一种云母浆在线浓度控制系统及方法与流程

本发明属于造纸生产浆液浓度检测技术领域，具体涉及一种云母浆在线浓度控制系统及方法。

背景技术：

纸浆是以植物纤维为原料，经不同加工方法制得的纤维状物质。可根据加工方法分为机械纸浆、化学纸浆和化学机械纸浆；也可根据所用纤维原料分为木浆、草浆、麻浆、苇浆、蔗浆、竹浆、破布浆等。又可根据不同纯度分为精制纸浆、漂白纸浆、未漂白纸浆、高得率纸浆、半化学浆等。一般多用于制造纸张和纸板。纸浆浓度是核验纸张质量的重要标准之一，其中，纸浆浓度受水流量、原料流量或人工操作的影响，造成纸浆的浓度不稳定，进而影响产品的质量。现有的纸浆浓度检测精度低，无法对纸浆浓度的高低做出进一步改善的措施，导致纸张成品质量受到不同程度的影响。

目前的检测技术均为在管道上增加光学或者其他原理探头，实时检测经过的溶液浓度，其在悬浮颗粒规则、均匀的情况下是能够反馈实际情况。然而，云母浆中的悬浮物为矿石鳞片，其对光线的折射效果不好，达不到稳定测量浓度的要求；其次，鳞片对检测探头的冲刷会对探头造成伤害，置于其中的设备损坏率非常高。基于以上情况，在云母行业中在线闭环控制云母浆浓度大多达不到工业应用的要求。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中云母浆液浓度检测效率低且成本高的问题。

为此，本发明提供了一种云母浆在线浓度控制系统，包括云母浆池，所述云母浆池上设有浆液进料口及浆液出料口，还包括浓度检测模块、浓度调节模块及中央控制器；

所述浓度检测模块包括用于采样称重的称重机构，所述称重机构与所述云母浆池通过采样管道连通，所述称重机构与所述中央控制器电连接；

所述浓度调节模块用于调节所述云母浆池的浆液浓度；

所述中央控制器用于接收所述称重机构的浓度检测信号并反馈控制所述浓度调节模块。

优选地，所述采样管道上设有采样阀，所述称重机构包括样品出料口，所述样品出料口上设有出样阀，所述采样阀及所述出样阀均与所述中央控制器电连接。

优选地，所述采样管道的入口端与所述云母浆池连通，出口端与所述称重机构连通，所述入口端的高度高于所述出口端的高度。

优选地，所述采样管道包括第一采样管道、第二采样管道及采样汇总管道，所述第一采样管道的入口端的高度高于所述第二采样管道的入口端的高度。

优选地，所述采样汇总管道管径大于所述第一采样管道管径与所述第二采样管道管径之和。

优选地，所述浓度检测模块包括浓度调节进水口，所述浓度调节进水口一端与外界清水连通，另一端与搜索云母浆池连通，所述浓度调节进水口上设有浓度调节阀，所述浓度调节阀与所述中央控制器电连接。

优选地，所述云母浆池内设有用于使浆液针旋转的搅拌器，所述采样管道的入口位于所述旋转的浆液内。

本发明还提供了一种云母浆在线浓度控制方法，包括：

浓度检测模块从云母浆池内取出部分样品进行称重检测以得到浆液浓度；

中央控制器根据浆液浓度实时发出反馈信号给浓度调节模块；

浓度调节模块根据所述反馈信号对云母浆池内注入清水以调节浆液浓度。

优选地，所述浓度调节模块包括浓度调节阀，所述浓度调节阀通过pid控制算法实时控制阀门开度。

优选地，浓度检测模块包括称重机构，所述称重机构内注满纯水后的质量为m1，称重机构内注满样品浆液后质量为m2，则浆液浓度为λ1＝(m2-m1)*100％/m2。

本发明的有益效果：本发明提供的这种云母浆在线浓度控制系统及方法，包括云母浆池，云母浆池上设有浆液进料口及浆液出料口，还包括浓度检测模块、浓度调节模块及中央控制器。浓度检测模块从云母浆池内取出部分样品进行称重检测以得到浆液浓度；中央控制器根据浆液浓度实时发出反馈信号给浓度调节模块；浓度调节模块根据反馈信号对云母浆池内注入清水以调节浆液浓度。该系统简单易操作，设备损耗低，成本低廉。使用本系统方案后，浓度控制效果稳定、可靠；设备可长时间保持正常运转；大大提高了云母纸产品质量。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明云母浆在线浓度控制系统及方法的功能模块示意图；

图2是本发明云母浆在线浓度控制系统及方法的结构框图；

图3是本发明云母浆在线浓度控制系统及方法的实物图；

图4是本发明云母浆在线浓度控制系统及方法的浓度检测模块的管道结构示意图。

附图标记说明：进料阀1，出料阀2，浓度调节阀3，第一采样阀4，第二采样阀5，采样汇总阀6，云母浆池7，称重机构8，出样阀9；

浆液进料口a，浓度调节进水口b，浆液出料口c，第一采样管道e，第二采样管道f，采样汇总管道g，样品出料口j。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明实施例提供了一种云母浆在线浓度控制系统，如图1所示，包括云母浆池7，所述云母浆池7上设有浆液进料口a及浆液出料口c，还包括浓度检测模块、浓度调节模块及中央控制器；所述浓度检测模块包括用于采样称重的称重机构8，所述称重机构8与所述云母浆池7通过采样管道连通，所述称重机构8与所述中央控制器电连接；所述浓度调节模块用于调节所述云母浆池7的浆液浓度；所述中央控制器用于接收所述称重机构8的浓度检测信号并反馈控制所述浓度调节模块。

先通过浆液进料口a往云母浆池7中输入浆液，具体可以通过浆液进料口a上的进料阀1来控制开度。当达到浆液量达到一定程度后关闭进料阀1或减小进料阀1的开度，然后开启浓度检测模块。先设定云母浆池7中的浆液浓度理想值为λ，允许的浮动值偏差d，通过浓度检测模块检测云母浆池7中的浆液浓度，具体通过采样称重对比法得到浓度当前值λ0。具体的称重法在后续会进一步详细介绍。然后中央控制器通过pid算法，即比例、微分及积分综合计算浓度调节值。将该浓度调节值作为反馈信号传递至浓度调节模块，浓度调节模块再对云母浆池7中的浆液浓度进行实时调节，待调节好后最后通过浆液出液口排出理想浆液。其中，浆液出液口上设有出料阀2，通过出料阀2的开与关来配合浆液的排出与检测。

优选的方案，所述采样管道上设有采样阀，所述称重机构8包括样品出料口j，所述样品出料口j上设有出样阀9，所述采样阀及所述出样阀9均与所述中央控制器电连接。如图2所示，采样阀开启，浆液样品从采样管道进入到称重机构8上进行称重。假设称重机构8其内部容积为v，该容积v内装满纯水后质量为m1，经实际采样注满浆液后得到的质量为m2，则当前的浆液的浓度λ0约为：

λ0＝(m2-m1)*100％/m2

为保证效果的代表性，可以在云母浆池7上布置多个浓度检测模块，通过各个浓度检测模块中的称重机构8进行称重检测采样，同时采集样品检测后取平均值。假设有n个浓度检测模块，则最后得到的当前浆液浓度为：

λ0＝(λ1+λ2……+λn)/n

优选的方案，所述采样管道的入口端与所述云母浆池7连通，出口端与所述称重机构8连通，所述入口端的高度高于所述出口端的高度。高度差便于浆液自动流入称重机构8内，可以省去不必要的抽取泵，节约成本。

优选的方案，所述采样管道包括第一采样管道e、第二采样管道f及采样汇总管道g，所述第一采样管道e的入口端的高度高于所述第二采样管道f的入口端的高度。如图2至图4所示，第一采样管道e及第二采样管道f均与云母浆池7中连通，其上分别设有第一采样阀4和第二采样阀5，且所有的阀门都通过中央控制器来进行控制。两个采样阀汇总后与采样汇总管道g连通，且连接处设置采样汇总阀6。采样时，采样汇总阀6关闭，先开启第一采样阀4和第二采样阀5，一定时间后关闭第一采样阀4和第二采样阀5，这时位于管道内的浆液体积一定，通过设计管道的大小及长度，便可使得该管道内的浆液体积刚好等于称重机构8的容积v。然后开启采样总阀将管道内的采样浆液全部流入称重机构8进行称重即可。

其中，第一采样管道e的高度高于第二采样管道f的高度，利用两处压差，保证开启过程中，管道内充满液体，即能保证取样的体积稳定一致。且每个浓度检测模块内的所有管道均具有一定的坡度，保证排出取样的浆液能顺利的全部排出至称重机构8内进行称重，从而减小因为管道内残留形成的偏差，提高了浓度检测精度。

优选的方案，所述采样汇总管道g管径大于所述第一采样管道e管径与所述第二采样管道f管径之和。有利于浆液快速排出且防止堵塞。

优选的方案，所述浓度检测模块包括浓度调节进水口b，所述浓度调节进水口b一端与外界清水连通，另一端与搜索云母浆池7连通，所述浓度调节进水口b上设有浓度调节阀3，所述浓度调节阀3与所述中央控制器电连接。由此可知，如图1所示，当检测到当前的浆液浓度出现变化时，根据采样的浓度值，实时调整浓度调节阀3的开度，通过注入清水来调节浆液的浓度即可。

优选的方案，所述云母浆池7内设有用于使浆液针旋转的搅拌器，所述采样管道的入口位于所述旋转的浆液内。云母浆池7内部溶液为逆时针方向旋流，当第一采样阀4和第二采样阀5开启时，云母浆池7内的浆液会对其进行冲刷，一方面防止阀门堵塞，另一方面还可以确保在采样阀关闭过程中不会出现空腔，进而提高最后的检测精度。

本发明实施例还提供了一种云母浆在线浓度控制方法，包括：浓度检测模块从云母浆池7内取出部分样品进行称重检测以得到浆液浓度；中央控制器根据浆液浓度实时发出反馈信号给浓度调节模块；浓度调节模块根据所述反馈信号对云母浆池7内注入清水以调节浆液浓度。

具体的采样过程如下：先打开样品出料口j将称重机构8内的样品排净，排净后关闭。关闭采样汇总管道g上的采样汇总阀6，然后开启第一采样阀4，一段时间后，开启第二采样阀5，一定时间后先关闭第一采样阀4，然后关闭第二采样阀5。待两个采样阀均关闭后，说明采样管道内已经填满了样品浆料。此时开启采样汇总阀6，样品浆料自动流入称重机构8内进行称重，得到采样重量，经过中央控制器计算后，然后通过pid算法来调节浓度调节阀3的开度，以此来调整云母浆池7中浆液浓度。如此反复即可。

浓度检测模块采用3个电动阀门控制一个纯管道系统，其内部容积为v，该体积纯水质量为m1，经实际采样得到的质量为m2，则溶液的浓度λ0约为：

λ0＝(m2-m1)*100％/m2

为保证效果的代表性，可于云母浆池7外侧对均匀分布n个浓度检测模块，同时采集，取平均值：

λ0＝(λ1+λ2……+λn)/n

采样此数值，将能滤除系统存在的个别偏差，对系统控制稳定性有更大的提升。

本发明的有益效果：本发明提供的这种云母浆在线浓度控制系统及方法，包括云母浆池，云母浆池上设有浆液进料口及浆液出料口，还包括浓度检测模块、浓度调节模块及中央控制器。浓度检测模块从云母浆池内取出部分样品进行称重检测以得到浆液浓度；中央控制器根据浆液浓度实时发出反馈信号给浓度调节模块；浓度调节模块根据反馈信号对云母浆池内注入清水以调节浆液浓度。该系统简单易操作，设备损耗低，成本低廉。使用本系统方案后，浓度控制效果稳定、可靠；设备可长时间保持正常运转；大大提高了云母纸产品质量。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。