置换蒸煮DCS控制系统及控制策略的研究

摘要：置换蒸煮制浆技术由于其显著的节能、环保性，在制浆行业具有广阔的前景。本文以四川银鸽竹浆纸业10万吨/年置换蒸煮制浆项目为背景，设计了置换蒸煮过程DCS控制系统。并针对置换蒸煮工艺特点及控制要求，对该系统要点提出了控制策略。

关键词：置换蒸煮 制浆 DCS 控制策略

中图分类号：TS733.2 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）10-0014-01

1 背景介绍

置换蒸煮制浆技术是新一代高效节能、环保的间歇式制浆技术，包括装料、初级蒸煮、中级蒸煮、升温/保温、置换回收和泵放六个步骤[1]。该技术利用多个贮存容器和热交换设备，实现化学品与热能的回收利用，提高能效利用率、降低污染[2]。

2 置换蒸煮DCS控制系统设计

由于置换蒸煮生产过程复杂、操作要求高，需要有一个功能强大的自动化控制系统。本文以四川银鸽竹浆纸业10万吨/年竹纤维置换蒸煮制浆项目为研究对象，采用先进的集散控制系统（DCS），置换蒸煮DCS硬件结构见图1。

置换蒸煮DCS系统硬件配置为：（1）DCS构架分为管理站、PLC现场控制站、现场数据采集3部分；（2）由于控制点数较多，控制器采用西门子公司S7-400 PLC；（3）以工业以太网为通信基础；（4）上位机采用STEP7 V5.3编程软件和Wincc V6.0组态软件实现管理、监控，监控画面如图2所示。

3 置换蒸煮控制策略的研究

针对置换蒸煮DCS控制重点及难点，现提出控制策略：

（1）置换蒸煮温度控制策略。温度是影响纸浆质量的重要因素，通常在蒸煮锅体设置上、中、下3个测温点，其温度测控点设置如图3所示[4]。

PLC通过控制循环液加热前后的温差来控制升温过程。若蒸煮锅内平均温度小于预定值，PLC通过伺服电机控制蒸汽阀打开继续升温，直至到达设定温度，则关闭蒸汽阀。若检测到蒸煮锅上下温度不一致时，则自动启动循环泵，使蒸煮液上下循环以调节药液的均匀性，从而保证蒸煮锅各位置温度的均匀性。

（2）置换蒸煮压力控制策略。作为影响成浆质量和生产安全的重要参数，置换蒸煮压力在不同阶段要求不同，如表1所示。

PLC利用PID算法自动调节排汽阀以保证出口集流管上的压力稳定。若蒸煮锅内压力检测值低于设定值，则迅速关闭排汽阀；若检测值高于设定值，则逐步打开排气阀。

（3）置换蒸煮时间控制策略。蒸煮时间的控制将直接影响碳水化合物降解程度和纸浆性能，非常关键。不同阶段置换蒸煮时间控制如表2所示。

4 结语

针对置换蒸煮特点及控制要求，本文对其DCS控制系统进行了设计。并分别从温度、压力、时间方面提出了针对性控制策略。

参考文献

[1]丁仕火，张铭锋等.DDS置换蒸煮系统RDH间歇蒸煮技术新进展[J].中国造纸，2005，24（6）：62-63.

[2]葛念超，许保华.全自动间歇式置换蒸煮系统的开发与应用[J].中国造纸，2009，30（14）：88-89.

[3]黄俊梅.置换蒸煮（DDS）过程蒸煮终点软测量的研究 [D].陕西科技大学硕士学位论文，2011.6.

[4]侯晓虎，汤伟等.基于DCS的顺序控制在置换蒸煮过程中的应用[J].造纸科学与技术，2012，（3）.