提高松散回潮熱風(fēng)溫度CPK

劉忠胤 羅玉廷 熊亮 李元發(fā)

摘要：文章主要針對贛州卷煙廠制絲生產(chǎn)線豪尼TB-L型葉片松散回潮機熱風(fēng)溫度調(diào)節(jié)速率低，穩(wěn)定耗時長，CPK偏低等問題，通過優(yōu)化PID程序控制和加裝機械改進等方法，提高送出回潮熱風(fēng)溫度CPK。

關(guān)鍵詞：松散回潮；CPK；PID

CPK是Complex Process Capability index 的縮寫，是現(xiàn)代企業(yè)用于表示制程能力的指標，其實質(zhì)作用是反映制程合格率的高低，依據(jù) Cpk的評級標準，制程能力的指標最低應(yīng)達到 B 級（CPK≥1），才能穩(wěn)定控制。

滾筒式葉片松散回潮機用于卷煙廠制絲線的葉片預(yù)處理段，主要用來增加片煙的含水率和溫度，提高片煙的耐加工性等。豪尼公司生產(chǎn)的TB-L 型滾筒式葉片松散回潮機（以下簡稱TB-L），控制系統(tǒng)是采用現(xiàn)場總線技術(shù)的西門子S7-400 PLC。在實際生產(chǎn)過程中，回潮后葉片循環(huán)風(fēng)風(fēng)溫（以下簡稱熱風(fēng)）從生產(chǎn)初期至穩(wěn)定狀態(tài)時波動大，調(diào)整速率慢，穩(wěn)定性差，造成整個生產(chǎn)批次熱風(fēng)CPK（CPK≤1）不合格。針對上述問題，通過實驗，優(yōu)化原有PID控制參數(shù)，增加新的控制回路和PID控制，對其系統(tǒng)的熱風(fēng)控制模式進行了改進，旨在提高熱風(fēng)的控制精度，提升熱風(fēng)CPK，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

一、存在問題

原理：熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)主要有循環(huán)風(fēng)機、熱交換器、和蒸汽管路組成。其主要作用是循環(huán)利用滾筒內(nèi)部的高溫高濕工藝氣體，再次加熱后注入滾筒中，起到節(jié)能作用。循環(huán)風(fēng)機將從后室抽出的溫?zé)釟怏w經(jīng)風(fēng)管送至滾筒上方的熱交換器，經(jīng)加熱后和噴射的蒸汽混合，由進料端送入滾筒內(nèi)，對物料進行增溫增濕。熱交換器用于預(yù)熱時產(chǎn)生干熱風(fēng)將滾筒加熱，在生產(chǎn)時對熱風(fēng)溫度進行調(diào)節(jié)；同時在回風(fēng)側(cè)裝有溫度傳感器用于檢測熱風(fēng)溫度，由系統(tǒng)PID運算，當(dāng)溫度低時，熱交換器蒸汽調(diào)節(jié)閥開大，注入熱交換器蒸汽開大，當(dāng)溫度超過設(shè)定值時蒸汽關(guān)小。

在實際運用中，上述控制模式存在實際生產(chǎn)過程中有一些問題：①循環(huán)風(fēng)風(fēng)溫控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力差，調(diào)節(jié)頻次高，穩(wěn)定需時長。在原設(shè)計控制模式下，KP值為1.2、TN值為36、修正極限調(diào)節(jié)量最大值為80、最小值為10。當(dāng)由預(yù)熱狀態(tài)轉(zhuǎn)為生產(chǎn)狀態(tài)時，熱風(fēng)溫度需經(jīng)多次振蕩，需時27min才能趨近與目標值，此過程造成熱風(fēng)風(fēng)溫頻繁大幅波動；②熱風(fēng)管路結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)，即當(dāng)熱風(fēng)偏高時沒有一個相應(yīng)的冷卻系統(tǒng)對高熱風(fēng)進行中和調(diào)節(jié)，實現(xiàn)迅速降溫的目的。在生產(chǎn)過程中整個滾筒處于一個密閉的環(huán)境中，當(dāng)熱風(fēng)溫度偏高時，整個密閉環(huán)境中除了降低熱交換器輸入蒸汽和通過物料吸收外，無法通過其他方式進行物理降溫，致使整個過程耗時長，進而降低熱風(fēng)CPK。統(tǒng)計3個月生產(chǎn)的部分品牌規(guī)格共計228批次，CPK均值為1.73，平均合格率為86.9%。

二、改進方法

（1）循環(huán)風(fēng)風(fēng)溫控制的改進

將KP值由原設(shè)定值1.2調(diào)為3.5、TN值由原36調(diào)為15、修正極限調(diào)節(jié)量最大值由原80%調(diào)為100%、最小值由原10%調(diào)為5%。降低熱風(fēng)調(diào)節(jié)的振蕩頻次，提升調(diào)節(jié)速率，減少調(diào)節(jié)過程波動；

（2）循環(huán)風(fēng)風(fēng)溫輔助控制裝置設(shè)計

新增降溫旁路，取304不銹鋼管φ 250*1.5mm 不銹鋼管，當(dāng)熱風(fēng)溫度過高時，通過引入較低溫度的回風(fēng)（以下簡稱冷風(fēng)）與交換器出口的高溫?zé)犸L(fēng)中和，以實現(xiàn)快速控溫的目的，設(shè)計如圖2

（3）循環(huán)風(fēng)風(fēng)溫輔助控制程序設(shè)計

根據(jù)控制需求，新增設(shè)計FC1000等控制模塊和DB1212等數(shù)據(jù)模塊，在轉(zhuǎn)入生產(chǎn)時，根據(jù)溫度傳感器檢測數(shù)據(jù)，計算出角執(zhí)行器開度，控制冷風(fēng)的傳送量，與交換器出口的高溫?zé)犸L(fēng)中和，實現(xiàn)溫度的快速調(diào)節(jié)。

三、改進效果

（1）熱風(fēng)調(diào)整速率大幅提升，熱風(fēng)溫度從開始生產(chǎn)至物料要求的規(guī)格中線需時由原來27min縮短至7min，調(diào)整時間下降20min，過程控制更趨于穩(wěn)定。

（2）改進后跟蹤總計3個月生產(chǎn)的部分品牌規(guī)格共計317批次，熱風(fēng)CPK均值為2.67，較改進前提高0.95；合格率為98.7%，較改進前提升11.8%。

結(jié)論：

可以看出，通過優(yōu)化循環(huán)風(fēng)風(fēng)溫控制參數(shù)，加裝設(shè)計輔助控制裝置及配套PID控制程序，有效地提高了松散回潮熱風(fēng)溫度的調(diào)控速率，提升了熱風(fēng)CPK值，保證了熱風(fēng)穩(wěn)定性。

四、結(jié)語

通過研究分析松散回潮熱風(fēng)工作原理，優(yōu)化系統(tǒng)原本控制參數(shù)，改進熱風(fēng)溫度控制機械結(jié)構(gòu)及配置設(shè)計PID控制模塊，提升熱風(fēng)控制響應(yīng)速率，有效提升了熱風(fēng)溫度CPK，CPK均值由原來的1.73調(diào)升至2.67，合格率由原來的86.9%提升至98.7%。

參考文獻

[1]劉俊峰.滾筒式葉片松散回潮機控制系統(tǒng)改進[J].設(shè)備與維修，2016.

（作者單位：江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司贛州卷煙廠）