1.6.6.2. Автоматизация процесса размола целлюлозы

Технология процесса. Размол ведется в присут­ствии воды на специальных размольных аппара­тах: конических и дисковых мельницах. Они мо­гут быть включены в технологическую схему по параллельной, последовательной или смешанной схемам, с частичной или полной рециркуляцией массы или без рециркуляции. Коническая мельни­ца состоит из неподвижного конического статора и вращающегося конического ротора. На поверхнос­ти статора и ротора укреплены ножи. Зазор между ножами ротора и статора может изменяться пере­мещением ротора вдоль оси с помощью механизма присадки. Дисковая мельница имеет неподвижные и вращающиеся диски. Размол массы производит­ся в пространстве между ними. Один из дисков перемещается в осевом направлении с помощью ме­ханизма присадки. Привод роторов всех мельниц — электродвигательный. Для изменения зазора меж­ду рабочими органами мельниц используются элек­тромеханические, пневматические, гидравлические и комбинированные механизмы присадки.

Принципы управления процессом размола. Цель размола целлюлозы — придать волокнистому мате­риалу свойства, обеспечивающие определенные потре­бительские параметры готовой бумаги. Размол ока­зывает влияние на прочностные и печатные свойства бумаги: разрывную длину, число двойных перегибов, прочность на разрыв, сопротивление продавливанию, удлинение, сопротивление раздиранию, пористость, воздухопроницаемость, впитываемость, непрозрач­ность. Кроме того, качество размола влияет на ско­рость обезвоживания бумажного полотна на БДМ.

Качество размолотой массы характеризуется в на­стоящее время в основном степенью помола в граду­сах Шоппер—Риглера (°ШР) и длиной волокна (мм).

Е FC

У =

Размольное оборудование является весьма энер­гоемким. Из общего количества электроэнергии, затрачиваемой на производство бумаги, до 50 % расходуется на размол массы. Поэтому важным показателем эффективности процесса является по­лезная удельная мощность размольного аппарата:

(1.244)

где Y — удельная мощность, кВт-ч/т а. с. в.;

Е — мощность, кВт-ч; F — объемный расход мас-

3 3

сы, м /ч; С — концентрация массы, т/м .

Системы управления процессом размола стро­ятся как многоконтурные 160. В целях компенса­ции существенных нелинейностей исполнительно­го устройства (люфта, сухого трения, гистерезиса) в отдельную подсистему выделяется управление механизмом присадки размольного аппарата.

Основной задачей автоматического управления считается стабилизация мощности или удельной мощности с помощью механизма присадки. Это приводит к частичной стабилизации показателей качества размолотой массы. Поэтому разработчи­ки всегда стремились применить каскадные систе­мы автоматического управления: внутренний кон­тур стабилизирует мощность или удельную мощ­ность аппарата, внешний контур корректирует за­дание внутреннего контура. Задание формируется на основе прямого или косвенного измерения по­казателей качества размолотой массы.

Известны многочисленные технические решения, использующие во внешнем контуре параметры тех­нологического процесса, в той или иной степени коррелированные с качеством размола, такие как:

• перепад температуры массы на входе и выхо­де аппарата;

• давление в зоне размола;

• вакуум в гауч-вале или отсасывающих ящи­ках БДМ;

• количество фильтрата из массы, обезвожи­ваемой на сетке БДМ;

• положение «сухой» линии на сетке БДМ.

В настоящее время отсутствуют достоверные данные, подтверждающие эффективность таких систем управления. Наибольшее распространение получила система управления с коррекцией по сте­пени помола массы (рис. 1.123).

Задание суммарной мощности на размол в этом случае формируется в зависимости от отклонений степени помола готовой массы от заданного значе­ния. Обычно используется пропорционально-интег­ральный закон управления:

(1.225)

Y_set(t) = k_p(SR(t)-SR_set) + + k_if(SR(t)-SR_set)dt,

мп;

Измерение расхода, концентрация массы

Расчет удельной мощности

Расчет заданий удельных мощностей

F, С

У;		Регулятор удельной мощности

	Регулятор
	степени
	помола

Рис. 1.123. Принципиальная схема управления размольным аппаратом

:е Y _t — заданная общая удельная мощность про­цесса размола, кВт-ч/т а. с. в.; SR(t), SR_set — текущая и заданная степень помола массы; k , k_t — коэффициенты пропорциональной и интегральной составляющей регулятора степени помола.

Далее для размольного аппарата, включенного в технологический процесс последовательной схе­мой, определяются доля участия i-ro аппарата в процессе размола и задание удельной мощности i-ro аппарата:

Y_t(t) .

(1.226)

Yt8et(!) = Rl(t)Yaet> (1.227)

где У- — текущая удельная мощность i-ro аппарата.

Специальные средства измерения качества раз­мола. Важнейшим показателем пригодности бумаж­ной массы для выработки продукции с заданными свойствами является степень помола. Она явля­ется мерой способности массы к водоотдаче.

Анализатор качества размола массы DRT-90 фирмы «Eurcontrol» определяет обезвоживающую способность всего образца массы и образца без мел­кой фракции [161]. Это позволяет судить о степе­ни помола длинной и средней фракции волокон, наиболее влияющих на прочность готовой бумаги.

Принцип действия измерителя следующий (рис. 1.124). Периодически из трубопровода 3 с помо­щью пневмопривода 1 отбирается проба бумажной массы и подается в смесительную камеру 4. Здесь она разбавляется водой до концентрации 0,5...0,8 % . Включается смеситель 5 и подается чистая вода 2. Под давлением воды на сите 6 формируется слой

волокнистой суспензии. Вода, прошедшая через этот слой, поступает в измерительный стакан 7. С по­мощью электродов 8 измеряется время подъема воды от нижнего до верхнего уровня. Это время является показателем обезвоживающей способнос­ти бумажной массы. После завершения первой фазы измерения включается смеситель 6, с помощью которого слой волокна на сите разрыхляется, и начинается промывка чистой водой 3. Мелкая фрак­ция вымывается и сливается. Диаметр отверстий сита определяет размер уходящих частиц. Далее процесс измерения повторяется, но уже без содер­жания мелкой фракции. Время обезвоживания в этом случае будет мерой степени размола волокон длинной и средней фракции. После окончания этой фазы измерения осуществляется полная промывка установки чистой водой, после чего она возвраща­ется в исходное состояние. Все перечисленные опе-

Современные возможности компьютерной авто­матизации и глубокие знания технологии произ­водства бумаги позволили фирме «Voith Paper Auto­mation* создать датчик нового типа, так называе­мый «программный», или «виртуальный», датчик измерений абсолютно сухого веса. На основании штатных измерений, расходов и концентраций бу­мажной массы в отделе массоподготовки система управления вычислит значения абсолютно сухого веса значительно раньше аналогичных измерений, получаемых датчиками, установленными на ска­нере, который располагается обычно на накате. Эти довольно точные измерения служат в качестве опор­ного значения для оператора и задания регулятору веса, что особенно важно при автоматическом из­мерении сорта и длительных остановах буммаши-ны. В результате получается значительная эконо­мия за счет уменьшения брака, что существенно сокращает сроки окупаемости систем управления.