沈文浩[1]2000年在《光谱技术在制浆蒸煮过程纸浆卡伯值在线测量中的应用研究》文中进行了进一步梳理本论文针对间歇蒸煮过程中纸浆卡伯值在线测量的困难和问题，提出了一个新的测量思路：应用现代光谱技术，采用逆推的反向思路，通过测量溶出到蒸煮液中的木素含量，去预测残留在纸浆中的木素含量，从而实现蒸煮过程纸浆卡伯值的在线测量。 按照上述测量思路，从光谱测量原理出发，推导出了在每锅次的木片装锅量L_0一定的情况下，亚硫酸盐法蒸煮过程纸浆卡伯值光谱法在线测量的基本数学模型为： Ka=-V／ηkb·A+B式中V为蒸煮锅内的总液量，η为反映蒸煮原料的参数，k为蒸煮液中的木素吸光系数，b为测量光程，A为蒸煮液的吸光度，B为常数。 考虑每锅次木片装锅量L_0的波动，引入修正因子ε，提出上述基本模型的修正模型为： Ka=-V／kbη·A+ε·B式中，修正因子ε的确定根据工厂的实际经验和我们研究的经验公式推算得出。根据二次升温过程中锅内SO_2分压的升高速率来计算修正因子ε： ε=L_0／(?)=(?)／s s=d(P_(so_2)／dt=P′_(so_2)-P″_(so_2)／t式中，(?)为二次升温过程中锅内SO_2分压升高速率的平均值。 在纸浆卡伯值在线测量理论数学模型的基础上，从亚硫酸盐法蒸煮脱木素动力学出发，建立了蒸煮过程‘蒸煮终点的理论预报模型： D_c=η(εB-Ka_e)
张翔宇[2]2016年在《基于案例推理的软测量技术在制浆造纸过程中的应用研究》文中研究说明本文综述和分析了软测量技术的建模方法和数据驱动的软测量建模流程以及软测量技术在制浆造纸过程中的需求和应用现状,并重点介绍了基于案例推理(Case-Based Reasoning,CBR)的软测量建模方法。针对制浆造纸生产过程中存在不少难以在线测量的过程变量和质量参数的实际和需求,以应用案例推理技术解决制浆造纸过程中某些难测变量软测量问题和对相应生产工段进行优化设定研究为目标,重点探索以案例推理技术对制浆造纸过程中的一些难测变量进行软测量建模的方法。本文建立了在碱性过氧化物机械法制浆(Alkaline Peroxide Mechanical Pulping,APMP)的高浓磨浆过程中盘磨机出口处纸浆浓度和游离度的案例推理软测量模型。由于盘磨机出口处纸浆浓度和游离度在实际生产中没有在线的可测量仪器,而且涉及变量多、磨浆过程机理复杂,较难建立有效的机理模型对浓度和游离度进行计算和预测。通过分析高浓磨浆过程中可测的过程变量对盘磨机出口处纸浆浓度和游离度的影响,以相关性分析和共线性诊断方法,对初步选定的过程变量和主导变量间进行了线性相关性分析和过程变量间多重共线性的诊断。结合主元分析方法,最终选取木片两段预浸渍阶段的:螺旋挤压机的功率和吨浆功耗、混合碱的加入量;磨浆过程的:磨浆比能,稀释水量,磨盘间隙等11个变量为辅助变量,基于案例推理技术建立了盘磨机出口纸浆浓度和游离度的软测量模型,实现了对纸浆浓度和游离度的预测。应用江苏某造纸企业化学机械浆车间半年的145组典型工况生产数据对案例推理软测量模型进行模拟检验,其中纸浆浓度预测结果的均方根误差RMSE=0.71,相对误差CV-RMSE=1.72%;纸浆游离度的预测结果的均方根误差RMSE=4.29,相对误差CV-RMSE=0.73%。本文通过对打浆过程能耗的分析,选定以纸浆打浆前的打浆度和湿重,打浆浓度,纸浆流量,盘磨机的打浆功率为辅助变量分别建立基于案例推理的打浆度和湿重软测量模型。所建立的基于案例推理的打浆度和湿重软测量模型可以通过案例学习,而不需进行类似于其他算法的在线校正,实现跟随工况变化,提高打浆度和湿重预测精度。应用广东某造纸企业的540组生产数据对案例推理软测量模型进行模拟检验,模型经过一段时间运行,通过案例学习后,对打浆度的预测结果的均方根误差RMSE=1.3,相对误差CV-RMSE=4.32%;对湿重的预测结果的均方根误差RMSE=0.5,相对误差为19.09%。另外,基于案例推理软测量模型可以克服当选定的辅助变量测量仪器失效,无法得到实时的过程变量值使得辅助变量集不完备时,经过判断仍然可以对打浆度和湿重进行估计,并且预测精度没有明显降低。在此基础上,建立了串联打浆过程的优化模型。以打浆度和湿重的基于案例推理的软测量模型输出作为反馈信息,对打浆过程能耗进行了模拟优化。模拟结果表明,通过优化可实现打浆过程的节能,吨风干浆可节电约7千瓦时。本文在漂白过程二氧化氯和氯气漂白阶段,基于工艺分析和对生产操作经验总结的基础上,以案例推理技术建立了以漂白塔前在线白度值和残氯值的控制决策表为案例库的卡伯值在线估计模型。另外,以卡伯值估计模型为出发点,建立了漂白过程最优工况的判别模型和优化控制模型。应用几何解析方法分析了实际生产中的调节过程,将优化控制模型的求解转换为一个一维搜索的过程,以黄金分割法(0.618法)设计了求解算法。基于所建立的上述模型,设计了控制策略,以西门子WinCC为平台开发了优化控制系统,并应用于广东某制浆企业的实际生产过程中。生产实践表明,本研究得到的案例推理决策模型和优化控制模型可以实现过程优化,提高漂白质量。优化后的白度均值由优化前的62.9%ISO变为60.7%ISO,白度的标准差由优化前的3.04降为2.53。可以解决由于缺少在线卡伯值测量仪,生产中为保证漂白质量,加入过量化学药品,造成过漂和浪费化学药品的问题。。本研究结果表明案例推理技术方法可用于制浆造纸过程难测量参数的软测量。但是本研究仅是案例推理技术应用的探索,还需要进行深入研究。其中,关于APMP高浓磨浆过程中纸浆出口浓度和游离度的预测和打浆过程中关于纸浆湿重和打浆度的预测,在未来应用于实际生产过程中,还需考虑随着软测量模型运行时间的增长和案例库中案例数目的增加,如何建立案例索引,以及如何改进案例特征权值的确定方法,优化权值,提高软测量精度和动态适应性。
沈文浩, 谢益民, 刘焕彬[3]2001年在《纸浆卡伯值在线光谱测量技术的研究》文中进行了进一步梳理制浆造纸工业是国民经济的重要工业,它又是一个资源消耗型和重污染型企业。蒸煮是制浆过程中的一个重要环节,蒸煮粗浆的质量直接影响后续洗涤、筛选、漂白工序以及成纸的质量和工厂的效益。我国拥有近百家大中型制浆造纸企业,其蒸煮过程的自动控制水平都相当低,普遍存在蒸煮粗浆质量波动大、粗浆得率低,能耗和化学品消耗高等问题,是制浆造纸自动化中较薄弱的一个环节。纸浆卡伯值是目前衡量原料脱木素程度的最简便、最重要的指标,它直接影响浆的质量和
于东伟[4]2016年在《置换蒸煮过程卡伯值混合建模算法的研究》文中指出制浆过程产生的黑液是工业污染源之一,具有粘度大、有机物含量多和味臭等特点,直接排放对环境污染危害很大,科学有效的解决方法之一是回收利用。置换蒸煮系统(Displacement Digester System, DDS)通过设置多个黑液储存槽,将黑液在蒸煮过程中分段复用,减少黑液排放量的同时,回收了其中的能量和化学品,是一项节能环保的间歇式制浆技术。但由于取样困难,且缺乏稳定可靠、经济实用的卡伯值测量仪表,DDS的成浆品质监控一直未能很好地解决。而现有的人工经验或H因子法的判别效果不够理想,容易产生卡伯值太大的“生浆”,或卡伯值太小的“烂浆”。因此,探索行之有效的卡伯值在线测量方法是一个热点研究课题。本文在国家国际科技合作项目“节能环保型置换蒸煮关键技术与设备的合作研究(2010DFB3660)”的资助下,以四川银鸽竹浆纸业有限公司置换蒸煮DCS项目为背景,围绕置换蒸煮过程的工艺及机理分析、辅助变量选取、软测量模型建立和卡伯值软测量系统的设计及实现等方面进行了深入研究,具体研究内容如下：(1)置换蒸煮过程卡伯值软测量二次变量的选取在对比分析传统间歇式蒸煮与置换蒸煮的区别与联系的基础上,结合置换蒸煮的工艺特点,确定了卡伯值和整个蒸煮过程其他变量之间的关系。从影响较大的可测变量中挑选了H因子、黑液加入量和装锅量等11个参数作为卡伯值建模变量,为模型的精度和稳定性提供了保证。(2)置换蒸煮过程卡伯值软测量混合模型的建立分别采用递推PLS方法和RBF神经网络建立置换蒸煮过程卡伯值测量模型,通过仿真结果对比发现,由于蒸煮过程的非线性,递推PLS模型在某些点的拟合精度不高；而RBF神经网络模型由于受建模变量个数的限制,其预测稳定性不强。鉴于以上两种模型的缺陷,本文提出将两种模型加权混合的建模思想。仿真效果证明,混合建模方法切实有效,比单一使用递推PLS或RBF神经网络所建模型的精度高,相对误差较小。(3)置换蒸煮过程卡伯值在线预测系统的设计及实现以西门子S7-400控制器为硬件主体,PCS7为软件开发平台,在不影响现有置换蒸煮DCS系统正常工作的前提下,提出了基于OPC技术的卡伯值在线软测量子系统。该系统采用OPC典型的Client/Server模式,DCS系统上位机搭建为OPC Server,卡伯值在线测量子系统上位机的WinCC运行时自动搭建为OPC Client。通过OPC协议,完成两系统之间现场数据和预测卡伯值的相互传输,可实现蒸煮过程卡伯值实时在线测量。本文将递推PLS模型和RBF神经网络模型加权混合,提高了卡伯值软测量模型的预测精度。借助OPC技术和工业以太网通讯,给出了置换蒸煮过程卡伯值软测量的具体工程实现方案。该方案结合四川泸州某制浆造纸企业现有的DCS系统,设计了卡伯值在线软测量的子系统,成本低,可集成性好,算法实现可借力于MATLAB强大的计算功能,工程应用结果证明了本文提出的卡伯值软测量建模方案的有效性。
雷美, 沈文浩[5]2005年在《酸性亚硫酸镁浆卡伯值光学法在线测量》文中进行了进一步梳理蒸煮过程中,纸浆卡伯值光学法在线测量的波段选择受盐基的影响较大。本文采用光学分析法,研究了酸性亚硫酸镁纸浆卡伯值光学法在线测量的波段选择问题,并且验证了所选测量波段的合理性,为实现酸性亚硫酸镁纸浆卡伯值的在线测量提供了理论依据。
沈文浩, 谢益民, 刘焕彬[6]1999年在《可见光光谱技术在亚硫酸盐浆卡伯值在线测量中的应用》文中提出卡伯值是纸浆质量的重要指标，而纸浆中的木素含量决定了纸浆的卡伯值。本研究是用可见光分光光谱技术在线测量酸法制浆过程蒸煮液中木素的浓度，通过蒸煮液中溶出的木素含量去推算纸浆中木素含量和纸浆的卡伯值。本文确定了合适的可见光光谱测量波段，并建立了纸浆卡伯值与蒸煮液吸光度之间的数学模型，为实现蒸煮过程卡伯值的在线测量提供了依据。
辛丽平[7]2015年在《基于光学传感器的检测技术在制浆造纸中的应用研究》文中研究指明传统的制浆造纸工业是高能耗高污染的过程产业,节能减排、清洁生产是其可持续发展的关键所在。检测技术是现代工业生产过程控制的依据,快速准确的检测工艺过程或成品的参数,可以及时地调整优化工艺条件,从而避免造成生产原料、过程化学助剂和能源等不必要的浪费以及严重的环境污染;还可以有效地预防生产故障,客观地评价产品质量和性能,从而降低生产成本、提高生产效益。因此,为了实现生产过程节能减排、提高造纸企业市场竞争力,开展旨在将先进的检测技术融入制浆造纸工艺优化生产系统的研究是十分必要的,而且这对于现代制浆造纸工业的可持续发展也是非常重要的。本论文在以下几个方面进行了探索和研究:鉴于蒸煮过程控制的重要性及置换蒸煮和连续蒸煮工艺的现有控制模型的控制精度难以达到生产要求,基于衰减全反射-紫外光谱(ATR-UV)的光学传感器,依据木片和木片中的木素在整个蒸煮过程中时时刻刻遵循物质守恒定律,以及纸浆卡伯值与纸浆中残留木素含量呈良好线性关系的研究结论,建立了蒸煮过程卡伯值在线检测模型;在此基础上结合具体的连续蒸煮和置换蒸煮工艺流程,分别建立了连续蒸煮和置换蒸煮控制模型。鉴于国内外纸浆白度检测技术在检测时间以及操作方面的局限性,研究开发了一种快速智能纸浆白度检测仪。以湿浆法为基础建立了具有普适性的纸浆白度快速检测模型;基于该模型和可见光(蓝光)垂直/漫反射的测量原理,研制了纸浆白度智能检测仪,使用Lab VIEW编写仪器的上位机操作控制平台,可实现样品的自动检测以及检测数据的智能处理。同时也为不需要附加昂贵的浆浓传感器的在线纸浆白度传感器的研制开发奠定了基础。鉴于纸浆卡伯值快速检测的重要性和现有检测仪器性能方面的局限,在可见光透射分析技术的基础上研制了一种快速卡伯值检测仪。使用Lab VIEW编写仪器的上位机操作控制平台,使用STC 51单机做下位机微处理器,在软件程序的控制下仪器各部件协调运作,实现了样品检测的全自动化。为了鼓励低碳经济、推进废纸回收纤维的有效利用,同时又确保卫生用纸和食品包装用纸的质量安全,建立了一种高效、便捷、可靠的鉴别回收纤维的方法。基于传统特征量检测和模式识别技术建立了鉴别卫生用纸中是否掺有回收纤维的判别方法,该方法较传统方法有更好的识别率,但由于需检测卫生用纸的多个特征指标仍然繁琐耗时。所以建立了基于近红外光学传感器和模式识别技术的鉴别卫生用纸是否掺有回收纤维的方法,该方法准确、便捷、无需样品处理,对卫生用纸样品的识别率达100%,为研制专用传感器奠定了坚实的基础。在上述研究的基础上,基于近红外光学传感器结合多变量回归分析技术,建立了定量分析纸品中回收纤维含量的方法。
李坤, 付时雨, 詹怀宇[8]2008年在《近红外光谱分析技术在制浆造纸中的应用》文中研究说明本文介绍了近红外(NIR)光谱分析的测定原理、技术特点以及应用现状,并着重介绍了其在制浆造纸领域的应用,如测定纸浆木素含量、快速测定原料成分、纸浆卡伯值的在线检测和其它浆纸性能的测定等,展示了近红外光谱分析技术在制浆造纸领域巨大的应用前景。
刘焕彬, 李继庚, 闫东波, 沈文浩[9]2007年在《纸浆卡伯值的在线测量数学模型》文中研究指明从Kubelka-Munk基本方程和纸浆中残留木素的光谱特性出发推导出纸浆漫反射理论模型,进而根据纸浆残余木素与纸浆卡伯值的本质关系推导出在线实时测量纸浆卡伯值的理论模型.根据纸浆中残留木素的光谱吸收特性,选择F390,F560和F840为自变量,建立了"三波长"纸浆卡伯值光谱测量简化模型.该模型结构简单,物理意义清晰,能够揭示模型自变量与卡伯值之间的线性关系.由于从机理模型变为简化模型经过了多次线性近似和简化,造成了纸浆卡伯值与反射光谱间的非线性信息缺失.为此,结合纸浆卡伯值光谱测量简化模型和自适应神经模糊推理系统(ANFIS),建立了纸浆卡伯值在线光谱测量的融合模型,经过样本训练后,融合模型预测结果稳定,精度高.
李有志[10]2011年在《三倍体毛白杨NIR预测及制浆造纸性能评估》文中指出本文采用国家标准方法,通过对取自山东和廊坊两地的7个品系三倍体毛白杨无性系进行纸浆造纸性能的测定和分析,筛选出最适宜作为制浆造纸用材林的品系。同时,首次将近红外光谱分析技术应用到三倍体毛白杨的制浆造纸分析中来。为造纸原材料材性分析技术的改进提供了可靠地参考依据。论文主要结论如下：1.采用相同工艺条件制得纸浆,采用国家标准方法测定其卡伯值,再用近红外光谱仪采集相应浆样的光谱,将实测的浆样卡伯值与光谱(全谱)进行偏最小二乘法回归,建立三倍体毛白杨卡伯值的近红外数学模型,模型均方差系数RMSECV值1.06、相关系数R=94.94%；外部验证相关系数为94.91%,说明三倍体毛白杨纸浆卡伯值与近红外光谱之间存在非常好的相关性,今后可采用近红外光谱技术预测三倍体毛白杨纸浆卡伯值。2.比较不同光谱(纸浆光谱、纸张光谱、木粉光谱)与纸浆卡伯值所建模行的结果。纸浆光谱相关性最高,扫描样品物理形态对模型的准确性有较大的影响。3.采集三倍体毛白杨纸张近红外光谱图,对纸张定量、耐破度、撕裂指数和白度分别建立了预测模型和验证模型。其相关系数R均在0.85以上,校正均方差和预测均方差都较小。实验结果表明,近红外模型可以预测纸张性能。4.三倍体毛白杨年轮宽度5-6年时达到最大值,作为造纸用材8年砍伐可获得较好的经济效益。5.山东东营BT-17(Ⅱ)和廊坊96,分别为各自地域制浆造纸性能较为突出的品系。
参考文献：
[1]. 光谱技术在制浆蒸煮过程纸浆卡伯值在线测量中的应用研究[D]. 沈文浩. 华南理工大学. 2000
[2]. 基于案例推理的软测量技术在制浆造纸过程中的应用研究[D]. 张翔宇. 华南理工大学. 2016
[3]. 纸浆卡伯值在线光谱测量技术的研究[J]. 沈文浩, 谢益民, 刘焕彬. 光谱仪器与分析. 2001
[4]. 置换蒸煮过程卡伯值混合建模算法的研究[D]. 于东伟. 陕西科技大学. 2016
[5]. 酸性亚硫酸镁浆卡伯值光学法在线测量[J]. 雷美, 沈文浩. 纸和造纸. 2005
[6]. 可见光光谱技术在亚硫酸盐浆卡伯值在线测量中的应用[J]. 沈文浩, 谢益民, 刘焕彬. 广东造纸. 1999
[7]. 基于光学传感器的检测技术在制浆造纸中的应用研究[D]. 辛丽平. 华南理工大学. 2015
[8]. 近红外光谱分析技术在制浆造纸中的应用[J]. 李坤, 付时雨, 詹怀宇. 造纸科学与技术. 2008
[9]. 纸浆卡伯值的在线测量数学模型[J]. 刘焕彬, 李继庚, 闫东波, 沈文浩. 华南理工大学学报(自然科学版). 2007
[10]. 三倍体毛白杨NIR预测及制浆造纸性能评估[D]. 李有志. 北京林业大学. 2011
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