一种基于软测量的制浆蒸煮控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于软测量的制浆蒸煮控制方法，具体步骤包括：(a)机理建模：利用机理-回归模型，建立脱木素动力学方程；(b)简化模型：通过选择大量脱木素时刻的有效碱浓度，简化卡伯值的数学模型；(c)参数确定；(d)确定卡伯值：利用软测量技术，采用分段机理回归预测的方法，得到卡伯值的预测值。本发明专利技术通过软测量与机理回归模型的结合，有效消除了因蒸煮过程的初始条件的差异而产生的误差，应用软测量技术，则是实现了由参数到结果(卡伯值)的一步到位，在线自校正使软测量模型进行不断的调整，从而得到更好的控制效果，使装置运行在经济合理的位置，减少能量的消耗和过程的波动，实现节能减排。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】-种基于软测量的制浆蒸煮控制方法
本专利技术设及制浆蒸煮
，特别是基于软测量的制浆蒸煮控制方法的技术领 域。 【
技术介绍
】 制浆蒸煮过程，是利用碱性或硫酸盐类化学药剂，根据不同类型纸浆的需要，尽可 能除去植物纤维原料中的木素，而尽量保留纤维素和半纤维素，并使纤维离解成浆，该需要 合理地制定工艺条件并严格按照工艺规程进行操作。 由于参与反映的物质（特别是木素）在化学上的复杂性，W及在蒸煮过程中药液 成分的不断改变，木素显现出=个不同的反应时期，每个反应时期均有各自的速度规律和 化学计算法。 S个阶段是； 初期脱木素阶段：脱木素速度主要受扩散作用而不是化学作用支配； 大量脱木素阶段；化学反应占主导地位： 残余脱木素阶段；脱除残余或难除去木素。[000引在实际生产中，影响纸浆质量、纸浆得率最大的因素是蒸煮时间、蒸煮温度W及有 效碱浓度。为了稳定地控制纸浆品质，获得理想的卡伯值，在大量脱木素阶段测得的有效碱 浓度作为模型输入。在采用高铺酸钟作为氧化剂测定时，称为卡伯值化appa)，卡伯值与浆 料中木素含量有近似线性但不确定的关系，不同的浆料区别也很大。kappa越小，纸浆质量 越好，脱木素程度越高。软测量技术是在工业实际操作过程中提出来的，软测量技术要求把 自动控制理论与生产工艺过程知识有机结合起来，并充分应用计算机技术，对于一些难于 测量或暂时不能测量的重要变量（主导变量），避开直接测量的困难，选择另外一些容易测 量的变量（辅助变量或二次变量），通过构造主导变量与辅助变量之间的数学关系来推断 和估计主导变量，从而达到W软件代替硬件的目的。软测量就是利用现场条件下容易获得 的所有信息求取主导变量的"最佳"估计值P的映射。可靠的软测量技术不仅可W大大提 高控制水平，使生产过程优化成为可能，同时还可W避免购买昂贵的硬件设备并节省大量 的人力及维护费用，该对开发适合中国国情的控制系统具有特殊的意义。本专利技术基于软测 量，建立模型，将被估计变量（卡伯值），不可测扰动dl (如物料风干量、用药量），可测扰 动d2 (如初始温度变化、有效碱初始浓度变化），控制输入U (如循环药液温度、蒸汽流量）， 可测输出变量集0(如有效碱、硫化度、液比）等代入，从而得到卡伯值离线采样值n即 得到卡伯值的最佳估计。 【
技术实现思路
】 本专利技术的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种基于软测量的制浆蒸煮控制 方法，可W明显减小卡伯值的方差，有效地提高过程系统的控制精度，并且易于实现计算机 控制。 为实现上述目的，本专利技术提出了，所述控制 方法利用软测量的形式对制浆蒸煮过程卡伯值进行预测估计，采用分段机理回归模型预测 方法，结合蒸煮进程反应机理，采用蒸煮过程大保温开始之后再利用软测量模型预测的策 略，尽量避免不同阶段各参数作用变化对软测量模型的影响，具体步骤包括： (a)建模；利用机理-回归模型，建立脱木素动力学方程； 化）模型简化；通过选择大量脱木素时刻的有效碱浓度，简化卡伯值的数学模型； (C)参数计算；选取采样周期T，动态响应测试，得到模型系数a。32.....aw，仿真 调优确定其他参数； (d)卡伯值预估；在蒸煮过程大保温开始之后，利用软测量技术，采用分段机理回 归预测的方法，得到卡伯值的预测值。 作为优选，所述化）步骤中，在简化已有模型的基础上，考虑了有效碱浓度对纸浆 卡伯值的影响，从而使得到的模型精度更高。 作为优选，所述（d)步骤中，在确定纸浆蒸煮过程的卡伯值的模型中，代入的是在 大量脱木素与残余脱木素阶段测的参数，从而避免因初始条件的不同而产生的误差。 作为优选，所述（d)步骤中，应用软测量技术，缩减了中间测量与建模过程，在线 自校正使软测量模型进行不断的调整，从而实现了由测量参数到结果（卡伯值）的一步到 位，减少了误差。 作为优选，所述（d)步骤中，通过两个阶段的模型推导，既考虑了第二阶段升温的 过程对象，也充分考虑了大保温阶段的工艺变动，使预测得到的卡伯值更准确，偏差更小。 本专利技术的有益效果；本专利技术通过软测量与机理回归模型的结合，有效消除了因蒸 煮过程的初始条件的差异而产生的误差，尽量避免了不同阶段各参数作用变化对软测量模 型的影响，应用软测量技术，则是实现了由参数到结果（卡伯值）的一步到位，减少了测量 误差，在线自校正使软测量模型进行不断的调整，从而得到更好的控制效果，使用本方法控 制蒸煮制浆的卡伯值，控制精度高，控制效果好，使装置运行在经济合理的位置，减少能量 的消耗和过程的波动，实现节能减排，有效地提高过程系统的反应速度和控制精度，并且易 于实现计算机控制。 本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。 【【附图说明】】 图1是本专利技术一种基于软测量的制浆蒸煮过程的控制方法的蒸煮过程=个脱木 素阶段； 图2是本专利技术一种基于软测量的制浆蒸煮过程的控制方法的控制流程图； 图3是本专利技术一种基于软测量的制浆蒸煮过程的控制方法的控制框图。 【【具体实施方式】】 参阅图1、图2和图3，本专利技术，具体步骤包括； 步骤一、利用机理-回归模型，建立脱木素动力学方程； 步骤二、通过选择大量脱木素时刻的有效碱浓度，简化卡伯值的数学模型； 步骤S、选取采样周期T，动态响应测试，得到模型系数a。32.....aw，仿真调优确 定其他参数；[002引步骤四、在蒸煮过程大保温开始之后，利用软测量技术，采用分段机理回归预测的 方法，得到卡伯值的预测值。 步骤一中，建立脱木素动力学的机理回归模型。 由动力学关系，有 其中，K为脱木素反应常数，L为木片（浆）中的木素含量（％ )，EA为有效碱浓度 (化2〇 g/1)，t为时间，m、n为反应级数。[003引 步骤二中，由化tton模型； Ka = A+B(ln(H)) (EA)n 其中，EA表示为初始时刻的有效碱浓度，A, B，n为参数。转换为 考虑到硫化度的影响，上式修改为：[003引 K = A+Dln 巧Ain(S)) In 化） 步骤四中，在大量脱木素与残余脱木素阶段交界处，将预测模型分为两段，两段的 参数不同： 两段之间的交点；1(。= A i+Diln(EAJn(S)) In(Hb); 第二段脱木素模型；K = As+Dsln (EA〇ln (S)) In 化）； 显然有；H = Hb时，K = K b，得到： A2= A 1+ 值 1-〇2) In (EA〇ln (S)) In (Hb)，整理得到： K = Ai+Diln (EA〇ln (S)) In (Hb) +D2ln (EA〇ln (S)) (In 做-In (Hb))。 本专利技术工作过程： 本专利技术通过软测量与机理回归模型的结合，有效消除了因蒸煮过程的初始条件的 差异而产生的误差，尽量避免了不同阶段各参数作用变化对软测量模型的影响，应用软测 量技术，则是实现了由参数到结果（卡伯值）的一步到位，减少了测量误差，在线自校正使 软测量模型进行不断的调整，从而得到更好的控制效果，使用本方法控制蒸煮制浆的卡伯 值，控制精度高，控制效果好，使装置运行在经济合理的位置，减少能量的消耗和过程的波 动，实现节能减排，有效地提高过程系统的反应速度和控制精度，并且易于实现计算机控 制。 上述实施例是对本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于软测量的制浆蒸煮控制方法，其特征在于：所述控制方法利用软测量的形式对制浆蒸煮过程的卡伯值进行预测估计，具体步骤包括：(a)建模：利用机理‑回归模型，建立脱木素动力学方程；(b)模型简化：通过选择大量脱木素时刻的有效碱浓度，简化卡伯值的数学模型；(c)参数计算：选取采样周期T，动态响应测试，得到模型系数a1,a2.....aN，仿真调优确定其他参数；(d)卡伯值预估：在蒸煮过程大保温开始之后，利用软测量技术，采用分段机理回归预测的方法，得到卡伯值的预测值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海霞，黄红林，
申请(专利权)人：黄红林，
类型：发明
国别省市：浙江;33