纸浆模塑生产过程节能降耗关键技术研究

【摘要】：环保纸浆模塑包装制品依靠其优良的缓冲特性及其环保优势正在逐步替代传统的泡沫塑料包装制品,预计在5-10年内,纸浆模塑制品对泡沫塑料制品的替代量将超过50%,形成数以亿元计算的市场份额。但是目前国内的纸浆模塑生产设备普遍存在着自动化程度低、能源浪费大、生产产品合格率低等问题,造成纸浆模塑制品的生产成本过高,大大降低了其与白色污染-EPS的市场竞争力,阻碍了该环保产品在包装行业的可持续发展。本文从纸浆模塑生产工艺流程进行分析,研究各个耗能工艺能耗特点,对其各个工艺进行节能降耗设计。 本文主要针对纸浆模塑生产过程的能耗问题进行研究。主要工作有：(1)依据纸浆模塑产品背景与需求,对其生产过程工艺流程能耗进行了研究,分析得出其耗能特点。(2)对纸浆模塑生产过程中碎浆与调浆系统进行分析,主要介绍碎浆与调浆过程的能耗模型,设计碎浆与调浆控制系统；采用高速碎浆-中速搅浆-低速放浆的方式实现碎浆电机变频控制,采用二次调浆工艺和史密斯预估补偿器与PID控制器相结合对调浆进行自动化控制,实现纸浆生产过程节能降耗设计。(3)对纸浆模塑生产过程中真空吸成型系统进行能耗分析,设计真空吸附成型设备控制系统：分析在真空吸附成型过程中对成品均匀度、产品合格率等的影响。(4)对纸浆模塑生产过程中烘干过程进行耗能分析,设计烘干工艺控制系统；提出给予湿度动态变化的烘干过程效能优化,采用三段烘干过程对其进行设计,对烘干过程的温度控制采用模糊PID控制。(5)对纸浆模塑生产线进行节能降耗设计后,在企业进行测试,通过改造前和改造后的数据对比,证明了节能降耗设计的有效性,能对生产过程的电能和油耗起到很好的节能效果。 本课题主要研究纸浆模塑生产设备高耗能的问题,对其各个工艺流程的耗能对象进行节能降耗设计。分析纸浆模塑关键工艺流程的工艺特性,找出能耗问题的关键所在,分析其耗能特点。通过工业过程建模及优化技术实现纸浆模塑生产过程各个关键工艺进行效能优化及系统节能研究。采用变频调速技术、伺服驱动技术、先进控制技术等实现生产过程关键工艺参数的自适应控制。对其关键工艺及算法节能效果进行实验仿真及验证。并在改造前和改造后进行能耗数据统计,证明其节能降耗设计的效果。 【关键词】：纸浆模塑 节能降耗 碎浆与调浆工艺 真空吸附成型工艺 烘干工艺
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB48;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-7
• 目录7-10
• CONTENTS10-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 课题的研究背景及意义13-16
• 1.1.1 研究背景13-15
• 1.1.2 研究意义15-16
• 1.2 国内外研究现状16-20
• 1.2.1 碎浆系统节能降耗技术研究现状16-17
• 1.2.2 调浆系统纸浆浓度检测与控制技术研究现状17-18
• 1.2.3 真空吸附系统节能降耗技术研究现状18-19
• 1.2.4 成型机节能降耗技术研究现状19
• 1.2.5 烘干生产线节能降耗技术研究现状19-20
• 1.3 课题来源及本文主要研究内容与结构20
• 1.3.1 课题来源20
• 1.3.2 本文研究内容20
• 1.4 论文结构20-22
• 第二章 纸浆模塑生产线自动控制系统概述22-30
• 2.1 纸浆模塑生产工艺流程22-24
• 2.2 工艺流程能耗分析24-27
• 2.2.1 碎浆与调浆工艺24-25
• 2.2.2 真空吸附成型工艺25-26
• 2.2.3 烘干工艺26-27
• 2.3 控制系统设计27-28
• 2.4 生产信息管理及能耗监控平台28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 碎浆与调浆工艺节能降耗30-41
• 3.1 碎浆及调浆工艺硬件系统设计30-31
• 3.2 碎浆系统节能降耗设计31-33
• 3.2.1 碎浆系统电能解决方案31
• 3.2.2 碎浆工艺流程31-33
• 3.2.3 碎浆工艺节能分析33
• 3.3 调浆工艺设计33-40
• 3.3.1 工艺设计33-34
• 3.3.2 Smith预估补偿器34-36
• 3.3.3 实验与仿真36-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 真空吸附成型工艺节能降耗41-49
• 4.1 真空吸附成型工艺流程介绍41-43
• 4.2 真空吸附成型过程模型分析43-47
• 4.3 控制系统设计47-48
• 4.4 本章小结48-49
• 第五章 烘干工艺节能降耗49-61
• 5.1 工艺流程49-51
• 5.2 系统硬件结构51-52
• 5.3 系统模型及控制策略52-57
• 5.4 仿真结果分析57-60
• 5.5 本章小结60-61
• 第六章 实验与应用61-65
• 6.1 现场调试61-63
• 6.2 数据分析63-64
• 6.3 本章小结64-65
• 结语与展望65-67
• 参考文献67-69
• 攻读学位期间发表的学术论文与软件版权69-70
• 攻读学位期间参加的科研项目70-72
• 致谢72

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