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纸机干燥部是造纸生产中比较重要的环节,面对当今社会能源紧缺现象,实现干燥部节能降耗已经成为造纸业关注的主要问题之一。在很长一段时间里,由于对纸机蒸汽冷凝水热力控制系统分析不够,导致纸机干燥效率比较低,蒸汽浪费现象严重,为此,国内外在供汽系统研究上投入了大量成本,供汽系统从最初的单段供汽发展到多段供汽系统。自从喷射器问世以来,国内外开始研究将喷射式热泵应用到蒸汽冷凝水热力控制系统中,然而在热泵供汽中采取的供汽控制方案存在问题,国外成熟方案成本较高等原因,导致热泵供汽控制系统在国内应用并不成功。对于整个供汽控制系统中控制方案的设计和有效的控制算法研究是使用基于热泵的蒸汽冷凝水热力控制系统基础,所以分析总结一整套热泵供汽控制系统的设计方案,以提高热泵的节能效果。本文的主要工作总结如下:
(1)通过分析国内外各种供汽控制系统中的每个环节,总结各种蒸汽冷凝水热力控制系统的优缺点。
(2)针对纸机蒸汽冷凝水热力控制系统设计比较复杂的特点,总结纸张在干燥过程中的相关参数,提出了纸机热力平衡计算的方法,开发了基于MATLAB工具箱中的GUI界面的热力平衡计算软件。
(3)分析了在蒸汽冷凝水热力控制系统中采取的已有控制方案和控制算法,结合一种基于继电反馈自整定PID控制算法,提出了在线自整定PID控制器参数的方法。利用西门子300PLC的软件包-STEP7,结合已有的蒸汽冷凝水热力控制系统中参数,编程实现在线自整定PID控制器参数。
(4)研究喷射式热泵在蒸汽冷凝水热力控制系统中的主要作用,收集相关的理论和结构设计参数,以气体动力学为基础,总结热泵的喷射系数和热泵的关键部件的尺寸,设计了基于GUI的热泵尺寸设计界面。
(5)以实际的基于西门子PLC蒸汽冷凝水热力控制系统项目为基础,总结了实践项目中热泵控制系统的特点,提出一种新型蒸汽冷凝水热力控制系统方案,编制相应的基于300PLC控制算法程序。力控制系统方案,编制相应的基于300PLC控制算法程序。