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                造纸工业中自动控制技术的应用

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                [摘要]通过对比自动控制技术与传统控制技术,分析自动控制技术在造纸工业中应用的重要作用,分析国内外自动控制技术在造纸工业中的应用,最后阐述该应用的发展趋势,期望能够为自动控制技术在造纸工业中的发展提供一定的参考。

                [关键词]自动控制;造纸工业;控制算法;电动机

                引言

                造纸工业,不同于一般的日用消费品工业,它是资金、技术、资源、能源密集型的行业,连续、高效的生产才能使规模效益得以体现[?#20445;蕁?#38543;着我国工业的飞速发展,造纸工业也进入了快速发展期。过去?#20445;?#24180;我国造纸行业实现了“国产替代进口,并成为净出口国”的转变[2],这不仅体现了纸张产量的增加,更体现了造纸工业的充分发展,是造纸产量、质量的综合提升,是造纸工业发展进入新阶段的标志。在经济全球化的驱动下,市场迸发出新的活力与生机,与此同时,企业面临的市场竞争也更加残酷,造纸行业也不例外。为了消化增支减利的各种因素,克服经济下行带来的风险,为企业降本增效,先进自动控制技术和产品的引入与开发,显得至关重要。

                1自动控制技术应用的必然性

                随着社会生活水平的提高,客户对纸的消耗量有增无减,并且对纸的质量提出了更高的要求,一定程度上加大了生产强度和难度,增加了生产成本。与此同时,环保的概念深入人?#27169;?#36825;使得传统制浆造纸企业不仅面临成本压力,更需为环保贡献一分力量。“20?#20445;步?#32440;、生物燃料及网络计量高峰论?#22330;?#32473;了上述问题以解答。霍尼韦尔推出“经得起未来考验适用于?#27426;?#21464;化世界的解决方案?#20445;?#21363;将自动控制新技术用于造纸过程中的测量和控制。与传统“人工控制”不同,传统控制方式以人的大脑为控制中?#27169;?#20381;托于长时间经验积累下的灵活反应和操作技巧,对工人依赖程度高,生产误差大,且人力劳动价值?#27426;?#25552;高,这也给生产成本增添了负担[3]。而自动控制技术以传感器作为检测装置,将可编程控制器作为数据处理核?#27169;?#32467;合先进算法,完成信号的采集、传递、处理及控制,用更高精度的电气传动控制系统与生产过程和目标相匹配。在此基础上建立的集成化信息?#25945;ǎ?#26356;是增强了用户与系统之间的互动性,逐步实现远程操作、实时监测、及时?#25910;险?#26029;与排除的功能[4]。自动控制技术,因“能够适应未来的需求?#20445;?#24212;用于造纸工业成为必然。

                2自动控制技术在造纸工业中的应用

                2.1纸张生产过程控制系统(?#27169;茫櫻?#38543;着我国科学技术的?#27426;?#21457;展,造纸行业的自动化水平也越来越高,?#27169;茫?#31995;统越来越被造纸行业广泛应用,?#27169;茫?#25511;制系统的应用,很大程度提高了相关造纸设置的控制精度,保证了设备的稳定运行及各?#21487;?#20135;工艺参数的稳定控制。使得造纸行业管理工作更为明确,促进了我国造纸行业的现代化发展。

                2.2纸张质量控制系统(QCS)QCS技术是综合现代的感应技术,计算机应用技术,现代自动控制技术、精密机械制造技术的一个系统工程技术。纸张生产中的QCS系统主要控制产品的质量指标,其中最基本的为定量和水分,根据纸张的种类不同还有灰分、厚?#21462;?#36879;气度等指标。通过质量控制系统,提高纸质,以达到增加收益的目的。

                2.3纸机传动控制系统(?#27169;遙桑鄭牛櫻?#26681;据造纸机的发展趋势,?#32440;?#27573;以及未来,造纸机都将向着高速大型的方向在发展,而这个高速必须要依靠电动机的高速?#35789;?#29616;。随着电力电子变流技术的迅速发展,现在造纸机控制系统中多使用的是交流调速系统,交流电动机具有非线性,因此控制好交流电动机成为控制系统设计的重点[?#25285;叮蕁?

                3造纸工业自动控制发展趋势

                20世纪70年代,自动控制以其优良的性能在工业生产制造控制中崭露?#26041;牽?#24456;快在造纸生产中得到推广应用,但在技术与?#23548;?#19978;还比较简单,只用于基本控制,随着造纸工业的?#27426;?#21457;展,自动控制系统?#27426;?#21019;新,先进算法的引入,以及精密控制的实现,加速了自动控制系统的发展。

                3.1先进算法的引入传统闭环控制,具有一定“自?#21307;?#27491;”的能力,但对系统模型建立的要求相对严格,且参数选定后不再随环境更改。考虑到质量控制系统等模块中具?#20889;?#26377;惯性的滞后环节,传统的?#26657;桑?#25511;制难以适合这种控制对象。先进算法的出现,完成了“参数识别”的功能,使系统能够根据环境变化自动修正控制系统参数。谢仕宏等[7]提出了一?#32440;校桑?#25511;制与模糊控制相结合的模糊自适应?#26657;桑?#25511;制,通过在线修正?#26657;桑?#21442;数,实现了对扰动的快速平稳调节。

                3.2精密的电机拖动控制系统纸制品?#27426;?#34893;生,造纸机多元化发展,要求在更换生产?#20998;?#26102;造纸机的工作车速可以灵活调节,即电动机拥有较硬的机械特性和较大的调速范围。同时,在生产过程中,面对电源的电压、频率波动以及造纸机负荷的变化、机械传动?#32771;?#38382;题等扰动,保持稳定的车速,也成为电机拖动系统控制得更为精密的推动力。

                4结语

                自动控制技术应用于造纸工业是工业和经济发展的必然,有利于全面提高我国造纸企业的技术水平。通过提高生产过程的自动化程度,稳定产?#20998;?#37327;,提高生产效率,降低生产成本,获得更好的经济效益,最大限度地减少污染,节约能源,有利于绿色经济发展。

                [参考文献]

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                [3]黄秀娥,张伟.张力自动控制技术在造纸机械中的应用[J].华东纸业,20?#20445;常矗矗ǎ担海担常担叮?

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                [7]谢仕宏,姜丽波,刘国栋.模糊自适应?#26657;桑?#25511;制算法在纸机烘缸蒸汽系统中的应用[J].化工自动化及仪表,2007,34(?#20445;海常常常叮?

                作者?#21644;跫言?卢?#30740;?单位:?#19981;?#22823;学电气工程与自动化学院

                江苏造纸杂志责任编辑:张雨    阅读:人次
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