К вопросу о моделировании процессов обезвоживания бумажной массы на сеточном столе бумагоделательных машин

Качество бумаги зависит от эффективности процессов обезвоживания формования полотна на сеточном столе бумагоделательных машин (БДМ). На сеточном столе БДМ происходят начальные процессы формования и обезвоживания бумажного полотна, такие как фильтрация воды сквозь сетку с формированием слоя осевших волокон. Эффективность процесса формования предопределяется характером изменения концентрации массы и высоты слоя суспензии вдоль сеточного стола. На данный момент актуальным является вопрос программного моделирования процессов и производств, так как это позволяет уйти от физического эксперимента. Исходя из актуальности вопроса, основной целью исследования являлась разработка алгоритма моделирования процесса обезвоживания на сеточном столе БДМ и его программная реализация для обоснования эффективных конструктивных параметров обезвоживающих элементов. Для реализации поставленной цели поставлены и решены ряд задач: уточнение и обоснование теоретических предпосылок расчета процессов обезвоживания; обоснование алгоритма расчета и его программная реализация; моделирование процесса применительно к реальному процессу обезвоживания для офсетной бумаги; выработка рекомендаций по оптимизации конструктивных параметров обезвоживающих элементов на основе данных моделирования. С использованием разработанного алгоритма и специально разработанной программы, позволяющей проводить расчет обезвоживания в зависимости от конструктивных особенностей (в том числе) обезвоживающих, произведен расчет обезвоживания в начале сеточного стола на БДМ №11 (г. Сыктывкар) для производства офсетной бумаги. На основании проведенных исследований и результатов моделирования разработаны научно обоснованные рекомендации по совершенствованию компоновки обезвоживающих элементов и угла наклона гидропланок. Изменение рабочего угла наклона гидропланок на исследуемом участке повышает эффективность обезвоживания в регистровой части на 4,6%, что позволит повысить сухость бумажного полотна на выходе из зоны и достичь большей энергоэффективности без существенных капиталовложений в модернизацию.

1. Александров А.В., Александрова Т.Н. Реология и гидродинамика процессов отлива и формования бумаги. Ч. II. Гидродинамика процессов формования бумаги: учеб. пособие. СПб.: СПбГТУРП, 2015. 133 с.

2. ИТС 1-2015 Производство целлюлозы, древесной массы, бумаги, картона: информационно-технический справочник по наилучшим доступным технологиям. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200128661»

3. Иванов С.Н. Технология бумаги. 3-е изд. М.: Школа бумаги, 2006. 696 с.

4. Кокушин Н.Н. Теория и расчет процессов отлива бумажного полотна: автореф. дис. … д-ра техн. наук. Л., 1987. 209 с.

5. Кокушин Н.Н. Фильтрационная характеристика бумажной массы при снижающемся напоре // Машины и аппараты целлюлозно-бумажного производства: межвуз. сб. науч. тр. / СПбГТУРП. СПб., 2000. С. 68–73.

6. Куров В.С., Кокушин Н.Н. Теория и конструкция машин и оборудование отрасли. Бумаго- и картоноделательные машины: учебное пособие. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2006. 588 с.

7. Куцубина Н.В., Санников А.А. Моделирование рассеивания энергии колебаний в машиностроительных конструкциях ЦБП // Лесной журнал. 2010. № 3. С. 110–114.

8. Ревунов М.С., Салмов Е.Н. Моделирование поверхности потока бумажной массы на сетке бумагоделательной машины // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2020. № 1 (31). С. 43–50

9. Ревунов М.С. Совершенствование систем стабилизации параметров потока бумажной массы с использованием кросскорреляционного алгоритма // Измерение. Мониторинг. Управление. Контроль. 2018. № 4 (26). С. 24–31

10. Рогов А.А. Моделирование функционирования восстанавливаемых систем (бумагоделательная машина) // Лесной журнал. 2003. № 6. С. 117–124

11. Фляте Д.М. Технология бумаги: учебник для вузов. М.: Лесн пром-сть, 1988. 440 с.

12. Blanco A., Dahlquist E., Kappen J., Manninen J., Negro C., Ritala R. Use of modelling and simulation in the pulp and paper industry // Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems. 2009. 15:5. P. 409–423, DOI: 10.1080/13873950903375387

13. Ushakov E., Aleksandrova T., Romashev А. Neural network modeling methods in the analysis of the processing plant’s indicators // Advances in Intelligent Systems and Computing, 2021, 1259 AISC. P. 36–45. DOI: 10.1007/978-3-030-57453-6_4.

14. Klemona K., Turunen I. State of modelling and simulation in the Finish process industry,Universities and Research Centres, TEKES, Technology Review 107/2001, Helsinki, 2001.

15. Hauge T.A., Slora R., Lie B. Application and roll-out of infinite horizon MPC employing a non-linear mechanistic model to paper machines // J. Process Control 15, No. 2 (2005). P. 201–213.