一种中高密度纤维板含水率控制系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种中高密度纤维板含水率控制系统及其方法。为了克服现有技术无法实现自动控制和动态周期调控的问题，本发明专利技术采用包括热风阀控制模块以及冷风阀控制模块的系统，利用热风阀控制模块与冷风阀控制模块的互相耦合以及联动控制，解决干燥热量的自动控制以及动态周期控制问题，避免干燥热量超调。通过动态的控制周期，减小生产波动带来的干扰，避免调节不及时或者调节过度；每个干扰因素控制单元，独立分析对最终控制的影响作用；整合控制单元，解决了多个控制单元耦合作用，控制更加平稳。在控制死区内继续实时监控目标的波动，当目标波动超出稳定限制时，自动进入周期控制模式，避免了控制死区可能造成的调节滞后。后。后。

【技术实现步骤摘要】
一种中高密度纤维板含水率控制系统及其方法


[0001]本专利技术涉及自动控制领域，尤其涉及一种中高密度纤维板含水率控制系统及其方法。

技术介绍

[0002]纤维板生产是以植物纤维为原料，经过纤维分离、板坯铺装、热压成型等工序生产的板状材料的过程，在生产过程中，需要利用高温烟气对纤维进行干燥处理以达到目标含水率，高温锅炉烟气与新鲜空气（个别工艺有压缩废气）经混合器混合，通过引风机送入干燥管道，经过高压磨机研磨的高温湿纤维高压喷入干燥管道，在干燥管道内完成干燥过程，旋风分离器风选后，送入料仓，进行纤维铺装热压线。
[0003]铺装含水率直接影响到高密度纤维板的压制是否能成型和成型质量；含水率过高，在高温压辊过程中会造成纤维板分层、爆板；含水率控制不稳定，会造成纤维板鼓包，产品成为废品，无法回收再用；含水率过低，造成生产成品大幅提高；特别是在生产高端超厚纤维密度板，对水份稳定的要求更高，理想控制目标为水份设定值
±
0.2%。
[0004]木片（原材料）含水率变化、磨机喂料量变化、冷风量变化、室外环境温度变化都会影响铺装含水率；通过热风阀开度调节控制锅炉烟气量，冷风阀开度调节控制混合器后的温度和，在干燥管道内对木浆纤维进行干燥脱水，在线含水率检测在线铺装。
[0005]目前实际生产过程中，操作人员凭经验手动操作居多，少数企业使用多回路串联控制，控制周期固定；由于热风阀、冷风阀调节到铺装含水率检测发生改变的滞后时间长，生产影响因素多，人工操作或多回路串联控制，经常出现因控制引起的振荡，造成最终含水率波动频繁或长时间偏差大。
[0006]例如，一种在中国专利文献上公开的“湿法制造人造板热压过程的检测方法及装置”，其公告号CN1117582，检测方法包括：在人造板热压过程中的密实段、干燥段以及塑化段，分别测试纤维板芯层的温度及含水率，用以确定上述三个阶段的转化点。所述的检测装置主要包括温湿度传感器、通道转换器、温度检测装置和湿度检测装置，通过一个探头提取板坯芯层的温湿度信号，采用这种方法，无法实现对纤维板含水率的自动控制，也无法进行动态周期调控。

技术实现思路

[0007]本专利技术主要解决现有技术无法实现自动控制和动态周期调控的问题；提供一种中高密度纤维板含水率控制系统及其方法。
[0008]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本专利技术的一种中高密度纤维板含水率控制系统，通过冷风阀管理模块与热风阀管理模块的耦合对铺装含水率进行动态控制，包括热风阀管理模块：用于根据管道内的锅炉烟气温度控制热风阀的开度；冷风阀管理模块：在出现扰动时及时调节冷风阀，保持调节变化量控制在安全范
围；通过热风阀的开度调节高温锅炉烟气的含量，通过冷风阀可以调节新鲜空气即冷风的含量，通过冷风阀与热风阀的配合动态调节干燥管内的温度从而对纤维板的含水率进行调节。
[0009]作为优选，所述的热风阀管理模块包括：第一喂料单元：分析喂料变化量是否属于正常生产范围，将属于正常生产范围内的喂料量的变化量经过延时和斜坡作用处理后输出给热风阀控制单元；喂料量的变化量在死区内则不输出补偿量，在死区外则在设定时间内线性输出补偿量；死区指的是当变化量值处在该区范围内则控制单元保持当前输出量不变的区域；锅炉烟气变化分析单元：根据锅炉烟气温度的变化幅度及速率，判断是否需要对热风阀进行控制，计算热风阀开度给热风阀单元；锅炉烟气变化分析单元计算干燥纤维板所需热量的偏差，将偏差量实时补偿至热风阀控制单元；热风阀范围保护单元：判断热风阀的输出变化量是否超出限制从而控制冷风阀；若热风阀输出变化量超过变化量高限设置，则开大冷风阀；若热风阀输出变化量低于变化量低限设置，则关小冷风阀；热风阀范围保护单元可以对热风阀的开度变化以及开度进行监控，对其变化超出安全范围时进行调节，避免干燥热量超出正常范围导致纤维板含水率失去控制，可以提高成品的合格率。
[0010]热风阀控制单元：接收来自喂料单元、锅炉烟气变化分析单元以及热风阀范围保护单元的数据，控制热风阀的开度；利用干燥热量和喂料变化量计算出基本变化量，与锅炉烟气温度干预量相加计算出输出量变化量，如果输出量变化量大于保护变化量，则按保护变化量加输出量当前值输出；若小于保护变化量，则按输出量变化量加输出量当前值输出，即通过输出量的变化来控制热风阀的开度从而控制管道内温度，锅炉烟气温度干预量即锅炉烟气温度对输出量的影响量。
[0011]作为优选，所述的冷风阀管理模块包括：控制增益单元：根据室外环境温度使用指数函数计算冷风阀控制单元的作用增益系数后输出给冷风阀控制单元；由于冷风阀输入的是室外的新鲜空气，所以室外环境温度对冷风温度有决定性作用，控制增益单元可以将室外环境温度转换为作用增益系数供冷风阀控制单元作为调节冷风阀开度的参考；动态周期单元：接收混合器后温度拟合单元的数据，计算冷风阀控制单元的动态控制周期；动态周期单元主要根据混合器后温度与混合器后温度拟合设定值的偏差方向、偏差大小、变化速率、变化方向进行非线性拟合计算出冷风阀单元的动态控制周期，实现扰动时及时调节与稳定时少调节或不调节，满足工艺生产特点；第二喂料量单元：实时分析喂料变化量是否符合生产变化，当喂料变化量符合生产变化时将喂料变化量拟合输出给冷风阀控制单元；两个喂料量单元分别对喂料量进行监控，将喂料量分别送至热风阀控制单元以及冷风阀控制单元，根据喂料量的变化实时调节冷风和热风的输出量。
[0012]含水率拟合单元：实时分析铺装含水率，当含水率大于死区时将预先设定系数输出给风选后温度拟合单元；含水率拟合单元对铺装含水率实时分析，在线拟合出含水率是否大于死区，如果大于死区，含水率拟合算法开始计时，计时时间内依然大于死区，则按照预先设定系数输出；计时时间内含水率小于死区，则计时清零；设定系数输出给风选后温度
拟合单元；风选后温度拟合单元：计算混合器后温度设定值，输出给混合器后温度拟合单元；混合器后温度拟合单元：计算出实时生产负荷所需的干燥热量，输出至冷风阀控制单元；混合器后拟合温度是热风阀控制的主要控制目标，混合器后拟合温度设定值由基础设定值、风选后拟合计算出的混合器后温度设定值组成，通过本单元计算出实时生产负荷所需的干燥热量，送冷风阀控制单元；冷风阀范围保护单元：实时计算热风阀的变化量值，若变化量值在安全范围内则变化量值实时补偿热风阀控制单元；若变化量值超出安全范围则保持原补偿量；将补偿量输出至热风阀控制单元来控制热风阀的开度；冷风阀控制单元：接收来自所述控制增益单元、动态周期单元、第二喂料量单元、含水率拟合单元、风选后温度拟合单元、混合气后温度拟合单元的数据控制冷风阀的开度；整合多变量单元关系，作为输出值的变化量输出，如果进入冷风阀保护范围，变化量输出无效按照保护变化量输出。安全变化量加当前输出值在安全生产范围内正常输出；超过安全范围，执行安全输出；冷风阀控制单元接收其它单元输入，对热风阀输出变化方向、温度实时值变化方向进行判断，超出单元设定范围，冷风阀控制单元进行动态周期保持，避免过调。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中高密度纤维板含水率控制系统，其特征在于，通过冷风阀管理模块与热风阀管理模块的联动对铺装含水率进行动态周期控制，包括热风阀管理模块：用于根据管道内的锅炉烟气温度控制热风阀的开度；冷风阀管理模块：在出现扰动时及时调节冷风阀，保持调节变化量控制在安全范围。2.根据权利要求1所述的一种中高密度纤维板含水率控制系统，其特征在于，所述热风阀管理模块包括：第一喂料单元：分析喂料变化量是否属于正常生产范围，将属于正常生产范围内的喂料量的变化量经过处理后输出给热风阀控制单元；锅炉烟气变化分析单元：根据锅炉烟气温度的变化幅度及速率，判断是否需要对热风阀进行控制，计算热风阀开度输出补偿量给热风阀单元；热风阀范围保护单元：判断热风阀的输出变化量是否超出限制，输出补偿量给冷风阀控制单元来控制冷风阀；热风阀控制单元：接收来自喂料单元、锅炉烟气变化分析单元以及热风阀范围保护单元的数据，控制热风阀的开度。3.根据权利要求1所述的一种中高密度纤维板含水率控制系统，其特征在于，所述冷风阀管理模块包括：控制增益单元：根据室外环境温度计算作用增益系数后输出给冷风阀控制单元；动态周期单元：接收混合器后温度拟合单元的数据，计算冷风阀控制单元的动态控制周期；第二喂料量单元：实时分析喂料变化量是否符合生产变化，当喂料变化量符合生产变化时将喂料变化量拟合输出给冷风阀控制单元；含水率拟合单元：实时分析铺装含水率，当含水率大于死区时将预先设定系数输出给风选后温度拟合单元；风选后温度拟合单元：计算混合器后温度设定值，输出给混合器后温度拟合单元；混合器后温度拟合单元：计算出实时生产负荷所需的干燥热量，输出至冷风阀控制单元；冷风阀范围保护单元：计算冷风阀的变化量值，输出补偿量给热风阀控制单元来控制热风阀的开度；冷风阀控制单元：接收来自所述控制增益单元、动态周期单元、第二喂料量单元、含水率拟合单元、风选后温度拟合单元、混合气后温度拟合单元的数据控制冷风阀的开度。4.一种中高密度纤维板含水率控制方法，依赖于权利要求1~3中所述的一种中高密度纤维板含水率控制系统，其特征在于，包括如下步骤：A1：含水率拟合单元对铺装含水率进行拟合，当铺装含水率大于死区时，开始计时，若计时结束后所述铺装含水率依然大于死区则将预先设定系数输出至风选后温度拟合单元；若计时时间内小于死区则计时清零；A2：风选后温度拟合单元计算混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建波，孙国军，刘双刚，石邵勇，马越峰，刘金刚，韩斌，
申请(专利权)人：佛山市普洛米斯机电有限公司，
类型：发明
国别省市：