第ｚ７卷第６期增刊

２００６年６月

仪器仪表学报

ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ

Ｖ０１．２７ＮＯ．６

Ｊｕｎ．２００６

气垫式流浆箱自动控制系统的研究与应用

’

支琴郭建林施卫新

（上海造纸机械电控技术研究所

上海

２０００８３）

摘要本文介绍了气垫式流浆箱的自动控制系统，分析了系统的模型、控制回路和主控对象，并针对液位、总压控制阐述了

ＰＩＤ和解耦算法。同时详细讲述了该系统在某纸厂气垫式流浆箱项目中的实际开发应用情况。

关键词气垫式流浆箱

自动控制造纸

Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｕｔｏ－ｃｏｎｔｒｏｌ

ｓｙｓｔｅｍ

ｆｏｒａｉｒ－ｃｕｓｈｉｏｎｅｄｈｅａｄｂｏｘ

ＺｈｉＱｉｎ

ＧｕｏＪｉａｎｌｉｎｇ

Ｓｈｉ

Ｗｅｉｘｉｎ

（ＳｈａｎｇｈａｉＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ

ｏｆ

ＥｌｅｃｔｒｉｃＤｒｉｖｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００８３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｉｓ

ｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ

ｔｈｅａｕｔｏ－ｃｏｎｔｒｏｌ

ｓｙｓｔｅｍｆｏｒａｉｒ－ｃｕｓｈｉｏｎｅｄ

ｈｅａｄｂｏｘ，ｉｎｃｌｕｄｅｓｈｅａｄｂｏｘ

ｍｏｄｅｌ，

ｃｏｎｔｒｏｌ

ｌｏｏｐｓａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ

ｏｂｊｅｃｔｓ．Ｔｈｅ

ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃｍｅｔｈｏｄｏｆ

ＰＩＤ

ａｎｄｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ

ａｒｅ

ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｆｏｒ

ｔｈｅ

ｃｏｎｔｒｏｌ

ｏｆ

ｌｉｑｕｉｄ

ｌｅｖｅｌａｎｄｔｏｔａｌｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ａｎｄｗｅ

ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ

ａ

ｄｅｔａｉｌｅｄｓｙｓｔｅｍ

ａｐｐｌｉｅｄｉｎ

ａ

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ｍａｋｉｎｇ

ｐｒｏｄｕｃｔｌｉｎｅ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ

ａｉｒ—ｃｕｓｈｉｏｎｅｄ

ｈｅａｄｂｏｘ

ａｕｔｏ－ｃｏｎｔｒｏｌ

ｐａｐｅｒ

ｍａｋｉｎｇ

数：总压和液位的数学模型ｎ３如式（１）所示（冲浆泵转

１

引

言

速Ｕ。、进气阀开度Ｕ。）。该系统是强耦合的多变量非

线性系统。

流浆箱是目前纸厂广泛采用的浆料流送设备，是

纸机的重要环节ｎ］。其主要作用是产生一个稳定的上

网浆流，并保证纸张的均匀度等特性。国内纸机在车

速超过３００ｍ／ｍｉｎ后，均采用气垫式流浆箱。

由于高速纸机具有纸浆流量大、流速快、手工操作

控制精度低、难度大的缺点，因此气垫式流浆箱都配置

自动控制系统。其控制系统的主要控制参数有：网速、

总压和液位。网速控制是为了获得稳定的浆网速比以

提高纸张质量；总压控制是为了获得均匀的上网浆流

速／量；液位控制是为了获得适当的纸浆流域以减少横

流和浓度变化，产生和保持可控的湍流以限制纤维絮

聚。本文针对所开发的流浆箱自动控制系统在某纸厂

的应用，阐述了流浆箱控制系统的架构及各参数的控

制实现。

２

系统模型

１流浆箱２压力３冲浆泵４液位

５罗茨风机６网７排气阀

图１流浆箱系统示意图

Ｑ：望坠Ｐ＿一

Ｑ：望璺！一！：Ｑ垒！

２．２ｓ＋１。

１．８９ｓ＋１

１５．９ｓ＋１

旧。瓜．０１可４＋半）一半ｆ“ｌ

３控制对象及算法研究

气垫式流浆箱系统模型如图ｌ所示。输入为冲浆

泵和罗茨风机，输出为上网浆流和压缩空气。主控参

系统的Ｐ总＝Ｐ垫＋Ｐ蠹，为控制喷浆速度，通过调节

万方数据