造紙過程控製與維護管理—中芬閤著：造紙及其裝備科學技術叢書（中文版）第十八捲/“十三五”國傢重點齣版 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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內容簡介

本書是芬蘭造紙工程師協會組織編寫的20本造紙書中的一本。 自動化係統是造紙廠的資金投入中必不可少的部分，並且隨著科技的發展其重要性也日益突齣。自動化技術可以幫助操作者在睏難的環境下完成任務，並且可以為工廠相關人員提供及時準確的信息，以便於在原料采購、機械裝備、生産工藝、産品質量等方麵做齣正確的決策，這些決策均關乎到造紙廠的未來發展及對環境的影響。

過程管理是一個使工廠正常運行和自動生産的龐大技術領域，它包括工廠操作人員的具體操作和各種維係工廠運行的自動化係統。

自動化包含多個學科，除瞭需要電子學、信息技術、通訊、數學、工程等方麵的知識，具有良好的工藝知識也是至關重要的。編寫一本關於過程自動化的書時，不可能涉及所有這些領域。因此在內容設置上，本書主要介紹整個造紙係統的自動化部分，特彆是過程控製係統和管理係統，而對現場的基礎自動化係統則著墨不多。本書的側重點放在造紙過程控製及其維護管理，重點之一是清晰闡述造紙過程中的自動化係統、控製方法及控製技術的新進展和發展前景；重點之二是在工藝設備被破壞或被磨損的情況下，利用維護管理係統確保生産過程正常運行, 在産量和産品的質量方麵優化工廠的生産能

作者簡介

瀋文浩，1985年至1989年在成都科技大學（現四川大學）計算機及自動控製專業攻讀學士學位，1989年至1992年在華南理工大學過程控製及儀錶專業攻讀碩士學位，1992年分配到華南理工大學造紙與環境工程學院任教，從事製漿造紙過程檢測、模擬與控製方麵的研究工作。1995年至2000年在華南理工大學製漿造紙工程國傢重點實驗室攻讀在職博士學位。2001年晉升副教授，2002年聘為碩士研究生導師。2004年9月至2005年9月期間被國傢留學基金委作為訪問學者派齣，在法國國傢科學研究中心的化學工程國傢重點實驗室進修瞭一年，在此期間，與法國教授一起基於由歐盟科技研究組織閤作開發的汙水生化處理過程的模擬控製仿真平颱，進行瞭模型預測控製策略的仿真研究。曾為中國儀器儀錶學會分析儀器學會理事，美國製漿造紙協會（TAPPI）會員，廣東省造紙學會會員。

目錄

目錄

第 1 章 簡 介 1

1.1 引言 1

1.2 自動化係統的前景 1

1.2.1 自動化係統的重要性 1

1.3 自動化程度的概念 2

1.3.1 自動化係統的收益 2

1.3.2自動化係統的優點 2

1.4 層級化的描述 3

1.4.1過程控製和管理層監控 3

1.4.2自動化管理的必要性 4

1.5維護管理 4

1.6小結 5

第2章 技 術 問 題 6

2.1 過程自動化的發展 6

2.2 係統架構 7

2.2.1 係統網絡 7

2.2.2 DCS和PLC的結閤 7

2.2.3基於PC的自動化 8

2.2.4現場總綫技術 9

2.2.5網絡化控製 9

2.2.6無綫技術 11

2.2.7軟件架構 12

2.2.8係統安全 13

2.2.9“即插即用”組件 14

參考文獻 15

第 3 章 方 法 17

3.1 開環控製與閉環控製 17

3.2 數字控製算法 17

3.3 自整定和PID控製迴路的性能監測 19

3.3.1 自整定的作用 19

3.3.2測試功能 20

3.3.3 相關性分析 22

3.3.4 實時性能監測 24

3.3.5 ?str?m自整定器 26

3.4 自適應控製 26

3.4.1增益控製 27

3.4.2模型參考自適應控製 27

3.4.3 自校正控製 28

3.5 多變量控製 29

3.5.1 基本概念 29

3.5.2 解耦控製 30

3.5.3 最優控製器 30

3.6 模型預測控製 31

3.7 專傢係統 33

3.7.1 工作原理 33

3.7.2 過程控製中的專傢係統 34

3.7.3 其他領域的應用 35

3.7.4 專傢係統的優勢 36

3.7.5 問題 36

3.8 模糊邏輯控製 37

3.8.1 什麼是模糊性？ 37

3.8.2 模糊邏輯控製器 38

3.9 神經網絡 40

3.9.1 基本定義 40

3.9.2 神經網絡如何學習？ 40

3.9.3 網絡結構 41

3.10 遺傳算法 43

3.11 統計過程控製 45

3.11.1 質量數據的錶達 45

3.11.2 因果分析 46

3.11.3 帕纍托分析法 46

3.11.4 控製圖 47

3.11.5 纍積和控製圖 48

3.11.6 過程能力指數 49

3.11.7 主成分分析 49

3.12 全廠優化辦法 51

3.12.1 製漿廠生産調度 51

3.12.2 能耗優化 53

參考文獻 55

第 4 章 製 漿 造 紙 過 程 中 的 特 殊 測 量 參 數 60

4.1 引言 60

4.2 特殊參數測量 60

4.2.1 紙漿濃度 60

4.2.2 蒸煮過程測量 65

4.2.3 漂白過程傳感器 67

4.2.4 紙漿質量分析儀 68

4.2.5 濕部測量 72

4.3 紙張質量在綫測定 75

4.3.1 紙張定量 75

4.3.2 紙張水分 76

4.3.3 紙張填料（灰分）含量 78

4.3.4 紙頁成型 78

4.3.5 縴維排列 78

4.3.6紙張厚度 79

4.3.7 紙張平滑度（粗糙度） 79

4.3.8 光澤度 80

4.3.9 紙張不透明度、色度和亮度 81

4.3.10紙張透氣度 82

4.3.11 塗布量 83

4.3.12 孔洞和汙點 83

參考文獻 84

第 5 章 製 漿 生 産 綫 的 過 程 控 製 85

5.1 引言 85

5.2連續蒸煮器控製 90

5.2.1控製要求 90

5.2.2基本控製功能 91

5.2.3質量控製 95

5.2.4木材種類變化管理 97

5.2.5自動控製的優點 98

5.3 間歇式蒸煮器控製 99

5.3.1控製要求 99

5.3.2基本控製功能 99

5.3.3蒸煮車間調度和蒸汽控製 101

5.3.4卡伯值控製 101

5.3.5罐區控製 104

5.3.6優點 105

5.4粗漿洗滌控製 106

5.4.1控製要求 106

5.4.2控製功能 106

5.5漂白車間控製 109

5.5.1控製要求 109

5.5.2氧脫木素的控製 109

5.5.3氯化階段控製 110

5.5.4 二氧化氯漂白控製 113

5.5.5機械漿漂白控製 113

5.5.6負荷分配 114

參考文獻 115

第 6 章 堿 迴 收 過 程 控 製 121

6.1 引言 121

6.2 蒸發工段控製 123

6.2.1 控製要求 123

6.2.2 控製功能 123

6.3 堿迴收爐控製 125

6.3.1 控製要求 125

6.3.2 基本控製功能 125

6.3.3 吹灰裝置優化 129

6.3.4爐膛成相、圖像分析及專傢係統 131

6.3.5 溶解槽控製 134

6.3.6 優點 135

6.4 苛化控製 136

6.4.1 控製要求 136

6.4.2 控製功能 137

6.4.3 優點 139

6.5 白泥過濾器控製 140

6.5.1 控製要求 140

6.5.2 控製功能 141

6.5.3 優點 143

6.6 石灰窯控製 143

6.6.1控製要求 143

6.6.2 控製功能 144

6.6.3 高級石灰窯控製係統 147

6.6.4 優點 148

參考文獻 148

第 7 章 機 械 法 製 漿 過 程 控 製 153

7.1 磨漿機控製 153

7.1.1控製要求 153

7.1.2 控製功能 154

7.1.3 質量控製 158

7.1.4 質量控製的應用 160

7.1.5 討論 163

7.2 磨木過程控製 163

7.2.1 控製目標 163

7.2.2 磨木過程控製的特點 164

7.2.3 磨木過程 164

7.2.4 控製功能 165

7.2.5 磨木控製策略 168

參考文獻 172

第 8 章 紙 機 操 作 管 理 175

8.1 紙機操作的目標 175

8.2 備漿、配漿和濕部控製 180

8.2.1 流量和濃度的測定 181

8.2.2 漿池液位控製 182

8.2.3 濃度變化控製 183

8.2.4 損紙漿和脫墨漿的乾擾 187

8.2.5 通過備漿主動操作實現靈活生産的方法 189

8.3 紙幅質量波動和缺陷以及測量係統 190

8.3.1 波動組成 190

8.3.2 掃描測量方法 191

8.3.3 照相機和其它幅寬測量係統 196

8.3.4 離綫測量和質量管理 197

8.4 紙機縱嚮控製 197

8.4.1 定量、填料量、留著率和水分含量等紙張質量的多變量模型預測控製 197

8.4.2 紙張等級改變的自動化方法：定量和填料含量的改變 201

8.4.3 MD質量控製的其它方麵 201

8.5 紙機橫嚮控製 202

8.5.1 靜態CD執行器最優化 203

8.5.2 CD控製的動態特性 208

8.5.3 CD控製中的一些交互影響效應 210

參考文獻 213

附錄 217

第 9 章 運 行 和 維 護 管 理 219

9.1 商業需求 219

9.2 工廠級運行和維修管理及其挑戰 222

9.3 全局設備效率（OEE） 223

9.3.1 可用性（A） 224

9.3.2 設備性能（P） 225

9.3.3 質量效益（Q） 225

9.4 關於運行和維修管理挑戰的調查 228

9.5 維修對生産功能的影響 229

參考文獻 230

第 10 章 術 語 232

10.1 簡介 232

10.2 標準 233

10.2.1 EN 13306：2001 維修術語 234

10.2.2 主要術語 235

10.3 常用縮寫 241

10.3.1 與時間相關術語的縮寫 241

10.3.2 可靠性分析 241

10.3.3 其他常用縮寫 242

參考文獻 243

第 11 章 維 修 管 理 基 礎 244

11.1 壽命周期與資産管理 244

11.1.1 什麼是工廠工程資産管理 244

11.1.2 商業需求模型 246

11.1.3 産能、投資和維修 252

11.1.4 方法和工具 254

11.1.5 壽命周期法與短期方法 256

11.2 維修目標 258

11.2.1 為什麼需要維修：目標的層級係統 258

11.2.2 一些重要的定義：可用性 259

11.3 維修策略 261

11.3.1定義和術語 261

11.3.2 維修策略的選擇 262

11.3.3 維修計劃 264

11.4 關鍵績效指標 268

11.4.1 介紹 268

11.4.2績效指標係統 268

11.4.3對關鍵績效指標的看法 270

11.4.4 目標和外生變量之間的經驗關係 271

11.4.5 標杆管理 274

11.4.6 基於網絡的標杆管理工具 276

11.5 EHSQ方法（環保、健康、安全和質量） 279

參考文獻 282

第12 章 與 維 修 相 關 的 概 念 284

12.1 工廠級的維修管理 284

12.1.1前言 284

12.1.2計劃外維修（被動維修） 285

12.1.3預防維修 285

12.1.4 預測維修 286

12.1.5改進維修 288

12.1.6 全麵生産維修 289

12.1.7 計算機化維修管理係統 289

12.2 工廠級維修計劃 291

12.2.1 以可靠性為中心的維修介紹 291

12.2.2 應該如何完成RCM? 292

12.2.3 RCM分析的基本思想 293

12.2.4 RCM分析實例 297

12.3 組織 299

12.3.1 組織類型 299

12.3.2 組織維修的模型[6] 302

12.3.3 發展趨勢 304

12.4 狀態檢修 305

12.4.1 介紹 305

12.4.2 過程和組件的評估 306

12.4.3 狀態監控方法 306

12.4.4 係統實施 311

12.4.5 診斷和預測 312

12.4.6 數據闡釋 316

12.5 備用零件 317

12.5.1 製漿造紙設備備用零件的特徵 317

12.5.2 製漿造紙設備零件 318

12.5.3 零件資料 322

12.5.4 為新裝置購買零件 323

12.5.5 零件存儲和資産管理 324

參考文獻 324

第 13 章 服 務 供 應 鏈 管 理 328

13.1壽命周期服務和服務供應鏈 328

13.1.1介紹 328

13.1.2抓住轉變的潛力 331

13.1.3工業資産管理和服務供應鏈的一緻性 333

13.1.4核對清單 334

13.2維修外包 335

13.2.1介紹 335

13.2.2工業服務類型 336

13.2.3壽命周期成本優化 338

13.2.4總結 340

參考文獻 340

第 14 章 造 紙 汙 水 處 理 過 程 的 仿 真 及 控 製 342

14.1 造紙汙水活性汙泥法處理仿真模型的建立 342

14.1.1 造紙廠汙水處理係統簡介 342

14.1.2 生物反應過程模型建立 344

14.1.3 沉澱過程模型建立 349

14.2 造紙汙水活性汙泥法處理仿真模型參數的測定及汙水組份劃分 350

14.2.1 仿真模型參數測定 350

14.2.2 汙水組份劃分 352

14.3 造紙汙水處理過程中溶解氧濃度控製策略及性能評價體係 352

14.3.1 控製策略 353

14.3.2 控製性能評價 358

參考文獻 362

第15章 造紙汙水處理過程故障檢測及診斷 364

15.1 引言 364

15.2 基於造紙汙水處理小試係統的故障檢測及診斷 365

15.2.1 過程故障檢測及診斷方法 366

15.2.2 基於主元分析方法（PCA）的故障診斷 367

15.2.3小試係統應用PCA方法的故障診斷過程 371

15.2.4 基於批次展開的多嚮主元分析方法（MPCA）的故障診斷 375

15.2.5 基於改進的MPCA方法的故障診斷 383

15.3 基於造紙廠汙水處理係統的故障檢測及診斷 390

15.3.1 多時段劃分的sub-PCA方法 390

15.3.2 基於sub-PCA方法的故障診斷 391

參考文獻 400

精彩書摘

第 1 章 簡 介

1.1 引言

造紙過程管理範圍很廣，涵蓋瞭整間工廠控製生産運作的各類活動，包括造紙廠操作人員的各種操作指令和與之相關聯的各類自動化係統。本書主要介紹整個造紙體係中的自動化部分，特彆是過程控製管理係統，而對現場的基礎自動化係統則著墨不多。

1.2 自動化係統的前景

自動化係統占整個造紙廠投入的比例從百分之幾到30%-40%不等。一般來說，産量恒定、紙種單一或品種較少的造紙廠所需的自動化係統投入較低；而較高的自動化係統投入通常適閤於具有以下特點的造紙廠：原材料變化頻繁、紙種繁多、間歇工藝與連續工藝兼有。多年來，市場對穩定的高質量紙品的不斷追求促使企業大力投資於質量分析儀、質量控製器和各種監測係統。

1.2.1 自動化係統的重要性

那麼，在實際生産中哪些操作和功能需要自動化？監控和控製工作在人工操作和自動化係統之間如何分配？這些問題很難迴答，也不可能總結齣通用的建議或準則。對操作者來說，因身體反應不夠快，所以那些在生産過程中很難控製的快速變化的變量需要自動化；同時重體力和危險的操作過程也需要自動化。另外，雖然操作人員可以在較短時間內非常好地控製某個復雜過程，但是無法長時間保持這種最佳工作狀態；而且操作者的差異也會引起産品質量和生産過程的波動。

生産中要管理好整條生産綫是非常睏難的，因為它們不會一直保持穩定，而是在不斷地變化，且可能伴隨著一些復雜而又難以測量的化學變化。因此，管理主要是監控並獲取準確及時的信息，利用優化工具來確定最佳生産方案或資源分配方案。

對於那些已使用很久的、操作復雜、且長期未做設計和計劃的操作流程，因為操作人員很難迴想起已有的最佳解決方案，所以特彆需要計算機決策工具的支持。

1.3 自動化程度的概念

“自動化程度”是指操作任務在操作人員和自動化係統之間的分配程度。有些操作可以手動實現，有些操作可以自動實現，而有些操作通過手動和自動均可實現。這裏需要注意的是，“自

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