負(fù)壓檢測裝置在烘絲排潮系統(tǒng)中的應(yīng)用

【摘要】本文涉及薄板烘絲機(jī)排潮系統(tǒng)負(fù)壓的穩(wěn)定性方面的改進(jìn)，應(yīng)用負(fù)壓檢測裝置控制和保證烘絲排潮系統(tǒng)中負(fù)壓穩(wěn)定性，并將排潮系統(tǒng)控制參與薄板烘絲機(jī)溫度和水分自動(dòng)控制，從而達(dá)到穩(wěn)定薄板溫度，進(jìn)而影響出口水分的穩(wěn)定性，提升產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】薄板烘絲機(jī)；負(fù)壓檢測；烘絲排潮

1.引言

隨著卷煙工藝的不斷完善，對(duì)產(chǎn)品過程控制的精確性提出了更高要求，尤其是制絲車間關(guān)鍵工序之一的薄板烘絲機(jī)，其過程控制的精度決定了成品煙絲的內(nèi)在質(zhì)量，因此，薄板烘絲機(jī)的控制模式優(yōu)化成為必然發(fā)展趨勢。

目前薄板烘絲機(jī)生產(chǎn)廠家尚未將負(fù)壓檢測裝置應(yīng)用在排潮系統(tǒng)，其控制模式為排潮風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為定值，但在實(shí)際運(yùn)行中，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速作為固定值，不能保證排潮負(fù)壓的穩(wěn)定性，影響中控操作工的判斷，造成薄板烘絲機(jī)烘后煙絲的質(zhì)量波動(dòng)。

負(fù)壓檢測裝置應(yīng)用在薄板烘絲機(jī)排潮系統(tǒng)上，穩(wěn)定排潮負(fù)壓，確保排潮系統(tǒng)正常工作；將排潮系統(tǒng)控制參與薄板烘絲機(jī)溫度和水分自動(dòng)控制，從而達(dá)到穩(wěn)定薄板溫度，提升產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量。

在熱風(fēng)循環(huán)正壓大小一定的情況下，薄板烘絲機(jī)排潮風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與烘后含水率存在一定對(duì)應(yīng)關(guān)系，即風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，排潮管道內(nèi)負(fù)壓絕對(duì)值越大，經(jīng)過烘絲機(jī)后煙絲含水率越低；反之，即排潮風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越小，排潮管道內(nèi)負(fù)壓絕對(duì)值越小，經(jīng)過烘絲機(jī)后煙絲含水率越高；由此可見薄板烘絲機(jī)烘后煙絲含水率與排潮管道內(nèi)負(fù)壓值呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性。中央控制系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中，監(jiān)控畫面只顯示風(fēng)門的實(shí)際開度，而對(duì)應(yīng)的負(fù)壓不能被檢測和顯示出來，給調(diào)節(jié)、優(yōu)化參數(shù)帶來困難。

2.負(fù)壓檢測裝置方案設(shè)計(jì)

通過對(duì)負(fù)壓檢測儀測試的數(shù)據(jù)分析表明，烘絲機(jī)筒體內(nèi)的負(fù)壓穩(wěn)定性直接關(guān)系到出口水分的穩(wěn)定性。為解決筒體負(fù)壓變化對(duì)烘絲機(jī)煙絲內(nèi)在感官質(zhì)量的影響，方案對(duì)排潮負(fù)壓檢測進(jìn)行研制。

一是在薄板烘絲機(jī)筒體后室安裝負(fù)壓檢測器件，檢測筒體內(nèi)壓力的變化；負(fù)壓檢測儀將檢測到的壓力信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換器輸出到顯示面板上，負(fù)壓檢測儀顯示面板安裝在烘絲機(jī)上方，便于現(xiàn)場觀察。

二是將負(fù)壓檢測儀模擬量信號(hào)通過信號(hào)線接入到現(xiàn)場總線Siemens ET200S子站箱，與模擬量輸入模塊相連，通過STEP-7軟件組態(tài)，負(fù)壓值通過程序可讀取，并參與自動(dòng)控制，穩(wěn)定控制烘絲機(jī)生產(chǎn)過程中的排潮負(fù)壓，實(shí)現(xiàn)烘絲機(jī)在優(yōu)化參數(shù)條件下穩(wěn)定運(yùn)行，從而保證出口煙絲含水率達(dá)到要求的前提下，穩(wěn)定烘絲機(jī)筒體溫度，感官質(zhì)量也保持穩(wěn)定，同時(shí)也會(huì)延長除塵器的布袋的使用時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

2.1 負(fù)壓檢測裝置安裝設(shè)計(jì)

在薄板烘絲機(jī)筒體后室，距排潮濾網(wǎng)800mm，側(cè)邊開一個(gè)孔徑為30mm的負(fù)壓檢測孔，將孔徑為28mm的負(fù)壓管一端插入到負(fù)壓檢測孔，負(fù)壓管末端連接過濾裝置，防止堵塞，影響顯示數(shù)據(jù)的真實(shí)性。負(fù)壓管另一端接到負(fù)壓計(jì)負(fù)壓輸入口，負(fù)壓計(jì)通過內(nèi)部控制元件D/A轉(zhuǎn)換在現(xiàn)場LED顯示面板上輸出負(fù)壓大小，便于巡檢人員查看數(shù)據(jù)變化。

2.2 負(fù)壓檢測與中控服務(wù)器通訊

制絲車間管控系統(tǒng)架構(gòu)為LAN/FIELDBUSXF結(jié)構(gòu)，分為最高層的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、中間層的監(jiān)控軟件和最低層的電控系統(tǒng)（PLC控制程序），完成控制系統(tǒng)的人機(jī)交互接口，集中控制操作、監(jiān)視，設(shè)備運(yùn)行狀況顯示，數(shù)據(jù)采集參數(shù)設(shè)備等功能。S7-400系統(tǒng)PLC作為直接控制設(shè)備的主控制器，（PROFIBUS）現(xiàn)場總線將各處的智能設(shè)備互連，PLC與PLC之間通過工業(yè)以太網(wǎng)交換信息，達(dá)到分布式控制的目的。同時(shí)各PLC通過OSM掛入100M光纖冗余環(huán)網(wǎng)連接，以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)自愈性功能好，具有生存力強(qiáng)，網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定和可靠性高的要求。

2.3 負(fù)壓控制數(shù)學(xué)模型

薄板烘絲機(jī)控制系統(tǒng)在順流模式下穩(wěn)定熱風(fēng)溫度，通過控制薄板溫度來調(diào)控?zé)熃z的脫水量，保持出口水份曲線的平滑。

要得到薄板溫度就需要知道脫水量、溫度平臺(tái)、干燥系數(shù)和調(diào)節(jié)溫度。煙絲在進(jìn)出烘絲機(jī)的過程中只散失了水份，煙絲本身并沒有損失。就可以根據(jù)進(jìn)出口水份和煙絲稱流量計(jì)算出脫水量。

脫水量=稱流量×（入口水份-出口設(shè)定水份）/（1-出口設(shè)定水份）

實(shí)際操作中只需在出口水份達(dá)到工藝要求并穩(wěn)定的情況下，將系統(tǒng)自動(dòng)記錄的脫水量和薄板溫度填入相應(yīng)的空格內(nèi)，點(diǎn)擊運(yùn)算即可得出溫度平臺(tái)和干燥系數(shù)。調(diào)節(jié)溫度由出口水份PID控制器根據(jù)出口水份設(shè)定值與出口水份實(shí)際值，自動(dòng)算出CV值再乘以水份系數(shù)。水份系數(shù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定，是決定調(diào)節(jié)溫度范圍和速率的一個(gè)常數(shù)。至此計(jì)算薄板溫度的未知量已全部得出，即可算出烘燥煙絲所需的薄板溫度。

根據(jù)薄板烘絲機(jī)控制系統(tǒng)原理，建立負(fù)壓控制數(shù)學(xué)模型。負(fù)壓設(shè)定值SP計(jì)算公式：

SP=K1×（PVt-SPt）+K2×SP1

式中，K1=溫度偏差系數(shù)；PVt=薄板溫度實(shí)際值；SPt=薄板溫度標(biāo)準(zhǔn)值；K2=排潮系數(shù)；SP1=負(fù)壓基本值。

根據(jù)薄板實(shí)際溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度做比較，來調(diào)節(jié)負(fù)壓值的大小，從而穩(wěn)定薄板溫度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)波動(dòng)，避免為保證出口含水率指標(biāo)，調(diào)高或降低薄板溫度的控制模式。其中K1、K2值可通過上位機(jī)調(diào)整。

2.4 負(fù)壓PID程序控制

根據(jù)負(fù)壓數(shù)學(xué)模型的建立，將負(fù)壓信號(hào)參與自動(dòng)控制，通過PLC程序控制，與薄板溫度耦合，確定負(fù)壓設(shè)定值。當(dāng)薄板溫度在±2℃范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，設(shè)定負(fù)壓值維持不變；當(dāng)薄板溫度實(shí)際值高于標(biāo)準(zhǔn)溫度2℃及以上時(shí)，負(fù)壓設(shè)定值根據(jù)計(jì)算公式減小，排潮風(fēng)機(jī)頻率逐漸調(diào)大，排潮量增加，從而保證出口含水率穩(wěn)定；反之，負(fù)壓設(shè)定值增大，排潮風(fēng)機(jī)頻率逐漸調(diào)小，排潮量減少，在薄板溫度許可范圍內(nèi)穩(wěn)定出口含水率。

3.應(yīng)用效果分析

（1）安裝方便：

壓檢測裝置體積小，安裝靈活，不會(huì)對(duì)薄板烘絲機(jī)本體造成破壞就可以直接安裝，敷設(shè)的信號(hào)電纜只要具有屏蔽功能即可。

（2）節(jié)約成本，降低能耗：

薄板烘絲機(jī)排潮系統(tǒng)負(fù)壓檢測裝置自身具有（4-20）mA輸出信號(hào)，可以與薄板控制系統(tǒng)的總線通信，集成在現(xiàn)有總線網(wǎng)絡(luò)上，不需要其它資金投入；另外，以負(fù)壓設(shè)定值為中心的排潮控制系統(tǒng)，對(duì)排潮風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行靈活調(diào)整，避免風(fēng)機(jī)固定轉(zhuǎn)速控制造成的能耗浪費(fèi)，降低能源消耗，同時(shí)，延長除塵布袋的使用壽命，降低更換成本。

（3）預(yù)警功能：

負(fù)壓檢測裝置及優(yōu)化的溫度傳感控制數(shù)據(jù)能夠通過PLC控制系統(tǒng)與中控控制系統(tǒng)通信，監(jiān)測數(shù)據(jù)以可視化方式在控畫面上顯示，并與運(yùn)行數(shù)據(jù)相比對(duì)，固化參數(shù)范圍，超出范圍時(shí)在中控畫面上出現(xiàn)紅色閃爍報(bào)警，提醒操作人員作出判斷，通知現(xiàn)場巡視人員進(jìn)行確認(rèn)，必要時(shí)通知維修人員對(duì)異常信息進(jìn)行確認(rèn)，達(dá)到指導(dǎo)維修的目的。

參考文獻(xiàn)

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[2]陳守義.CTD氣流式烘絲機(jī)排潮裝置優(yōu)化應(yīng)用[J].硅谷，2012，18.

作者簡介：宋耀輝（1973—），男，河南中煙漯河卷煙廠助理工程師，研究方向：電氣自動(dòng)化。