книги из ГПНТБ / Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов

УДК 676:65.011.56(075.8)

Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического произ­ водств. Изд. 2-е, переработ., С м и р н о в А. А. М., «Лесная промышленность», 1974, 368.

Книга является учебником для техникумов по специальностям: технология целлюлозно-бумажного, гидролизного, лесохимического производств и производств древесных плит и пластиков. Она может быть использована в качестве учебного пособия для студентов вузов по тем же специальностям, а также для производ­ ственного персонала целлюлозно-бумажных, гидролизных, лесохимических пред­ приятий и производств древесных пластиков и плит.

Иллюстраций 118, библиография — 3 названия.

Официальные рецензенты: Е. П. Фесенко, Р. А. Пахалюк

© Издательство «Лесная промышленность», 1974 г.

ВВЕДЕНИЕ

Цели и задачи автоматизации производства. Для обеспечения постоянно возрастающей потребности различных отраслей социали­ стического народного хозяйства и населения в бумаге необходим непрерывный рост продукции целлюлозно-бумажной промышлен­

ности на базе современной техники.

Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности с каждым годом все больше оснащаются новым высокопроизводительным оборудованием. Многие современные технологические процессы, на­ пример получение крепкой варочной кислоты постоянного состава на растворимом основании, непрерывная варка и отбелка целлю­ лозы, непрерывный размол массы, производство бумаги на совре­ менных быстроходных машинах и др., нельзя успешно осуществить без широкого использования автоматических приборов технологи­ ческого контроля, автоматических регуляторов и устройств, вычис­

лительной техники.

На основе автоматизации непрерывно совершенствуются техно­ логия и оборудование лесохимической и гидролизной промышлен­ ностей.

Особенно велика роль средств автоматизации в автоматизиро­ ванных системах управления.

Автоматизация способствует повышению производительности оборудования, снижению себестоимости продукции, снижению рас­ хода древесины, химикатов, электрической и тепловой энергии, сни­ жению производственных потерь, улучшению качества выпускаемой продукции, улучшению условий труда обслуживающего персонала и т. д.

Исторический обзор развития автоматики. Развитие измеритель­ ной техники, теории и практики автоматического контроля и регу­ лирования технологических процессов обязано творческой деятель­ ности многих русских и иностранных ученых и инженеров. Русские ученые и изобретатели первыми открыли ряд явлений, положенных затем в основу конструирования измерительных приборов и авто­ матических регуляторов.

Основоположник отечественного приборостроения, великий рус­ ский ученый М. В. Ломоносов, создал температурную шкалу, осно­ ванную на тепловом расширении жидкостей. В 1752 г. М. В. Ломо­ носов и академик Г. В. Рихман впервые создали и ввели в прак­ тику научных исследований электроизмерительный прибор.

В1758 г. современником М. В. Ломоносова, русским академи­ ком Ф. У. Эпинусом, был открыт термоэлектрический эффект. Это открытие имело огромное значение для развития пирометрии и лежит в основе наиболее надежных методов измерения темпера­ туры.

Всередине XVIII в. русский механик-самоучка И. И. Ползунов изготовил автоматический регулятор питания водой парового котла. Это был первый примененный в практике автоматический регу­ лятор.

Основоположником теории автоматического регулирования

явился русский ученый И. А. Вышнеградский, опубликовавший в 1877 г. работу «О регуляторах прямого действия». Анализируя полученное им уравнение системы регулирования, И. А. Вышне­ градский показал условия устойчивого регулирования.

В 1909 г. большой вклад в теорию автоматического регулиро­ вания двигателей внес Н. Е. Жуковский.

Научные открытия Д. И. Менделеева, Б. С. Якоби, Г. И. Вильда, О. В. Струве, Д. Уатта, А. Стодола и многих других сыграли боль­ шую роль в развитии техники измерений и регулирования. Без от­ крытий А. С. Попова,- А. Н. Лодыгина, А. Г. Столетова и других русских ученых невозможно было изобретение современных авто­ матических электронных потенциометров, уравновешенных мостов и многих других электронных приборов.

Хотя достижения отдельных русских ученых и инженеров в об­ ласти измерительной техники и автоматического регулирования были значительны, но на практику производственных измерений эти достижения влияли слабо, так как в дореволюционной России не было приборостроительной промышленности. Она стала созда­ ваться только при советской власти на основе бурного развития индустриализации. Начало развития отечественной приборострои­ тельной промышленности относится к 1924—1929 гг., но особенно интенсивно она развивалась в послевоенные годы.

Существенных успехов в теории и технике автоматического ре­ гулирования добились в Советском Союзе Институт проблем упра­ вления АН СССР, Центральный научно-исследовательский инсти­ тут комплексной автоматизации, Всесоюзный теплотехнический и Центральный котлотурбинный институты, а также ряд других на­ учно-исследовательских институтов, проектных организаций и пред­ приятий.

В начале 1946 г. во Всесоюзном научно-исследовательском ин­ ституте бумажной промышленности (ВНИИБ) была создана лабо­ ратория автоматики. Задачами этой лаборатории являлись: разра­ ботка методов и определение путей внедрения автоматики в цел­ люлозно-бумажную промышленность; оказание предприятиям

4

целлюлозно-бумажной промышленности максимального содействия в автоматизации производственных процессов; теоретическая и кон­ структивная разработка и исследование специальных приборов контроля и регулирования процессов целлюлозно-бумажного про­ изводства; выпуск экспериментальных образцов и, в отдельных слу­ чаях, мелкосерийный выпуск специфичных для целлюлозно-бумаж­ ной промышленности приборов. В дальнейшем эта лаборатория была реорганизована в три лаборатории (автоматизации производ­ ственных процессов; средств автоматизации; организации и управ­ ления производствами), которые занимались математическим опи­ санием технологических процессов и синтезом (разработкой) автоматизированных систем управления предприятиями, разработ­ кой методов контроля и регулирования, разработкой автоматиче­ ских систем управления технологическими процессами.

В 1958 г. в Лесотехнической академии им. С. М. Кирова, а за­ тем и в некоторых других лесотехнических высших учебных заведе­ ниях были созданы кафедры автоматизации, которые проводят большую научно-исследовательскую работу.

Частичная, комплексная и полная автоматизация. Слово автома­ тизация происходит от греческого слова аутоматос, что означает самодвижущийся. Автоматизация производства — применение при­ боров, механизмов и устройств (электронных, электрических, пнев­ матических, гидравлических), позволяющих осуществлять без не­ посредственного участия человека процессы получения, преобразо­

тические контроль и управление только отдельными операциями технологического процесса, при этом координация всего комплекса производственных операций остается функцией человека. Напри­ мер, частичная автоматизация сульфитной варки целлюлозы заклю­ чается в автоматическом поддержании температуры варочной жид­ кости в соответствии с программой варки и автоматическом конт­ роле за другими параметрами варочного процесса. В этом случае человек не освобождается от тяжелого физического труда по пе­ ремещению запорных устройств регулирующих органов на сдувочных линиях, линиях оттяжки щелока, подачи кислоты и др.

участка, отдела или цеха как единая взаимосвязанная система, обеспечивающая выполнение требуемой последовательности техно­ логического процесса. Роль человека сводится к наблюдению за протеканием технологического процесса по показаниям приборов (внутренняя информация), к изменению при необходимости зада­ ния регуляторам, чтобы улучшить технологический режим, к ис­ пользованию средств дистанционного управления и т. п. Например, при комплексной автоматизации сульфитной варки целлюлозы в си­ стеме связанного регулирования автоматически регулируется тем­ пература варочного щелока, давление сдувок, уровень жидкости в варочном котле и другие параметры.

5

При п о л н о й а в т о м а т и з а ц и и отдела, цеха или предприя­ тия все функции управления отдельными производственными агре­ гатами и согласование их работы выполняются автоматически. Роль человека сводится к контролю за работой многочисленных автоматических систем управления технологическими процессами и автоматизированных систем управления предприятиями и за вве­ дением в управляющие вычислительные машины внешней инфор­ мации (номенклатуры заказов, сроков поставки материалов, эконо­ мических показателей спроса и т. п.).

До недавнего времени на целлюлозных, бумажных и картонных предприятиях проводилась лишь частичная автоматизация. Разви­ тие науки и техники позволило в 1959 г. начать переход к комплекс­ ной автоматизации этих производств.

Автоматизация целлюлозно-бумажных и лесохимических пред­ приятий, а также производств кормовых дрожжей, древесноволок­ нистых, древесностружечных плит и древесных пластиков на основе решений XXIV съезда КПСС о широком внедрении автоматических систем управления технологическими процессами на предприятиях способствует мощному подъему производства целлюлозы, картона, бумаги, кормовых дрожжей и другой продукции.

Технико-экономическая эффективность автоматизации. Опреде­ ление технико-экономической эффективности в социалистическом хозяйстве предполагает сопоставление народнохозяйственного эко­ номического эффекта, получаемого от внедрения автоматизации, с народнохозяйственными затратами. Экономический эффект, полу­ чаемый от внедрения автоматизации, зависит от следующих фак­ торов:

1. У в е л и ч е н и е п р о и з в о д и т е л ь н о с т и о б о р у д о в а - н и я. Например, в результате автоматизации процесса сульфитной варки уменьшается непровар целлюлозы и возрастает ее выход, что приводит к снижению себестоимости целлюлозы. Кроме того, с точки зрения интересов народного хозяйства, этот рост равноце­ нен созданию нового варочного котла или его части, что и должно быть учтено при оценке экономической эффективности внедрения автоматизации.

2. С о к р а щ е н и е з а т р а т м а т е р и а л о в и э н е р г и и . Например, в результате внедрения автоматического регулирования массы квадратного метра бумажного полотна на бумагоделатель­ ных машинах удается вырабатывать бумагу со сниженной в пре­ делах нормы массой квадратного метра. Снижение массы квадрат­ ного метра бумаги без ухудшения ее качества дает значительное увеличение выпуска бумаги в метраже при одновременном сокра­ щении расхода волокнистых материалов. Это равноценно вводу в строй новых целлюлозно-бумажных комбинатов и дает значи­ тельный экономический эффект.

3. С о к р а щ е н и е з а т р а т т р у д а — экономия рабочей силы. Сокращение численности персонала автоматизируемой установки не всегда возможно, так как для обслуживания внедряемой авто­ матики требуется дополнительный персонал. В результате сокра­

6