专利名称：稀释水水力式流浆箱控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种稀释水水力式流浆箱控制系统，包括稀释水水力式流浆箱本 体控制子系统和纸幅定量横向控制子系统，可实现对稀释水水力式流浆箱总压、浆位、浆网 速比、边流、进稀释水与进稀白浆之间的差压、唇板温度、唇板开度和横幅定量等的有效控 制。
背景技术：
流浆箱是造纸机的关键部件，是连接“备浆流送”和“纸页成形”两部分的关键枢 纽，决定纸幅横幅定量的分布，影响纸幅成形的质量，被称为造纸机的“心脏”。随着纸机车 速的不断提高，流浆箱由敞开式发展到气垫式、半水力式和水力式。对于抄造车速超过500 米/分的纸机，一般需要配备水力式流浆箱。流浆箱的主要作用是布浆、勻浆和喷浆。对于 带稀释水的水力式流浆箱而言，其主要控制参数是流浆箱总压、浆位、浆网速比、边流、进稀 释水与进稀白浆之间的差压、唇板温度等。控制总压的目的是为了获得均勻的从流浆箱喷 到网上的纸浆流量和流速；控制浆位的目的是为了获得适当的纸浆流域，以减少横流和浓 度的变化，产生和保持可控的喘流以限制纤维的絮聚；控制浆网速比的目的是为了获得理 想的纤维定向分布，提高纸张的抗张抗拉强度和耐折度；控制边流的目的是为了补充纸幅 两边纤维分布量，防止纤维向纸幅两边散流；控制稀释水与方锥管稀白浆差压的目的是为 了保证稀释水能够根据横幅定量调节的需要平稳地注入箱体束管；控制唇板温度的目的是 为了防止箱体唇板部变形。目前，国内造纸机装备的水力式流浆箱一般都是从国外进口的(如芬兰维美德产 品)，不但流浆箱本体价格昂贵，一般都在两千万元以上，而且配套的控制系统价格也相当 高，一般不低于五百万元。国产水力式流浆箱刚刚投放市场，不但综合性能与国外先进产品 有相当大的距离，而且控制方案也尚不成熟，目前处于开发试用阶段。
发明内容为了对稀释水水力式流浆箱进行有效控制，本实用新型提供一种稀释水水力式流 浆箱控制系统，该控制系统能够对稀释水水力式流浆箱本体和纸张横幅定量进行有效控 制，使流浆箱获得良好的布浆、勻浆和喷浆效果；是一种高性价比的流浆箱控制系统。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是稀释水水力式流浆箱控制系 统，包括稀释水水力式流浆箱本体及设置在稀释水水力式流浆箱本体上的进浆方锥管，在 进浆方锥管上分别连通有进稀释水管线、进稀白浆管线和出边流管线；在稀释水水力式流 浆箱本体尾部的上唇板上设置有唇板开度微调控制装置，下唇板相邻有真空伏辊；上、下唇 板上分别设有与热水罐相连通的循环水管线；在稀释水水力式流浆箱本体的上部分别连通 有进压缩空气管线和出气管线；热水罐上设置有补充水管线；其特征在于在稀释水水力 式流浆箱本体及周边连接管线上设置有差压、总压、边流、浆位控制回路，在进稀释水管线 所设稀释水阀上连接有定量横向控制装置，在唇板上设置有温度控制回路以及在热水罐上设置有液位控制回路。所述差压控制回路由差压变送器DPT与PID调节器PdIC-Ol及稀释水泵相连构 成；差压变送器DPT分别设置在进稀释水管线、进稀白浆管线上。所述进稀释水管线上依次连通有稀释水泵及进稀释水方锥管，进稀释水管线经稀 释水阀与进浆方锥管连通，差压变送器DPT设在稀释水泵及进稀释水方锥管之间的管线上 并与PID调节器PdIC-Ol及稀释水泵电连接。所述进稀白浆管线上依次连通有冲浆泵及压力筛，差压变送器DPT设在压力筛出 口管线上并与PID调节器PdIC-Ol电连接。所述总压控制回路由网速信号变送器WT、压力变送器PT分别与PID调节器 PIC-Ol电连接再与冲浆泵相连构成，网速信号变送器WT设置在真空伏辊上，压力变送器PT 设置在稀释水水力式流浆箱本体尾部。所述边流控制回路由两个流量变送器FT分别与各自相应的PID调节器FIC-Ol电 连接并与相应的流量调节阀相连构成，两个流量变送器FT分别设置在流浆箱进浆方锥管 两侧与稀释水水力式流浆箱本体唇板之间连通的两个出边流管线上。所述浆位控制回路由液位变送器LTl与PID调节器LIC-Ol及进压缩空气管线上 的罗茨风机相连构成，液位变送器LTl设置在稀释水水力式流浆箱本体底部并与PID调节 器LIC-Ol电连接。所述温度控制回路由温度变送器TTl和TT2分别与PID调节器TIC-Ol电连接并 与电加热器相连构成，温度变送器TTl设置在循环水管线所设循环泵与循环水手动调节阀 之间的管线上，温度变送器TT2设置在冲浆泵出口管线上。所述液位控制回路由液位变送器LT2与PID调节器LSA-02电连接并与补充水管 线上的补充水阀相连构成，液位变送器LT2设置在热水罐罐体中。本实用新型的有益效果是，带稀释水的稀释水水力式流浆箱通过浓度调节，解决 了传统的通过调节唇口弯曲变形来调节纸机横幅定量偏差的方法，实现了纸机横幅定量调 节，在新闻纸、书写纸、轻量涂布纸、超压纸、薄页纸、瓦楞芯纸、多层纸板、挂面纸板等多种 产品中都获得了成功应用。稀释水水力式流浆箱在其阶梯扩散器管束之间沿横向方向按适 当的间隔排布浓度微调器，稀释水经微调器在此注入流道。在稀释水流浆箱中，进入布浆总 管的浆流浓度和流量是恒定的，当纸页横幅上某处的定量偏离标准定量时，向对应于该处 的阶梯扩散管的上游增加或减少稀释水的注入，调节该处的浆流量与白水量的比率，即调 节该处的浆料浓度，从而保持纸页全幅横向定量的均勻一致。因此，欲使稀释水水力式流浆 箱发挥其优良的布浆、勻浆和喷浆，必须对其总压、浆位、浆网速比、稀释水与方锥管稀白浆 之间的差压等重要参数进行有效控制。通过在稀释水水力式流浆箱本体及连接管线上安装温度、压力、流量、差压、液位 等变送器和变频器、调节阀，配置以PLC和上位计算机组成的控制系统，开发相应的控制系 统应用软件，实现对稀释水水力式流浆箱的自动控制，使其获得良好的布浆、勻浆和喷浆效
^ ο
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。[0017]
图1是本实用新型涉及的稀释水水力式流浆箱本体控制系统控制结构示意图。图中1、冲浆泵；2、压力筛；3、进浆方锥管；4、稀释水泵；5、进稀释水方锥管；6、 稀释水阀；7、定量横向控制装置；8、稀释水水力式流浆箱本体；9、唇板开度微调控制装置； 10、PID 调节器 PIC-Ol ；11、PID 调节器 PdIC-Ol ；12、PID 调节器 LIC-Ol ；13、PID 调节器 FIC-Ol ；14、PID调节器TIC-Ol ；15、罗茨风机；16、真空伏辊；17、热水循环泵；18、热水罐； 19、电加热器；20、PID调节器LSA-02 ；21、循环水手动调节阀；22、流量调节阀(2只)；23、 出气阀；24、补充水阀。
具体实施方式
如
图1所示，该稀释水水力式流浆箱控制系统包括稀释水水力式流浆箱本体8及 与稀释水水力式流浆箱本体8进浆侧连通的进稀白浆方锥管3，在稀释水水力式流浆箱本 体8的出浆侧为唇板；在流浆箱进浆方锥管3上分别连通有进稀释水管线、进稀白浆管线和 出边流管线；在稀释水水力式流浆箱本体8尾部的上唇板上设置有唇板开度微调控制装置 9，与下唇板相邻有真空伏辊16 ；上唇板和下唇板上分别设有与热水罐18相连通的循环水 管线；在稀释水水力式流浆箱本体8的上部分别连通有进压缩空气管线和出气管线；热水 罐18上设置有补充水管线；其中在上述稀释水水力式流浆箱本体8周边及各管线上设置 6个控制回路和1个横向控制装置，该6个控制回路分别为差压、总压、边流、浆位控制回路， 在唇板上设置有温度控制回路，在热水罐18上设置有液位控制回路，一个横向控制装置为 与稀释水阀6连接的定量横向控制装置7 ；从而对稀释水水力式流浆箱总压、浆位、浆网速 比、边流、稀释水与稀白浆之间的差压、唇板温度等参数进行有效控制。1、差压控制回路差压控制回路分两路设置，在流浆箱进浆方锥管3入口管线(进稀白浆管线)与 进稀释水方锥管5入口管线(进稀释水管线)之间设置有差压控制回路，该回路由安装在 流浆箱进稀白浆管线和进稀释水管线上的差压变送器及安装在进稀释水管线上的稀释水 泵4组成；在进稀白浆管线及进稀释水管线上各安装有一差压变送器DPT传感探头并与 PID调节器PdIC-Ol 11及稀释水泵4相连构成差压控制回路。进稀释水管线上依次连通有稀释水泵4及进稀释水方锥管5，该进稀释水管线经 稀释水阀6控制进稀释水加入量和流速，并与进浆方锥管3连通，差压变送器DPT设在稀释 水泵及进稀释水方锥管之间的管线上并与PID调节器PdIC-Ol及稀释水泵电连接。进稀白浆管线为连通在进浆方锥管3进口端的另一路管线，该进稀白浆管线上 依次连通有冲浆泵1及压力筛2，差压变送器DPT设在压力筛出口管线上并与PID调节器 PdIC-Ol电连接。在稀释水水力式流浆箱本体8的进浆方锥管3进口处和进稀释水方锥管5进口处 之间安装一差压变送器DPT，用来测量稀释水水力式流浆箱本体8进稀释水和进浆之间的 差压，与差压设定值比较，通过差压控制回路的PID调节器PdIC-Ol 11发出控制信号，调节 进稀释水泵4变频器输出频率，从而改变稀释水泵4转速，达到调节稀释水注入量的目的， 使进稀释水方锥管5内稀释水的压力能跟随进浆方锥管3内稀白浆浆压的变化，从而使稀 释水能稳定地加入到稀释水水力式流浆箱本体8的箱体内。差压设定值通过人工根据工艺 要求设定。
5[0025]2、总压控制回路总压控制回路包括网速信号变送器WT、压力变送器PT、冲浆泵1及PID调节器 PIC-0110。总压控制回路装置分两路设置在稀释水水力式流浆箱本体8出浆侧底部安装 有压力变送器PT，在造纸机真空伏辊16上安装有网速信号变送器WT，网速信号变送器WT、 压力变送器PT分别与PID调节器PIC-Ol 10电连接并与冲浆泵1相连构成总压控制回路。在稀释水水力式流浆箱本体8尾部靠近唇板一侧的底部安装一压力变送器PT，用 来测量稀释水水力式流浆箱本体8的总压，与总压设定值比较，通过总压控制机构的PID调 节器PIC-Ol 10发出控制信号，调节冲浆泵1变频器输出频率，从而改变冲浆泵1转速，达 到调节对稀释水水力式流浆箱本体8喷到网上的纸浆流量和流速进行控制的目的。总压设 定值既可以通过人工根据工艺要求设定，也可以通过浆网速比计算得到。在真空伏辊16上设置网速信号变送器WT，保持一恒定的浆网速比，实现浆速对成 形网网速的自动跟踪。3、边流控制回路(2个PID调节器)边流控制回路包括流量变送器FT、流量调节阀22及PID调节器FIC-Ol 13。在稀 释水水力式流浆箱本体8两侧进浆方锥管3与稀释水水力式流浆箱本体8唇板之间连通的 出边流管线上设置有两个流量变送器FT，该出边流管线上安装有流量调节阀FVl (FV2) 22， 两个流量变送器FTl (FT2)分别与PID调节器FIC-Ol (02) 13电连接并与流量调节阀相连构 成边流控制回路。边流控制回路分两路设置在稀释水水力式流浆箱本体8左右两侧的边流管线上 分别安装有两个流量变送器FTl (FT2)和两个流量调节阀FVl (FV2) 22，通过两个PID调节器 FIC-Ol (02) 13的控制信号来改变流量调节阀FVl (FV2) 22的开度来调节成形网两侧的稀白 浆边流流量，防止刚刚从稀释水水力式流浆箱本体8喷到成形网两侧的尚未完全定向的纤 维向成形网两侧扩散。达到补充纸幅两边纤维分布量，防止纤维向纸幅两边散流目的。边 流流量的设定值既可以通过人工根据工艺要求设定，也可以通过浆网速比计算得到。4、浆位控制回路浆位控制回路包括液位变送器LT1、罗茨风机15及PID调节器LIC-Ol 12。在稀 释水水力式流浆箱本体8混合室底部安装有液位变送器LTl，液位变送器LTl与PID调节器 LIC-Ol 12及稀释水水力式流浆箱本体8上部分别连通的进压缩空气管线上的罗茨风机15 电连接构成浆位控制回路。在稀释水水力式流浆箱本体8混合室一侧墙板的底部安装有一液位变送器LT1， 在与稀释水水力式流浆箱本体8顶部进压缩空气管线上安装有罗茨风机15 ；用来测量稀 释水水力式流浆箱本体8的液位，与液位设定值比较，通过浆位控制回路的PID调节器 LIC-0112发出控制信号，调节罗茨风机15变频器输出频率，从而改变罗茨风机15的转速， 通过调节压缩空气进气量来保持稀释水水力式流浆箱本体8混合室内浆位的稳定。浆位设 定值通过人工根据工艺要求设定。当车速大于600m/Min时，需要将罗茨风机15换成空压 机，变频器需要换成调节阀门。在该稀释水水力式流浆箱本体8顶部的出气管线上设有出 气阀23。5、温度控制回路温度控制回路包括分别安装在热水循环泵17出口循环水管线上及冲浆泵1出口管线上的温度传感器、电加热器19和PID调节器TIC-Ol 14。在冲浆泵1出口管线和热水 循环泵17出口管线上分别安装有一只温度传感器TTl和TT2，温度变送器TTl和TT2与PID 调节器TIC-Ol 14电连接并与安装在热水罐18内的电加热器19相连构成温度控制回路。在冲浆泵1出口管线上和循环热水泵17出口管线上分别安装一只温度变送器TTl 和TT2，用于检测冲浆泵1出口管线内稀白浆的温度Tl和循环热水泵17出口管线内热水的 温度T2，根据这两个温度的差值T2-T1并通过PID调节器TIC-Ol 14来调节热水罐18的电 流，从而调节T2的数值，使得T2-T1尽可能为零，使稀释水水力式流浆箱本体8的唇板温度 一直保持与其喷浆温度一致，减少因温差而导致的唇板变形，使纸机横幅定量和厚度分布 一致。6、液位控制回路液位控制回路包括液位变送器LT2、补充水阀24及PID调节器LSA-02 20。液位 变送器LT2设置在热水罐18罐体中，液位变送器LT2与PID调节器LSA-02 20电连接并与 补充水管线上的补充水阀24相连构成液位控制回路。PID调节器LSA-02 20通过热水罐18侧壁上安装的液位变送器LT2及补充水管线 上设置的补充水阀24，控制补充水阀24开度来调节热水罐18的水位，从而使其液位保持稳定。本实用新型的原理是低浓稀白浆经由冲浆泵1和压力筛2进入稀释水水力式流浆箱本体8进稀白浆方 锥总管3，稀释水经由稀释水泵4进入稀释水水力式流浆箱本体8进稀释水方锥总管5，再 通过稀释水阀6 (数量由纸幅幅宽确定)进入稀释水水力式流浆箱本体8进稀白浆方锥总 管3的阶梯扩散器各束管，进行稀白浆的二次调浓。二次稀释调浓后的稀白浆经过稀释水 水力式流浆箱本体8的混合室后进入方变圆束管，然后通过流浆箱唇板喷射到成形网上， 完成勻浆、喷浆和纸幅的成形全过程。为了保证勻浆、喷浆和纸幅成形的质量，设置了总压 控制回路(包括PID调节器PIC-Ol 10)、差压控制回路(包括PID调节器PdIC-Ol 11)、浆 位控制回路(包括PID调节器LIC-Ol 12)、边流控制回路(包括两路PID调节器FIC-0113、 FIC-02 13)、唇板温度控制回路(包括PID调节器TIC-Ol 14)等控制回路以及纸幅定量横 向控制装置7和唇板开度微调控制装置9等。其中，对于总压控制回路(PIC-OllO)，检测 稀释水水力式流浆箱本体8总压和成形网网速，控制冲浆泵1变频器转速，从而保持一恒定 的浆网速比，实现浆速对成形网网速的自动跟踪；对于差压控制回路(PdIC-Ol 11)，检测 进稀释水和进稀白浆之间的差压，调节稀释水泵4变频器转速，使进稀释水和进稀白浆之 间的差压保持在50KPa-100KPa之间(具体设定值根据纸机车速而定，车速越高，设定值就 越大)，使得稀释水能够平稳加入；对于浆位控制回路(LIC-0112)，检测稀释水水力式流浆 箱本体8混合室内的浆位，控制罗茨风机15变频器转速，从而使浆位保持稳定(当车速大 于600m/Min时，需要将罗茨风机15换成空压机，变频器换成调节阀)；对于边流控制回路 (FIC-01 13)和(FIC-02 13)，检测稀释水水力式流浆箱本体8两测各边流管中的稀白浆流 量，控制相应的阀门开度，使得边流管流量保持稳定，边流管流量设定值由网速信号决定， 随网速信号的增加而增加；对于唇板温度控制回路(TIC-01 14)，检测冲浆泵1出口管线内 稀白浆的温度Tl和热水循环泵17出口管线内热水的温度T2，根差值T2-T1来调节热水罐 18内电加热器19的电流，从而调节T2的数值，使得T2-T1尽可能为零，即使流浆箱唇板温度与其喷浆温度保持一致，减少因温差而导致的唇板变形，使纸机横幅定量和厚度分布一 致；对于唇板开度微调控制装置9，系统设置有纵向和横向两个异步电机和现场操作按钮 箱，根据工艺需要，现场点动调节流浆箱上唇板开度；对于纸幅定量横向控制，系统设置有 数十只稀释水阀和稀释水阀中央控制单元，根据纸张质量控制子系统QCS传送来的定量横 幅控制信号来调节各稀释水阀的开度，来改变稀释水水力式流浆箱8箱体内对应区域的稀 白浆浓度，从而调节纸幅定量的横向分布。
权利要求稀释水水力式流浆箱控制系统，包括稀释水水力式流浆箱本体(8)及设置在稀释水水力式流浆箱本体(8)上的进浆方锥管(3)，在进浆方锥管(3)上分别连通有进稀释水管线、进稀白浆管线和出边流管线；在稀释水水力式流浆箱本体(8)尾部的上唇板上设置有唇板开度微调控制装置(9)，下唇板相邻有真空伏辊(16)；上、下唇板上分别设有与热水罐(18)相连通的循环水管线；在稀释水水力式流浆箱本体(8)的上部分别连通有进压缩空气管线和出气管线；热水罐(18)上设置有补充水管线；其特征在于在稀释水水力式流浆箱本体(8)及周边连接管线上设置有差压、总压、边流、浆位控制回路，在进稀释水管线所设稀释水阀(6)上连接有定量横向控制装置(7)，在唇板上设置有温度控制回路以及在热水罐(18)上设置有液位控制回路。
2.如权利要求1所述的稀释水水力式流浆箱控制系统，其特征在于所述差压控制回 路由差压变送器DPT与PID调节器PdIC-Ol(Il)及稀释水泵(4)相连构成；差压变送器DPT 分别设置在进稀释水管线、进稀白浆管线上。
3.如权利要求2所述的稀释水水力式流浆箱控制系统，其特征在于所述进稀释水管 线上依次连通有稀释水泵(4)及进稀释水方锥管(5)，进稀释水管线经稀释水阀(6)与进浆 方锥管(3)连通，差压变送器DPT设在稀释水泵(4)及进稀释水方锥管(5)之间的管线上 并与PID调节器PdIC-Ol (11)及稀释水泵(4)电连接。
4.如权利要求2所述的稀释水水力式流浆箱控制系统，其特征在于所述进稀白浆管 线上依次连通有冲浆泵(1)及压力筛(2)，差压变送器DPT设在压力筛(2)出口管线上并与 PID调节器PdIC-Ol (11)电连接。
5.如权利要求1或4所述的稀释水水力式流浆箱控制系统，其特征在于所述总压控 制回路由网速信号变送器WT、压力变送器PT分别与PID调节器PIC-Ol (10)电连接再与冲 浆泵(1)相连构成，网速信号变送器WT、压力变送器PT分别设置在真空伏辊(16)上及稀释 水水力式流浆箱本体(8)尾部。
6.如权利要求1所述的稀释水水力式流浆箱控制系统，其特征在于所述边流控制回 路由两个流量变送器FT分别与各自相应的PID调节器FIC-Ol (13)电连接并与相应的流量 调节阀(22)相连构成，两个流量变送器FT分别设置在流浆箱进浆方锥管(3)两侧与稀释 水水力式流浆箱本体(8)唇板之间连通的两个出边流管线上。
7.如权利要求1所述的稀释水水力式流浆箱控制系统，其特征在于所述浆位控制 回路由液位变送器LTl与PID调节器LIC-Ol (12)及进压缩空气管线上的罗茨风机(15) 相连构成，液位变送器LTl设置在稀释水水力式流浆箱本体(8)底部并与PID调节器 LIC-Ol (12)电连接。
8.如权利要求1所述的稀释水水力式流浆箱控制系统，其特征在于所述温度控制回 路由温度变送器TTl和TT2分别与PID调节器TIC-Ol (14)电连接并与电加热器(19)相连 构成，温度变送器TTl和TT2分别设置在循环水管线所设循环泵(17)与循环水手动调节阀 (21)之间的管线上及冲浆泵(1)出口管线上。
9.如权利要求1所述的稀释水水力式流浆箱控制系统，其特征在于所述液位控制回 路由液位变送器LT2与PID调节器LSA-02(20)电连接并与补充水管线上的补充水阀(24) 相连构成，液位变送器LT2设置在热水罐(18)罐体中。
专利摘要本实用新型公开了一种稀释水水力式流浆箱控制系统；包括稀释水水力式流浆箱本体及与流浆箱本体连通的进稀白浆方锥管，在流浆箱进稀白浆方锥管上分别连通有进稀释水管线、进稀白浆管线和出边流管线；在流浆箱本体上唇板上设置有唇板开度微调控制装置，下唇板相邻有真空伏辊；上、下唇板上分别设有循环水管线；在流浆箱本体的上部连通有进压缩空气管线和出气管线；热水罐上设置有补充水管线；其特征在于在流浆箱本体及其连接管线上设置有差压、总压、边流、浆位控制回路、稀释水阀上连接有定量横向控制装置，唇板、热水罐上设置有温度、液位控制回路，构成控制系统。该系统对稀释水水力式流浆箱进行有效控制，获得良好的布浆、匀浆和喷浆效果。
文档编号D21F1/04GK201620308SQ20102012172
公开日2010年11月3日 申请日期2010年3月2日 优先权日2010年3月2日
发明者刘文波, 李晓宁, 汤伟, 王孟效, 许德玉, 赵凯坤 申请人:陕西科技大学