基于西门子S7-400热泵供汽DCS应用实例

　　引言

　　目前，在纸机干燥部普遍采用传统三段供汽方法，这种供汽方式能耗大，效率低，严重制约着造纸技术的向前发展。随着造纸技术的不断发展，出现了一种新的供汽方法——热泵供汽，这种供汽方法能够很好的解决传统三段供汽烘缸冷凝水排放不畅、能耗大、效率低的缺点，解决了传统串联式三段供热上下段之间相互影响的矛盾，各组烘缸的温度曲线调节十分方便。

　　1 热泵供汽性能分析

　　如图1，利用热泵替代阀门节流减压执行器所需品位和数量的蒸汽，利用蒸汽减压前后的能量差使其工作蒸汽冷凝水系统产生的二次蒸汽，提高能级后再供生产使用。特别是在蒸汽喷射式热泵工作过程中，在闪蒸罐中将蒸汽冷凝水产生的二次蒸发汽增压后供给纸机烘缸加热，同时降低了闪蒸罐的工作压力，增大了烘缸排出蒸汽冷凝水的压差，有利于蒸汽冷凝水通畅排出。冷凝水经过多级闪蒸后热能得到充分利用。在热泵供汽系统中，各段纸机烘缸排出的蒸汽冷凝水经过多级闪蒸，依次产生不同品位的二次蒸汽，蒸汽冷凝水降低温度后，再排出冷凝水罐。如I段烘缸排出的蒸汽冷凝水进入一级冷凝水闪蒸罐，产生二次蒸发汽经热泵增压后供一段烘缸加热用，由一级闪蒸罐排出的蒸汽冷凝水进入二级闪蒸罐进行多级闪蒸，热能得到了充分利用。

　　图1 三级闪蒸热泵供热系统工艺流程

　　1.分汽缸 2.一级闪蒸罐 3.二级闪蒸罐 4.三级闪蒸罐 5.冷凝水贮水罐 6.冷凝水水泵 7-9.热泵 10-16.差压排水器 17.分离器 18.真空泵 19.水封槽

　　2 系统设计

　　2.1 系统设计依据

　　纸幅在造纸机的网部成形并在压榨部脱水以后，大约尚有60%～80%的水分，然后在造纸机的干燥部用加热蒸发扩散的方法进一步脱去，使纸幅达到成品所需的94%左右的干度。湿纸页进入干燥部与烘缸接触干燥，要求干燥温度按一定的规律变化，称为干燥曲线。

　　要在生产过程中得到合适的干燥曲线(图2)，首先要选择好烘缸的分组和各组的烘缸个数，其次是用自动化仪表去调节和稳定干燥曲线。为了便于排除烘缸内的冷凝水，还必须保持烘缸内汽压和冷凝水箱汽压之差，即跨过吸管的压力之差的稳定。

　　图2 各种纸张烘缸温度曲线

　　1-瓦楞纸2-新闻纸3-1号书写纸4-2号书写纸

　　2.2 系统硬件设计

　　2.2.1 系统组成

　　图3为DCS系统控制图，本系统中，各控制分部于上位机(操作员站)通过WinCC监控软件的OPC接口进行数据传送。OPC接口是OPC服务器实现的一套标准的COM接口，其基于OPC规范。OPC规范基于微软的COM技术，规范了过程控制和生产自动化软件与用OPC服务器实现的硬件驱动程序之间的接口，并且提供基于工业自动化应用的统一数据传输平台。只要工业自动化软件符合OPC规范，它不需要做任何修改就能一致地访问所有OPC服务器实现的硬件驱动程序。