１９６８

仪器仪表学报

第２７卷

液位与气垫压力均可达到控制总压的目的。在此通过

调节冲浆泵转速，即进浆量的大小来稳定总压头，通过

调节罗茨风机转速，即气垫压力来稳定液位。其控制

框架如图２所示：

图２流浆箱控制系统框架

３．１总压、液位ＰＩＤ控制

ＰＩＤ是流浆箱系统中常用的控制方式，其控制执

行元件为电动机和比例阀，实际应用的ＰＩＤ如图３

所示：

ＳＰ设定值ＰＶ检测值ｕ执行兀件
ＤＩＳＶ扰动ＭＡＮ—ＯＮ手侑动ＭＡＮ手动值

图３

ＰＩＤ控制系统框图

ＰＩＤ参数的整定须考虑各参数的作用及相互关

系。增大Ｋ，可加快系统响应，提高系统精度，但其稳

定性变差；减小Ｔｉ可消除稳态误差，但Ｔｉ过小，响应

过程会出现超调、振荡等；增大Ｔｄ可改善系统动态性

能，但Ｔｄ过大，会使响应过程提前制动，且会降低系统

的抗干扰性。因此，结合以上ＰＩＤ各参数的作用特点，

气垫式流浆箱的调试中我们使用了试凑法来调整ＰＩＤ

参数，其参数整定经验值如表１所示：

表１流浆箱ＰＩＤ参数整定参考值

若Ｐ、Ｉ调节系统相对稳定时，微分Ｄ无需调节。

３．２总压、液位解耦控制

在总压、液位调节时，存在较强的耦合关系，处理

不当会引起振荡、持续性的波动，因此需对总压、液位

进行了解耦控制。常用的解耦方法如基于状态变量反

馈的时域法和基于逆奈奎斯特判据的频域法瞳］，但这

两者严重依赖于数学模型，参数变化敏感，软硬件造价

昂贵。因此我们本着实用的目的，针对纸机小范围的

解耦特点，采用如图４所示的解耦结构：

这样，定义解耦目标，得：

Ｏｕｔｐｕｔｌ一（ＰＶ】＊ＡＴ】一ＡＴ２）＊ＰＶ２

图４解耦控制系统框图

Ｏｕｔｐｕｔ２一（ＰＶ２＊ＡＴ２一ＡＴｌ）＊ＰＶｌ

一般气垫式流浆箱采用的解耦系数为０．９～１．０。

３．３浆网速比控制

纸浆在流浆箱的喷浆速度Ｊ和网速Ｗ的关系十

分密切，浆速和网速要有一定比例，其关系式如下：

ａｓ—Ｊ／Ｗ一（Ｃ＊、／２９Ｐ）／Ｗ

式中：Ｐ为喷浆压力，Ｃ为唇板磨擦损失系数（一般为

６０），Ｗ为网速测量值（一般ａｓ在０．９～１．０之间）。总

压自动跟随车速变化，在人机界面上改变ａｓ以适应工

艺要求。

４应用与结论

４．１

系统配置

系统仪表：压力变送器（装在操作侧两匀浆辊问的

侧板上。测量范围ｏ～ｏ．０９８ＭＰａ）、液位变送器（装在

传动侧两匀浆辊间的侧板上，测量范围０～５００ｍｍＨ），

ＡＢＢ

ＡＣＳ４００变频器两台（用于罗茨风机、冲浆泵）。

控制系统采用两级采集控制，现场采集选用西门

子３００系统（ＣＰＵ、ＡＩ、ＡＯ、ＤＩ、ＤＯ各１块）；上位监控

工控机，采用ＷｉｎＣＣ平台，实现功能有：（１）数据、流

程监控；（２）总压、液位调整；（３）ＰＩＤ调节；（４）浆网速

比控制；（５）实时曲线；（６）历史趋势记录等。

４．２技术指标

控制精度：总压精度士０．１ｋＰａ；液位精度

士２．０ｍｍ；浆网速比精度士０．０１；系统平均无故障时

间１００００ｈ。

该系统于２００５年４月在江西三维纸业投运以来，

运行可靠、控制稳定、基本达到以上控制精度，且上位

机的监控系统操作简便、实用，现场效果良好。

参考文献

Ｅ１］贾磊，孙优贤．纸机密闭式流浆箱的数学模型研究［Ｊ］．

中国造纸，１９９４，（１）：１—４．

［２］于晓明．解耦控制在流浆箱中的应用［Ｊ］．西安科技学

院学报，２００３，２３（３）：２９８—３０１．

　

　

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