Способ автоматического регулирования степени делигнификации сульфатной целлюлозы Советский патент 1979 года по МПК D21C7/12 D21C3/24 

М - жидкостной модуль, отношение жидкой фазы к твердой; С,с - расход активной щелочи,

отношение расхода химикатов к абс. сухой древесине, %;

T(h)-раснределение темнературы массы по высоте зон нагрева вертикального варочного аннарата; Q, - расход выдуваемой нз аппарата целлюлозы, кг/мин; Ci - количество шелочи, израсходованное ни нейтрализацию кислых продуктов гидролиза древесины на стадии нропитки;

С2, Сз - потребление ш.елочи в процессах нагрева и варка на единицу растворенного лигнина;

а,, ttz, из, а., - переводные коэффициенты для продолжительности нагрева, продолжительности варки, лигнина, ед. Каппа и в формуле скорости реакции; /о - начальное содержание растворимого лигнина в древесине, %;

Ьк - составляюшая измерения, ед. Каппа, определяемая нерастворимым лигнином древесины;

В - постоянный член показателя экспоненты в формуле скорости реакции; Е - энергия активации в уравнении скорости реакции; АК - высота зоны нагрева. Таким образом, представленная модель процесса позволяет осушествить взаимосвязанное регулирование степени делигнификации целлюлозы с использованием четырех каналов управления, причем как для компенсации низкочастотных возмуш,ений, так и высокочастотных. В последнем случае в качестве канала управления может быть использован расход выдуваемой целлголозы, запаздывание по которому практически не превышает 15 мин.

На чертеже изображена блок-схема системы регулирования, реализуюпхая предложенный способ.

Система регулирования процесса варки сульфатной целлюлозы в вертикальных и горизонтальных (многотрубных) аппаратах непрерывного действия состоит из двух частей; каскада стабилизации параметров технологйчесткого режима и каскада периодической корректировки степени делигнификации целлюлозы путем изменения заданий параметрам режима в каскаде их стабилизации.

Каскад стабилизации включает функциональные блоки расхода активной щелочи 1, жидкостного модуля 2, температуры варки 3 и расхода выдаиваемой целлюлозы 4, а также вычислительный блок 5 количества щепы., измерители и локальные регуляторы. Указанный каскад предусматривает регулирование расхода активной щелочи, жидкостного модуля, температуры варки и расхода выдуваемой целлюлозы.

Вычислительный блок 5 количества щепы определяет расход абсолютно с)хой щепы, подаваемой но транспортеру б в варочный аппарат 7 в зависимости от объемного веса щепы, коэффициента заполнения питателя, сигналов, поступающих от измерителя 8 влажности щепы, объема и числа оборотов питателя 9. Полученное значение вводят в функциональные блоки расхода активной щелочи 1 и жидкостного модуля 2.

Функциональный блок расхода активной щелочи 1 определяет необходимый расход белого щелока по сигналам, поступающим из блока 5 количества щепы от измерителя 10 концентрации активной щелочи белого щелока, подаваемого на трубопровод 11 в варочный аппарат 7 и по заданию расхода активной щелочи из блока 12 корректировки. Полученное значение подают в качестве задания на установку регулятора 13 расхода белого щелока, обеспечивая тем самым заданный расход активной щелочи.

Функциональный блок жидкостного модуля 2 определяет необходимое значение расхода черного щелока по сигналам, поступающим из блока 5 количества щепы, от измерителя 8 влажности щепы, измерителя 14 расхода белого щелока и измерителя 15 расхода пара, подаваемого по паропроводу

16в трубы горизонтального аппарата или в припарочные камеры вертикального аппарата, и по заданию жидкостного модуля из блока 12 корректировки. Полученное значение расхода черного щелока в качестве задания подают на установку регулятора

17черного щелока, подаваемого в аппарат но трубопроводу 18 и измеряемого расходомером 19, обеспечивая заданный жидкостный модуль.

Функциональный блок температуры варки 3 определяет необходимую температуру щелоков в зоне варки по сигналам, поступающим от измерителей 20, 21, температуры массы в различных зонах аппарата но его высоте и по заданию температуры вар- . ки из блока 12 корректировки. Полученное значение подают в качестве задания на установку регулятора 22 температуры щелоков в зоне варки, обеспечивая тем самым заданную температуру варки.

Функциональный блок расхода выдуваемой целлюлозы 4 определяет расход выдуваемой массы по сигналу, поступающему от измерителя 23 концентрации выдуваемой массы и по заданию из блока 24 корректировки расхода выдуваемой целлюлозы. Полученное значение подают в качестве задания на установку регулятора 25 расхода выдуваемой массы, обеспечивая тем самым стабилизацию заданного расхода выдуваемой целлюлозы посредством воздествия на клапан расхода выдуваемой массы по трубопроводу 26.

Измерение концентрации выдуваемой массы позволяет также учесть ее изменения из-за колебаний числа оборотов донного шабера или расхода охлаждающей или промывной воды в нижнюю часть котла.

Каскад периодической корректировки степени делигнификации целлюлозы включает функциональный блок 12 корректировки режима, новый функциональный блок 24 корректировки расхода выдуваемой целлюлозы, логический элемент 27, измеритель 28 степени делигнификации и два вычислительных блока 29 и 30 выделения высокочастотной составляющей ошибки и выделения низкочастотной составляющей. Расчеты в функциональных блоках про-изводятся на основе математической модели процесса варки, отражающей взаимосвязь параметров процесса.

При этом функциональный блок 12 предназначен для корректировки трех параметров технологического режима - температуры варки, расхода активной щелочи и жидкостного модуля при наличии низкочастотной составляющей возмущений на процесс варки, косвенно оцениваемых колебаниями степени делигнификации целлюлозы относительно заданного значения.

Коэффициенты весовой функции фильтра низких частот в блоке 30 определены на основании автокорреляционной функции колебаний степени делигнификации целлюлозы, получаемой в аппарате без использования системы управления.

Функциональный блок 12 корректировки режима определяет требуемое значение температуры варки, расхода активной щелочи или жидкостного модуля по сигналам, поступающим от измерителя 28 степени делигнификации целлюлозы, выдуваемой из варочного аппарата по выдувному трубопроводу 26, из логического элемента 27 от всех измерителей потоков и температур, характеризующих состояние процесса (на чертеже не показаны) и при заданном среднем расходе выдуваемой целлюлозы. Последнее выбирается исходя из задания производительности варочиого аппарата.

Логический элемент 27 предназначен для выбора одного из трех каналов управления и выработки сигнала в блок 12 корректировки режима. Выбор делается в результате анализа как состояния варочного аппарата, так и с учетом ограничений на параметры технологического режима.

Из функционального блока 12 корректировки режима требуемое значение температуры варки, расхода активной щелбчи или жидкостного модуля в Качестве задания подают в каскад стабилизации, в соответствующие функциональные блоки 3, 1 и 2. 5 С целью компенсации высокочастотных возмущений функциональный блок 24 определяет требуемое значение расхода выдуваемой целлюлозы по .сигналам, поступающим из вычислительного блока 29 фильтрации отклонений степени делигнификации целлюлозы, из функционального блока 12 (температура варки, расход активной щелочи и жидкостный модуль) и по заданию производительности аппарата, представленной в виде постоянного значения расхода выдуваемой целлюлозы.

Вычислительный блок 29 фильтрации Отклонений степени делигнификации целлюлозы выделяют высокочастотную составляющую отклонений фактической степени делигнификации целлюлозы от заданной по сигналу, поступающему из блока 31 вычитания фактической степени делигнификации целлюлозы из заданной.

5 В блоке 29 фильтрации делается статистическо-вероятностная оценка частоты и величины неизмеряемых возмущений на процесс варки, а также выделение высокочастотной составляющей и сглаживание величин отклонений с учетом динамических свойств канала управления расходом выдуваемой целлюлозы. В основу расчетов в вычислительном блоке 29 заложена формула для фильтра высоких частот

5

д/Г(0 2аА-Д Ч--/С),

6 0

где Д/СР - величина отклонения фактической степени делигнификации от 0заданного значения, ед. Каппа;

А/С - фильтрованное отклонение степени делигнификации, ед. Каппа;

(Zk - коэффициент весовой функции 5фильтра, который определяется

на основании автокорреляционной функции колебаний степени делигнификации целлюлозы. Вычислительный блок 31 вычитания оп0 ределяет отклонение фактической степени делигнификации цёЛлЮлозУ от заданной по сигналу, поступающему от измерителя 28 степени делигнификации целлюлозы, выдуваемой из варочного аппарата по трубопро5 воду 26 путем сравнения с заданным значением степени делигнификации.

Вычислительный блок, регулирования расхода выдуваемой целлюлозы 4 определяет задание регулятору 25 расхода выдуваемой массы по сигналу, поступающему от измерителя 32 концентрации выдуваемой массы и по заданию от функционального блока 24.

Изменение расхода выдуваемой массы через выдувной трубопровод 26 приводит к