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目前在造紙行業(yè)中，國內(nèi)外大小造紙生產(chǎn)廠家廣泛采用的仍然是傳統(tǒng)的油加熱和蒸汽加熱造紙烘缸。在多年的生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)造紙烘缸設(shè)備暴露出諸多的不足，能源利用率低、設(shè)備投資大、污染環(huán)境、生產(chǎn)事故頻發(fā)等。隨著近些年國際上能源緊缺現(xiàn)象的加劇以及人們環(huán)保意識的增強，各個工業(yè)部門都在不斷改造老舊的設(shè)備，開發(fā)節(jié)能高效的新型設(shè)備。作為造紙生產(chǎn)線中的耗能大戶，造紙加熱烘缸的改造，需要從根本上改變由熱油和過熱蒸汽作為加熱介質(zhì)的加熱方式，尋找一種簡單方便又無污染的代替方案。 “感應加熱”方案是一種合適的加熱方式， 具有熱效率高、加熱均勻、安全等特點，在鋼鐵冶煉、汽車制造等行業(yè)已有成功應用。本文的創(chuàng)新點主要是將“感應加熱”應用到造紙烘缸設(shè)備的開發(fā)中?；诖朔桨?，設(shè)計和實現(xiàn)了一個直徑1200mm、寬400mm的小型試驗紙機中頻感應烘缸，并利用SIEMENSS7-200系列PLC產(chǎn)品，開發(fā)了一套成本低、控制精確、操作方便的控制系統(tǒng)。經(jīng)過試運行，電磁感應烘缸完全可以滿足原有生產(chǎn)工藝的要求，運行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯?？梢宰鳛閭鹘y(tǒng)烘缸的替代產(chǎn)品，有廣闊的市場前景。 本文從感應加熱電源的原理、烘缸的設(shè)計及造紙工藝、PLC控制系統(tǒng)的選型及控制算法等幾個方面來對整個系統(tǒng)進行闡述，其內(nèi)容主要包括以下幾個方面： (1)對傳統(tǒng)烘缸的優(yōu)缺點進行了分析，介紹了感應加熱的理論基礎(chǔ)及感應電源的發(fā)展狀況、應用成果。 (2)分析和比較了常用的并聯(lián)型和串聯(lián)型感應電源及特點，介紹了常用的幾種調(diào)功方式原理，選擇了串聯(lián)型PWM&PFM方式應用于烘缸，找出了功率與相位角ψ及角頻率ω之間的關(guān)系；簡要說明了所采用的控制電路。 (3)比較了感應線圈與烘缸體的兩種組合方式，介紹了由烘箱烘缸組成的造紙干燥流程、潮濕空氣的排氣循環(huán)系統(tǒng)等；并結(jié)合實際，選擇了各個關(guān)鍵變量的檢測方法及儀表，對PLC系統(tǒng)模塊做了選型。 (4)采用PID算法編制了PLC控制系統(tǒng)程序。介紹了濾波算法、數(shù)字PID算法原理及各種改進算法，并將“帶死區(qū)的滑動均值濾波算法”、“微分先行PID算法”、“帶死區(qū)的PID算法”、“不完全微分的PID算法”等應用到程序實現(xiàn)中，提高了控制效果。
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