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采用变频风机的气垫式流浆箱控制系统
2011-11-05 21:41  

一、 项目简介

本项研究成果采用可逆的变频风机调节气垫层的气垫压力,来代替压缩空气加调节阀的传统模式,明显提高了总压和液位的调节精度;自主开发了“流浆箱神经网络解耦控制”技术;采用了可逆变频风机,使气垫层可产生“正压”、“负压”及“常压”3种工作状态,从而使“气垫式流浆箱控制系统”可适用于从低速到高速的各类纸机;对方锥管进、出口的压力差实施了“零差压控制”,使横向布浆均匀;实现了故障远程诊断。应用实例表明,经控制后,能明显改善成纸的匀度及纵、横向强度比,从而提高了产品质量。

本项目成果已于20063月通过中国轻工业联合会组织的国家级鉴定,20067月获得国家实用新型专利(专利号:2005200794680)。20069月又申报了“中国轻工业联合会科学技术奖”。近3年来已在国内、外造纸厂成功推广200多套。

该技术在抄纸过程中,流浆箱对纸张的成形、结构和性质有着决定性的影响,纸张的匀度、强度等物理指标都与它密切相关。成纸的均匀度取决于纤维在流浆箱中的分散程度和流浆箱唇口的均匀度。在抄速超过250M/Min的纸机上,必须配备气垫式流浆箱或(半)水力式流浆箱,其主要控制参数是总压,浆位和浆速/网速比。控制总压的目的是为了获得均匀的从流浆箱喷到网上的纸浆流量和流速;控制浆位的目的是为了获得适当的纸浆流域,以减少横流和浓度的变化;产生和保持可控的喘流以限制纤维的絮聚;浆/网速比的引入可使控制系统能根据车速的变化自动调整其内部参数,获得合适的总压和浆位。对于气垫式流浆箱的控制,其控制中难点主要表现在如下3个方面:1总压与浆位这2个参数之间存在强耦合,必须进行解耦控制;2浆/网速比必须能适应各种纸种的要求,并且能方便的进行设定和调节;3流浆箱控制的稳定与否,直接影响到抄纸的质量,一般要求其波动必须低于0.5%。因此对上述每个环节的控制,必须保证高精度。

对于气垫式流浆箱的控制,我们专门开发了基于西门子S7-200PLCS7-300 PLC的模块化控制系统,适用于对从单网到五叠网的各类造纸机。主要功能模块包括:1总压液位解耦控制模块;2浆网速比自动跟踪模块;3零差压调节模块;4低车速抽负压调节模块;5匀浆辊及唇板开度辅助传动模块;6故障远程诊断。其中,模块4的采用,扩充了气垫式流浆箱的适用范围,使车速在100M/Min以下的纸机也能通过采用气垫式流浆箱取代敞开式流浆箱来改变匀浆效果,既可用于高速的文化纸机,也可用于低速的板纸机;模块6的采用使得在我们微机所的研发中心就能诊断现场系统的大部分故障,大大提高了系统的售后服务质量。总体而言,本项目技术目前处于国际领先水平,总体技术已经超过了国外业内厂家(如维美特的相应技术)。

本项目研究成果可用于对各种车速范围的气垫式流浆箱的控制。经过一些必要的改动后,也可用于半水力式和水力式流浆箱的控制。对于气垫式流浆箱,控制精度指标如下:总压P:±0.15% ;浆位L:±0.35% ;浆/网速比:±0.4%。另外,还利用数据库技术,开发成功了可方便地设定及控制浆/网速比的操作软件。

二、经济效益

根据用户测算,由于有效地控制了浆/网速比及保持最佳匀浆效果的浆位,使抄纸质量明显提高,平均一等品率提高4%,此项可产生60万元/年、台的经济效益。对于单网流浆箱,其控制系统总投资仅约8万元。另外,由于此成果在气垫式流浆箱控制技术上已十分成熟,目前在国内,同类型流浆箱的控制系统几乎已全部实现了国产化。

三、市场前景

由于国内新上的生产文化纸的纸机车速很多都在250/分以上,另外还有不少生产板纸的车速在150/分以下的长网纸机,都需要配置气垫式流浆箱。由于这种流浆箱控制要求高,而且对生产影响大,所以用户一般都要求流浆箱生产厂家成套(含控制)供货。目前国内60%以上的流浆箱专业制造厂及造纸机械厂都选用了我们的控制系统。两年多来,已在90余台纸机上的约200多个流浆箱中得到推广应用。目前,国外相应系统因价格原因在这一领域已经失去竞争优势,因此市场前景非常乐观。
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