造紙生產自動化
正文
製漿、造紙、鹼回收等工段的工藝過程參數的自動檢測和自動控制。造紙工業的發展使生產過程日益複雜，人們對產品質量要求更加嚴格。精度高、構造複雜的自動檢測儀表和各種類型的自動控制系統成為造紙工業的重要組成部分。造紙生產包括製漿和造紙兩部分，生產過程既有物理作用，也有化學反應。生產過程的工藝參數有溫度、壓力、流量、液位、有效鹼濃度、打漿度、定量、水分、灰分、光滑度、透氣度等。隨著生產的發展，還會提出一些新的參數。熱工量可以使用常規自動化儀表進行檢測,其他的參數則必須使用專用的感測器檢測。通常,將檢測儀表與電子計算機或自動調節器聯接起來，構成適用於造紙生產過程的各種自動控制系統,如紙張定量、水分、灰分的控制系統,鹼回收鍋爐燃燒的控制系統,熔融物還原率控制系統，紙漿蒸煮質量控制系統，漂白控制系統等。
紙張是紙廠的最終產品，定量和水分是表征其性質的基本參數和最終質量指標。影響定量和水分的因素有上網紙漿的濃度、紙張的流量、車速的高低、通入烘缸蒸汽壓力的大小等。這些被控參數隨機干擾大，而且參數之間相互耦合，被控對象純滯後時間很長，即使高速紙機也有5～6分鐘的滯後時間。因此，只有藉助於微電子技術和電子計算機才能實現自動控制。
定量控制 由於定量和水分兩個參數相互耦合，它們的感測器在掃描架上應裝在一起，使測量值能反映紙張同一部位的狀況。在掃描架上還同時安裝有灰分、厚度、色度、透明度、光滑度等感測器。掃描架在壓光機的出口一側。為了使測量值能代表整個紙幅的情況，感測器沿掃描架作往復運動。將紙幅分為幾個採樣區（例如分成6個採樣區，共7個點），感測器每掃過一個區域，求一次滑動平均值，然後將這些測量值送往電子計算機與設定值進行比較，找出差值（偏差），經過控制和解耦運算之後，發出控制信號，使紙漿流量控制系統動作，改變紙漿流量調節器的設定值。通過紙漿流量的改變使紙張定量保持穩定。另一方面，計算機發出的控制信號送到烘缸蒸汽壓力控制系統，去適當改變壓力調節器的設定值，使蒸汽調節閥協調動作，以保證水分不致在定量控制系統動作時發生變化。控制系統要消除紙漿流量、濃度和車速變化對定量的影響。
水分控制 電子計算機將水分感測器送來的測量信號與水分設定值進行比較,根據其偏差的大小和方向,通過運算發出控制信號，調整蒸汽調節閥的開度，使烘缸內的蒸汽壓力隨設定值變化，達到所要求的水分。另一路使紙漿調節閥協調動作，對定量和水分兩個參數進行解耦，使定量不受水分控制信號的影響。如某種原因使蒸汽壓力發生波動，沒等紙張水分發生變化，蒸汽壓力控制系統立即使蒸汽壓力回到原來值，大大減弱蒸汽壓力波動對水分影響。
灰分控制 紙張中的灰分是由所加入的填料（如滑石粉、碳酸鈣粉等）量來決定的。填料呈漿狀通過填料泵加入紙漿中，泵由直流電動機拖動，轉速由可控矽調速系統控制。當紙漿的灰分偏離設定值時，計算機根據灰分偏差量，通過可控矽調速系統使填料泵的轉速作相應改變，調節加入紙漿中填料量的大小，直到灰分回到設定值為止。
厚度控制 為保證紙頁厚度一致，在壓光機的出口側沿光輥的軸向裝有一排噴氣管，並分成數段。在各段噴氣管上裝著許多噴氣嘴，使溫度為10℃左右的冷風通過噴氣嘴射向壓光輥，對壓光輥進行冷卻。利用金屬具有熱脹冷縮的性質，用控制噴射冷風量的辦法，實現控制紙頁的厚度。噴射冷風量大的區段，壓光輥的溫度較低，直徑較小，因而該段加在紙頁上的線壓力較小，通過這裡的紙頁厚度增大。反之，減小對壓光輥某區段的冷風噴射量，則通過該段的紙頁厚度就會減小。
紙頁厚度感測器沿掃描架作往復運動時，每掃過一個區段就測出該段的紙頁厚度的平均值並送給計算機，計算機根據厚度測量值與設定值之間的偏差，控制冷風調節閥的開度，調節冷風噴射量，直到厚度回到設定值為止。如果每段紙頁的厚度都等於設定值，整幅紙的厚度就能均勻一致。
隨著微型計算機的廣泛採用，造紙生產自動化系統也已由單變數系統發展為多變數系統，控制技術、通信技術和計算機技術已有機地結合在一起，構成了更大規模的綜合自動化系統。
