近幾年來(lái)，隨著國(guó)外紙機(jī)先進(jìn)通風(fēng)技術(shù)的引進(jìn)，減少消耗、降低成本的要求越來(lái)越嚴(yán)，現(xiàn)在有許多新上紙機(jī)都采用了密閉氣罩，與傳統(tǒng)的半敞開(kāi)氣罩相比，密閉氣罩在降低紙機(jī)的蒸汽消耗與電力消耗，帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，還可以改善紙機(jī)操作環(huán)境，保證生產(chǎn)正常運(yùn)行。

　　1緒論

　　1.1密閉氣罩結(jié)構(gòu)形式

　　密閉氣罩將烘干部嚴(yán)密地包圍起來(lái)，罩內(nèi)空氣與車間空氣完全隔離，使紙張生產(chǎn)不受外部環(huán)境的影響，保證紙張質(zhì)量和紙機(jī)安全生產(chǎn)。密閉氣罩的結(jié)構(gòu)：罩板為“三明治”結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)為防銹鋁平板，外側(cè)為防銹鋁波紋板，中間夾10~15厘米的保溫棉。采用鋁型材網(wǎng)絡(luò)式骨架，板與板之間為可拆插式迷宮結(jié)構(gòu)，輔以橡膠密封條，最大限度地消除熱橋，阻礙氣罩內(nèi)外的熱傳遞。整個(gè)氣罩采用內(nèi)框架結(jié)構(gòu)，固定在紙機(jī)機(jī)架上。氣罩操作側(cè)設(shè)有電動(dòng)提升門傳動(dòng)側(cè)有手拉滑動(dòng)門，門采用特殊的密封方式，氣罩內(nèi)還設(shè)有照明和消防系統(tǒng)。其中照明系統(tǒng)采用36安全電壓，確保生產(chǎn)的安全。

　　1.2熱回收裝置結(jié)構(gòu)

　　紙機(jī)干燥部采用密閉氣罩后排風(fēng)的溫度升高、濕度增大、熱焓值高，應(yīng)采用熱回收裝置回收排風(fēng)余熱。氣--氣熱回收裝置采用模塊化制作工藝，一般分為匯風(fēng)段、換熱段、回風(fēng)段3個(gè)部分。其中匯風(fēng)段、回風(fēng)段主要起引導(dǎo)氣流的作用回收熱量主要靠熱交換段，熱交換段換熱元件為不銹鋼或防銹鋁管，采用列管式結(jié)構(gòu)，矩形形布置。換熱流體交叉逆流布置，其中氣罩排風(fēng)走管程，新鮮空氣走殼程。熱回收裝置設(shè)計(jì)有自動(dòng)噴淋清洗裝置，定時(shí)清洗換熱管，而且換熱管可以人工清理和拆卸更換，避免了換熱管,由于紙毛堵塞和結(jié)垢導(dǎo)致設(shè)備失效的可能性。

　　1.3氣罩通風(fēng)系統(tǒng)

　　烘干過(guò)程產(chǎn)生的濕熱空氣，通過(guò)設(shè)在密閉氣罩上部的匯風(fēng)道進(jìn)入一級(jí)氣--氣熱回收裝置，進(jìn)行余熱回收后送到第二級(jí)氣5氣熱回收裝置繼續(xù)回收余熱。氣罩袋區(qū)送風(fēng)系統(tǒng)將新風(fēng)經(jīng)一級(jí)氣--氣熱回收裝置預(yù)熱后，再經(jīng)蒸汽加熱器加熱至左右通過(guò)管道送入袋區(qū)吹風(fēng)箱和紙幅進(jìn)出口吹風(fēng)箱。第二級(jí)氣--氣熱回收裝置用來(lái)預(yù)熱室外新風(fēng)送至車間吊頂，加熱車間頂棚

　　防止頂棚在春冬季凝露滴水（流程圖件下圖）

　　圖1密閉氣罩系統(tǒng)工藝流程圖

　　氣罩通風(fēng)系統(tǒng)還設(shè)有多種控制系統(tǒng)，并對(duì)氣罩送風(fēng)溫度、排風(fēng)濕度、零壓位進(jìn)行自動(dòng)控制。

　　2密閉氣罩控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1造紙機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的要求

　　本密閉氣罩控制系統(tǒng)主要有5個(gè)風(fēng)機(jī)來(lái)控制氣罩的進(jìn)氣與排氣，5臺(tái)風(fēng)機(jī)由各自的ABB變頻器調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)，變頻器輸出的頻率即對(duì)應(yīng)電機(jī)相應(yīng)的速度，考慮到性價(jià)比，采用開(kāi)環(huán)控制。該系統(tǒng)的控制采用西門子PLC作為控制核心，根據(jù)密閉氣罩內(nèi)的溫度、濕度、壓力的變化狀況來(lái)控制風(fēng)機(jī)的速度，并采用上位機(jī)操作終端，其主要功能有：?jiǎn)?dòng)／停止變頻器、控制蒸汽閥門的開(kāi)度、顯示變頻器的輸出頻率、具有運(yùn)行、故障顯示等。

　　正常運(yùn)行密閉氣罩控制系統(tǒng)的要求基本有以下幾點(diǎn)：

　　(1)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)顯示各進(jìn)出氣點(diǎn)的溫度及濕度值，并根據(jù)溫濕度的變換調(diào)節(jié)相應(yīng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使氣罩溫濕度達(dá)到系統(tǒng)的要求。

　　(2)根據(jù)氣罩內(nèi)溫度的變化，實(shí)時(shí)調(diào)整蒸汽閥的開(kāi)度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的效果；

　　(3)可以控制上升門的上升與下降，保證氣罩的密閉；

　　(4)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)消防閥的控制，確保紙機(jī)生產(chǎn)安全性；

　　(5)各分部具有手動(dòng)、自動(dòng)功能，必要的顯示功能，如實(shí)時(shí)風(fēng)機(jī)速度、進(jìn)出風(fēng)溫度、各消防點(diǎn)溫度、運(yùn)行狀態(tài)、故障信號(hào)等；

　　2．2系統(tǒng)硬件選擇與設(shè)計(jì)

　　硬件的選擇由系統(tǒng)的控制精度、響應(yīng)時(shí)間、性價(jià)比和可靠性決定。

　　本系統(tǒng)的核心為PLC及變頻器。變頻器采用ABB--ACS510，該變頻器

　　PLC采用了西門子315—2DP，具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

　　圖2控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　在蒸汽閥門的選擇上，我們選擇山東華沃集團(tuán)生產(chǎn)的。具有動(dòng)作靈敏、連線簡(jiǎn)單、流

　　量大、體積小、調(diào)節(jié)精度高等特點(diǎn)

　　2．3控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)PLC程序設(shè)計(jì)采用模塊化結(jié)構(gòu)，各種功能以子程序?qū)崟r(shí)調(diào)用實(shí)現(xiàn)，程序采用循環(huán)掃描方式對(duì)按鍵和溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提高程序執(zhí)行效率，程序的通用性強(qiáng)，并具有必要的保護(hù)功能和一定的智能性。

　　程序設(shè)計(jì)主要是利用PLC實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的PID控制算法，PLC自身集成了PID控制算法軟件模塊FB41。程序設(shè)計(jì)將數(shù)值輸出分為四部分考慮(軟件流程圖所示)。PID是工程中最常用的控制器。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，使用的是數(shù)字PID控制器。

　　模糊自適應(yīng)PID是在常規(guī)PID控制的基礎(chǔ)上，應(yīng)用模糊集合理論建立參數(shù)與蒸汽壓力偏差絕對(duì)值|e|、偏差變化絕對(duì)值。I之間的二元關(guān)系。

　　當(dāng)溫度小于下限時(shí)，數(shù)值滿量程輸出，即在當(dāng)前周期內(nèi)，閥門開(kāi)到最大；當(dāng)溫度大于高限時(shí)，數(shù)值零輸出，即在當(dāng)前周期內(nèi)，閥門關(guān)到最小：當(dāng)溫度處于高、低限之間時(shí)，進(jìn)入PID模塊軟件，為防止超調(diào)過(guò)大，先執(zhí)行PD控制算法，當(dāng)誤差小于閾值e后，再執(zhí)行PID控制算法。其運(yùn)算結(jié)果決定輸出數(shù)值的大小，從而決定蒸汽閥門的開(kāi)度。

　　圖3軟件系統(tǒng)流程

　　(1)初始化程序設(shè)計(jì)：包括對(duì)變頻器速度初始化和蒸汽閥門初始化，以及系統(tǒng)的試運(yùn)行程序。

　　(2)模擬量采集程序設(shè)計(jì)：對(duì)每個(gè)溫度、濕度、壓力等進(jìn)行測(cè)試采集。

　　(3)風(fēng)機(jī)控制程序設(shè)計(jì)：由蒸汽管道的各溫濕度測(cè)試點(diǎn)將數(shù)據(jù)采集到PLC，當(dāng)溫度或濕度過(guò)大時(shí)，PLC通過(guò)控制變頻器來(lái)控制風(fēng)機(jī)的速度。

　　(4)報(bào)警程序：當(dāng)各個(gè)消防溫度測(cè)試點(diǎn)高于設(shè)定消防溫度時(shí)，則產(chǎn)生報(bào)警信息，同時(shí)關(guān)閉蒸汽閥門，打開(kāi)消防閥，并在上位機(jī)上顯示告警。

　　3結(jié)束語(yǔ)

　　本次密閉氣罩控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用西門子S7—300系列的PLC完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)視。有工控機(jī)通過(guò)WINCC軟件完成人機(jī)界面的數(shù)據(jù)交換，將模糊算法與現(xiàn)有的軟件模塊FB41相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)模糊PID控制。

　　本系統(tǒng)一次性改造的投入并不大，適合于中小型造紙機(jī)的自動(dòng)化改造。應(yīng)用該系統(tǒng)可以快速地提高產(chǎn)量，投資見(jiàn)效快，節(jié)能效果明顯，減輕了工人的勞動(dòng)量，減少了維修次數(shù)。此系統(tǒng)已在臨沂一家紙廠投入運(yùn)行，造紙機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)均有很大的提高，得到了用戶的肯定和認(rèn)可。

　　作者簡(jiǎn)介：

　　王道河，1984年3月生，男，研究生，青島科技大學(xué)，自動(dòng)化與電子工程學(xué)院，研究方向?yàn)橹悄軆x器、圖像處理。山東省青島市四方區(qū)鄭州路53號(hào)231郵箱郵編266042聯(lián)系電話15166046139E-mail：xueshanfeihuhao11@163.com

　　王金利：1982年8月生，男，研究生，青島科技大學(xué)，自動(dòng)化與電子工程學(xué)院，研究方向?yàn)橹悄軆x器、復(fù)雜背景下目標(biāo)跟蹤。山東省青島市四方區(qū)鄭州路53號(hào)231郵箱郵編266042聯(lián)系電話15253250116E-mail：wangjinlion@163.com