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Engineering Service · Soft Sensing

过程软测量Soft Sensing

软测量以「机理模型 + 数据驱动」的混合建模思路,用易测的过程变量推估难测的质量变量。四项指标覆盖制浆造纸的主要质量与消耗节点,把滞后化验变成在线可读。

机理 + 数据混合建模 4 项核心指标 减少离线化验滞后
Process map / 取点示意

四项指标,对应纸机上的四个关键取点

从蒸煮到抄纸,软测量把每个关键节点的质量变量变成在线信号,为闭环优化提供输入。

  1. 01

    蒸煮

    脱木素终点与批次均匀性

    Kappa 值
  2. 02

    洗选 · 蒸发

    药液浓度与黑液流变特性

    黑液粘度 / 游离度
  3. 03

    打浆

    纤维形态与打浆度

    游离度
  4. 04

    抄纸

    湿部—干燥部耦合与成纸水分

    纸张水分
Indicators / 四项核心指标

四项核心指标,把滞后化验变成在线可读

用易测的过程变量推估难测的质量变量,四项指标覆盖制浆造纸的主要质量与消耗节点。

Kappa 值

Pulp Kappa Number
92%
技术原理
机理模型(蒸煮动力学、H 因子)与数据驱动回归融合,以温度、压力、液比、药液浓度等变量推估脱木素程度。
预测维度
卡伯值在线预测、蒸煮终点判定、批次间均匀性评估。
应用工段
连续蒸煮 / 间歇蒸煮、粗浆洗涤出口。
减少离线化验滞后提升得率蒸煮均匀性

游离度

Free Alkali / Effective Alkali
89%
技术原理
针对碱回收、蒸煮药液或白液体系,建立游离碱 / 有效碱软测量模型,结合电导、密度、温度等信号在线推估浓度。
预测维度
游离碱浓度、有效碱浓度、药液配比合理性。
应用工段
碱回收、蒸煮药液调配、白液制备与储存。
药液浓度在线化闭环优化基础降低化验频次

黑液粘度

Black Liquor Viscosity
87%
技术原理
建立黑液浓度—温度—粘度软测量模型,融合固形物含量、温度、剪切相关特征,刻画高浓黑液的流变特性。
预测维度
粘度在线估值、浓度—粘度关系曲线、可泵送边界判断。
应用工段
黑液蒸发、浓黑液输送、碱回收炉燃烧。
蒸发效能优化输送稳定碱炉安全性

纸张水分

Paper Moisture
93%
技术原理
结合抄纸湿部—干燥部工艺特征(浆网速比、压榨线压、蒸汽压力、烘缸温度分布),构建纸张水分软测量模型。
预测维度
成纸水分在线预测、横幅水分趋势、定量—水分耦合关系。
应用工段
抄纸湿部、压榨部、干燥部与卷取前质量控制。
定量—水分协同高时效预测成纸一致性
Comparison / 指标对照

四项指标,原理与业务价值对照

机理 + 数据混合建模,减少对硬件在线分析仪的依赖,提升过程可观测性。

指标 技术原理(精炼) 监测维度 / 应用工段 业务价值
Kappa 值 蒸煮动力学 + H 因子机理约束,叠加数据驱动回归,以温度、压力、液比、药液浓度推估脱木素程度。 监测卡伯值在线值、蒸煮终点、批次均匀性
工段连续 / 间歇蒸煮、粗浆洗涤出口
减少实验室离线分析滞后,提升蒸煮均匀性与粗浆得率,避免过蒸与欠蒸。
游离度 基于游离碱 / 有效碱与电导、密度、温度的关联模型,在碱回收与药液体系中在线推估浓度。 监测游离碱、有效碱、配比偏差
工段碱回收、蒸煮药液调配、白液体系
实现关键药液浓度在线推估与闭环优化,稳定蒸煮药液条件、降低药品单耗。
黑液粘度 浓度—温度—粘度三元软测量模型,融合固形物含量与温度特征刻画高浓黑液流变行为。 监测粘度估值、浓度—粘度曲线、可泵送边界
工段黑液蒸发、浓黑液输送、碱回收炉
辅助蒸发效能优化、提升管道输送稳定性,改善碱回收炉运行安全性。
纸张水分 湿部—干燥部耦合特征建模,引入浆网速比、压榨线压、蒸汽压力、烘缸温度等过程量。 监测成纸水分、横幅趋势、定量耦合
工段抄纸湿部、压榨部、干燥部
为定量—水分协同控制提供高时效预测信息,减少水分波动、提升成纸质量一致性。
其他过程质量软测量 按工艺对象可迁移的通用混合建模框架,支持机理约束与数据回归的灵活组合。 监测浆料浓度、打浆度、灰分
工段打浆、洗选、配浆、流送系统
少依赖硬件在线分析仪,降低维护成本,提升整体过程可观测性。
Priority / 落地顺序

先做哪一项:技术价值四象限

以实施难度与业务收益为轴识别优先级,优先推进高收益、中低难度、复用性强的指标。

高收益 · 可复制

Kappa 值、纸张水分:直接关系得率与质量一致性,可跨产线复用,优先落地。

优先级 ★★★
高收益 · 强工艺耦合

黑液粘度:与蒸发、燃烧耦合紧密,收益明确,但需针对浆种与浓度区间精细标定。

优先级 ★★☆
中收益 · 基础支撑

游离度 / 有效碱:是闭环优化的前置条件,收益通过下游控制间接体现。

优先级 ★★☆
通用扩展 · 长尾覆盖

浆料浓度、打浆度、灰分等:以统一框架批量适配,形成低成本、高频次的过程观测补充。

优先级 ★☆☆
Delivery / 怎么落地

先小范围验证,再谈推广

不改 DCS、不停产、可回退;每个阶段都有明确的输入、验证方式与人工确认点。

01

点位与数据诊断

梳理可用仪表与 DCS 点位,确认采样频率、时延与数据质量,结合工况选定优先指标。

02

建模与离线验证

以机理约束 + 数据回归建模,用历史批次做盲测,给出预测误差、置信区间与适用边界。

03

上线与持续维护

模型上线后监控漂移并定期校正,保留人工确认与回退机制,随工况变化持续维护。

FAQ / 常见问题

上线前,大家最关心的问题

软测量需要额外加在线分析仪吗?

不依赖新增硬件分析仪。软测量用现有 DCS / 仪表的过程变量推估质量变量;是否补装仪表取决于工况与精度要求,在诊断阶段评估。

Kappa 值这类指标的精度能到多少?

精度取决于数据质量、化验频次与工况覆盖范围。我们先用历史批次做盲测,给出预测误差与置信区间,再决定是否上线。

第一项指标多久能上线?

一般以单工段试点推进,3–6 个月完成验证与上线;具体周期取决于数据条件、标定样本与现场配合程度。

上线后还需要化验吗?

需要。化验数据用于模型标定与漂移校正,软测量是补充而不是替代;上线后可逐步降低化验频次,但保留人工确认。

能覆盖哪些指标和工段?

核心是 Kappa 值、游离度、黑液粘度、纸张水分,并可扩展到浆料浓度、打浆度、灰分等;工段覆盖蒸煮、碱回收、蒸发以及抄纸湿部与干燥部。

从一项指标开始验证

建议先选一个质量或消耗关键指标做试点:用历史数据验证预测精度,再上线运行,确认效果后再扩展到更多指标与工段。

电话:18062582805 邮箱:[email protected] 地址:湖北省武汉市洪山区书城路40号