卫生纸生产过程.docx

中南大学《过程控制仪表》调研报告题 目：卫生纸制作工艺流程 学 院： 信息科学与工程学院专业班级： 电气1401 小组成员：2016年11月21日摘要在卫生纸从浆板原料到原纸的造纸过程中，有些关键的工艺参数 必须要控制好，才能生产出质量合格的原纸在造纸过程中，主要分流 送部分与抄纸部分,其中流送部分有碎浆、磨浆、配浆、上浆等内容 抄纸部分有成形、压榨、干燥、压光、卷取等内容，其他与之配套有 真空、白水、损纸等系统如何控制好这些过程中各步骤的关键工艺 参数，直接影响到所生产出来原纸质量的好坏下面我们将根据调研 结果详细讨论这几个造纸过程步骤的控制关键字：工艺参数控制 系统目录一. 前言 4 4 4二. 生产流程概述 5 5 6 7 8 9 10 11 12三. 过程控制详述 13 13 13 14浆料配比串级控制 153.5辅料的配比控制 163.6结束语 18四. 调研总结 19一.前言据中国造纸协会调查资料，2015年全国纸及纸板生产企业约2900 家，全国纸及纸板生产量10710万吨，较上年增长2.29%消费量10352 万吨，较上年增长2.79%，人均年消费量为75千克〔13.75亿人〕。

2006-2015年，纸及纸板生产量年均增长率5.71%，消费量年均增长 率 5.13%根据国家统计局数据，2015年全国规模以上纸制品生产企业3898 家，生产量7038万吨，较上年增长6.07%；消费量6766万吨，较上 年增长6.18%；进口量12万吨，出口量284万吨2006-2015年，纸 制品生产量年均增长率13.60%，消费量年均增长率13.84%随着我国经济的快速发展，国内造纸机械行业取得了很大的进 步，尤其是最近10年，有一些别的行业如航空、造船等参与造纸机 械的生产，产品的技术水平、新产品开发、单机规模也有了很大的提 高出现了不少民营股份制企业，其中一些企业对提高产品技术水平、 开发新产品具有很高的热情但这个行业的基本格局没有大的变化， 主要表现为产品趋同，缺乏特色；过度竞争，利润微薄；产品性能不 稳定，技术水平偏低这些特点说明了我国造纸机械行业目前仍处在 初级发展的阶段，一方面低档产品相对过剩，利润下降；另一方面， 对高档产品的需求又难以胜任二・生产流程概述流送部分：碎浆、磨浆、配浆、上浆卫生纸生产YI抄纸部分：成形、压榨、干燥、压光、卷取下面就这几个步骤，对卫生纸的生产过程进行概述。

流送部分碎浆过程要控制的主要工艺参数为碎浆的浓度、时间和抽浆浓 度碎浆的浓度、时间决定浆料的疏解程度，抽浆浓度是下一步骤磨 浆的基本条件如图1所示，当碎浆过程开始加水时,把流量计所测 量的流量就开始累加计算，根据/加水量=（浆板重量X浆板绝干量）/ 浓度-浆板重量0的公式计算确定碎浆与抽浆的加水量当浆板下到 开动的碎浆槽里且累加流量等于碎浆的加水计算量时，关闭加水自动 阀，开始计算碎浆时间，这用定时器或在DCS程序中都可轻易实现 到达所设定的时间后，打开自动阀加水，直到累加流量等于抽浆的加 水计算量，同时进行抽浆,这样便可在浆池内得到稳定浓度的浆料弟I 咛麓拉殆T金出磨浆过程要控制的主要工艺参数有浆料通过量、磨浆功率与磨浆 浓度因为实时配浆使长短纤维的用量常常变化较大，同时影响到磨 浆机的出口压力，这就需要改变回流量，控制浆料在磨浆机通过量，来 稳定磨浆机的出口压力如图2所示，通过流量计测量出配浆所需的 浆流量与回流量，而两者之和便是浆料在磨浆机通过量设定浆料通 过量，控制回流阀，让回流量随配所需的浆流量的变化而反向变化，这 样便可得到稳定的浆料通过量对测量出的瞬间浓度与浓度设定值的 比较，通过PID调节稀释自动阀来控制磨浆浓度。

讷计量对双盘磨而言，控制磨浆功率即控制它的进刀深度如图3所示, 以磨浆功率的设定值为中线设定一个在工艺允许范围内的偏离区，磨 浆功率在偏离区内，不进刀也不退刀；假设向上超出偏离区则退刀，反 之向下超出偏离区则进刀为了保护盘磨，控制进退刀的电机有快速 与慢速两档，又以磨浆功率的设定值为中线设定一个大于偏离区的区 域，磨浆功率在这个区域内慢速进退刀，反之磨浆功率在区域外则快 速进退刀这样在所设的浆料通过量与磨浆功率都稳定的情况下，可 得到打浆度符合工艺要求的良浆快1®心———的15K .1快孩常卜拧制腊5现在高速卫生纸机的工艺流程都是实时配浆，一般分上层浆料与 下层浆料，上层浆料由长纤、短纤配成，短纤居多，使上层纸面手感较 滑；下层浆料由长纤、短纤、损纸配成，长纤与损纸居多，使生产出来 的卫生纸有较好的拉力配浆过程要控制的主要工艺参数是每条配浆 线路的流量如图4所示，每条配浆线路都配有流量计，配浆池有液 位传感器，根据配浆池的液位测量值与设定值进行PID控制，把其输 出值结合配浆时每条浆料线路所占百分比的设定值及实际浓度，通过 公式“瞬间流量二配浆池的液位PID控制输出值X配浆百分比X系数/ 浓度”便可计算出每条线路所需的瞬间流量，即流量的设定值。

根据流量的设定值与流量计的输入值，对每条线路流量计前的自动阀进行 PID调节，则流量的实际值接近设定值，从而使上下层的浆料到达工 艺要求的稳定状态FSIIr*_ -(V蛆土，卜耿T-f实就洼宦1 Af.iiI 3F'制；b* * "Iitn tn b- l IV宝打井吐 I H•-「实阮#度或稣次性一M--图 4 配浆iifVjiiSffiMl-上浆过程要控制的主要工艺参数有上浆浓度、上浆流量其上浆 浓度的控制是一个典型的PID控制，如图5所示，通过对稀释自动 阀的调节到达接近设定浓度的目的而对上浆流量的控制相对就比较 复杂了，在卷取部中配有扫描架测量纸页的定量与水份，为了到达定 量稳定的目的，以扫描架测量的定量为输入值，每种纸工艺要求的定 量为设定值，进行反应较慢的PID调节；而它的输出值参与一定的算 式计算，得到上下层的上浆流量的设定值；再结合现场流量计测量的流量为输入值进行动作较快的PID控制，把输出值赋予上下层定量 阀的步进电机，调节定量阀的开度经过双层的PID控制，在卷取部 得到的定量基本趋于设定值抄纸部分在定量阀开度、上浆浓度、流浆箱唇板开度等参数确定后，成形 部要控制的主要工艺参数只剩浆网速比了。

因为网速基本等于纸机的 速度，所以要控制浆网速比，就要调节喷浆速度如图6所示，先从成 形辊的传动电机的编码器处得到瞬时转速，结合成形辊的周长算出线 速度，即网速；再通过公式/浆速二浆网速比@网速0计算出在工艺要 求的浆网速比下的浆速，通过系数把它转换成所要求上下层冲浆泵的 转速，这样计算出来的转速为设定值，从冲浆泵传动电机的编码器处 得到瞬时转速为输入值，经过比较不断修正给冲浆泵的输出值，到达 控制浆速的目的图6 柴*四比调甘图压榨过程要控制的主要工艺参数有压榨辊与烘缸的压力及烘缸 电机、压榨辊电机、成形辊电机这三个传动点的负荷分配压榨辊与 烘缸的接触是靠压缩空气维持的，在压榨辊两边的气囊引出气路安装 压力传感器，监测瞬间的气压，并为PID控制的输入值；以设定的总 气压乘以两边设定的百分比，便得到两边气压的设定值；再把输出值 送给各自的压力比例调节器，控制气囊的气压这样便完成了一个 PID控制过程烘缸电机、压榨辊电机、成形辊电机的三点传动负荷 分配也会影响到纸页的质量，先以烘缸的速度为基准，根据负荷分配 确定压榨辊与成形辊的基本速度；再以压榨辊为基准，经过二次负荷 分配确定成形辊的速度。

由于该步骤涉及到的内容较为复杂，本小组 未找到详细的资料，因此在这里只能简单表达了干燥系统包括烘缸的蒸气系统和气罩的热风系统蒸气系统主要 是把烘缸均匀加热和排走烘缸内的冷凝水所以它的主要工艺参数是 进缸的蒸气压力及通过烘缸的蒸气流量如图7所示，控制进缸的蒸 气压力是以二次蒸发气的循环热泵为主，补充新蒸气的自动阀为辅 在烘缸的蒸气进口处附近安装压力传感器，所测量的压力作为输入值, 结合其设定值进行PID控制,把输出值乘以2,再把所得的计算值与 100比较，取较小的值赋给二次蒸发气的循环热泵的自动阀；同时把 所得的计算值减去100,再把它与0比较，取较大的值赋给补充新蒸 气的主辅功能通过烘缸的蒸气流量即二次蒸发气的流量，由再用蒸 气与排放蒸气两条气路组成以烘缸的蒸气出口处附近安装的流量传 感器所测量的瞬时流量作为输入值，结合其设定值进行PID控制，通 过上述的同样方法对输出值进行处理后,再送给再用蒸气自动阀与排 放蒸气自动阀，做到先调节再用蒸气自动阀，待它的开度到达100%后, 再调节排放蒸气自动阀这样稳定了通过烘缸的蒸气流量,有利于烘 缸冷凝水的排出卷取过程要控制的主要工艺参数是起皱率起皱率的大小关系到 生产出来的纸的厚薄及皱纹，起皱率的控制主要通过改变抄速差来实 现的。

如图9所示，设定抄速差后，以烘缸的线速度为基准，计算出卷 纸缸的线速度，根据卷纸缸的直径，把线速度转化成转速，送给传动部 分的卷纸缸起动控制单元，加上从卷纸缸传动电机的编码器处得到瞬 时转速的反馈，对输出信号进行修正，从而使卷纸缸的转速不断接近 设定值，到达控制抄速差的目的Jix. j 11二 f Uri x 耳 C Jx • t \、氐L E以上是本小组对卫生纸机造纸过程的几个主要步骤的工艺关键 控制点的内容介绍三.过程控制详述本小节对卫生纸生产过程中的配浆步骤涉及到的过程控制进行了 详细的表达配浆工段是通过调节阀控制各浆种的流量来实现浆料配比的（见 图1）,各路浆送入成浆池后，经充分搅拌，由成浆泵送到高位箱，用于 纸机抄造，在此过程中就涉及到浆料配比和成浆池液位控制图1配浆工艺流程图传统的PID控制方法很难做到对浆池液位的精确控制，当液位给 定值与测量值有误差时，用某种浆料来调节液位的偏差是不合理的， 这会影响浆池内浆料的正确配比；假设同时动作各路浆料的流量，即 同时调整每种浆料流量（增加或减少），既要满足液位的稳定要求，又 不影响浆料的配比，传统的控制方法很难到达这样的要求另外，采用 传统的控制方法也很难做到辅料添加的精确控制。

因此，在实际控制中，对浆池液位采用斜坡控制，对浆料配比和辅料添加采用串级控制方式，以解决传统控制方法的不足图2传统控制系统基本结构图成浆池液位控制主要是控制各路浆的加入量，但各种浆料要按比 例添加为此,采用了斜坡控制方式（见图3）,斜坡控制不是直接控 制浆的加入量，而是根据当前液位得到1个液位控制系数，再按此系 数计算各路浆的添加量由图3可看出，浆位控制系数共分为4段, 浆位越低,控制系数越大，浆的加入速度也就越快，从而快速提高浆池 液位同理，浆位越高，控制系数越小，浆的加入也就越慢此外，在第 1段和第4段的斜坡较陡，使得浆料加入量变化较快，目的要使浆位快 速回到控制区域中间2段较为平稳,其液位变化对加入浆池浆料的 流量影响不会很大，这个区域也是浆池液位控制的理想区域在实际 应用中，每个段的折点值可调节，以得到理想的液位控制■浆波W图3液位斜坡控制示意图另外，从图3可知，4段斜坡就是4段直线，由它们的折点可得 到4段直线的斜率和截距,再根据当前液位量便很容易计算出控制系 数浆料配比串级控制本控制系统由操作人员输入各路浆的配比量，用液位斜坡计算得 到的液位控制系数结合PID算法，对浆流量进行串级控制，从而实现 浆料的配比控制。

浆料配比控制有3种控制状态可供选择：串级控 制、自动控制、手动控制手动控制，由操作人员给出输出值，即直 接。