基于風(fēng)量控制的制絲排潮系統(tǒng)設(shè)計

邵國良

摘要：為提高制絲排潮系統(tǒng)穩(wěn)定性，保障產(chǎn)品質(zhì)量，減少車間環(huán)境污染，本文首先深入研究現(xiàn)有的制絲排潮系統(tǒng)的工作原理，設(shè)計一套基于風(fēng)量控制的制絲排潮系統(tǒng)并設(shè)計實驗對新系統(tǒng)進(jìn)行驗證。實驗結(jié)果顯示：1、風(fēng)量相較于負(fù)壓更加穩(wěn)定；2、風(fēng)量控制相較于負(fù)壓控制，出口煙葉水分SD值可降低6.5%，煙葉溫度SD值可降低9.0%；3、采用風(fēng)量控制以后，出口濕度降低了11.2%。因此，基于風(fēng)量控制的排潮系統(tǒng)能有效提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，有效解決濕熱氣體外溢問題，顯著優(yōu)于負(fù)壓控制的排潮系統(tǒng)，更適合制絲生產(chǎn)線的使用。

關(guān)鍵詞：排潮系統(tǒng)，制絲工藝，風(fēng)量控制

引言

排潮系統(tǒng)在卷煙工業(yè)企業(yè)制絲車間內(nèi)有著廣泛的應(yīng)用，回潮、加料、烘絲、加香等工序都配備有相應(yīng)的排潮系統(tǒng)。在制絲工藝中，各工段的筒內(nèi)壓力相對于環(huán)境壓力均呈現(xiàn)負(fù)值狀態(tài)，使用排潮系統(tǒng)的目的是將筒體內(nèi)部多余的濕熱空氣、蒸汽以及揮發(fā)性料液經(jīng)由排潮管道抽走，防止它們滯留于筒內(nèi)或者外溢到環(huán)境中，對產(chǎn)品質(zhì)量和車間環(huán)境造成影響。排潮系統(tǒng)的工作能力不僅反映為抽走的濕熱空氣、蒸汽、揮發(fā)性料液等物質(zhì)數(shù)量的多少，還包括抽離這些物質(zhì)的過程中流量的穩(wěn)定性。排潮系統(tǒng)的穩(wěn)定性對于產(chǎn)品質(zhì)量、車間環(huán)境都有著不可忽視的作用。本文擬設(shè)計一種基于風(fēng)量控制的制絲排潮系統(tǒng)，以達(dá)到穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、改善車間環(huán)境的目的。

1 卷煙工廠排潮系統(tǒng)

1.1 寧波卷煙廠現(xiàn)有排潮系統(tǒng)

以浙江中煙寧波卷煙廠一次加料工序的排潮系統(tǒng)為例。寧波卷煙廠制絲車間一次加料工序原有的排潮系統(tǒng)采用本地風(fēng)機(jī)M1與排潮房大功率風(fēng)機(jī)M2協(xié)同工作的模式，共同為加料筒的排潮系統(tǒng)提供動力。這樣的排潮電機(jī)工作模式，對兩個電機(jī)之間的能力匹配要求很高。當(dāng)M1的工作能力大于M2時，一批煙葉加工完成后，管道內(nèi)就會出現(xiàn)一定的積水和煙葉殘留物，雖然M2運行時間可根據(jù)實際情況略微加長，但兩個電機(jī)的距離太遠(yuǎn)，管道太長，在風(fēng)速較小的情況下，無法有效排出殘留物、吹干管道內(nèi)積水，致使管道內(nèi)阻力變大，風(fēng)量變小。

1.2控制變量

為了直觀的反映出當(dāng)前筒體的壓力，取一次加料筒體出料罩殼頂部靠近排潮管道處的桶內(nèi)壓力作為排潮負(fù)壓測量點，以該處負(fù)壓作為排潮能力的指標(biāo)。排潮系統(tǒng)以筒體內(nèi)部壓力P1與環(huán)境壓力P2的差值作為檢測指標(biāo)。壓差測量值為

（1.1）

正常情況下，P2為大氣壓，P1即為測量的桶內(nèi)壓力。

在生產(chǎn)過程中，由儀表所測量測量的負(fù)壓為由表示排潮能力的系統(tǒng)負(fù)壓以及由PID控制自身產(chǎn)生的噪聲與環(huán)境變化產(chǎn)生的噪聲所正常之和。如式1.2所示

（1.2）

根據(jù)PID控制的原理，排潮負(fù)壓的波動會引起控制機(jī)構(gòu)負(fù)反饋的調(diào)節(jié)，而電機(jī)頻率的變化會引起排潮負(fù)壓較大的波動。根據(jù)卷煙工藝， 必須控制在-5 ～-30 之間，排潮負(fù)壓變化范圍較小，非常容易受到環(huán)境中其他因素的干擾而導(dǎo)致負(fù)壓讀數(shù)的非正常變化。實際生產(chǎn)表明：進(jìn)出筒體的物料速度、進(jìn)出料振槽的振動頻率與幅度、滾筒篩網(wǎng)的清潔程度（非堵塞狀態(tài)）、進(jìn)出料罩圍邊的抖動等都會對筒體負(fù)壓的讀數(shù)有較為明顯的影響。

2基于風(fēng)量排潮系統(tǒng)的設(shè)計與研究

2.1 材料、儀器與設(shè)備

（1）材料。新版（利群）配方煙葉（來料水分18%，設(shè)定物料流量4000kg/h）；

（2）設(shè)備。HAUNI公司KAP加料機(jī)（自帶1.5KW排潮風(fēng)機(jī)與E+H牌PMD75-AOA7BB12YAA型號的壓差表）；除塵房排潮風(fēng)機(jī)（變頻器控制，最大頻率50HZ，額定功率18kW）；

（3）儀器。TESTO-445手持式風(fēng)速儀；DSR-TH-UC手持溫濕度記錄儀。

2.2排潮系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.3.1控制變量的選擇

根據(jù)第一章中的描述，以負(fù)壓作為測量指標(biāo)存在易受環(huán)境影響，產(chǎn)生較大噪聲等問題。2017年1月寧波卷煙廠制絲車間某批次物料在一次加料生產(chǎn)過程中排潮負(fù)壓變化的統(tǒng)計表，牌號為利群（新版）。不難發(fā)現(xiàn)，該批次的排潮負(fù)壓波動很大，經(jīng)計算，以-10 為控制目標(biāo)，其SD達(dá)到了2.11。

根據(jù)上訴內(nèi)容，可以看到，僅以排潮負(fù)壓作為排潮能力的指標(biāo)無法保證排潮系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響產(chǎn)品質(zhì)量和車間環(huán)境。

2.3.2風(fēng)量傳感器的選擇

在本系統(tǒng)中，風(fēng)速傳感器擬采用ABB公司的 FS430Y0C1F08R0D4A1A1HA旋進(jìn)渦街傳感器，管徑為DN80。該傳感器具有如下幾個優(yōu)點：1、安裝方便，對前后管道直管段距離要求小，便于安裝在卷煙廠現(xiàn)有復(fù)雜排潮管道段；2、防爆，可滿足加香等處排潮氣體中含有酒精，需要防爆的要求；3、適用于卷煙廠排潮中多蒸汽和水分的復(fù)雜環(huán)境；4、可選多種協(xié)議數(shù)字輸出，便于布線與組態(tài)。

2.3.3基于風(fēng)量控制的排潮系統(tǒng)設(shè)計

針對二級排潮系統(tǒng)存在的兩個電機(jī)工作能力無法始終保持匹配的問題，本項目擬采用單一風(fēng)機(jī)的控制模式，僅采用位于除塵房的電機(jī)M2作為唯一的排潮風(fēng)機(jī)，拆除原有的本地電機(jī)M1。在本地排潮管道的出口直管3米處安裝一臺ABB風(fēng)量傳感器，傳感器采用HART協(xié)議，產(chǎn)生4～20ma電流信號傳輸至本地控制PLC。

3效果測試

要檢驗本項目中該系統(tǒng)的效果，首先應(yīng)采用實驗?zāi)M，考查在使用風(fēng)量代替負(fù)壓后，排潮工藝指標(biāo)的穩(wěn)定性，驗證風(fēng)量能否能更好的代替負(fù)壓成為排潮系統(tǒng)排潮能力的考察指標(biāo)。

同時，作為一個有機(jī)整體，車間內(nèi)各工藝段、工藝點存在相互影響、相互作用的現(xiàn)象。所以，不能將風(fēng)量作為一個獨立分割的指標(biāo)進(jìn)行研究，而應(yīng)該將風(fēng)量的變化與產(chǎn)品品質(zhì)的變化相結(jié)合，從全局考察風(fēng)量的變化與某工藝段整體工藝指標(biāo)之間的相互影響。而產(chǎn)品品質(zhì)的好壞反映在指標(biāo)上，就是一次加料出口煙葉的溫度、水分的平均值和SD值。

另外，原有的排潮控制模式存在濕熱氣體外溢的現(xiàn)象，對車間環(huán)境造成一定的影響，以風(fēng)量作為控制指標(biāo)應(yīng)減少濕熱氣體的外溢，改善車間環(huán)境。

為此，本項目將從風(fēng)量控制的穩(wěn)定性，風(fēng)量對出口煙葉的溫度、水分造成的影響，風(fēng)量控制對環(huán)境的影響三個角度進(jìn)行考查。

3.1穩(wěn)定性驗證

在寧波卷煙廠制絲車間三條主線的一次加料工序安裝本項目設(shè)計的排潮系統(tǒng)后，以利群（休閑）牌號的生產(chǎn)過程作對比測試，控制模式調(diào)整如下：除塵房排潮風(fēng)機(jī)頻率25HZ，本地排潮手動閥門至風(fēng)量285m?/h，風(fēng)速均為4m/s。

3.2 產(chǎn)品質(zhì)量的影響

在保持一次加料其他參數(shù)不變的情況下，生產(chǎn)利群（休閑）牌號煙葉的過程中，利用負(fù)壓控制和風(fēng)量控制分別進(jìn)行實物測試。

因此，基于風(fēng)量控制的排潮系統(tǒng)能有效提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，有效解決濕熱氣體外溢問題，顯著優(yōu)于負(fù)壓控制的排潮系統(tǒng)，更適合制絲生產(chǎn)線的使用。

參考文獻(xiàn)

[1] 張本甫. 卷煙工藝規(guī)范[M]. 北京：中央文獻(xiàn)出版社，2003.

[2] 高順利，陳繼富，顓孫偉. 滾筒式煙片回潮機(jī)排潮系統(tǒng)的改進(jìn)及實現(xiàn)[J]. 機(jī)械工程與自動化，2010（6）：79-80，82.

[3] 吳玉生，廖章平，周躍飛，等. 使?jié)L筒式回潮機(jī)潮氣零排放的方法：中國，201310445705.X[P]. 2014-01-15.

[4] 李文好. 卷煙制絲加料機(jī)新排潮系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[C]//廣西煙草學(xué)會2013年學(xué)術(shù)年會論文集.南寧：廣西煙草學(xué)會，2013：232-236.

[5] 李洪全，朱法強.變風(fēng)量除塵在線節(jié)能控制技術(shù)研究[J]. 環(huán)境工程，2013（S1），450-452.

（作者單位：浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司）