Совершенствование процесса сушки бумаги на бумагоделательной машине с использованием имитационного моделирования

• Автор: Гринченко, Илья Александрович
• Шифр специальности: 05.21.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Анализ работы сушильной части бумагоделательной машины
1.1 Характеристика производства бумаги
1.2 Автоматизация процесса сушки бумажного полотна
1.3 Системы управления качеством бумажного полотна
1.3.1 Основные характеристики систем управления показателями качества бумажного полотна
1.3.2 Системы управления средней влажностью и массой 1 м2 бумажного полотна
1.3.3 Системы управления влажностью по ширине бумажного полотна
1.4 Анализ работы систем управления процессом сушки
1.5 Математические модели процесса сушки бумаги
1.6 Методы приближенного моделирования систем с распределенными параметрами
1.7 Постановка задачи исследования
2 Математические модели процесса сушки бумаги как объекта управления
2.1 Математическая модель паровой сушильной группы
2.2 Математическая модель сушильного цилиндра
2.2.1 Методика приближенного моделирования процесса тепло-передачи на сушильном цилиндре
2.2.2 Определение модели сушильного цилиндра по каналу влияния давления пара
2.2.3 Определение модели сушильного цилиндра по каналу влияния состояния окружающей среды
2.2.4 Проверка адекватности модели канала влияния давления пара
2.2.5 Проверка адекватности модели канала влияния состояния полотна
2.3 Математическая модель удаления влаги из полотна

3 Разработка имитационной модели процесса сушки бумаги
3.1 Характеристика объекта моделирования
3.2 Методика разработки имитационной модели
3.3 Характеристика программы моделирования
3.4 Проверка адекватности имитационной модели
4 Совершенствование систем управления процессом сушки бумаги
4.1 Принципы построения системы автоматического управления процессом сушки
4.2 Управление процессом сушки в режиме холостого хода
4.2.1 Разработка алгоритмов управления
4.2.2 Методика имитационного моделирования
4.2.3 Результаты имитационного моделирования
4.2.4 Адаптация систем регулирования влажности бумаги
Заключение
Библиографический список
Приложение А. Экранные формы программы «Break»
Приложение Б. Реализации технологического режима
Приложение В. Материалы, подтверждающие практическое использование результатов работы

ВВЕДЕНИЕ
Производство бумаги на бумагоделательной машине (БДМ) состоит из нескольких технологических стадий, наиболее важным из которых является процесс сушки полотна. Режим сушки бумажного полотна определяет один из основных параметров качества готовой продукции - влажность бумаги, и, кроме того, процесс сушки является наиболее энергоемкой стадией производства бумаги.
Производство бумаги характеризуется высоким уровнем автоматизации. Регулирование параметров технологического режима и качества готовой бумаги в режиме нормальной эксплуатации осуществляется автоматически, а при обрывах полотна - оперативным персоналом (сушильщиком) в режиме ручного управления процессом сушки.
Требования к эффективности работы БДМ, а также к качеству продукции непрерывно возрастают. Наиболее эффективными в настоящее время оказались решения по автоматическому управлению качеством готовой бумаги в режиме нормальной эксплуатации. Значительно меньший прогресс достигнут в создании систем автоматического управления качеством в переходных режимах: при смене производительности, вида продукции,
обрывах бумажного полотна.
Решения, предложенные фирмами по автоматическому управлению процессом при обрывах, оказались неработоспособны. Результат: значительные отклонения влажности бумаги за границы технологического регламента, и соответственно высокий процент брака готовой продукции, длительное восстановление режима нормального процесса сушки бумаги, повышенные затраты на теплоноситель.
Поэтому необходимо разработать новые пути к решению данной задачи.
Целью диссертационной работы является алгоритмизация процессов управления сушкой бумаги в нестандартных режимах, обеспечивающих повышение качества готовой продукции и минимизацию (экономию)

Основные характеристики обследуемого оборудования представлены в
табл. 2.
Таблица 2 - Характеристики обследуемых машин
Комбинат, тип машины Скорость, ширина полотна Вид бумаги, вес 1 м2 Регламентная влажность АСУТП, фирма, страна Источник информации
ОАО Светогорск, Б ДМ 1 400-г 440 м/мин, 4,2 м Картон, 80 4360 г/м2 6 % < М < 8 % TotalPlan, Honeywell, США База данных АСУТП
ОАО Светогорск, БДМ 4 810 м/мин, 8,4 м для офисной техники, 70 4- 80 г/м2 4 % < М < 6% Domatic, Metso, Финляндия Видеограммы трендов
ОАО СПб картонополиграфический комбинат, КДМ 1 150-г 160 м/мин, 4,2 м Картон, 240 4 360 г/м2 6 % < М < 9 % ABB, США Видеограммы трендов
Троицкая бумажная фабрика, БДМ 3 150 -г 260 м/мин, 2,6 м Пергамент, 35 4 90 г/м2 7 % < М < 9 % Siemens, Г ермания; Тригла, Украина Видеограммы трендов
Регулирование влажности бумаги в режиме нормальной эксплуатации в рассматриваемых случаях осуществлялось автоматически, а при обрывах полотна - оперативным персоналом (сушильщиком).