制浆造纸实用技术丛书--制浆造纸过程测控系统及工程

纸是日常生活中不可缺少的重要消费品，也是工业生产的重要原料和包装材料，在国民经济中占有重要地位。但制浆造纸工业一直是环境污染的重要来源之一，其有机污染占整个环境有机污染的一半左右。因而降低并消除制浆造纸工业中的环境污染，实现其可持续发展，对实现国民经济可持续发展的总体格局具有重大意义。制浆造纸过程工业自动化是提高产品产量和质量，减少环境污染，实现绿色环保纸业的重要手段。
在发展中国造纸工业，实现造纸工业现代化的过程中，必须坚持走新型工业化的道路，以信息化带动工业化，以工业化促进信息化。其中，自动化是工业化和信息化之间的“桥梁”。提高制浆造纸过程自动化水平，不仅需要自动化工程技术人员的努力，而且需要制浆造纸工程技术人员的密切配合。同时，安装生产过程中的各种自动化装置和系统，如同安装生产设备一样重要，需要掌握一定的专门知识和技术。因此，从事制浆造纸的工程技术工作者应该学习和掌握生产过程自动化的基本知识，以适应造纸工业现代化的需要。为此，作者根据多年来在这一领域科研工作和工程项目的经验，在对制浆造纸过程工艺、自动化水平等全面了解的基础上撰写了此书。主要内容如下。
（1）制浆造纸过程参数的检测方法及仪表主要内容包括检测技术的基本知识，制浆造纸过程中常用的变送器（如温度变送器、压力变送器、流量计、物位测量等）和专用仪器仪表（如纸浆浓度变送器、打浆度测量仪、白度仪、水分定量仪等）的基本检测原理。注重从应用的角度出发，深入浅出地阐述各测量参数的特点、测量原理、测量方法以及仪表的选型、安装、使用方法和维护等。
（2）制浆造纸过程典型控制系统从应用的角度出发，全面介绍了连续蒸煮过程、洗筛漂过程、废纸制浆过程、打配浆过程、流送过程、抄纸过程和碱回收过程等的典型控制系统和工程。这些控制系统都是针对当前正在使用的100～150t/d制浆、碱回收及文化纸机、板纸机的典型控制系统，列出了每个系统的全部测控点及标有这些测控点的完整工艺流程图，使读者能够深入全面地了解一个工段或车间自动化工程的作用、工艺原理、控制难点、实现方法，并进而达到设计、安装、运行和维护制浆造纸过程自动化系统的目的。
（3）先进控制技术及其在制浆造纸过程中的应用控制技术因其良好的控制效果和明显的经济效益而受到工业界的重视，并且成为制浆造纸过程控制等领域里的热门研究课题。本书撇开成熟的常规控制技术（如常规PID 控制、比值控制、串级控制等），重点讲述了对制浆造纸过程具有显著控制效果或潜在应用价值的先进控制技术，主要内容包括新型PID控制、大时滞过程控制和智能控制以及与这些控制技术密切相关的过程建模和模型降阶方法、集散控制系统（DCS）等。
全书分3篇，共12章，由陕西科技大学王孟效教授、孙瑜副教授、汤伟博士和张根宝副教授编著，王孟效教授担任主编。其中，绪论、第5章和第7章由王孟效教授编写，第1章、第2章和第3章由张根宝副教授编写，第4章、第6章和第12章由孙瑜副教授编写，第8章、第9章、第10章和第11章由汤伟博士编写。另外，孙瑜副教授还在外联方面做了大量工作。在本书的编写和出版过程中，得到了陕西科技大学微机应用研究所、陕西科技大学自动化系和化学工业出版社的大力支持和帮助，编者的部分研究生也付出了艰辛劳动。在此，对他们的真诚奉献表示衷心的感谢。
本书是编者及其所在研究所成员在“八五”及“九五”期间科研和项目推广工作成果的结晶。编者在编写过程中力求全面细致，又不失典型性和代表性。但由于当今世界造纸技术日新月异，生产工艺和控制方案不尽相同；过程控制仪表发展迅速，很多资料，尤其是制浆造纸最新专用仪表方面的详细资料很难得到；书中部分内容是编者的新近研究成果，还有待实践检验；加之时间仓促，编者水平有限，疏漏、不足，甚至错误之处在所难免，恳请读者批评指正，在此编者表示诚挚的谢意。

编者
20038

该书为《制浆造纸实用技术丛书》之分册，全面介绍了制浆造纸过程参数的检测方法及仪表、典型控制系统和先进控制技术，具体内容分3篇，共12章。其中，第1篇详细阐述了过程控制中常规参数的检测方法及制浆造纸过程中特殊参数的检测和仪表；第2篇主要讲述了制浆造纸过程典型控制系统，主要包括制浆过程典型控制系统、抄纸过程典型控制系统和碱回收过程典型控制系统；第3篇讲述了集散型控制系统(DCS)基础知识及先进控制技术。书中有很多先进实用的新内容，如西门子、比利时的DCS控制系统，日产100～150ｔ制浆线的典型控制系统，国家“九五”攻关项目中的最新成果(各种实用的优化控制算法、打浆度软测量、气垫式流浆箱控制等)等，对了解当前的制浆造纸自动化会有一定益处。

绪论1
第1篇制浆造纸过程参数的检测方法及仪表
第1章检测技术的基本知识9
11概述9
12检测仪表的分类与组成10
13检测仪表的品质指标11
14测量误差及误差分析13
15系统误差的消除方法16
16随机误差及其估算18
17误差的综合22
18测量结果的数据处理25
第2章常规参数的检测及仪表31
21温度检测及仪表31
22压力检测及仪表48
23流量检测及仪表62
24物位检测及仪表80
第3章制浆造纸过程特殊参数的检测及仪表88
31纸浆浓度的测量及仪表88
32纸浆打浆度的测量97
33纸浆白度的测量100
34pH值的测量102
35溶液电导率的检测105
36溶液重度（密度）的测量107
37纸页水分的测量110
38纸页定量的测量116
39纸页其他质量指标的测量119
310STECQCS简介122
第2篇制浆造纸过程典型控制系统
第4章制浆造纸过程中的简单调节系统127
41简单调节系统的基本问题127
42压力调节系统134
43液位调节系统136
44流量调节系统139
45温度调节系统140
46浓度调节系统144
47调节器参数的工程整定方法145
48仪表图例与仪表位号的字母代号149
49调节系统的工程设计、调试和投运151
第5章制浆过程典型控制系统163
51蒸煮过程典型控制系统164
52洗涤过程典型控制系统169
53筛选过程典型控制系统172
54漂白过程典型控制系统177
55废纸制浆过程典型控制系统181
第6章抄纸过程典型控制系统186
61概述186
62打浆过程典型控制系统187
63配浆过程典型控制系统191
64流送过程典型控制系统195
65供汽过程典型控制系统202
66质量控制系统（QCS）206
67抄纸过程计算机控制系统211
第7章碱回收过程典型控制系统217
71蒸发过程典型控制系统217
72燃烧过程220
73苛化过程典型控制系统225
第3篇DCS及先进控制技术在制浆造纸过程中的应用
第8章集散型控制系统（DCS）231
81集散控制系统基础231
82和利时集散型过程控制系统MACS介绍238
83西门子集散型过程控制系统SIMATIC PCS7介绍246
84应用举例252
第9章制浆造纸过程中的建模方法和模型降阶254
91建模基本知识254
92机理分析建模法260
93经典建模法266
94现代建模法274
95模型降阶的时域法和频域法280
96图解降阶法和矩降阶法285
第10章新型PID控制292
101传统PID控制器292
102自整定PID控制295
103模糊PID控制310
104智能PID控制314
105多变量PID控制318
106新型PID控制器及未来发展321
第11章大时滞过程控制方法326
111Smith预估补偿法326
112Dahlin算法334
113内模控制方法336
第12章智能控制技术344
121引言344
122模糊控制350
123神经网络控制361
124专家控制366
125遗传算法372
126应用举例382
附录404
附录一铂铑10铂热电偶分度表404
附录二镍铬康铜热电偶分度表409
附录三镍铬镍硅热电偶分度表410
附录四铂电阻分度表414
附录五铜电阻Cu50分度表417
附录六铜电阻Cu100分度表418
附录七自控工程设计字母代码419
附录八仪表安装位置的图形符号表示421
参考文献422