Файл: Смирнов А.А. Основы автоматизации целлюлозно-бумажного и лесохимического производств учебник для техникумов.pdf

на отбелку (этот расход регулируется ПИ-регулятором уровня). Расход воды и пара на весь отдел измеряется показывающими, са­ мопишущими и интегрирующими расходомерами. Давление пара перед смесителем определяется техническим трубчато-пружинным манометром.

Регулирование концентрации массы лежит в основе автомати­ зации отбельного процесса и осуществляется ПИ-регуляторами концентрации, которые устанавливаются перед первой башней хло­ рирования, после сгустителей, перед вихревыми ловушками, после бассейна для беленой целлюлозы на ее выходе в сушильный отдел и в других местах.

Измерение концентрации водородных ионов в растворах от­ бельного отдела также имеет важное значение. В качестве при­ мера можно указать на измерение pH кислой целлюлозы, удаля­ емой из башен хлорирования. При установившемся нормальном режиме хлорирования значение pH кислой целлюлозы должно быть равно 2,1—2,3. В случае снижения кислотности, что будет харак­ теризоваться увеличением pH, количество хлора, поступающего в башню хлорирования, должно быть увеличено, а при увеличении кислотности хлорированной массы и снижении значения pH по сравнению с указанным поступление хлора следует уменьшить. Отсюда очевидна важность измерения pH целлюлозы в этой точке и необходимость автоматического регулирования pH целлюлозы после башен хлорирования.

Обязательным также является измерение и регулирование pH облагороженной массы, pH массы после башни промывки, pH бе­ леной массы и pH массы после кисловки. Во всех этих точках ис­ пользуются ПИ-регуляторы. Устанавливаются приборы для опре­ деления окислительного потенциала во время отбелки.

Процессы в башне облагораживания и в башнях гипохлоритной отбелки контролируются также по температуре в нижней и верхней частях башен. Для измерения температуры в башнях служат мед­ ные термометры сопротивления в комплекте с логометрами или электронными уравновешенными мостами.

Автоматизация процессов сушки целлюлозы. Сушка целлюлозы производится на пресспатах в сушильном отделе. Высота уровня массы в машинных бассейнах измеряется пьезометрическими уровнемерами.

Регулирование концентрации массы выполняется перед подачей массы на вихревые ловушки. При этом регулятор концентрации с плоским поплавком, с изогнутой трубкой или другого типа уста­ навливается непосредственно за смесительным насосом с тем, чтобы регулирующий клапан воздействовал на подачу регистровой воды в массу перед смесительным насосом.

Расход пара на каждый пресспат и общий расход свежей воды контролируются расходомерами переменного перепада с камер­

242

ными диафрагмами, а расход целлюлозной массы — электромаг­ нитными расходомерами.

Для обеспечения постоянного режима сушки целлюлозной папки устанавливаются ПИ-регуляторы давления и температуры пара в главном трубопроводе.

Поступление пара из паровой магистрали в отдельные группы сушильных цилиндров регулируется таким образом, чтобы подъем температуры целлюлозной папки производился медленно и плавно

лозной папки испаряется наибольшее количество воды. Наимень­ шее количество пара расходуется в последней группе цилиндров. Исходя из этого, автоматическое регулирование процесса сушки по влажности целлюлозной папки обычно ведется путем ПИ-регу- лирования подачи пара в последнюю группу сушильных цилин­ дров.

Разрежение в отсасывающих ящиках и отсасывающих гауч-ва- лах контролируется показывающими вакуумметрами с трубчатой пружиной.

Автоматизация сульфатцеллюлозного производства

Автоматизация процесса периодической варки. Преимущество сульфатного способа — возможность переработки любого вида растительного сырья и регенерация химикатов путем выпаривания и сжигания отработанного щелока; недостаток — выделение газов с неприятным запахом. Комплексная автоматизация процесса пе­ риодической сульфатной варки способствует разработке наиболее целесообразного для местных условий температурного графика варки, обеспечивающего производство максимального количества целлюлозы требуемого качества при наименьшей затрате химика­ тов, выдерживание равномерного потребления пара, уменьшение числа бракованных варок, снижение себестоимости выпускаемой целлюлозы.

В х о д н ы м и п е р е м е н н ы м и в е л и ч и н а м и п е р и о д и ­ ч е с к о й в а р к и являются: размер и влажность щепы; порода древесины; количество щепы и степень eg уплотнения в котле при загрузке; состав, концентрация и количество варочного щелока; начальная температура щелока и щепы; температура и давление

идавление заварки и варки; количество выработанной целлюлозы

исодержание в ней лигнина. Содержанием лигнина характеризуется степень провара или жесткость целлюлозы. Многочисленность входных и выходных величин усложняет построение статических характеристик варочного котла как объекта регулирования и за­ трудняет нахождение коэффициента усиления по контурам регули­ рования.

На рис. 92 приведена упрощенная функциональная схема авто­ матизации варочного цеха с периодической варкой целлюлозы сульфатным способом.

Влажность щепы, состав и концентрация щелока определяются лабораторными методами. Взвешивание щепы, загружаемой в ко­ тел, в простейшем случае осуществляется транспортными или ков­ шовыми весами, снабженными счетчиками. Более совершенными, но и более сложными являются дистанционные методы взвешива­ ния при помощи массомеров или тензометров (поз. 1). Примене­ ние манометрического массомера сопряжено с трудностями уста­ новки его под опору котла 1 и учетом влияния на результаты измерения трубных коммуникаций котла. Использование тензо­ метров, наклеиваемых на опору котла и воспринимающих ее статические деформации, более оправданно в смысле простоты установки первичного преобразователя. Однако сложность экс­ плуатации электронной измерительной части тензометрического массомера сводит к минимуму это преимущество.

Основными устройствами автоматического управления вароч­ ным процессом являются дозаторы белого (поз. 2) и черного (поз. 3) щелоков, программный регулятор температуры (поз. 4) и регулятор интенсивности терпентинных сдувок (поз. 5).

Дозирование щелоков в простейшем случае осуществляется посредством дистанционного управления регулирующими клапа­ нами. При этом первичные преобразователи уровнемеров устанав­ ливаются в мерниках щелока 7 и 8, а измерительные приборы, показывающие высоту уровней, монтируются на щите. По показа­ ниям этих приборов вначале заполняется щелоком соответствую­ щий мерник, а затем щелок сливается в варочный котел. Для уменьшения погрешности, вызываемой запаздыванием системы из­ мерения уровня и дистанционной передачи показаний, скорость опорожнения мерника посредством системы дистанционного управ­ ления снижается незадолго перед прекращением слива щелока.

Для автоматического дозирования в уровнемере должно иметься электроконтактное устройство, которое воздействует на ис­ полнительный механизм в тот момент, когда необходимо прекра­ тить подачу щелока в котел. Погрешность автоматической дози­ ровки за счет неточности установки задания электроконтактным устройством постоянства скорости заливаемого щелока и запазды­ вания в отсечке потока несколько выше по сравнению с дозиров­ кой посредством дистанционного управления. Однако автомати­ ческая дозировка является предпочтительной, так как облегчает работу обслуживающего персонала.

Для варочных котлов с непрямым обогревом существует опре­ деленное соотношение между температурой щелока по выходе его из подогревателя 2 и средней температурой содержимого котла при некотором разбросе температур по высоте котла. Вследствие достаточно большой скорости циркуляции щелока передаточное запаздывание системы невелико и поэтому регулирование темпера­ туры варки сводится к регулированию температуры подогреваемого

244

Рис. 92. Упрощенная функциональная схема автоматического контроля и регулирования процесса перио­ дической варки сульфатной целлюлозы

і

щелока. Объектом регулирования является подогреватель, в ко­ тором температура щелока поддерживается программным ПИрегулятором (поз. 4) путем воздействия на подачу греющего пара. Выбор режима работы программного регулятора усложняется не­ равномерностью потребления тепла котлом. Регулирование темпе­ ратуры щелока осложняется при колебаниях температуры и дав­ ления перегретого пара, т. е. его теплосодержания. Вместе с тем наличие значительного самовыравнивания объекта способствует процессу регулирования.

Во время заварки в котле щепа усиленно прогревается и про­ питывается, из ее пор выделяется воздух, а затем образуются летучие продукты — скипидар, метиловый спирт и др. При появ­ лении воздуха и газов их парциальные давления складываются с давлением водяного пара и температура и давление парогазовой смеси в верхней части котла перестают соответствовать кривой на­ сыщения пара. Для удаления воздуха и газов из котла, используя автоматический регулятор, производят так называемую скипидар­ ную, или терпентинную, сдувку (в емкости 3, 4, 5, 6), причем тем интенсивнее, чем больше газов и воздуха в котле. Наиболее ра­ ционально сдувку проводить по соотношению между температурой и давлением в верхней части котла. Регулирование сдувок затруд­ няется вследствие частого забивания волокном сетки верхнего конуса котла, и поэтому регулятор должен обеспечивать система­ тическую автоматическую продувку паром этой сетки. Кроме того, этот регулятор, помимо терпентинных сдувок, должен производить конечную сдувку.

Для уменьшения потерь пара со сдувками следят за тем, чтобы действительная температура поддерживалась ниже температуры насыщения. Задача регулирования интенсивности сдувок решается либо установкой программного ПИ-регулятора температуры (поз. 5), либо программного ПИ-регулятора давления. В первом случае в комплекте регулятора используется либо манометри­ ческий термометр, либо термометр сопротивления с электронным уравновешенным мостом с пневматическим выходом, а также про­ граммный задатчик, профиль кулачка которого выполнен в соот­ ветствии с графиком изменения температуры по кривой насыщения пара. Во втором случае термометр заменяется манометром, изме­ ряющим давление в нижней части котла, и регулятор действует в комплексе с программным регулятором температуры. Более ра­ циональным является первый способ, так как при реализации вто­ рого способа неизбежны трудности в синхронизации по времени задающих воздействий обоих программных регуляторов.

Для продувки паром сдувочной сетки устанавливается отдельный регулятор двухпозиционного действия (поз. 6), периодически за­ крывающий сдувочную линию и открывающий паровую линию для продувки решетки с целью достижения на ней заданного перепада давлений в результате освобождения ее отверстий от волокна.

При варочном цикле продолжительностью менее 4 ч часто вза­ мен программного регулятора температуры применяют ПИ-регуля­

246