智能型变频电动调节阀在造纸过程中应用

一  引言
       
　　随着社会的发展人们对纸的需求品种越来越多同时对造纸业具有先进技术性能调节阀的使用，有了更多更高的要求。特殊的纸就需要特殊的工艺才能满足。纸业发展的趋势是对纸外观个性鲜明，档次要求不断提高，生产工艺复杂。因此，需要采用高精度的设备才能满足其工艺的需求。造纸生产过程中，几乎每一个环节都离不开调节阀的控制，它与纸的质量及纸的产品档次有着千丝万缕的联系。 
　　可以说没有高精度的调节阀就不可能生产出高档次高质量的纸。有目共睹，无论是引进的外国进口造纸机还是国内生产的造纸机，都是在调节阀上大做文章。有电动的、气动的、有的还配有阀门定位器或电气转换的。不外乎就是要通过选用阀门来满足生产工艺需求，也说明了调节阀在造纸生产中所占位置的重要。要淘汰现有的与现代生产工艺不相协调的旧式电动及气动调节阀，积极采用性价比最好的调节阀是我们造纸行业的广大技术人员的迫切原望。  
　　现在我介绍一种智能型变频电动调节阀，它是在当今计算机控制技术与变频控制技术完美结合。
    智能变频电动执行器性能如下：  
    1、 工作电源：220V～±10%，50Hz±2%；380V～±10%，50Hz±2%；  
    2、 控制信号：4～20mA或1～5V；  
    3、 位置反馈信号：4～20 mA或1～5V，或开关信号；  
    4、 输入阻抗≤250Ω；  
    5、 控制精度±1.0% ；（始、终点除外）  
    6、 死区、回滞控制±0.5% ～ 20%，任意设定；  
    7、 可在线修改流量特性；  
    8、 伺服电机软起动功能，启动电流〈1.5倍额定电流，软起动时间1-100S；  
    9、 阀伺服电机调速范围0.2-1.5倍；（50Hz为1）  
    10、 具有输入信号断线保护功能，输入信号≤3mA，可以保持阀位或恢复阀的原始位置；  
    11、 作用方式现场任意设定；  
    12、 具有完善的阀电机保护和告警功能。  
    13、 智能型变频电动执行器与一次传感器、变送器配套，可方便构成闭环负反馈自动调节系统  
    14、 具有手动旋柄，即使电动部分故障，仍能工作。  
    15、 结构有一体化（控制器、变频器在阀内）和挂墙式（控制器、变频器与阀分开安装）。  
    16、 具有上限和下限限幅功能。  
         下限：0 ～ 50%（满量程），任意选定；  
         上限：50 ～ 100%（满量程），任意选定。  
    17、 具有阀伺服电机、过载、断相、短路，各种保护。  
　　智能型变频电调节阀目前已应用在了许多领域及经常出现问题的场合。在一些普通电、气动调节阀难以控制的场合，收到了很明显的效果。在造纸行业中因为传统的控制方式，习惯于使用气动调节阀，是随着控制精度要求不断提高，气动调节阀显现出许多其不适应。  
    a、气动仪表要使用洁净的气源做为动力，建一个气站要耗费很多资金；  
    b、使用气动调节阀要使用电气转换装置，因为调节系统都使用电动仪表，要增加电气阀门定位器，而定位器内的喷嘴孔径很小，极易堵塞使控制失灵。 
    c、因为气体可压缩性，在一些控制精度高的场合不能满足（有的使用液压替代但费用昂贵）需求，特别是在死区参数上不能达到智能型变频电动调节阀的控制精度。综前所述在非特别易爆的场合气动调节阀逐渐被电动调节阀所取代。  
    二 造纸生产过程中自动控制和使用智能型变频电动调节阀提高各环节质量  
    1 制浆过程中的蒸煮：蒸煮过程目的就是要生产出硬度一定而且均匀的纸浆，为下一道工序抄纸提供合格的原料。要对：   （1）蒸煮的水量控制；（2）药液的成份、浓度、数量；（3）蒸煮的温度和压力控制。在这些影响因素中，关键是对送液量进行控制，准确地向蒸煮锅内输送一定浓度组成的白液及黑液。根据原料的绝干量，用碱量，液比和白液浓度可确定所需输送煮锅药液量。其次是对蒸煮温度和压力控制。蒸煮温度和压力是相互关联的，温度对于药液的渗透、蒸煮反应速率、纸浆质量和产量等方面有明显的影响。生产实践证明，加热器出口的药液温度与蒸锅中物料平均温度之间有一定的关系。调节阀控制加热蒸汽的进入量，以保证蒸煮温度压力按工艺给定值变化。 
 
　　控制的方法是在蒸锅上分别安装上温度和压力变送器，测量蒸煮锅内气相的压力和温度，它们的信号同时送调节器。如果存在偏差这时调节器自发出控制信号，开启阀门升高或降低压力，直至偏差消除为止。通过若干个自动调节阀门对其系统的控制 ，才能保证蒸煮温度均匀地按预定的温度——时间曲线变化，为蒸煮质量的稳定提供了必要保证。 
 
    2 漂白过程控制：经蒸煮和洗涤后的纸浆均有一定的颜色，漂白过程的主要任务是；用漂白剂除去纸浆中的部分色素，使纸浆达到白度的同时减少对纤维的降解，保持纸浆纤维的强度；减少漂白剂和洗涤水的用量以节约原料和能源，减少污染。 
 
　　在这一工序中需调节阀控制的主要变量有：（1）未漂纸浆的浓度和流量；（2）各种漂白剂和化学品的浓度和流量；（3）漂白温度。  
    3 碱回收过程控制：碱回收包括蒸发、燃烧、苛化和石灰回收四个过程。蒸发过程自动控制的目的是，稳定蒸发过程运行条件使出效黑液浓度均匀；获得最大的黑液固形物产量；提高蒸发效率即提高蒸汽的经济效益；适应产量的变化。因此，必须着重控制下列过程变量；（1）进效稀黑液的浓度和流量；（2）出效浓度黑液的液位；（3）进效新鲜蒸汽的压力和流量；（4）出效黑液的液位；（5）出效冷凝水液位。  
　　在燃烧过程的被控变量是蒸汽的压力、温度和锅筒的液位。主要的目的是自动控制系统是锅筒的液位、蒸汽流量和给水流量三冲量控制系统，以控制水流量、稳定锅筒液位、保证安全运行。装有给水压力温度和蒸汽温度的自动控制以保证在不同负荷和燃烧条件下蒸汽温度的稳定。
  
    4 造纸过程控制：（1）配浆控制。配浆过程是指用各种不同的纸浆、以填料、胶料、染料等添加物料，以一定的百分比数配比成混合浆，以适应抄造不同要求的纸种。（2）纸料流送。流送系统的主要作用是纸浆成份的混合、稀释、纸浆的除渣以及浓度和流量的稳定。防止物料传送过程堆积，流送设备除了要求满足一般物料传送过程的要求外，还要求泵与泵、泵与阀之间满足一定的联锁和互联锁关系，即各泵必须按规定的顺序启动和停止，开泵前，阀门的开度必须为最小，泵开启后，阀门逐渐开到额定开度。阀门开度根据气动远传压力表指示遥控调节。关泵后，阀门开度必须为最小。根据流送系统的特点，必选用可靠性高的智能型变频调节阀最为合适。（3）流浆箱控制。纸料在上网前必须分散均匀，然后以一定浆速喷到运行的造纸网上。浆速和网速要有一定的比例（浆速网速比）浆速控制不好会引起纸页定量均匀度和纸页性质的变化，甚至会引起生产不正常。要用调节阀控制调节喷浆速度（总压头）和浆箱液位。（4）纸烘干过程。在烘干过程的温度要求入纸刚接触时温度要低一些，防止纸粘在导辊上。中间部位温度高一些以提高烘干效率。出口时烘干革命温度要求低些。具体的温度要根据不同的纸的克重来定。这样就要用调节阀来调整各段温度及蒸汽压力来满足工艺的需要。 
 
　　因为生产纸的过程是一个连续的过程，任何一个环节都要保证不能有瑕疵否则出来的纸可能就是废品，哪个环节都不可疏忽。因此调节阀的选用十分关键。采用智能型变频调节阀会使每个环节调整到最佳状态。它可以与DCS控制，计算机控制搭成一个组合，使产品达到最优品质。  
    三  智能型变频电动调节阀的选型  
　　前面我们曾提到，智能型变频电动执行器与控制阀门组合在一起成为调节阀。在选用上我们要根据生产中物料的特点确定要使用的控制阀门。阀门的动作类型基本分为两大类；一类是提升式，配用直行程电动执行器BPZ型，如单座阀、闸板阀等；另一类是旋转动作方式，配用角行程电动执行器BPJ型，如蝶阀，球阀等。 
 
    1，选择控制阀的流量特性。根据控制需求来管选择，有线性，等百分比（对数）、抛物线，双曲线、快开等类型。一般常用的有线性、等百分比和快开三种常用。（智能型变频电动调节阀是由单片机为核心，与其它控制阀不一样它可以在线通过手持参设定器，修改调节阀的流量特性，为使用者提供了更多方便）。  
    2， 流量系数的选择（Kv）。流量系数是表征控制阀容量大小，流路结构，流路形式，控制阀类型等到综合因素对流通能力影响的特征参数。流量系数与下列因素有关。  
    （1）    控制阀类型。如单座阀、双座阀、球阀、蝶阀等；  
    （2）    流体工作状态。如工作温度、工作压力、液体成份；  
    （3）    流体类型。如气体、液本或蒸汽等；  
    （4）    所需控制或节流的流量大小及阀的两端压降。
  
    3，控制阀的可调比（R）。固有可调比反映出能够控制调节流量的能力，它取决于阀的出厂设计。因阀加工能力及阀芯设计方面的限制，一般阀可达到R=30如V型球阀可以达到R=50，在一些高精度控制场合如各种液体配比等尽可能选R大一些为妥。 
 
    4，造纸生产对智能型变频调节阀的选型  
    （1）控制纸浆选用智能型变频蝶阀、球阀、闸板阀为宜。因为纸浆输送过程特点是压力低、流量大，颗粒较粗控制阀不易选用曲折弯曲阀体通路。如单座阀，双座阀等。这些阀虽然控制性能好，但是易于堵塞，并使流通性能下降，如发生在刮浆处，对纸的薄厚产生很大影响，严重时无法生产。蝶阀、球阀出口不积浆和杂质，流通阻力小，闸板阀上下动作具有剪切作用，可以切断大颗粒杂质及使用寿命长的优点。  
    （2）控制各种药液及各种液体配比选用智能型变频电动V型球阀为宜。该阀泄漏较小，变速运行调节精确可以达到很高的精确控制。特性曲线为等百分比，流量变化范围较大，适合作各种液本调节使用。  
    （3）控制蒸汽及各种气体以选用智能型变频电动单座阀或双座阀、套筒阀为宜。蒸汽阀两端的压差比较大，不允许调节阀有频繁动作，通过智能型变频电动调节阀变速微调功能，可以很好控制蒸汽流量达到控制温度。如果压力超过25MP要使用双座阀或套筒阀。套筒阀在高气压，小流量状况下可以抑制气流通过阀芯产生的噪声。它与BPZ（直行程）执行器配合可以实现对蒸汽压力及温度实现高精度控制。