[工学]第04章制浆造纸过程中的简单调节系统

上传者：邓聚龙
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上传时间：2015-05-05
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[工学]第04章制浆造纸过程中的简单调节系统

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第 4 章制浆造纸过程中的简单调节系统
纸是日常生活中不可缺少的重要消费品，也是工业生产的重要原料和包装材料。随着
社会生产水平和人们物质文化生活水平的提高，对纸产品的产量和质量要求越来越高。为
了提高纸的产量和质量，人们不断采用新的造纸工艺和设备，扩大纸机规模，提高纸机车
速。另一方面，日益严重的世界性能源紧张和工业污染问题迫使能量消耗多、污染影响大
的制浆造纸工业采取各种措施来减少污染、降低能耗。这样，就使得整个制浆造纸生产过
程变得越来越复杂，人工操作已很难保证达到所要求的产品质量。因此，自动控制系统将
在生产中发挥越来越重要的作用。
造纸过程控制的意义，还着重表现在制浆、碱回收、黑液提取、漂白、抄纸等生产过
程的局部控制上，这些内容将在以后论述各个工段的控制时详细说明。
本章介绍简单调节系统，它是由一台变送器、一台调节器和一台执行器与一个调节对
象构成的一个闭环调节系统。因为被调参数只有一个，所以又称单参数自动调节系统。这
种调节系统在自动调节系统中占有相当大的比重，例如某造纸厂有自动调节系统 162 条，
其中简单系统 137 条，占总数的 85%。简单系统是生产过程自动化的基本环节，因此，简
单自动调节系统，在自动化事业中，占有重要地位。
4.1 简单调节系统的基本问题
4.1.1 制浆造纸过程对象的特性
造纸过程是一个复杂的传质传热过程，造纸对象是一个复杂的多变量控制对象。造纸
过程有十多个被控变量，但两个基本指标是定量和水分，影响这两个指标的因素有 30 多个，
如纸浆的打浆度、湿重、浓度和流量，白水的浓度和流量，填料的浓度和流量，蒸汽的过
热度、压力和流量，敞开网前箱的浓度、液位和温度，封闭网前箱的总压、液位和上部空
间压力，铜网部的真空度，压榨部的线压力，烘干部的烘缸表面温度，胶液的浓度和流量，
纸机的车速，空气的温度和湿度，铜网和毛毯的磨损与老化等，都会影响成纸的定量和水
分。在如此之多的影响因素中，通常选择纸浆流量（浆料阀）和蒸汽流量（蒸汽阀）作为
整机控制的控制变量。对于网前部、铜网部、压榨部和烘干部等的局部控制，被控变量与
控制变量的选择视不同纸机而异。造纸过程控制是复杂的、困难的，造纸过程控制有一系
列特点。
（1）对象的不确定性
造纸过程扰动因素多，特别是白水的浓度、纸机的车速、压辊的线压、铜网的老化、
毛毯的磨损这些时变特性，促使造纸过程模型结构的不确定性和参数的不确定性。空气温
度和湿度的变化，纸浆打浆度和湿重的变化，也会引起造纸过程模型结构的摄动和参数的
摄动。纸种规格型号的改变（如书写纸有 60 克/ 米
2
、70 克/米
2
、80 克/米
2
等），将会导致
操作条件的变化，操作条件的变化又会造成造纸过程控制对象特性的变化。传感器和执行
器的特性漂移和失效，显而易见地会造成造纸过程广义对象特性的改变。此外，造纸过程
某些局部具有严重的非线性，在外界扰动作用下，纸机的操作点就会移动，对象特性就会
变化。如此种种变化，都说明造纸过程作为控制对象的特性是不确定的，这给造纸过程控
制带来复杂性和困难性。
（2）状态的不完全性

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