo)致嚴(yán)重事故，所以系統(tǒng)必須具備很強的自動排堵和故障診斷功能這些是通過閥門、泵、電機及控制回路的連鎖來實現(xiàn)的。一旦出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，DCS會通過連鎖關(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。
正常停機后，漿料完全排除，整個系統(tǒng)充滿清水；另外，系統(tǒng)工作是帶壓的，啟動時，壓力篩進口壓力可達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，進行設(shè)備的啟停。
(3)系統(tǒng)排渣閥門動作時序要求嚴(yán)格
系統(tǒng)正常運行時必須實現(xiàn)雜質(zhì)的有效捕集和及時排空。否則，渣漿堆積成硬塊會堵塞排渣口，不但不能使渣漿沉降到渣捕集器中，反而會卷入到良漿中，造成設(shè)備(如篩籃)的磨損，導(dǎo)致嚴(yán)重事故。同時，排渣過程中，還要防止空氣進入封閉系統(tǒng)。所以控制系統(tǒng)對渣漿排放要求嚴(yán)格，具體表現(xiàn)在排渣閥門的動作時序上。
2 壓力篩的改進控制方案
改進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)進出口漿的差壓超過正常工作時的HLT(1～4 N/cm2)，但又低于完全堵網(wǎng)時的差壓HHLT，即壓力篩開始出現(xiàn)堵網(wǎng)的趨勢時，如果對其進行一定處理，完全可以扭轉(zhuǎn)這種趨勢，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)計的。其中，HLT為正常工作時的漿料壓力上限。
圖4 改進前的壓力篩控制圖
圖5 改進后的壓力篩控制圖
(1)比值控制
當(dāng)壓力差低于正常工作的設(shè)定值HLT時，進、出口槳的壓差一般很小，通常在1～4 N/c㎡。在這種情況下，壓力篩進槳管道上的流量計與出漿管道上的閥門組成壓力篩進漿流量控制回路，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)于控制了進漿流量。因為正常情況下，壓力篩是不加沖洗水的，進漿＝良漿＋尾漿。正是利用了這種間接控制，省去了進漿管道上的閥門，節(jié)省了經(jīng)濟開支，同時達到了很好的控制品質(zhì)。尾漿管道上的流量計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漿管道上，要求水壓比進漿的壓力高5 N/c㎡以上即可，大大降低了對反沖洗水壓力的要求。
當(dāng)檢測到的壓力差大于HLT，但又同時小于堵網(wǎng)設(shè)定值HHLT時，DCS系統(tǒng)將作出如下的動作：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，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)孔的堵塞狀況會得到良好的改善，最終很快消除堵塞，進出口漿的壓差隨之降低，然后關(guān)閉沖水閥，使系統(tǒng)自動回到比值控制下。
一般情況下，壓力篩的異常堵網(wǎng)都會在這種情況下克服。其動作與堵網(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、出口管道上的差壓變送器檢測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、出口差壓變送器槍測到的壓差會急劇攀升。此時若不作適當(dāng)?shù)奶幚?，壓力篩的篩網(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，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到的壓力差達到某一設(shè)定值(如30 N/c㎡)，DCS將認(rèn)為此時壓力篩已經(jīng)處于堵網(wǎng)狀態(tài)，將及時做出處理，排除故障，保證正常的工業(yè)生產(chǎn)。其數(shù)學(xué)表達式如下所示：
式中，val1，val2，val3，val4分別代表壓力篩進漿管道的調(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，由工藝人員進行設(shè)置。HLT為事先設(shè)定的堵網(wǎng)壓力值。P為壓力篩進漿口與良漿出口管道上的壓差檢測值。
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