CN102392383A - 一种基于尾气流量检测的蒸汽冷凝水热泵系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种用于纸机干燥部的基于尾气流量检测的蒸汽冷凝水热泵系统，包括主烘缸组和副烘缸组，烘缸内设虹吸器，主烘缸组的进气端和排水端分别与系统的进气总管和排水总管连接，排水总管输出端设气液分离器，气液分离器输出端连接冷凝泵，其特征在于还包括用于尾气回用的尾气流量控制模块，和控制主烘缸组压力的进气压力控制模块。本发明热泵系统的烘缸组操作压力范围广、干燥能力强、排水可靠性高、吨纸气耗低，系统操作简单、使用寿命长，工作效率高。

Description

一种基于尾气流量检测的蒸汽冷凝水热泵系统

技术领域

本发明属于造纸技术领域，具体涉及一种用于纸机干燥部的基于尾气流量检测的蒸汽冷凝水热泵系统。

背景技术

造纸工艺中，最常用的对纸页进行干燥的方式，是往旋转烘缸内部通入新鲜蒸汽，来对烘缸内成型网上的纸页加热、烘干。新鲜蒸汽最终转化为冷凝水和由贯通蒸汽与不凝气体组成的尾气排出烘缸外。在纸页连续干燥的过程中，通入烘缸内的一部分新鲜蒸汽与烘缸内壁做热交换，放出热量转化为冷凝水。部分未进行热交换而随着冷凝水排出烘缸之外的，业内称之为贯通蒸汽，随贯通蒸汽排出的还有小部分不凝气体。

由于烘缸在工作过程中高速运转，冷凝水在离心力的作用下，将沿着烘缸内壁形成一层水环。水环受自重作用，不断震荡、冲击烘缸内壁，会影响新鲜蒸汽和烘缸内壁间的传热效率。冷凝水若不能及时随贯通蒸汽排出缸外，水环厚度逐渐增大，最后跌落至烘缸底部，形成水塘，导致排水失效。排水失效造成烘缸的传热效率进一步降低，甚至造成虹吸器损坏、轴承磨损加剧、传动电机负载的增加等不良后果。因此，需及时将冷凝水排出烘缸外，且使排水尽可能多，水环厚度越薄越好。

新鲜蒸汽通入烘缸时，会带进少量不凝气体，不凝气体在缸内的累积，会降低其所在位置蒸汽的压力及温度，传热效率也将受影响。此外，不凝气体在烘缸内不是均匀分布，会使纸页横幅干燥也不均匀。因此，需及时将不凝气体排出烘缸外。

目前，造纸行业使用的蒸汽系统多具有高、中、低温烘缸组的三段式串级压差控制系统。如图1所示，新鲜蒸汽先进入高温烘缸组的进气总管，后分配至各烘缸。一组烘缸共用一根进气总管和一根排水总管。冷凝水和贯通蒸汽的混合物经汽水分离器进行分离后，冷凝水被冷凝水泵输送至闪蒸罐闪蒸或直接输送回电厂回用，贯通蒸汽经热泵压缩后进入中温段使用。若热泵压缩后，烘缸组尾气量不够，则通过压力控制阀由主蒸汽管路补充。依次类推，中温段的贯通蒸汽被热泵压缩至低温段使用。低温段的温度较低，为保证排水畅通，必须接入更低压力的表面冷凝器或真空系统。通过进气总管上安装压力变送器与主蒸汽管的压力控制阀组成的PID回路，来调节烘缸组的操作压力。高温段与中温段之间、中温段与低温段之间、低温段与表面冷凝器之间，必须设定一固定压差，通过测量烘缸组进气总管与排水总管间的压差，来调节压差控制阀，使压差与设定值一致。当压差控制阀全开，排水压差未达到设定值时，或热泵设计不合理，导致无法压缩全部烘缸组尾气时，放空阀打开，将贯通蒸汽排至表面冷凝器，从而满足设定的排水压差。

在实际应用当中，所有的压差控制排水的蒸汽系统都会遇到诸如气耗高、淹缸、虹吸管损坏等很多问题。

下面通过图2来进行说明。图2是某大型高速纸机典型的排水特性曲线，反映的是贯通蒸汽量、冷凝速率与排水压差之间的关系。该纸机配备了旋转式虹吸器，且工作于正常的干燥负荷下。冷凝速率为烘缸单位时间内产生的冷凝水的量，在纸机烘缸参数确定的情况下，冷凝速率只与纸页干燥负荷和通入烘缸组的蒸汽的压力有关。图中，纵坐标为烘缸组进气总管与排水总管之间的压差，横坐标为虹吸器排出的混合物中贯通蒸汽所占比例。图示共有两套曲线，每套曲线为三条。三条实线分别对应纸机车速为650m/min，工作压力为0kPa、140kPa、350kPa情况下的排水特性曲线。三条虚线分别为纸机车速为450m/min，工作压力为0kPa、140kPa、350kPa情况下的排水特性曲线。由图可见，车速越快，冷凝水所受离心力越大，克服离心力排水时所需压差也越大。

实际工作中，操作人员将一个烘缸组进气总管和排水总管之间的压差设定为一固定值，通过测量和调节控制设备来获得与设定值相等的排水压差。一旦压差设定完成，除非出现明显的纸机故障，否则不会改变此设定值。

图中可见，在纸机车速450m/min，工作压差140kPa的情况下，正常开车满足连续排水的压差的设定值可控制在41kPa。当产量提高，蒸汽压力升至345kPa时，如果压差还是设定在41kPa，烘缸就有可能排不出水。若车速进一步提高到1066m/min，那么，为达到排水的要求，显然需要相应地提高压差设定值。但问题在于该设定值具体是多少，我们并不知道，一般是凭经验，在55kPa～84kPa间反复试凑，来寻找合适的压差。这样操作的结果很大可能是将烘缸组的排水压差设定在一个比实际排水需求高很多的压差值，但在此压差下是否可以排出水，操作人员并不明确。

若出现烘缸淹缸的情况，操作人员只能从纸页定量检测给出的干度不足的信息中，才能发现干燥效率不足的问题，但具体是哪些烘缸组出现问题，操作人员还是无从知晓。实际生产中，上述问题经常发生。压差一旦设定，烘缸组的排水能力也相应地固定，因此，无法应对突发状况，只能任凭淹缸等不良后果发生。

图3表示的是工作压力140kPa、车速650m/min下，纸机正常生产与断纸状态下排水冷凝速率的变化。断纸时，固定压差控制排水的方式，那么会发生怎样的情况。正常冷凝负荷情况下，和图2中的曲线一致。当纸机断纸时，冷凝速率瞬间变为正常负荷情况下的12％，由图2可以看出，正常开车至少需将压差控制在55kPa，一旦断纸，系统的贯通蒸汽量会瞬间由263kg/hr变成超过405kg/hr。此时，干燥系统无法吸收瞬间增多的贯通蒸汽，迫使控制系统将其排放至表面冷凝器，大量蒸汽被浪费掉。要重新恢复生产，须降低各段烘缸组的操作压力。各段烘缸组压力同时降低，反过来又造成段与段间的压差达不到原设定值，冷凝水排不出去，系统状况进一步恶化，从而热交换能力变差，贯通蒸汽增加并排至表面冷凝器，浪费进一步加剧，如此进入恶性循环。

总之，不论是串级或是单组独立循环的压差控制系统，只要是用压差的方式来控制排水，都存在上述不足。压差控制排水的方式，其无法避免的问题可总结如下：

1、压差控制系统为保证排水通畅，烘缸组进出口的压差设定值往往比实际排水需求大很多，段与段之间的压差也必须足够大，这样设定的后果是尾气太多，热泵即使开到100％依然无法压缩全部的尾气。此外，由于低温段工作在较低压力下，因此低温段无法接收过多的尾气，中温和高温段也只能打开放空阀将尾气排至表面冷凝器，既浪费了大量的蒸汽，又浪费了许多冷却水。目前，很多纸厂就处在这样浪费严重的状态。

2、引纸过程中烘缸温度不能太高，因此，进烘缸的蒸汽压力必须较低。所以在断纸和开车引纸过程中，由于烘缸进气压力非常低，导致烘缸内大量积水，待到引纸结束，通过打开放空阀，将尾气排至压力更低的表面冷凝器，增大烘缸进出口的排水压差后，才能恢复正常操作。冷凝水排放的同时，又浪费了大量蒸汽。

3、当纸机车速或生产的纸种克重发生变化时，烘缸进气压力需重新设定，各段尾气也需重新分配。串级压差控制系统中各段间的压差彼此制约，调整任意一段的操作压力，整个干燥部也必须一起调整，否则系统就会出现排水困难的问题，这给现场操作带来了很大困难。

4、串级压差控制系统不能让操作人员很好地了解整个蒸汽系统当前的运行状态，只能把排水压差设定在一个他认为“安全”的设定值，即使烘缸出现排水不畅的问题，也不能及时知晓，只能在纸页卷曲之前的QCS(质量控制系统)给出干度不合格的警告时，才知道出现了问题，但还是不能清楚地知道具体哪些烘缸出了问题。只有去现场检查每个烘缸的虹吸器，或者把各段全部接入压力更低的表面冷凝器一段时间，来解决此问题。尽管如此，在解决问题的过程中，始终得不到任何反馈。这显然是不科学且浪费严重的。

5、串级压差控制系统常出现烘缸积水、尾气流量过大等现象，这些现象又会对纸机设备造成冲击，例如烘缸内的虹吸器经常会因为积聚的冷凝水的冲击而损坏，或是因尾气的流量过大而造成吸嘴磨损；烘缸积水导致烘缸的轴承磨损加剧和传动负载过大，而传动负载过大又将造成电流异常。由于串级压差控制系统操作上的复杂和不便，将耗费大量的生产时间，导致生产效率低下。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中存在的上述问题，旨在提供一种全新的基于尾气流量检测的蒸汽冷凝水热泵系统，能有效克服上述在烘缸排水过程中通过压差控制排水所带来的多种弊端，也不会比传统的压差控制系统在生产系统的投资成本上增加过多。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于尾气流量检测的蒸汽冷凝水热泵系统，用于造纸机对纸页进行干燥的纸机干燥部，包括主烘缸组和副烘缸组，每一烘缸组分别具有若干个烘缸，每个烘缸内均设有虹吸器，主烘缸组的进气端和排水端分别与系统的进气总管和排水总管连接，工作蒸汽分别经低压蒸汽管路和高压蒸汽管路进入进气总管，排水总管输出端设气液分离器，气液分离器输出端连接冷凝泵，其特征在于，还包括：

尾气流量控制模块，包括流量检测装置和DPIC控制器，所述流量检测装置连接于气液分离器的输出端，高压蒸汽管路与进气总管间设热泵，所述热泵的输出端通过吹泄管路与副烘缸组相连，流量检测装置输出端通过管路与所述热泵的低压吸入口相连，并通过放空阀与表面冷凝器连接，DPIC控制器的输入端与流量检测装置电连接，DPIC控制器的PID输出端分别与热泵和放空阀相连；

进气压力控制模块，包括压力控制阀、压力变送器和PIC控制器，所述压力控制阀设于低压蒸汽管路与进气总管之间，压力变送器装设于进气总管上，PIC控制器的输入端与压力变送器电连接，PIC控制器的PID输出端与所述压力控制阀相连。

较佳地，本系统还设有LPS(低压信号选择器)用于断纸故障的应急处理，所述LPS接收来自尾气流量控制模块的DPIC回路的输出和进气压力控制模块的PIC回路的输出，LPS指令输出端与热泵中的执行器相连。

进一步地，所述流量检测装置为由测量孔板和压差变送器组成的孔板流量计。

进一步地，副烘缸组设有进气压力控制模块，包括压力控制阀、压力变送器和PIC控制器，所述压力控制阀和压力变送器均装设于吹泄管路上，PIC控制器的输入端与所述压力变送器电连接，PIC控制器的输PID出端与所述压力控制阀相连。

进一步地，气液分离器设有液位控制模块，包括液位变送器、液位控制阀和LIC控制器，所述液位变送器安装于气液分离器上，液位控制阀设于冷凝泵输出端，LIC控制器的输入端与液位变送器电连接，LIC控制器的PID输出与液位控制阀相连。

进一步地，进气总管和排水总管间设有压差变送器，压差变送器与压差显示器相连，压差显示器用于显示进气总管和排水总管间的压差值。

较佳地，所述热泵为可调式蒸汽喷射式热泵。

本发明的技术方案完全摒弃了传统的压差控制系统来进行排水，取而代之的是，在汽水分离器将尾气分离出来之后，并在尾气进入热泵低压吸入口回用到烘缸组之前设一流量检测装置，来监测烘缸的排水情况，并通过与此流量检测装置和热泵相连的DPIC控制器，对热泵开度进行相应地调节，使尾气流量始终维持在设定值。

下面对本发明的尾气流量控制的原理做详细描述。

图4所示即为尾气流量控制与压差控制的本质区别所在。图中的三条曲线为车速550m/min，烘缸工作压力分别为40kPa、120kPa、300kPa时的排水特性曲线。横坐标是烘缸尾气与冷凝速率的比例，纵坐标是排水所需的压差。压差控制系统是将压差控制在如A线所示的55kPa左右并保持不变。可以发现，A线高于上述40kPa、120kPa和300kPa三种操作压力下绝大多数的排水需求，因此，在大多数情况下，纸机能正常排水。如B线所示，尾气流量控制系统始终将尾气流量与冷凝速率的比例控制在20％左右。可以明显地发现，当烘缸操作压力在40kPa时，排水压差只需30kPa即可稳定排水；当烘缸操作压力为120kPa时，排水压差只需40kPa就能稳定排水；当烘缸操作压力在300kPa时，排水压差只需50kPa就可稳定排水。

压差控制系统，因为缺乏有效的监测手段，所以不得不将压差设定为更为“安全”的值，如A线所示的55kPa，它远远高于排水所需的压差，以应对烘缸内冷凝速率的变化。设定过高的压差值，将致使尾气量过多，干燥部不能将其全部消耗，从而导致巨大的浪费。

尾气流量控制系统，则始终使烘缸的排水处在最经济的状态，即维持尾气量处在刚好满足稳定排水的要求的程度，而又不至于过量而无法循环使用。

纸机工作车速对烘缸排水压差的影响更大，车速越高，烘缸操作压力就越高，所需的排水压差也越大。如果将车速提升至650m/min甚至更高时，图4中的全部烘缸排水特性曲线将整体沿着纵坐标向上移动，此时，如果仍按照压差控制系统的方式，将压差控制在如A线所示的55kPa，此压差就无法满足中温段及高温段的排水需求了。

本发明的基于尾气流量控制的蒸汽冷凝水热泵系统中，烘缸组的排水不再依靠固定不变的压差来实现，而是根据烘缸内的冷凝速率的变化，实时调整尾气流量，所以总能以最适合的压差(此压差远小于压差控制系统的设定压差)将冷凝水排出，不会产生过量的尾气，又因无法利用而浪费掉。适量的尾气可以全部被热泵压缩回用，不会出现喉部堵塞现象，也不易对虹吸器造成磨损。一般而言，尾气流量控制系统的尾气比例占冷凝速率比例的20％左右，而串级压差控制系统的尾气比例至少高于30％。

串级压差控制的热泵系统中，必须要将烘缸分成具有压力梯度的高、中、低温段，才能保证各段的稳定排水，所以各段的操作压力均有一定限制。本发明的蒸汽冷凝水热泵系统中，各烘缸组均可独立循环运行，排水依靠的是控制尾气流量与冷凝速率的比例，而不是压差。尾气经热泵压缩重新回到本烘缸组中，组与组各自独立，不会相互干扰。各组烘缸可以全部工作在同一操作压力下，也可同时工作在各烘缸允许的最大操作压力之下，不需要向表面冷凝器排放尾气，就能使纸机干燥部的干燥能力最大化。不浪费尾气热量的同时又增强了系统运行的灵活性。

在纸机工作过程中，车速或者纸克重的改变，都会导致烘缸内的冷凝速率的变化。现有的串级压差控制热泵系统，设定固定的压差，不论纸机操作如何变化，均以不变的压差应对变化的冷凝速率，所以经常会出现无法排水最终导致淹缸而又无法应对的不良后果。而本发明的尾气流量控制系统，具有应对突变的响应能力，能在第一时间检测到冷凝速率的变化，并作出响应，逐渐调整蒸汽系统直至重新达到平衡。例如，当纸机车速突然提升，操作压力增加时，烘缸内的冷凝速率增大，冷凝水变多，尾气流量检测装置检测到的尾气流量会偏离设定值，并且越来越小，尾气流量模块的控制回路会快速做出响应，使热泵开大，增大排水压差的同时加大尾气回用量。烘缸内突然增多的冷凝水会被逐渐增加的尾气连续带出烘缸，直至系统达到一个新的平衡状态。通过尾气流量检测可以实时监测烘缸组的排水情况，控制系统会对冷凝速率的变化快速做出响应，保证烘缸排水的可靠性。

当纸机遭遇断纸故障时，本发明的热泵系统恢复生产的操作极其简单。由于基于尾气流量控制的排水依靠的是维持尾气与冷凝速率在一定比例，不再局限于固定的压差，同时还有热泵可以拉大排水压差，所以当系统断纸时，只需将各烘缸组的压力降低，尾气流量控制模块会通过调节热泵的开度，始终保持尾气和冷凝水的比例来应对冷凝速率的变化。待重新引纸结束，逐渐增加各烘缸组压差至工作压力，在此过程中，尾气流量控制模块依然根据实际检测到的尾气流量而做出响应，始终维持固定的排水比例，保证系统排水自动进行而无需人为干预。

本发明中每个烘缸组均设有吹泄管路，可将少量的尾气和不凝气体连续不断地吹泄而出，不会造成不凝气体的累积。这些少量的尾气和不凝气体仍然带有热量，具有回用价值，可以供温度较低的副烘缸组使用。尾气在副烘缸组冷凝后，冷凝水和无法冷凝的不凝气体排至表面冷凝器，最终排放到整个蒸汽系统之外。

本发明的尾气流量控制的热泵系统中，尾气的比例始终维持在22％左右，不会产生过多的尾气，因此，热泵可以将所有尾气压缩回用到系统当中。

此外，操作人员可从尾气流量检测装置显示的数值，明确地知晓烘缸组的运行状态。尾气流量过低说明烘缸内冷凝水多，需要加大排水；尾气检测流量过高，说明烘缸内冷凝少而尾气过多，需减少尾气的压缩回用，以保证系统处在最优的运行状态。

综上，相比现有的使用压差控制排水的蒸汽冷凝水热泵系统，本发明的技术方案具有以下显著的优点：在设备投资增加不多的情况下，可实现吨纸气耗低，烘缸组操作压力范围广、干燥能力最大化；方便操作人员观察干燥部运行情况，操作十分灵活简便，操作人员无需再为建立复杂的压差梯度而费时费力，不会出现淹缸，烘缸排水可靠性高；能延长虹吸器的使用寿命、增加纸机的工作效率，大幅降低造纸企业的生产成本。

附图说明

图1是现有串级压差控制的蒸汽冷凝水热泵系统示意图；

图2是典型的烘缸排水特性曲线；

图3是纸机正常与断纸状态下的烘缸排水特性曲线；

图4是尾气流量控制与压差控制的区别；

图5是本发明的系统流程框图；

图6是本发明一种实施方式的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图5、6对本发明的实施方式做详细说明。

如图5、6所示，为本发明基于尾气流量检测的蒸汽冷凝水热泵系统一种实施方式的工艺流程图。本发明的蒸汽冷凝水热泵系统，包括由十个烘缸组成的主烘缸组24和两组分别由六个烘缸组成的副烘缸组23，主、副烘缸组内的每个烘缸内均设有虹吸器。主烘缸组24的进气端与系统的进气总管6相连，主烘缸组24的排水端与排水总管8连接。进气总管6和排水总管8间设有压差变送器7，压差变送器7与压差显示器18相连，压差显示器18用于实时显示进气总管6和排水总管8间的压差值。工作蒸汽分别经低压蒸汽管路1和高压蒸汽管路2进入进气总管6，排水总管8的输出端设气液分离器9，气液分离器9输出端连接冷凝泵10。气液分离器9设有由液位变送器12、液位控制阀11和LIC控制器13组成的液位控制模块，所述液位变送器12安装于气液分离器9上，液位控制阀11设于冷凝泵10输出端，LIC控制器13的输入端与液位变送器12电连接，LIC控制器的PID输出与液位控制阀11相连。

本发明的蒸汽冷凝水热泵系统设有由孔板流量计和DPIC控制器组成的尾气流量控制模块。孔板流量计由测量孔板14和压差变送器15连接而成。测量孔板14连接于气液分离器9的输出端。高压蒸汽管路2与进气总管6间安装一可调式蒸汽喷射式热泵17，热泵17输出端通过吹泄管路25与副烘缸组23相连，孔板流量计的输出端通过管路与所述热泵17的低压吸入口相连，并通过放空阀16与表面冷凝器连接。DPIC控制器19的输入端与压差变送器15电连接，DPIC控制器19的PID输出端分别与热泵17和放空阀16相连。

本发明的蒸汽冷凝水热泵系统的主烘缸组24设有由压力控制阀3、压力变送器4和PIC控制器5组成的进气压力控制模块。所述压力控制阀3设于低压蒸汽管路1与进气总管6之间，压力变送器4装设于进气总管6上，PIC控制器5的输入端与压力变送器4电连接，PIC控制器5的PID输出端与压力控制阀3相连。

副烘缸组23也设有进气压力控制模块，由压力控制阀22、压力变送器21和PIC控制器20组成。所述压力控制阀22和压力变送器21均装设于吹泄管路25上，PIC控制器20的输入端与所述压力变送器21电连接，PIC控制器20的输PID出端与所述压力控制阀22相连。

本发明的热泵系统还设有低压信号选择器(简称LPS)26用于断纸故障的应急处理。LPS接收来自尾气流量控制模块的DPIC回路的输出和主烘缸组24的进气压力控制模块的PIC回路的输出，LPS指令输出端与热泵17中的执行器相连。

本热泵系统的工作时，低压蒸汽管路1为主干燥组24提供新鲜蒸汽，新鲜蒸汽进入进气总管6后，再分配进入主烘缸组24中的每个烘缸。蒸汽进入烘缸完成热交换变成冷凝水，冷凝水与尾气(由贯通蒸汽与少量不凝气组成)一起，通过虹吸器排出烘缸外。主烘缸组的冷凝水和尾气的混合物，经由排水总管8进入汽水分离器9，完成分离后，冷凝水通过冷凝水泵10排出到整个系统外。

尾气经过孔板流量计进入热泵17的低压吸入口，由高压蒸汽管路2提供的高压蒸汽对尾气进行压缩，最终压缩后满足回用要求的蒸汽被分为两部分，大部分的回用尾气被压缩后进入主烘缸组的进气总管6，另一部分回用尾气携带着不凝气体通过吹泄管路25进入副烘缸组23，为副烘缸组提供热量。副烘缸组23的操作压力，通过吹泄管路25上面安装的压力变送器21和压力控制阀22来调节。压缩后的尾气在副烘缸内完成放热后变为冷凝水，冷凝水与不凝气体一道被排放至表面冷凝器。主烘缸组24配有放空阀16连接至表面冷凝器，放空阀16只在纸机暖缸或者长时间断纸的情况下才会开启，正常开车及短暂断纸并且很快恢复的情况下，放空阀均不会开启。整个蒸汽系统就是由若干个这样的独立循环的烘缸组组成。各烘缸组之间彼此无干扰，均可以独立操作在0bar(表压)至烘缸最大允许操作压力之下，副烘缸可以操作在-0.5至0.5bar之下，充分保证成纸的质量及干燥部最大的干燥效率。副烘缸使用的蒸汽气源为主烘缸组的尾气，该尾气经热泵压缩后，经由吹泄管路，通入副烘缸组内。

本发明的热泵系统的主要控制方式为：

1、主烘缸组24的操作压力，由压力控制阀3、压力变送器4和PIC控制器5组成的进气压力控制模块来调节。通过调整压力控制阀3的开度，使压力变送器4的测量值与设定值保持一致。PIC控制器5的PID输出50％-100％，与压力控制阀3开度的0-100％相对应。

2、副烘缸组23的操作压力，由压力控制阀22、压力变送器21和PIC控制器20组成的进气压力控制模块来调节。通过调整压力控制阀22的开度，使压力变送，21的测量值与设定值保持一致。PIC控制器20的PID输出0-100％，与压力控制阀开度的0-100％相对应。

3、汽水分离器9的液位，由由液位变送器12、液位控制阀11和LIC控制器13组成的液位控制模块来调节。通过调整液位控制阀11的开度，使液位的测量值与设定值保持一致。LIC控制器13的PID输出0-100％，与液位控制阀11开度的0-100％相对应。

4、尾气流量由孔板流量计和DPIC控制器组成的尾气流量控制模块来调节，DPIC控制器是一个分程控制单元，DPIC控制器19的PID输出范围0-100％被分为两个部分：PID输出0-50％控制热泵17，与热泵开度的0-100％相对应；PID输出50％-100％控制放空阀16，对应放空阀开度的0-100％。每1％的PID的输出对应阀位2％的开度。根据孔板流量计测得的尾气流量，通过压差变送器15传输至DPIC控制器19，DPIC控制器将该测量值与设定值做比较，如果孔板流量计的测量值大于设定值，则说明尾气流量大而烘缸内的冷凝速率低(冷凝水少)，则热泵关小，以降低排水压差，减少尾气回用量。如果孔板流量计的测量值小于设定值，则说明尾气流量小而烘缸内的冷凝速率高(冷凝水多)，则热泵开大，以增大排水压差，增加尾气回用量，使更多的尾气回用到系统中，从而尾气的流量和烘缸内的冷凝速率的比例恢复到设定值。

若出现极端情况，比如热泵的开度已达到100％，而孔板流量计的测量值依然小于设定值，那么放空阀16逐渐打开，使主烘缸组24连接到表面冷凝器，以拉大排水压差，加速排水。这仅是为系统的安全稳定运行而设计的保障机制，正常运行时放空阀16绝对不会打开。

5、断纸故障处理：低压信号选择器26在纸机断纸的时候开始工作。低压信号选择器比较的是尾气流量控制模块的DPIC回路的输出和主烘缸组24的进气压力控制模块的PIC回路的输出。LPS指令输出端与热泵17中的执行器相连。

因为系统设置压力控制阀3在输出大于50％才开始开启，因此，正常生产的情况下，进气压力控制模块的PIC回路的输出一定大于50％，尾气流量控制模块的DPIC回路的输出一定小于50％(热泵17足够压缩和回用所有的尾气)。可见，PIC回路的输出小于DPIC回路的输出，所以此时低压信号选择器不会起作用。

当纸机断纸时，由于干燥负荷下降，通入烘缸的蒸汽因无法放热而造成烘缸的操作压力越来越大并且无法控制，所以压力控制阀3必须逐渐关小，甚至完全关闭。当PIC回路输出在减少过程中的某一点低于DPIC回路的输出时，低压信号选择器26开始发挥作用，热泵17不再由DPIC回路输出控制，而转由PIC回路的输出控制并逐渐关小，甚至关闭。低压信号选择器26只在断纸时才发挥作用，是对蒸汽系统实时变化做出应对的一种体现。

可以理解的是，上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制。虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于上述实施例的描述，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种变化。任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于尾气流量检测的蒸汽冷凝水热泵系统，用于造纸机对纸页进行干燥的纸机干燥部，包括主烘缸组和副烘缸组，每一烘缸组分别具有若干个烘缸，每个烘缸内均设有虹吸器，主烘缸组的进气端和排水端分别与系统的进气总管和排水总管连接，工作蒸汽分别经低压蒸汽管路和高压蒸汽管路进入进气总管，排水总管输出端设气液分离器，气液分离器输出端连接冷凝泵，其特征在于，还包括：

尾气流量控制模块，包括流量检测装置和DPIC控制器，所述流量检测装置连接于气液分离器的输出端，高压蒸汽管路与进气总管间设热泵，所述热泵的输出端通过吹泄管路与副烘缸组相连，流量检测装置输出端通过管路与所述热泵的低压吸入口相连，并通过放空阀与表面冷凝器连接，DPIC控制器的输入端与流量检测装置电连接，DPIC控制器的PID输出端分别与热泵和放空阀相连；

进气压力控制模块，包括压力控制阀、压力变送器和PIC控制器，所述压力控制阀设于低压蒸汽管路与进气总管之间，压力变送器装设于进气总管上，PIC控制器的输入端与压力变送器电连接，PIC控制器的PID输出端与所述压力控制阀相连。

2.如权利要求1所述的基于尾气流量检测的蒸汽冷凝水热泵系统，其特征在于：还设有LPS用于断纸故障的应急处理，所述LPS接收来自尾气流量控制模块的DPIC回路的输出和进气压力控制模块的PIC回路的输出，LPS指令输出端与热泵中的执行器相连。

3.如权利要求1或2所述的基于尾气流量检测的蒸汽冷凝水热泵系统，其特征在于：所述流量检测装置为由测量孔板和压差变送器组成的孔板流量计。

4.如权利要求1所述的基于尾气流量检测的蒸汽冷凝水热泵系统，其特征在于：副烘缸组设有进气压力控制模块，包括压力控制阀、压力变送器和PIC控制器，所述压力控制阀和压力变送器均装设于吹泄管路上，PIC控制器的输入端与所述压力变送器电连接，PIC控制器的输PID出端与所述压力控制阀相连。

5.如权利要求1所述的基于尾气流量检测的蒸汽冷凝水热泵系统，其特征在于：气液分离器设有液位控制模块，包括液位变送器、液位控制阀和LIC控制器，所述液位变送器安装于气液分离器上，液位控制阀设于冷凝泵输出端，LIC控制器的输入端与液位变送器电连接，LIC控制器的PID输出与液位控制阀相连。

6.如权利要求1所述的基于尾气流量检测的蒸汽冷凝水热泵系统，其特征在于：进气总管和排水总管间设有压差变送器，压差变送器与压差显示器相连。

7.如权利要求1或2所述的基于尾气流量检测的蒸汽冷凝水热泵系统，其特征在于：所述热泵为可调式蒸汽喷射式热泵。

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