葉片加料機加水裝置管路改造

楊建忠 馬會菊

（河北白沙煙草有限責(zé)任公司保定卷煙廠，河北 保定 071000）

一、存在的問題

保定卷煙廠制絲線使用的SJ1518 型葉片加料機配置有定量加水裝置，具備定量加水功能，對出口水分進行精準(zhǔn)調(diào)控。但是在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)該加水裝置在加水流量大于20kg/h 時，能夠精準(zhǔn)控制加水量，能夠滿足大部分產(chǎn)品的工藝需求。但是某規(guī)格產(chǎn)品加工時，加水量在10kg/h-20 kg/h 范圍內(nèi)，此時實際加水量總是高于設(shè)定加水量，加水裝置不能夠控制實際加水量與設(shè)定加水量趨于一致。

二、原因分析

定量加水系統(tǒng)的組成是由PLC 控制器、變頻控制器、變頻水泵和流量計組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)組成。流量計檢測到水泵輸出的實際加水量后，與程序設(shè)定加水量進行比較，當(dāng)實際加水量小于設(shè)定加水量時，程序控制變頻水泵變頻控制器輸出頻率增大，直到實際加水量與設(shè)定加水量一致；反之則降低變頻器輸出頻率。這樣在程序自動控制下實現(xiàn)實際加水量與設(shè)定加水量一致。

實際生產(chǎn)時當(dāng)設(shè)定加水量小于 20kg/h 時，實際加水量總是大于設(shè)定加水量，問題產(chǎn)生的原因是變頻水泵的最小工作量程大于20kg/h。當(dāng)變頻控制器輸出頻率即使降低到5 赫茲時，輸出流量仍大于20kg/h，并且輸出流量不穩(wěn)定。也就是當(dāng)小流量加水時，加水量不受控制。根據(jù)變頻器說明書，變頻器輸出頻率低于10 赫茲時，為變頻器非正常工作范圍，變頻器應(yīng)盡量避免在此范圍工作。

三、改進方案

根據(jù)原因分析，有兩種改進方案：

第一種方案是更換一臺工作量程較小的水泵，優(yōu)點是實施難度小，缺點是需要重新購置一臺變頻水泵，投資較高，約需要投資3 萬元左右；選用小流量的水泵，降低系統(tǒng)的量程下限的同時，系統(tǒng)的量程上限也會相應(yīng)降低。

第二種方案是通過改造管路，在水泵出口和流量計中間管路接出一路回流支路（如圖），這樣水泵輸出流量（Q 總）就分成了兩部分，一部分經(jīng)過流量計到達(dá)設(shè)備內(nèi)部對物料進行加水，為實際加水量（Q加），另一部分水量通過回流支路流回水泵進口，記為回流流量（Q 回）?；亓髦飞显O(shè)置一個截止閥和一個節(jié)流閥，節(jié)流閥可以調(diào)節(jié)回流流量的大小。這樣當(dāng)進行大于20kg/h 流量加水時，關(guān)閉截止閥，系統(tǒng)仍然按照原來的模式工作；當(dāng)進行小于20kg/h 流量的加水時，打開回流支路的截止閥，使一部分水量通過回流支路流回水泵進口，三者的關(guān)系為:

Q 加=Q 總-Q 回

通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥旋鈕，可以控制Q 回的大小，使Q 總大于設(shè)定加水量的部分通過回流支路流回水泵進口，這樣從理論上就解決了水泵量程大于實際流量的問題，在只進行少量投資的情況下，拓展加水系統(tǒng)的工作量程。

這種方案的優(yōu)點是投資小，對加水量大于20kg/h 的工況沒有影響，系統(tǒng)工作量程的上限不發(fā)生變化。缺點是需要對管路進行改造。綜合比較兩套方案，決定采用第二套技術(shù)方案。

四、改造實施

經(jīng)過材料準(zhǔn)備、管路切割、閥門組裝、管路焊接等操作，按照既定方案完成了管路改造。改造總計花費了約800 元。

五、效果驗證

改造完成后，對改造效果進行了驗證。

（一）初步驗證

首先通過模擬生產(chǎn)進行試驗，在適當(dāng)調(diào)整節(jié)流閥開度后，當(dāng)設(shè)定加水量為15 kg/h 時，實際加水量在14.96～15.05 之間，PLC 控制變頻器的輸出頻率為18赫茲，當(dāng)設(shè)定加水量為10kg/h，實際加水量在9.95～10.05之間，PLC 控制變頻器的輸出頻率為13 赫茲，加水流量控制達(dá)到了預(yù)期效果，且變頻器頻率工作在正常范圍。

（二）生產(chǎn)驗證

在模擬生產(chǎn)驗證完成后，進行了生產(chǎn)驗證。當(dāng)設(shè)定流量大于20kg/h 時，關(guān)閉回流支路截止閥，與改造前效果一致。當(dāng)設(shè)定流量在10kg/h-20kg/h 區(qū)間時，打開回流支路截止閥，都能夠?qū)崿F(xiàn)加水量穩(wěn)定控制。本次改造達(dá)到了預(yù)期效果。

六、其他效益

經(jīng)濟效益：第一套改造方案預(yù)計投資3 萬元，采用第二套改造方案投資800 元，為企業(yè)節(jié)省資金22000 元。