專利名稱：用于精磨機(jī)的控制以改進(jìn)能量效率和漿體質(zhì)量的過(guò)程和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制熱機(jī)械漿體(TMP)精磨過(guò)程段中的一個(gè)或多個(gè)精磨機(jī)的改進(jìn)的方法。本發(fā)明可應(yīng)用于使用精磨機(jī)的所有技術(shù)領(lǐng)域，諸如制漿和造紙行業(yè)以及相關(guān)行業(yè)。
背景技術(shù)：
一種類型或者另一類型的精磨機(jī)通過(guò)從木質(zhì)素纖維素材料(諸如木片)開(kāi)始研磨例如熱機(jī)械漿體(TMP)或者化學(xué)熱機(jī)械漿體(CTMP)而在制漿和造紙行業(yè)以及相關(guān)行業(yè)的高產(chǎn)量漿體生產(chǎn)中起到關(guān)鍵作用。此處提到兩種類型的精磨機(jī)是重要的低稠度(LC)精磨，其中被精磨的漿體為大約百分之四的稠度(干含量)；以及高稠度(HC)精磨，其中稠度通常大約是百分之四十。LC精磨在兩相系統(tǒng)(片/漿體和水)中進(jìn)行，而HC精磨具有三相片/漿體、水和蒸汽。其他行業(yè)應(yīng)用(諸如木纖維板的制造)中也使用精磨機(jī)。多數(shù)精磨機(jī)包括兩個(gè)圓板，待處理的材料在其間從內(nèi)部被傳遞至板的外圍。通常， 存在一個(gè)靜態(tài)精磨機(jī)板和以非常高的速度旋轉(zhuǎn)的一個(gè)旋轉(zhuǎn)精磨機(jī)板。圖4中給出了已知精磨機(jī)1的更加全面的示意圖?？赡馨酒?或者前級(jí)已經(jīng)處理的漿體的原材料在精磨機(jī)的中心C處進(jìn)入。在如圖所示的第一級(jí)精磨機(jī)中，材料經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)螺旋給料器7運(yùn)送。在進(jìn)入實(shí)際精磨機(jī)之前，通常將原材料與稀釋水2混合，通常對(duì)該稀釋水2的流動(dòng)進(jìn)行測(cè)量和控制。備選地，可以將水直接添加到精磨機(jī)中。繼而在材料去往精磨機(jī)板的外圍的途中被處理。靜態(tài)精磨機(jī)板3或者定子通常被機(jī)電地或液壓地推向旋轉(zhuǎn)板4或者轉(zhuǎn)子。旋轉(zhuǎn)的一個(gè)或多個(gè)盤由一個(gè)或兩個(gè)馬達(dá)10驅(qū)動(dòng)。研磨區(qū)(或者通常所稱的精磨區(qū))還可以具有取決于板的設(shè)計(jì)的、沿半徑的可變間隙。附圖
還示出了測(cè)量壓力Poutlet的出口位置6，以及可以測(cè)量產(chǎn)品入口壓力Pinlet 8的點(diǎn)。精磨機(jī)板的直徑根據(jù)精磨機(jī)的大小(生產(chǎn)能力)和品牌而有所不同。最初，板(也稱為部分)鑄為一體，但是目前，其通常包括一起安裝在定子或者轉(zhuǎn)子上的多個(gè)模塊。這些部分具有研磨模式，參見(jiàn)圖5，其具有根據(jù)供應(yīng)商而有所不同的桿15、15’和槽16。桿充當(dāng)?shù)叮鋵⑵w顫或者進(jìn)一步精磨已經(jīng)生產(chǎn)出的漿體。在HC精磨機(jī)中，纖維、水和蒸汽也被運(yùn)送至桿之間的槽中。蒸汽的量是空間相關(guān)的，因此水和蒸汽都可以與片/漿體一起存在于精磨區(qū)中。在HC精磨機(jī)中，水通常將被結(jié)合到纖維上。根據(jù)部分的設(shè)計(jì)，將在精磨機(jī)中發(fā)生不同的流模式。在LC精磨機(jī)中，不生成蒸汽。還存在其他類型的精磨機(jī)，諸如雙盤(其中兩個(gè)板彼此相反地旋轉(zhuǎn))或者錐形精磨機(jī)。另一類型稱為雙精磨機(jī)，其中存在四個(gè)精磨機(jī)板。位于中心的轉(zhuǎn)子具有安裝在其兩側(cè)的兩個(gè)精磨機(jī)板，并且繼而存在兩個(gè)靜態(tài)精磨機(jī)板，例如使用液壓缸而使其彼此推擠，由此產(chǎn)生兩個(gè)精磨區(qū)。在精磨木片或者先前已精磨的漿體時(shí)，精磨機(jī)板通常彼此推擠以獲得大約 0. 2-0. 7mm的板間隙，這取決于使用什么類型的精磨機(jī)。
4
在精磨機(jī)控制的傳統(tǒng)控制概念中，受控的變量包括特定能量(即，精磨機(jī)馬達(dá)負(fù)載與漿體產(chǎn)量之間的比率)，備選地，僅包括馬達(dá)負(fù)載、精磨機(jī)產(chǎn)生的漿體稠度，并且在最佳情況下，還包括描述漿體質(zhì)量的至少一個(gè)變量(例如，加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度，CSF)。為了控制這些過(guò)程變量，通常具有操縱變量，諸如液壓壓力、稀釋水流量和木片或者漿體的產(chǎn)量。另外，典型的精磨機(jī)生產(chǎn)線包括串聯(lián)的兩個(gè)精磨機(jī)主精磨機(jī)(PR)和輔精磨機(jī)(SR)。通常， 還存在稱為拒絕精磨的處理步驟。因此，完整精磨機(jī)生產(chǎn)線的控制通常變得相當(dāng)復(fù)雜。商業(yè)上可得的控制概念的示例可以在Lid6n的學(xué)位論文[1]以及專利申請(qǐng)US2005/263259(A1) [2]中找到。這些控制概念基于使用上述受控變量的模型預(yù)測(cè)控制(MPC)，用于包括多個(gè)精磨機(jī)生產(chǎn)線或者包括單個(gè)線或單個(gè)精磨機(jī)的大型復(fù)雜系統(tǒng)中。例如[2]中核心的備選控制變量是板間隙，其繼而通過(guò)操縱液壓壓力Phytt來(lái)控制。 目前，市場(chǎng)上存在板間隙傳感器，其被直接應(yīng)用于精磨機(jī)板中。通常，每個(gè)精磨區(qū)僅使用一個(gè)間隙傳感器，主要用于避免板碰撞到一起，并且因其不夠可靠而沒(méi)有用于控制間隙。市場(chǎng)上還存在其他的系統(tǒng)，其中沿精磨區(qū)測(cè)量溫度和/或壓力，以用于顯示溫度曲線和/或壓力曲線。當(dāng)精磨機(jī)中的環(huán)境(例如，間隙、產(chǎn)量或者稀釋水)改變時(shí)，溫度改變，并且由此受控制，通常，使用若干溫度和/或壓力傳感器直接放置在板中，或者可以封裝在沿精磨機(jī)的有效半徑的測(cè)量帶(也稱為傳感器陣列)中，參見(jiàn)EP0788407[3]。在US60M309[4]中，描述了一種用于精磨區(qū)控制的控制概念，其中溫度曲線用于控制過(guò)程。探討相同概念的類似的后續(xù)專利，例如US634381[5]也使用溫度曲線來(lái)控制精磨機(jī)。已經(jīng)證明，精磨機(jī)部分的設(shè)計(jì)對(duì)于沿半徑的溫度曲線的形狀非常重要，并且在將溫度和/或壓力傳感器放置到傳感器陣列中時(shí)，將這一點(diǎn)納入考慮是很關(guān)鍵的。除了以上提到的以外，沒(méi)有其他測(cè)量設(shè)備已經(jīng)應(yīng)用于精磨區(qū)中。然而，存在可以放置在精磨機(jī)的噴放管線中的儀器，其中可以使用與NIR(近紅外)測(cè)量相耦合的算法來(lái)計(jì)算流動(dòng)漿體的稠度，例如在US 7, 381, 303[2]中假設(shè)這是可用的。在轉(zhuǎn)讓給 Honeywell 公司的、名稱為"System and Method for Controlling a Thermo-Mechanical Wood Pulp Refiner” 的 US 7，381，303 中，描述了一種系統(tǒng)，其中使用獨(dú)立的控制器分別用于快動(dòng)態(tài)(馬達(dá)負(fù)載和噴放管線稠度)和慢動(dòng)態(tài)(漿體質(zhì)量)，在其上進(jìn)行優(yōu)化協(xié)作控制。描述了穩(wěn)定控制器優(yōu)選地調(diào)節(jié)精磨機(jī)馬達(dá)負(fù)載和噴放管線稠度，并且質(zhì)量控制器優(yōu)選地控制與漿體質(zhì)量變量相關(guān)聯(lián)的慢動(dòng)態(tài)。還描述了通過(guò)以最大允許馬達(dá)負(fù)載來(lái)操作精磨機(jī)生產(chǎn)線，針對(duì)給定漿體窗口，自動(dòng)地使產(chǎn)量最大化。然而，清楚的是，基于對(duì)馬達(dá)負(fù)載表示的特定能量的測(cè)量來(lái)控制精磨過(guò)程的發(fā)明人沒(méi)有提供對(duì)漿體質(zhì)量參數(shù)的可靠控制，因?yàn)樵谙嗤奶囟芰炕蛘唏R達(dá)負(fù)載的情況下可能產(chǎn)生不同的漿體質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決以上提到的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。在本發(fā)明的第一方面，通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的方法達(dá)到了這一目的和其他目的。在本發(fā)明的第一方面，描述了一種用于控制熱機(jī)械漿體(TMP)精磨的過(guò)程段的方法，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上的預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，該方法包括測(cè)量(備選地估計(jì))表示過(guò)程段的精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量，以及測(cè)量(備選地估計(jì))表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)值，以及操縱一個(gè)或多個(gè)變量的可能性，其中借助于數(shù)學(xué)過(guò)程模型，使用所述至少一個(gè)精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)的所述測(cè)量以及所述過(guò)程段的所述一個(gè)或多個(gè)過(guò)程外部狀態(tài)的測(cè)量，來(lái)計(jì)算針對(duì)所述至少一個(gè)精磨機(jī)的所述至少一個(gè)操縱變量的改變。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，描述了一種用于控制熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的方法，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上的預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，該方法包括測(cè)量(備選地估計(jì))表示針對(duì)過(guò)程段的精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量；以及測(cè)量(備選地估計(jì))表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)值，以及借助于數(shù)學(xué)過(guò)程模型操縱一個(gè)或多個(gè)變量的可能性，并且其中使用數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)計(jì)算針對(duì)所述至少一個(gè)精磨機(jī)的所述至少一個(gè)操縱變量的改變，該數(shù)學(xué)過(guò)程模型由具有向量值非線性函數(shù)的一組非線性微分方程或者差分方程來(lái)描述。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，描述了一種用于控制熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的方法，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上的預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，該方法包括測(cè)量(備選地估計(jì))表示針對(duì)過(guò)程段的精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量，以及測(cè)量(備選地估計(jì))表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)值，以及使用數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)操縱一個(gè)或多個(gè)變量的可能性，并且其中該數(shù)學(xué)過(guò)程模型由一組線性微分方程或者差分方程來(lái)描述。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，描述了一種用于控制熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的方法，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上的預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，該方法包括測(cè)量(備選地估計(jì))表示針對(duì)過(guò)程段的精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量；以及測(cè)量(備選地估計(jì))表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)值，以及使用數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)操縱一個(gè)或多個(gè)變量的可能性，并且其中該數(shù)學(xué)過(guò)程模型由拉普拉斯變換和傳遞函數(shù)來(lái)描述。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，描述了一種用于控制熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的方法，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上的預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，該方法包括測(cè)量(備選地估計(jì))表示針對(duì)過(guò)程段的精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量；以及測(cè)量(備選地估計(jì))表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)值，以及使用數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)操縱一個(gè)或多個(gè)變量的可能性，其中所述內(nèi)部狀態(tài)是溫度的測(cè)量來(lái)計(jì)算過(guò)程改變的，該溫度使用由沿所述至少一個(gè)精磨機(jī)之內(nèi)的盤的半徑的溫度測(cè)量陣列來(lái)計(jì)算。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，描述了一種用于控制熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的方法，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上的預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，該方法包括測(cè)量(備選地估計(jì))表示針對(duì)過(guò)程段的精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量；以及測(cè)量(備選地估計(jì))表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)值，以及使用數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)操縱一個(gè)或多個(gè)變量的可能性，其中計(jì)算過(guò)程改變以及改變至少一個(gè)操縱變量以影響漿體質(zhì)量的測(cè)量或者估計(jì)中的改變。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，描述了一種用于控制熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的方法，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上的預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，該方法包括測(cè)量(備選地估計(jì))表示針對(duì)過(guò)程段的精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量；以及測(cè)量(備選地估計(jì))表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)值，以及使用數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)操縱一個(gè)或多個(gè)變量的可能性，其中使用數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)最小化內(nèi)部狀態(tài)和/或外部狀態(tài)的函數(shù)或測(cè)量值與參考值之間的偏差。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，描述了一種用于控制熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的方法，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上的預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，該方法包括測(cè)量(備選地估計(jì))表示針對(duì)過(guò)程段的精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量；以及測(cè)量(備選地估計(jì))表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)值，以及使用數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)操縱一個(gè)或多個(gè)變量的可能性，其中使用數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)最小化內(nèi)部狀態(tài)和/或外部狀態(tài)的估計(jì)值與參考值之間的偏差。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，描述了一種用于控制熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的方法，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上的預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，該方法包括測(cè)量(備選地估計(jì))表示針對(duì)過(guò)程段的精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量；以及測(cè)量(備選地估計(jì))表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)值，以及使用數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)操縱一個(gè)或多個(gè)變量的可能性，其中將來(lái)自所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的輸出饋送到第二精磨機(jī)中以使得所述過(guò)程段包括兩級(jí)精磨機(jī)。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，描述了一種用于控制熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的方法，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上的預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，該方法包括測(cè)量(備選地估計(jì))表示針對(duì)過(guò)程段的精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量，以及測(cè)量(備選地估計(jì))表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)值，以及使用數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)操縱一個(gè)或多個(gè)變量的可能性，其中借助于數(shù)學(xué)模型，使用第二精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)的所述測(cè)量以及針對(duì)所述過(guò)程段的一個(gè)或多個(gè)外部狀態(tài)的測(cè)量來(lái)計(jì)算針對(duì)第二精磨機(jī)的至少一個(gè)操縱變量的過(guò)程改變。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，描述了一種用于控制熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的方法，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上的預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，該方法包括測(cè)量(備選地估計(jì))表示針對(duì)過(guò)程段的精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量，以及測(cè)量(備選地估計(jì))表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)值，以及使用數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)操縱一個(gè)或多個(gè)變量的可能性，其中使用針對(duì)每個(gè)精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)的所述至少一個(gè)測(cè)量和針對(duì)每個(gè)精磨機(jī)的外部狀態(tài)的測(cè)量以及第二精磨機(jī)之后的至少質(zhì)量測(cè)量來(lái)計(jì)算針對(duì)包括兩個(gè)或更多個(gè)精磨機(jī)的過(guò)程段的至少一個(gè)操縱變量的過(guò)程改變。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，描述了一種用于控制熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的方法，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上的預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，該方法包括測(cè)量(備選地估計(jì))表示針對(duì)過(guò)程段的精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量，以及測(cè)量(備選地估計(jì))表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)值，以及使用數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)操縱一個(gè)或多個(gè)變量的可能性，其中使用針對(duì)每個(gè)精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)的所述測(cè)量和針對(duì)每個(gè)精磨機(jī)的外部狀態(tài)的測(cè)量以及第二精磨機(jī)的質(zhì)量測(cè)量來(lái)計(jì)算針對(duì)包括兩個(gè)或更多個(gè)精磨機(jī)的過(guò)程段的至少一個(gè)操縱變量的過(guò)程改變，以便優(yōu)化向所述過(guò)程段的能量輸入。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，描述了一種用于控制熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的方法，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上的預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，該方法包括測(cè)量(備選地估計(jì))表示針對(duì)過(guò)程段的精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量，以及測(cè)量(備選地估計(jì))表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)的一個(gè)或多個(gè)值，以及使用數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)操縱一個(gè)或多個(gè)變量的可能性，其中使用其中所述內(nèi)部狀態(tài)是壓力(P1)的測(cè)量來(lái)計(jì)算過(guò)程改變，該壓力使用沿所述至少一個(gè)精磨機(jī)之內(nèi)的盤的半徑的測(cè)量陣列來(lái)計(jì)算。在本發(fā)明的另一方面，描述了一種包括用于熱機(jī)械漿體(TMP)精磨的過(guò)程段的系統(tǒng)，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，方法包括測(cè)量針對(duì)所述過(guò)程段的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量以及測(cè)量所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)，其中該系統(tǒng)還包括用于借助于數(shù)學(xué)模型、使用所述至少一個(gè)精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)的測(cè)量或者估計(jì)以及針對(duì)所述過(guò)程段的所述一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量的測(cè)量來(lái)應(yīng)用過(guò)程改變以監(jiān)測(cè)和控制所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的裝置，該過(guò)程改變根據(jù)針對(duì)所述至少一個(gè)精磨機(jī)的至少一個(gè)操縱變量來(lái)計(jì)算。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，描述了一種包括用于熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的系統(tǒng)，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，方法包括測(cè)量針對(duì)所述過(guò)程段的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量以及測(cè)量所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)，其中該系統(tǒng)還包括用于借助于數(shù)學(xué)模型、使用所述至少一個(gè)精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)的所述測(cè)量或者估計(jì)以及針對(duì)所述過(guò)程段的所述一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量的測(cè)量來(lái)應(yīng)用過(guò)程改變以控制所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的裝置， 該過(guò)程改變根據(jù)針對(duì)所述至少一個(gè)精磨機(jī)的至少一個(gè)操縱變量來(lái)計(jì)算，其中所述多個(gè)傳感器中的一個(gè)或多個(gè)布置在所述過(guò)程段中的精磨機(jī)的打漿盤的有效半徑上。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，描述了一種包括用于熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的系統(tǒng)，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，方法包括測(cè)量針對(duì)所述過(guò)程段的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量以及測(cè)量所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)，其中該系統(tǒng)還包括用于借助于數(shù)學(xué)模型、使用所述至少一個(gè)精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)的所述測(cè)量或者估計(jì)以及針對(duì)所述過(guò)程段的所述一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量的測(cè)量來(lái)應(yīng)用過(guò)程改變以控制所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的裝置， 該過(guò)程改變根據(jù)針對(duì)所述至少一個(gè)精磨機(jī)的至少一個(gè)操縱變量來(lái)計(jì)算，其中所述過(guò)程段包括串聯(lián)(備選地并聯(lián))布置的兩個(gè)或者更多個(gè)精磨機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，描述了一種包括用于熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的系統(tǒng)，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，方法包括測(cè)量針對(duì)所述過(guò)程段的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量以及測(cè)量所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)，其中該系統(tǒng)還包括用于借助于數(shù)學(xué)模型、使用所述至少一個(gè)精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)的所述測(cè)量或者估計(jì)以及針對(duì)所述過(guò)程段的所述一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量的測(cè)量來(lái)應(yīng)用過(guò)程改變以控制所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的裝置， 該過(guò)程改變根據(jù)針對(duì)所述至少一個(gè)精磨機(jī)的至少一個(gè)操縱變量來(lái)計(jì)算，其中該系統(tǒng)還包括布置為控制優(yōu)化器的一個(gè)或多個(gè)控制單元。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，描述了一種包括用于熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的系統(tǒng)，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，方法包括測(cè)量針對(duì)所述過(guò)程段的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量以及測(cè)量所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)，其中該系統(tǒng)還包括用于借助于數(shù)學(xué)模型、使用所述至少一個(gè)精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)的所述測(cè)量或者估計(jì)以及針對(duì)所述過(guò)程段的所述一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量的測(cè)量來(lái)應(yīng)用過(guò)程改變以控制所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的裝置， 該過(guò)程改變根據(jù)針對(duì)所述至少一個(gè)精磨機(jī)的至少一個(gè)操縱變量來(lái)計(jì)算，其中該系統(tǒng)還包括布置為狀態(tài)估計(jì)器的一個(gè)或多個(gè)控制單元。根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方式，描述了一種包括用于熱機(jī)械漿體精磨的過(guò)程段的系統(tǒng)，該過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器，方法包括測(cè)量針對(duì)所述過(guò)程段的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量以及測(cè)量所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)，其中該系統(tǒng)還包括用于借助于數(shù)學(xué)模型、使用所述至少一個(gè)精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)的所述測(cè)量或者估計(jì)以及針對(duì)所述過(guò)程段的所述一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量的測(cè)量來(lái)應(yīng)用過(guò)程改變以控制所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的裝置， 該過(guò)程改變根據(jù)針對(duì)所述至少一個(gè)精磨機(jī)的至少一個(gè)操縱變量來(lái)計(jì)算，其中該系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備，其中存儲(chǔ)用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1的方法的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序。所有精磨機(jī)控制系統(tǒng)的目的是在對(duì)精磨機(jī)的特定能量輸入的情況下保證漿體質(zhì)量。然而，問(wèn)題在于市場(chǎng)上的現(xiàn)有控制系統(tǒng)較慢，這導(dǎo)致難以對(duì)最小能量輸入需求保證特定漿體質(zhì)量。傳統(tǒng)上，用于精磨機(jī)的過(guò)程控制系統(tǒng)不具有來(lái)自真實(shí)精磨過(guò)程的信息，S卩，精磨區(qū)中發(fā)生的過(guò)程，并且過(guò)程描述通?；谝芸氐妮敵?，諸如特定能量E或者馬達(dá)負(fù)載M以及可能還包括噴放管線中的測(cè)量稠度C。這些輸出通常通過(guò)改變例如板間隙(由所施加的液壓壓力Phydr (其在板上產(chǎn)生力)或者例如板上基于機(jī)電的力來(lái)控制)以及去往精磨機(jī)的稀釋水流量&來(lái)操縱，描述如下
v E^ll S\2 PhydrY= =GU=“
_C」|_薌21 莒22」|_ tD _其中Y表示待控制的向量，并且G是傳遞函數(shù)矩陣，其描述了元素的過(guò)程動(dòng)態(tài)。 向量U描述具有可以操縱的變量的輸入向量。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)(諸如基于以上類型的系統(tǒng)描述的US 7，381，303/263259 [2])的缺點(diǎn)在于特定能量或者馬達(dá)負(fù)載受到除了以上提到的兩個(gè)過(guò)程變量之外的多個(gè)過(guò)程變量的
9影響，這使得難以預(yù)先指定用于運(yùn)行精磨機(jī)的最優(yōu)操作窗口。該結(jié)構(gòu)的另一問(wèn)題在于特定能量或者馬達(dá)負(fù)載將總是與沿精磨區(qū)半徑的力分布的積分有關(guān)，并且其不會(huì)給出關(guān)于空間能量消耗的任何信息。單從這一方面來(lái)看，清楚的是，特定能量或者馬達(dá)負(fù)載提供了關(guān)于本地過(guò)程條件如何影響最終漿體質(zhì)量的有限信息， 這對(duì)于獲得良好的控制性能是必要的。此處所提到的問(wèn)題之外存在的附加問(wèn)題是傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)不處理例如由板磨損、 纖維墊分布波動(dòng)、不同的操作點(diǎn)等等引起的自然非線性，這也會(huì)降低控制性能。因此，如上所述的傳統(tǒng)控制概念中的可控性可能在漿體質(zhì)量角度得到改進(jìn)，因?yàn)樵谙嗤奶囟芰炕蛘唏R達(dá)負(fù)載下可能產(chǎn)生不同的質(zhì)量。解決方案在本發(fā)明中，內(nèi)部狀杰ζ，g卩，首梓從精磨區(qū)(估計(jì)或者測(cè)量)的信息在描述如何找到過(guò)程控制的改進(jìn)策略方面起到關(guān)鍵作用。為了區(qū)分內(nèi)部狀態(tài)與其他狀態(tài)，引入了處邀 ■ η，作為從精磨機(jī)之外的測(cè)量設(shè)備獲得的狀態(tài)或者從數(shù)學(xué)模型估計(jì)的狀態(tài)。這些狀態(tài)通?？赡苡糜谙鄬?duì)較快地采樣，但是與內(nèi)部狀態(tài)相比，仍然處于較慢的采樣速率。其他處邀 ^Q通常表示所測(cè)量的漿體質(zhì)量，其僅可以以慢很多的采樣速率進(jìn)行采樣，遵循該其他外部狀態(tài)也是很重要的?？梢钥刂频乃袪顟B(tài)是狀態(tài)向量χ中的元素，狀態(tài)向量χ即
權(quán)利要求
1.一種用于控制熱機(jī)械漿體(TMP)精磨過(guò)程段的方法，所述過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)(33)的精磨機(jī)板上預(yù)定位置上的多個(gè)傳感器，所述方法包括測(cè)量，備選地估計(jì)，表示針對(duì)所述過(guò)程段的所述精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)(JlpQ1)的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量；以及測(cè)量，備選地估計(jì)，表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)(C1)的一個(gè)或多個(gè)值，以及操作一個(gè)或多個(gè)變量(U1)的可能性，其特征在于借助于數(shù)學(xué)過(guò)程模型，使用所述至少一個(gè)精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)(C1)的所述測(cè)量以及針對(duì)所述過(guò)程段的所述一個(gè)或多個(gè)過(guò)程外部狀態(tài)(IlpQ1)的測(cè)量，來(lái)計(jì)算針對(duì)所述至少一個(gè)精磨機(jī)的所述至少一個(gè)操縱變量(U1)的改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述數(shù)學(xué)過(guò)程模型由一組具有向量值非線性函數(shù)的非線性微分方程或者差分方程來(lái)描述。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述數(shù)學(xué)過(guò)程模型由一組線性微分方程或者差分方程來(lái)描述。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述數(shù)學(xué)過(guò)程模型由拉普拉斯變換和傳遞函數(shù)來(lái)描述。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用其中所述內(nèi)部狀態(tài)是溫度(T1)的測(cè)量來(lái)計(jì)算過(guò)程改變，所述溫度(T1)使用沿所述至少一個(gè)精磨機(jī)之內(nèi)的盤的半徑的溫度測(cè)量陣列來(lái)計(jì)算。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，計(jì)算過(guò)程改變并且改變至少一個(gè)操縱變量，以影響漿體質(zhì)量ου的測(cè)量或者估計(jì)的改變。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，計(jì)算過(guò)程改變并且改變至少一個(gè)操縱變量，以影響對(duì)所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的特定能量輸入(E1)或者所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的馬達(dá)負(fù)載(M1)的改變。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)最小化內(nèi)部狀態(tài)和/或外部狀態(tài)的函數(shù)或測(cè)量值與參考值之間的偏差。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述數(shù)學(xué)過(guò)程模型來(lái)最小化內(nèi)部狀態(tài)和/或外部狀態(tài)的估計(jì)值與參考值之間的偏差。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將來(lái)自所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的輸出饋送至第二精磨機(jī)，以使得所述過(guò)程段包括兩級(jí)精磨機(jī)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，借助于數(shù)學(xué)模型，使用所述第二精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)(ζ2)的測(cè)量以及針對(duì)所述過(guò)程段的所述一個(gè)或多個(gè)外部狀態(tài)(n2，Q2)的測(cè)量，計(jì)算針對(duì)所述第二精磨機(jī)的至少一個(gè)操縱變量(U2)的過(guò)程改變。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用針對(duì)每個(gè)精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)(ζ” ζ2)的所述至少一個(gè)測(cè)量和針對(duì)每個(gè)精磨機(jī)的外部狀態(tài)(I，η2)的測(cè)量以及所述第二精磨機(jī)之后的至少質(zhì)量測(cè)量(Q2)，來(lái)計(jì)算包括兩個(gè)或更多個(gè)精磨機(jī)的過(guò)程段的至少一個(gè)操縱變量的過(guò)程改變。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用針對(duì)每個(gè)精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)(ζ” ζ2)的所述測(cè)量和針對(duì)每個(gè)精磨機(jī)的外部狀態(tài)(I，n2)的測(cè)量以及所述第二精磨機(jī)的質(zhì)量測(cè)量(Q2)，來(lái)計(jì)算包括兩個(gè)或更多個(gè)精磨機(jī)的過(guò)程段的至少一個(gè)操縱變量的過(guò)程改變， 以便優(yōu)化對(duì)所述過(guò)程段的能量輸入。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用其中所述內(nèi)部狀態(tài)是壓力(P1)的測(cè)量來(lái)計(jì)算過(guò)程改變，所述壓力(P1)使用沿所述至少一個(gè)精磨機(jī)之內(nèi)的盤的半徑的測(cè)量陣列來(lái)計(jì)算。
15.一種用于控制熱機(jī)械漿體(TMP)精磨的過(guò)程段的計(jì)算機(jī)程序，包括軟件代碼部分或者計(jì)算機(jī)代碼，其直接可加載到數(shù)字計(jì)算的內(nèi)部存儲(chǔ)器中，以使得計(jì)算機(jī)或者處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1的方法的步驟。
16.一種包括用于熱機(jī)械漿體(TMP)精磨的過(guò)程段的系統(tǒng)，所述過(guò)程段包括至少一個(gè)第一精磨機(jī)(33)，其具有布置在所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上預(yù)定位置00)中的多個(gè)傳感器(21)，所述方法包括測(cè)量針對(duì)所述過(guò)程段的一個(gè)或多個(gè)外部過(guò)程變量(η Q1)；以及測(cè)量所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)中的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)(ζ ^，其特征在于，布置用于應(yīng)用過(guò)程改變以監(jiān)測(cè)和控制所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)的裝置，其中所述過(guò)程改變是借助于數(shù)學(xué)模型，使用所述至少一個(gè)精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)(C1)的所述測(cè)量和針對(duì)所述過(guò)程段的所述一個(gè)或多個(gè)外部過(guò)程變量(IIpQ1)的測(cè)量，針對(duì)所述至少一個(gè)精磨機(jī)的至少一個(gè)操縱變量(U1)計(jì)算而來(lái)的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)傳感器中的一個(gè)或多個(gè)布置在所述過(guò)程段中的精磨機(jī)的打漿盤的有效半徑上。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述過(guò)程段包括串聯(lián)連接的兩個(gè)或更多個(gè)精磨機(jī)(33，34)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述過(guò)程段包括并聯(lián)連接的兩個(gè)或更多個(gè)精磨機(jī)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括布置為控制優(yōu)化器 (32)的一個(gè)或多個(gè)控制單元。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括布置為狀態(tài)估計(jì)器 (39)的一個(gè)或多個(gè)控制單元。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括存儲(chǔ)器存儲(chǔ)設(shè)備，其中存儲(chǔ)用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1的方法的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序。
23.根據(jù)權(quán)利要求16-22中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)的用途，用以監(jiān)測(cè)和控制處理以下列表中任一項(xiàng)的過(guò)程漿體、紙、木漿、纖維素漿。
全文摘要
描述了一種用于控制熱機(jī)械漿體(TMP)精磨過(guò)程段的方法。該過(guò)程段具有至少一個(gè)第一精磨機(jī)，其具有布置在至少一個(gè)第一精磨機(jī)的精磨機(jī)板上預(yù)定位置中的多個(gè)傳感器。該方法包括測(cè)量，備選地估計(jì)，表示針對(duì)所述過(guò)程段的精磨機(jī)之外的外部狀態(tài)(公式(I))的一個(gè)或多個(gè)過(guò)程變量；以及測(cè)量，備選地估計(jì)，表示所述至少一個(gè)第一精磨機(jī)之內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部狀態(tài)(公式(II))的一個(gè)或多個(gè)值；以及借助于數(shù)學(xué)過(guò)程模型，使用所述至少一個(gè)精磨機(jī)的內(nèi)部狀態(tài)(公式(II))的所述測(cè)量以及針對(duì)所述過(guò)程段的所述一個(gè)或多個(gè)過(guò)程外部狀態(tài)(公式(I))的測(cè)量，來(lái)計(jì)算針對(duì)所述至少一個(gè)精磨機(jī)的所述至少一個(gè)操縱變量(u1)的改變。
文檔編號(hào)D21D1/00GK102227532SQ200880132182
公開(kāi)日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日
發(fā)明者A·伊薩克森, A·卡爾斯托姆 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司