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随着社会的发展和人民生活水平的提高,生活用纸成为大家日常生活中必不可少的消费品。但在全球能源相对短缺、市场竞争日益激烈以及环保力度不断增强的背景下,降低生产成本、淘汰落后产能是生活用纸行业发展的必然趋势。尤其是薄利运营的中小型卫生纸企业,只有率先解决卫生纸机的能耗问题,才能提升企业的市场竞争力。本文从卫生纸机结构和生产过程的角度出发,结合纸机压榨部、干燥部的能耗产生原因及影响因素,给出压榨部和干燥部的能耗优化方向,进而得到能耗优化方案,同时设计一套基于能耗优化方案的卫生纸机自动控制系统,具体完成的工作可以总结为以下几个方面:(1)卫生纸机各分部能耗情况的分析通过对纸机结构和生产过程的分析,得到纸机各分部的能耗情况,同时总结出纸机在正常运行时流浆箱、成形部以及卷取部的能耗基本固定,而压榨部和干燥部的能耗变化范围较大,并且两者都具有能耗优化的潜质,最终确定压榨部和干燥部的能耗优化作为本课题的重点研究内容。(2)压榨部能耗的理论分析及优化通过对纸机压榨部结构和压榨脱水原理的分析,得到出压榨纸幅干度可作为压榨部的能耗指标,同时确定压榨线压力和纸机车速是压榨部能耗的主要影响因素。结合纸机实际生产测试并记录压榨脱水数据,绘制测试数据曲线图并拟合压榨线压力、纸机车速和压榨纸幅干度三者之间的函数关系,最终确定压榨线压力和纸机车速的最优取值范围,实现压榨部的能耗优化。(3)干燥部能耗的理论分析及优化以纸幅干燥过程为基础,结合纸幅干燥原理,将干燥部分为蒸汽冷凝水系统、气罩通风系统和热回收系统,进而分析各系统的能耗分布特点及影响因素。在保证纸幅自身特性、烘缸传热效率和气罩通风效率等因素稳定不变的情况下,通过控制热回收系统的排风温湿度,增强热回收装置的能量回收能力,提高热回收装置对新风的预热温度,降低新风后续加热消耗的蒸汽用量,实现干燥部的能耗优化。(4)基于能耗优化方案的纸机自动控制系统设计结合压榨部和干燥部的能耗优化方案,总结出纸机传动控制系统和DCS(Distributed Control System,DCS)控制系统的控制要求,以西门子STEP7和 WinCC7.0 为软件设计平台,西门子 S7-300PLC(Programmable Logic Controller,PLC)为硬件设计平台,工业以太网和Profibus-DP为通讯方式,完成卫生纸机自动控制系统的设计。通过上述分析可知,合理地控制纸机压榨部和干燥部的运行参数,有利于节约纸机生产过程消耗的电能和热能,实现纸机能耗优化,同时降低生产成本,提高企业市场竞争力。