造纸过程中的纸张的定量实时控制毕业设计论文

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1、第一章绪论1．1课题研究的目的和意义纸张是人们生活和工作所不可缺少的，在人们的生活中占着重要地位。随着国民经济，科学文化教育事业的发展，对纸张的需要无论是数量还是质量都大大提高了。造纸机是生产纸张的主要工具,造纸机生产过程运行的好坏对纸张的产量，质量以及原料的消耗关系很大。造纸工业是许多国民经济配套的、必要的重要原材料工业。随着人们生活水平的提高，纸和纸板所需的品种和数量日益增长，在国民经济中占有越来越重要的地位。我国造纸工业的发展前景十分乐观，但与国外造纸工业相比，还有一定差距。我国造纸工业技术落后，自动化程度很低，绝大部分生产流程还是人工操作，限制

2、了我国造纸工业的发展。另一方面，人们对纸的质量和产量要求越来越高，但是日益严重的世界性能源紧张和工业污染问题，迫使能量消耗多、污染影响大的纸浆造纸业采用各种措施来减少污染，降低能耗。整个制浆造纸生产过程变得越来越复杂，人工操作难以保证达到产品质量，对造纸过程进行自动控制迫在眉睫。所以研究纸机生产过程的控制是有意义的。在纸张生产中，表示纸张的质量有一系列指标，如定量，水份，灰份，平滑度，光洁度等，其中最重要的是定量和水份。定量就是单位面积纸的重量，它反映了纸张的厚度和均匀度。水份就是纸中的含水率，起值过高，将导致纸页容易撕裂，过低有会导致纸张发脆，撕裂度

3、差。在质量检验时，要求这两项指标都落在一定的公差范围之内。定量控制的效益来自定量偏差的减小。假如生产100克/米的纸张，允许定量偏差为±5克/米，若实现下偏差卡边控制后，使定量稳定在96克/米，生产同样长度的纸，可节约纸浆4％。相反，实现上偏差卡边控制后，使定量稳定在104克/米，生产同样长度的纸，就多用纸浆4％。水分控制与定量控制类似。从生产者来说，总是希望产品的定量靠近公差的下限，这样可以节省原料；同时希望水分靠近公差的上限，这样既可以减少烘干所需能源，又可以增加成品纸的重量，在不增加原料能耗的情况下增加产量。但是在生产过程中，由于种种干扰因素的影

4、响，定量和水份的波动总是存在的，它们都是围绕各自平均值上下波动的随机变量。因此，为了保证产品合格率，必须使定量的平均值高于公差下限。1．2纸机的工艺过程纸机按结构（主要是网部结构）不同，有长网纸机，圆网纸机，夹网纸机和复合纸机几种类型。它们的基本组成相同，都是由网部、压榨部、干燥部和卷纸机等组成。长网造纸机与其他三种的不同之处，主要是网部由网笼和网槽组成。-12-长网造纸机是造纸工业中使用最广泛的一种造纸机。如图1-1所示：典型长网造纸机可以看作由多台设备组成的联动机，通常分为湿部和干部两部分。湿部包括浆料流送设备、网部和压榨部；干部包括干燥部、压光机

5、和卷纸机（切纸机）。图1－1纸张生产过程系统示意图经过打浆处理的浓纸浆（浓度约为3%），用回水池中的水稀释到0.3%左右，通过除砂与过滤处理后送入稀浆池中。在这里把滑石粉等填料假如稀浆池中，再把稀浆池中的稀浆用泵打入流浆箱内。流浆箱里的液位和压力都要求保持恒定，以保证稀纸浆以恒定的速度由流浆箱均匀地喷到铜网上。铜网上纸浆中的纸纤维量就决定了成品纸张中所含的纸纤维量。它的多少直接影响纸张的厚度，即纸张的定量。纸纤维量由浓纸浆的流量来控制。纸浆在网上被脱水，然后在烘干缸段被挤压，烘干和压光。纸浆脱水和纸页烘干由电机拖动匀速前进，最后成为成品纸卷在卷筒上。烘

6、缸内充有蒸汽，蒸汽流量控制着烘干的程度，即纸张水份的含量。纸张的定量和水份分别由卷筒前面的β射线测厚仪和红外线湿度计来测定，又分别通过调节浆料阀门和蒸汽阀门来得到控制。1．3造纸过程国内外研究现状造纸起源于我国，是我国古代的四大发明之一。我国东汉时期的蔡伦制成了人类历史上的第一张纸，开创了人类社会文明进步的新纪元,对世界文明的发展与进步，做出了无与伦比的贡献。约200年前，机制纸技术首先在欧洲出现，后逐渐传播到世界各地。至今只有少数几个国家不能造纸，绝大多数国家都拥有自己的造纸工业。随着文化和信息产业的飞速发展，造纸业在全世界产业中的地位已经变得越来越

7、重要，被列为国民经济十大支柱制造产业之一。纸与纸板的消费水平已经成为衡量一个国家现代化水平的重要标志之一。1995年，全球造纸工业的总销售额为2600-12-亿美元，总资产为4000亿美元。根据联合国粮农组织（FAO）的统计，全球纸和纸板产量已由1950年的4300多万吨发展到1998年的3.01亿吨。建国以来，特别是改革开放以来，我国造纸工业得到了快速发展。纸和纸板的产量从1950年的38万吨猛增到2001年的3200万吨，已跃居世界第三位。按产量排序，我国目前可以称为纸业大国，但我国决不是纸业强国[11]-[13]。1．3．1国外造纸概况随着控制理

8、论和计算机技术的发展，制浆造纸工业的自动化也得到了较快发展。国外对制浆过程计算机控制的研究始于