專利名稱：用于精磨機的控制以改進能量效率和漿體質(zhì)量的過程和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于控制熱機械漿體(TMP)精磨過程段中的一個或多個精磨機的改進的方法。本發(fā)明可應用于使用精磨機的所有技術領域，諸如制漿和造紙行業(yè)以及相關行業(yè)。
背景技術：
一種類型或者另一類型的精磨機通過從木質(zhì)素纖維素材料(諸如木片)開始研磨例如熱機械漿體(TMP)或者化學熱機械漿體(CTMP)而在制漿和造紙行業(yè)以及相關行業(yè)的高產(chǎn)量漿體生產(chǎn)中起到關鍵作用。此處提到兩種類型的精磨機是重要的低稠度(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)中進行，而HC精磨具有三相片/漿體、水和蒸汽。其他行業(yè)應用(諸如木纖維板的制造)中也使用精磨機。多數(shù)精磨機包括兩個圓板，待處理的材料在其間從內(nèi)部被傳遞至板的外圍。通常， 存在一個靜態(tài)精磨機板和以非常高的速度旋轉(zhuǎn)的一個旋轉(zhuǎn)精磨機板。圖4中給出了已知精磨機1的更加全面的示意圖?？赡馨酒?或者前級已經(jīng)處理的漿體的原材料在精磨機的中心C處進入。在如圖所示的第一級精磨機中，材料經(jīng)由一個或多個螺旋給料器7運送。在進入實際精磨機之前，通常將原材料與稀釋水2混合，通常對該稀釋水2的流動進行測量和控制。備選地，可以將水直接添加到精磨機中。繼而在材料去往精磨機板的外圍的途中被處理。靜態(tài)精磨機板3或者定子通常被機電地或液壓地推向旋轉(zhuǎn)板4或者轉(zhuǎn)子。旋轉(zhuǎn)的一個或多個盤由一個或兩個馬達10驅(qū)動。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計的、沿半徑的可變間隙。附圖
還示出了測量壓力Poutlet的出口位置6，以及可以測量產(chǎn)品入口壓力Pinlet 8的點。精磨機板的直徑根據(jù)精磨機的大小(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)子上的多個模塊。這些部分具有研磨模式，參見圖5，其具有根據(jù)供應商而有所不同的桿15、15’和槽16。桿充當?shù)?，其將片除纖顫或者進一步精磨已經(jīng)生產(chǎn)出的漿體。在HC精磨機中，纖維、水和蒸汽也被運送至桿之間的槽中。蒸汽的量是空間相關的，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精磨機中，水通常將被結合到纖維上。根據(jù)部分的設計，將在精磨機中發(fā)生不同的流模式。在LC精磨機中，不生成蒸汽。還存在其他類型的精磨機，諸如雙盤(其中兩個板彼此相反地旋轉(zhuǎn))或者錐形精磨機。另一類型稱為雙精磨機，其中存在四個精磨機板。位于中心的轉(zhuǎn)子具有安裝在其兩側(cè)的兩個精磨機板，并且繼而存在兩個靜態(tài)精磨機板，例如使用液壓缸而使其彼此推擠，由此產(chǎn)生兩個精磨區(qū)。在精磨木片或者先前已精磨的漿體時，精磨機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。
4
在精磨機控制的傳統(tǒng)控制概念中，受控的變量包括特定能量(即，精磨機馬達負載與漿體產(chǎn)量之間的比率)，備選地，僅包括馬達負載、精磨機產(chǎn)生的漿體稠度，并且在最佳情況下，還包括描述漿體質(zhì)量的至少一個變量(例如，加拿大標準游離度，CSF)。為了控制這些過程變量，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，典型的精磨機生產(chǎn)線包括串聯(lián)的兩個精磨機主精磨機(PR)和輔精磨機(SR)。通常， 還存在稱為拒絕精磨的處理步驟。因此，完整精磨機生產(chǎn)線的控制通常變得相當復雜。商業(yè)上可得的控制概念的示例可以在Lid6n的學位論文[1]以及專利申請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測控制(MPC)，用于包括多個精磨機生產(chǎn)線或者包括單個線或單個精磨機的大型復雜系統(tǒng)中。例如[2]中核心的備選控制變量是板間隙，其繼而通過操縱液壓壓力Phytt來控制。 目前，市場上存在板間隙傳感器，其被直接應用于精磨機板中。通常，每個精磨區(qū)僅使用一個間隙傳感器，主要用于避免板碰撞到一起，并且因其不夠可靠而沒有用于控制間隙。市場上還存在其他的系統(tǒng)，其中沿精磨區(qū)測量溫度和/或壓力，以用于顯示溫度曲線和/或壓力曲線。當精磨機中的環(huán)境(例如，間隙、產(chǎn)量或者稀釋水)改變時，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的有效半徑的測量帶(也稱為傳感器陣列)中，參見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]也使用溫度曲線來控制精磨機。已經(jīng)證明，精磨機部分的設計對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，將這一點納入考慮是很關鍵的。除了以上提到的以外，沒有其他測量設備已經(jīng)應用于精磨區(qū)中。然而，存在可以放置在精磨機的噴放管線中的儀器，其中可以使用與NIR(近紅外)測量相耦合的算法來計算流動漿體的稠度，例如在US 7, 381, 303[2]中假設這是可用的。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)，其中使用獨立的控制器分別用于快動態(tài)(馬達負載和噴放管線稠度)和慢動態(tài)(漿體質(zhì)量)，在其上進行優(yōu)化協(xié)作控制。描述了穩(wěn)定控制器優(yōu)選地調(diào)節(jié)精磨機馬達負載和噴放管線稠度，并且質(zhì)量控制器優(yōu)選地控制與漿體質(zhì)量變量相關聯(lián)的慢動態(tài)。還描述了通過以最大允許馬達負載來操作精磨機生產(chǎn)線，針對給定漿體窗口，自動地使產(chǎn)量最大化。然而，清楚的是，基于對馬達負載表示的特定能量的測量來控制精磨過程的發(fā)明人沒有提供對漿體質(zhì)量參數(shù)的可靠控制，因為在相同的特定能量或者馬達負載的情況下可能產(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或多個問題。在本發(fā)明的第一方面，通過根據(jù)權利要求1的方法達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械漿體(TMP)精磨的過程段的方法，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上的預定位置中的多個傳感器，該方法包括測量(備選地估計)表示過程段的精磨機之外的外部狀態(tài)的一個或多個過程變量，以及測量(備選地估計)表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)的一個或多個值，以及操縱一個或多個變量的可能性，其中借助于數(shù)學過程模型，使用所述至少一個精磨機的內(nèi)部狀態(tài)的所述測量以及所述過程段的所述一個或多個過程外部狀態(tài)的測量，來計算針對所述至少一個精磨機的所述至少一個操縱變量的改變。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，描述了一種用于控制熱機械漿體精磨的過程段的方法，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上的預定位置中的多個傳感器，該方法包括測量(備選地估計)表示針對過程段的精磨機之外的外部狀態(tài)的一個或多個過程變量；以及測量(備選地估計)表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)的一個或多個值，以及借助于數(shù)學過程模型操縱一個或多個變量的可能性，并且其中使用數(shù)學過程模型來計算針對所述至少一個精磨機的所述至少一個操縱變量的改變，該數(shù)學過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描述。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，描述了一種用于控制熱機械漿體精磨的過程段的方法，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上的預定位置中的多個傳感器，該方法包括測量(備選地估計)表示針對過程段的精磨機之外的外部狀態(tài)的一個或多個過程變量，以及測量(備選地估計)表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)的一個或多個值，以及使用數(shù)學過程模型來操縱一個或多個變量的可能性，并且其中該數(shù)學過程模型由一組線性微分方程或者差分方程來描述。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，描述了一種用于控制熱機械漿體精磨的過程段的方法，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上的預定位置中的多個傳感器，該方法包括測量(備選地估計)表示針對過程段的精磨機之外的外部狀態(tài)的一個或多個過程變量；以及測量(備選地估計)表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)的一個或多個值，以及使用數(shù)學過程模型來操縱一個或多個變量的可能性，并且其中該數(shù)學過程模型由拉普拉斯變換和傳遞函數(shù)來描述。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，描述了一種用于控制熱機械漿體精磨的過程段的方法，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上的預定位置中的多個傳感器，該方法包括測量(備選地估計)表示針對過程段的精磨機之外的外部狀態(tài)的一個或多個過程變量；以及測量(備選地估計)表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)的一個或多個值，以及使用數(shù)學過程模型來操縱一個或多個變量的可能性，其中所述內(nèi)部狀態(tài)是溫度的測量來計算過程改變的，該溫度使用由沿所述至少一個精磨機之內(nèi)的盤的半徑的溫度測量陣列來計算。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，描述了一種用于控制熱機械漿體精磨的過程段的方法，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上的預定位置中的多個傳感器，該方法包括測量(備選地估計)表示針對過程段的精磨機之外的外部狀態(tài)的一個或多個過程變量；以及測量(備選地估計)表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)的一個或多個值，以及使用數(shù)學過程模型來操縱一個或多個變量的可能性，其中計算過程改變以及改變至少一個操縱變量以影響漿體質(zhì)量的測量或者估計中的改變。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，描述了一種用于控制熱機械漿體精磨的過程段的方法，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上的預定位置中的多個傳感器，該方法包括測量(備選地估計)表示針對過程段的精磨機之外的外部狀態(tài)的一個或多個過程變量；以及測量(備選地估計)表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)的一個或多個值，以及使用數(shù)學過程模型來操縱一個或多個變量的可能性，其中使用數(shù)學過程模型來最小化內(nèi)部狀態(tài)和/或外部狀態(tài)的函數(shù)或測量值與參考值之間的偏差。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，描述了一種用于控制熱機械漿體精磨的過程段的方法，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上的預定位置中的多個傳感器，該方法包括測量(備選地估計)表示針對過程段的精磨機之外的外部狀態(tài)的一個或多個過程變量；以及測量(備選地估計)表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)的一個或多個值，以及使用數(shù)學過程模型來操縱一個或多個變量的可能性，其中使用數(shù)學過程模型來最小化內(nèi)部狀態(tài)和/或外部狀態(tài)的估計值與參考值之間的偏差。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，描述了一種用于控制熱機械漿體精磨的過程段的方法，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上的預定位置中的多個傳感器，該方法包括測量(備選地估計)表示針對過程段的精磨機之外的外部狀態(tài)的一個或多個過程變量；以及測量(備選地估計)表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)的一個或多個值，以及使用數(shù)學過程模型來操縱一個或多個變量的可能性，其中將來自所述至少一個第一精磨機的輸出饋送到第二精磨機中以使得所述過程段包括兩級精磨機。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，描述了一種用于控制熱機械漿體精磨的過程段的方法，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上的預定位置中的多個傳感器，該方法包括測量(備選地估計)表示針對過程段的精磨機之外的外部狀態(tài)的一個或多個過程變量，以及測量(備選地估計)表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)的一個或多個值，以及使用數(shù)學過程模型來操縱一個或多個變量的可能性，其中借助于數(shù)學模型，使用第二精磨機的內(nèi)部狀態(tài)的所述測量以及針對所述過程段的一個或多個外部狀態(tài)的測量來計算針對第二精磨機的至少一個操縱變量的過程改變。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，描述了一種用于控制熱機械漿體精磨的過程段的方法，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上的預定位置中的多個傳感器，該方法包括測量(備選地估計)表示針對過程段的精磨機之外的外部狀態(tài)的一個或多個過程變量，以及測量(備選地估計)表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)的一個或多個值，以及使用數(shù)學過程模型來操縱一個或多個變量的可能性，其中使用針對每個精磨機的內(nèi)部狀態(tài)的所述至少一個測量和針對每個精磨機的外部狀態(tài)的測量以及第二精磨機之后的至少質(zhì)量測量來計算針對包括兩個或更多個精磨機的過程段的至少一個操縱變量的過程改變。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，描述了一種用于控制熱機械漿體精磨的過程段的方法，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上的預定位置中的多個傳感器，該方法包括測量(備選地估計)表示針對過程段的精磨機之外的外部狀態(tài)的一個或多個過程變量，以及測量(備選地估計)表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)的一個或多個值，以及使用數(shù)學過程模型來操縱一個或多個變量的可能性，其中使用針對每個精磨機的內(nèi)部狀態(tài)的所述測量和針對每個精磨機的外部狀態(tài)的測量以及第二精磨機的質(zhì)量測量來計算針對包括兩個或更多個精磨機的過程段的至少一個操縱變量的過程改變，以便優(yōu)化向所述過程段的能量輸入。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，描述了一種用于控制熱機械漿體精磨的過程段的方法，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上的預定位置中的多個傳感器，該方法包括測量(備選地估計)表示針對過程段的精磨機之外的外部狀態(tài)的一個或多個過程變量，以及測量(備選地估計)表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)的一個或多個值，以及使用數(shù)學過程模型來操縱一個或多個變量的可能性，其中使用其中所述內(nèi)部狀態(tài)是壓力(P1)的測量來計算過程改變，該壓力使用沿所述至少一個精磨機之內(nèi)的盤的半徑的測量陣列來計算。在本發(fā)明的另一方面，描述了一種包括用于熱機械漿體(TMP)精磨的過程段的系統(tǒng)，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上預定位置中的多個傳感器，方法包括測量針對所述過程段的一個或多個過程變量以及測量所述至少一個第一精磨機中的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)，其中該系統(tǒng)還包括用于借助于數(shù)學模型、使用所述至少一個精磨機的內(nèi)部狀態(tài)的測量或者估計以及針對所述過程段的所述一個或多個過程變量的測量來應用過程改變以監(jiān)測和控制所述至少一個第一精磨機的裝置，該過程改變根據(jù)針對所述至少一個精磨機的至少一個操縱變量來計算。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，描述了一種包括用于熱機械漿體精磨的過程段的系統(tǒng)，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上預定位置中的多個傳感器，方法包括測量針對所述過程段的一個或多個過程變量以及測量所述至少一個第一精磨機中的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)，其中該系統(tǒng)還包括用于借助于數(shù)學模型、使用所述至少一個精磨機的內(nèi)部狀態(tài)的所述測量或者估計以及針對所述過程段的所述一個或多個過程變量的測量來應用過程改變以控制所述至少一個第一精磨機的裝置， 該過程改變根據(jù)針對所述至少一個精磨機的至少一個操縱變量來計算，其中所述多個傳感器中的一個或多個布置在所述過程段中的精磨機的打漿盤的有效半徑上。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，描述了一種包括用于熱機械漿體精磨的過程段的系統(tǒng)，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上預定位置中的多個傳感器，方法包括測量針對所述過程段的一個或多個過程變量以及測量所述至少一個第一精磨機中的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)，其中該系統(tǒng)還包括用于借助于數(shù)學模型、使用所述至少一個精磨機的內(nèi)部狀態(tài)的所述測量或者估計以及針對所述過程段的所述一個或多個過程變量的測量來應用過程改變以控制所述至少一個第一精磨機的裝置， 該過程改變根據(jù)針對所述至少一個精磨機的至少一個操縱變量來計算，其中所述過程段包括串聯(lián)(備選地并聯(lián))布置的兩個或者更多個精磨機。
根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，描述了一種包括用于熱機械漿體精磨的過程段的系統(tǒng)，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上預定位置中的多個傳感器，方法包括測量針對所述過程段的一個或多個過程變量以及測量所述至少一個第一精磨機中的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)，其中該系統(tǒng)還包括用于借助于數(shù)學模型、使用所述至少一個精磨機的內(nèi)部狀態(tài)的所述測量或者估計以及針對所述過程段的所述一個或多個過程變量的測量來應用過程改變以控制所述至少一個第一精磨機的裝置， 該過程改變根據(jù)針對所述至少一個精磨機的至少一個操縱變量來計算，其中該系統(tǒng)還包括布置為控制優(yōu)化器的一個或多個控制單元。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，描述了一種包括用于熱機械漿體精磨的過程段的系統(tǒng)，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上預定位置中的多個傳感器，方法包括測量針對所述過程段的一個或多個過程變量以及測量所述至少一個第一精磨機中的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)，其中該系統(tǒng)還包括用于借助于數(shù)學模型、使用所述至少一個精磨機的內(nèi)部狀態(tài)的所述測量或者估計以及針對所述過程段的所述一個或多個過程變量的測量來應用過程改變以控制所述至少一個第一精磨機的裝置， 該過程改變根據(jù)針對所述至少一個精磨機的至少一個操縱變量來計算，其中該系統(tǒng)還包括布置為狀態(tài)估計器的一個或多個控制單元。根據(jù)本發(fā)明的又一實施方式，描述了一種包括用于熱機械漿體精磨的過程段的系統(tǒng)，該過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上預定位置中的多個傳感器，方法包括測量針對所述過程段的一個或多個過程變量以及測量所述至少一個第一精磨機中的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)，其中該系統(tǒng)還包括用于借助于數(shù)學模型、使用所述至少一個精磨機的內(nèi)部狀態(tài)的所述測量或者估計以及針對所述過程段的所述一個或多個過程變量的測量來應用過程改變以控制所述至少一個第一精磨機的裝置， 該過程改變根據(jù)針對所述至少一個精磨機的至少一個操縱變量來計算，其中該系統(tǒng)還包括存儲器存儲設備，其中存儲用于執(zhí)行根據(jù)權利要求1的方法的一個或多個計算機程序。所有精磨機控制系統(tǒng)的目的是在對精磨機的特定能量輸入的情況下保證漿體質(zhì)量。然而，問題在于市場上的現(xiàn)有控制系統(tǒng)較慢，這導致難以對最小能量輸入需求保證特定漿體質(zhì)量。傳統(tǒng)上，用于精磨機的過程控制系統(tǒng)不具有來自真實精磨過程的信息，S卩，精磨區(qū)中發(fā)生的過程，并且過程描述通?；谝芸氐妮敵?，諸如特定能量E或者馬達負載M以及可能還包括噴放管線中的測量稠度C。這些輸出通常通過改變例如板間隙(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電的力來控制)以及去往精磨機的稀釋水流量&來操縱，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，其描述了元素的過程動態(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])的缺點在于特定能量或者馬達負載受到除了以上提到的兩個過程變量之外的多個過程變量的
9影響，這使得難以預先指定用于運行精磨機的最優(yōu)操作窗口。該結構的另一問題在于特定能量或者馬達負載將總是與沿精磨區(qū)半徑的力分布的積分有關，并且其不會給出關于空間能量消耗的任何信息。單從這一方面來看，清楚的是，特定能量或者馬達負載提供了關于本地過程條件如何影響最終漿體質(zhì)量的有限信息， 這對于獲得良好的控制性能是必要的。此處所提到的問題之外存在的附加問題是傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)不處理例如由板磨損、 纖維墊分布波動、不同的操作點等等引起的自然非線性，這也會降低控制性能。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，因為在相同的特定能量或者馬達負載下可能產(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)(估計或者測量)的信息在描述如何找到過程控制的改進策略方面起到關鍵作用。為了區(qū)分內(nèi)部狀態(tài)與其他狀態(tài)，引入了處邀 ■ η，作為從精磨機之外的測量設備獲得的狀態(tài)或者從數(shù)學模型估計的狀態(tài)。這些狀態(tài)通常可能用于相對較快地采樣，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通常表示所測量的漿體質(zhì)量，其僅可以以慢很多的采樣速率進行采樣，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
權利要求
1.一種用于控制熱機械漿體(TMP)精磨過程段的方法，所述過程段包括至少一個第一精磨機，其具有布置在所述至少一個第一精磨機(33)的精磨機板上預定位置上的多個傳感器，所述方法包括測量，備選地估計，表示針對所述過程段的所述精磨機之外的外部狀態(tài)(JlpQ1)的一個或多個過程變量；以及測量，備選地估計，表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)(C1)的一個或多個值，以及操作一個或多個變量(U1)的可能性，其特征在于借助于數(shù)學過程模型，使用所述至少一個精磨機的內(nèi)部狀態(tài)(C1)的所述測量以及針對所述過程段的所述一個或多個過程外部狀態(tài)(IlpQ1)的測量，來計算針對所述至少一個精磨機的所述至少一個操縱變量(U1)的改變。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述數(shù)學過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描述。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述數(shù)學過程模型由一組線性微分方程或者差分方程來描述。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述數(shù)學過程模型由拉普拉斯變換和傳遞函數(shù)來描述。
5.根據(jù)權利要求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)的測量來計算過程改變，所述溫度(T1)使用沿所述至少一個精磨機之內(nèi)的盤的半徑的溫度測量陣列來計算。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，計算過程改變并且改變至少一個操縱變量，以影響漿體質(zhì)量ου的測量或者估計的改變。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，計算過程改變并且改變至少一個操縱變量，以影響對所述至少一個第一精磨機的特定能量輸入(E1)或者所述至少一個第一精磨機的馬達負載(M1)的改變。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述數(shù)學過程模型來最小化內(nèi)部狀態(tài)和/或外部狀態(tài)的函數(shù)或測量值與參考值之間的偏差。
9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述數(shù)學過程模型來最小化內(nèi)部狀態(tài)和/或外部狀態(tài)的估計值與參考值之間的偏差。
10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，將來自所述至少一個第一精磨機的輸出饋送至第二精磨機，以使得所述過程段包括兩級精磨機。
11.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，借助于數(shù)學模型，使用所述第二精磨機的內(nèi)部狀態(tài)(ζ2)的測量以及針對所述過程段的所述一個或多個外部狀態(tài)(n2，Q2)的測量，計算針對所述第二精磨機的至少一個操縱變量(U2)的過程改變。
12.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，使用針對每個精磨機的內(nèi)部狀態(tài)(ζ” ζ2)的所述至少一個測量和針對每個精磨機的外部狀態(tài)(I，η2)的測量以及所述第二精磨機之后的至少質(zhì)量測量(Q2)，來計算包括兩個或更多個精磨機的過程段的至少一個操縱變量的過程改變。
13.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，使用針對每個精磨機的內(nèi)部狀態(tài)(ζ” ζ2)的所述測量和針對每個精磨機的外部狀態(tài)(I，n2)的測量以及所述第二精磨機的質(zhì)量測量(Q2)，來計算包括兩個或更多個精磨機的過程段的至少一個操縱變量的過程改變， 以便優(yōu)化對所述過程段的能量輸入。
14.根據(jù)權利要求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)的測量來計算過程改變，所述壓力(P1)使用沿所述至少一個精磨機之內(nèi)的盤的半徑的測量陣列來計算。
15.一種用于控制熱機械漿體(TMP)精磨的過程段的計算機程序，包括軟件代碼部分或者計算機代碼，其直接可加載到數(shù)字計算的內(nèi)部存儲器中，以使得計算機或者處理器執(zhí)行根據(jù)權利要求1的方法的步驟。
16.一種包括用于熱機械漿體(TMP)精磨的過程段的系統(tǒng)，所述過程段包括至少一個第一精磨機(33)，其具有布置在所述至少一個第一精磨機的精磨機板上預定位置00)中的多個傳感器(21)，所述方法包括測量針對所述過程段的一個或多個外部過程變量(η Q1)；以及測量所述至少一個第一精磨機中的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)(ζ ^，其特征在于，布置用于應用過程改變以監(jiān)測和控制所述至少一個第一精磨機的裝置，其中所述過程改變是借助于數(shù)學模型，使用所述至少一個精磨機的內(nèi)部狀態(tài)(C1)的所述測量和針對所述過程段的所述一個或多個外部過程變量(IIpQ1)的測量，針對所述至少一個精磨機的至少一個操縱變量(U1)計算而來的。
17.根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個傳感器中的一個或多個布置在所述過程段中的精磨機的打漿盤的有效半徑上。
18.根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述過程段包括串聯(lián)連接的兩個或更多個精磨機(33，34)。
19.根據(jù)權利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述過程段包括并聯(lián)連接的兩個或更多個精磨機。
20.根據(jù)權利要求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)的一個或多個控制單元。
21.根據(jù)權利要求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)估計器 (39)的一個或多個控制單元。
22.根據(jù)權利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括存儲器存儲設備，其中存儲用于執(zhí)行根據(jù)權利要求1的方法的一個或多個計算機程序。
23.根據(jù)權利要求16-22中任一項所述的系統(tǒng)的用途，用以監(jiān)測和控制處理以下列表中任一項的過程漿體、紙、木漿、纖維素漿。
全文摘要
描述了一種用于控制熱機械漿體(TMP)精磨過程段的方法。該過程段具有至少一個第一精磨機，其具有布置在至少一個第一精磨機的精磨機板上預定位置中的多個傳感器。該方法包括測量，備選地估計，表示針對所述過程段的精磨機之外的外部狀態(tài)(公式(I))的一個或多個過程變量；以及測量，備選地估計，表示所述至少一個第一精磨機之內(nèi)的一個或多個內(nèi)部狀態(tài)(公式(II))的一個或多個值；以及借助于數(shù)學過程模型，使用所述至少一個精磨機的內(nèi)部狀態(tài)(公式(II))的所述測量以及針對所述過程段的所述一個或多個過程外部狀態(tài)(公式(I))的測量，來計算針對所述至少一個精磨機的所述至少一個操縱變量(u1)的改變。
文檔編號D21D1/00GK102227532SQ200880132182
公開日2011年10月26日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權日2008年12月1日
發(fā)明者A·伊薩克森, A·卡爾斯托姆 申請人:Abb研究有限公司