DCS實現造紙廠節電的研究

【摘要】造紙廠所需設備較多，而且耗電量較大，對造紙廠經濟效益的增長帶來巨大影響。本文從工藝控制分離、電機節電、控制算法改進以及增強控制回路協調性等四個方面對DCS在造紙廠中的節電措施進行了分析，實踐證明，該方法節電效果良好，具有較高的推廣價值。

【關鍵詞】DCS；造紙廠；節電

電力資源緊張一直是我國社會發展面臨的重要問題，電力資源緊張不僅影響居民日常生活用電，同時也對造紙等耗能較高的行業造成巨大影響。首先，電力資源緊張導致一些耗能高的新設備和新技術得不到充分利用；其次，由電力資源緊張引起的電價上漲使得造紙成本增加。但是通過科學的調整，也能夠達到節電的目的?；诖?，本文對DCS在造紙廠的節電措施進行了分析。

1、DCS實現節電

工藝調整是造紙廠一種有效的節電措施，除此之外，也可以對DCS自身進行改進，從而達到節電的目的。DCS自身擁有非常強大的通訊功能，同時算法也比較靈活，我們可以對這些優勢進行利用，充分發揮DCS的節電潛能。

1.1工藝控制上的分離

在發電廠輸出功率有限或是電網電力不足的情況下，如何確保造紙廠正常生產，成為造紙最為重視的問題之一。對造紙廠生產線進行分析后可以發現，高位箱前面的抄前池實際上就是制漿、流送工段與后續工段的分界點，簡單來說，只要抄前池中有足夠的存漿，就能夠講流送線暫停，而且不會對出紙產生任何影響。

那么應當如何實現此環節的節電呢？在DCS系統中，每個工序都有著獨立的控制中心，由上位機對整個系統進行管理，實現對各個控制中心的協調，并且，由電廠發送過來的汽包壓力信號也由上位機接收。當汽包壓力比較低時，信號就會通過上位機結合其它參數判斷決定各個下層控制中心執行相應動作。比如，當制漿部汽包壓力過低時需要進行局部控制：當抄前池液位達到設定值的基礎上，如果汽包壓力比下限值低，上位機就會綜合多個運行參數，將控制參數發送給制漿部控制中心，制漿部控制中心接受到控制參數后進行調用，并執行斷電停機程序[1]。

1.2電機的節電控制

造紙廠耗電最高的設備是攪拌器和漿泵等，即使實現一臺設備的節電，都會為造紙廠節省很多電費。在造紙廠生產過程中，所有系統并不是不間斷運行的。拿攪拌器來說，5m高的漿池一般會設置兩個攪拌器，漿池底部攪拌器為16kW，漿池50%高度放置的攪拌器為7.5kW，漿池中漿的多少直接關系到攪拌器能夠正常運行。如果漿高出漿池的60%，那么推進器就可以正常打開，如果低于30%，需要將上面比較小的推進器關閉。

1.3控制算法的改進

改進控制算法也是節電的一種有效措施，不僅如此，也會對控制效果產生影響。如果采用的是雙自由度PID控制算法，那么它的降耗效果就要比常規PID控制算法的效果好得多。由此不難看出，要想達到節電目的，控制算法的選擇也非常重要。盤磨是造紙廠必不可少的設備，同時也是耗電量比較大的設備之一，對盤磨的控制算法進行改進也能夠達到良好的節電效果。衡量盤磨控制最重要的一個指標就是打漿度，打漿度越好，盤磨控制就好；反之，打漿度較差，盤磨控制也就差。需要注意的是，打漿度的好壞與耗電量卻是相互矛盾的，也就是說，打漿度越好，耗電量越大；打漿度越差，耗電量越小，對造紙廠來說必須對兩者之間的關系進行充分考慮，結合企業實際情況，衡量兩者之間的關系，找出契合點，只有如此，才能在確保紙質的同時，達到節電的目的。

1.4控制回路協調性的增強

傳統DCS考慮更多的是如何確保調試方便以及系統穩定，所以各個控制回路的設置基本上都是獨立的，并且這些控制回路只能對一些較為簡單的數據進行監控，導致DCS的種種優勢得不到充分發揮。以某造紙廠三段濃度控制的協調工作為例，控制點分別設置在碎漿機下池、圓網濃縮機和成漿池出口。如果控制回路是單獨進行工作的，那么這三個回路之間只具備對一些簡單數據進行傳輸、監視的功能。每個濃度計檢測結果的不斷變化都會通過其控制器一定的控制算法來指導白水閥不斷動作，這樣一來耗電量必然大大增加。

漿料的濃度控制的目的是確保上流漿箱的漿濃穩定在一個設定值，而中間濃度只需要根據系統要求自動調節即可。由此我們可以判斷出這三個回路的功能，以漿流方向為準，控制精度越來越高，與此同時，允許波動范圍越來越小。

碎漿機下池濃度控制環節之后有用來除渣的跳篩、六角篩等設備，如果在除渣過程中出現干擾，就會對圓網濃縮機出口的漿濃造成巨大影響。在這種的情況下如果只是對圓網濃縮機出口的濃度進行調節顯然是力不從心的，而如果能將其控制回路的作用發揮出來，不論是對提高系統影響速度，還是對提高濃度控制精度都有著十分重要的作用。增強控制回路協調性的主要方法就是在兩個回路之間分配偏差。假設干擾為e幅度的階躍信號，為了確保出口濃度盡快穩定到設定值附近，那么就可以由兩個回路對這個干擾信號分別負擔。這種方法使得電機動作幅度大大減小，進而達到節電目的。

圓網濃縮機和成漿池之間只增加濃度純滯后，濃縮機出口控制后的濃度值應該在成漿池出口濃度控制中起參考作用，同時，可以通過調節前一控制回路的方式實現對成漿池出口濃度的控制，以此保證控制效果[2]。對整個系統來說，成漿池出口濃度的控制是非常重要的。圓網濃縮機出口處的控制回路協調性增強，會降低對進口濃度計的依賴，最大程度降低干擾信號的不利影響。

2、結語

綜上所述，本文提出了DCS造紙廠節電的有效措施。在電力資源日漸緊張的情況下，節電已經成為一種趨勢，而造紙本身就是耗電量比較高的行業，因此，節電尤為必要。DCS節電的優越性體現在以下幾個方面：一是投資少，不需要企業添加過多的的硬件設備，并且對程序的改動也不會很大；二是便于維護，DCS節電將故障集中在控制系統中，這樣一來，為維修人員提供了很多便利，系統的可靠性也大大提高；三是實現簡單。整個節電方案對硬件的改動非常少，只是對控制回路、控制算法等進行了改進，所以很容易實現。

參考文獻

[1]何瀚星，肖云，龔巨春.PCS7在廢紙生產線的應用[J].紙和造紙，2014（12）.

[2]常建輝，靳華.企業供配電系統節電措施[J].中國設備工程，2014（2）.

作者簡介

唐建國，男，1976，6；浙江嘉興，中級職稱，DCS在工業自動化中的應用。