基于精益管理模式的卷煙空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行研究

王志國(guó) 朱曉 高金良

[摘? ? 要]卷煙企業(yè)的發(fā)展逐漸趨向于工藝精細(xì)化管理，不僅體現(xiàn)在煙草生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)于溫濕度控制的更高要求，同時(shí)對(duì)該行業(yè)內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的把控也愈發(fā)嚴(yán)格，在降低能耗、提高環(huán)境溫濕度以及控制精度方面都提出了較高的要求。在研究中通過(guò)對(duì)于新排風(fēng)熱回收裝置、冷凍水變水溫控制、空壓冷卻水熱回收裝置以及表冷器實(shí)現(xiàn)降低蒸汽的使用量進(jìn)行進(jìn)一步的整合，來(lái)達(dá)到節(jié)能減排與降低能源消耗的目的。

[關(guān)鍵詞]精益管理;卷煙空調(diào)系統(tǒng);熱回收裝置;節(jié)能減耗

[中圖分類(lèi)號(hào)]F426.8 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）10–0–03

Research on Energy-Saving operation of Cigarette Air-conditioning

System based on Lean Management Mode

Wang Zhi-guo，Zhu Xiao，Gao Jin-liang

[Abstract]The development of cigarette companies gradually tends to refined management， which is not only reflected in the higher requirements for temperature and humidity control in the process of tobacco production， but also more stringent control of the air-conditioning system in the industry， reducing energy consumption ， Improve the environmental temperature and humidity and control accuracy have put forward higher requirements. In the research， the new exhaust air heat recovery device， the chilled water variable water temperature control， the air pressure cooling water heat recovery device and the surface cooler are further integrated to reduce the amount of steam used to achieve energy saving， emission reduction and energy consumption.

[Keywords]lean management; cigarette air-conditioning system; heat recovery device; energy saving and consumption reduction

1 加裝轉(zhuǎn)輪熱回收裝置

按照相反的流向新風(fēng)與排風(fēng)會(huì)分別通過(guò)轉(zhuǎn)輪的上下兩部分。作為一種可以在輸送過(guò)程中循環(huán)使用的介質(zhì)，轉(zhuǎn)輪蜂窩在使用過(guò)程中，通過(guò)暫時(shí)存留暖氣流中的熱量與濕量，再通過(guò)冷空氣的經(jīng)過(guò)釋放熱量來(lái)存儲(chǔ)風(fēng)味中的吸濕涂層來(lái)達(dá)到更利于回收濕度的目的。對(duì)于冬季時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)輪蜂窩在回收濕氣與熱量的過(guò)程中存在著可降低加濕負(fù)荷的顯著特點(diǎn)。該裝置在配絲房空調(diào)機(jī)組前段，增加轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的使用中，通過(guò)改造原空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)及排風(fēng)管路，并入轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的同時(shí)依然可以保證其原管路系統(tǒng)的完整性，為在不適宜使用轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的情況下提供了可以使用原系統(tǒng)封路的二次選擇性。

本次研究中的轉(zhuǎn)輪熱回收裝置的處風(fēng)量可達(dá)到18 000 m3/h。在對(duì)于吸濕材料的選擇上具有較高要求，采用具有選擇性吸收特性，僅容許水分子通過(guò)的同時(shí)可拒絕其他污染物，并將其存留在排風(fēng)系統(tǒng)中。轉(zhuǎn)輪裝置的箱體應(yīng)預(yù)留排污口，除此之外應(yīng)便于清洗維護(hù)?？稍谠撗b置的表面噴射壓縮空氣、低溫蒸汽以及熱水等，在不影響該裝置回收吸濕性能的同時(shí)達(dá)到稀釋清潔劑或真空吸塵的目的。以高強(qiáng)度耐腐蝕鋁合金作為風(fēng)閥葉片原材料，四周框架采用2 mm熱鍍鋅材料，具有強(qiáng)耐腐蝕性與強(qiáng)密封性的特點(diǎn)。初效過(guò)濾器采用級(jí)別不低于G3級(jí)的不銹鋼纖維氈板式過(guò)濾器，初始阻力在60 Pa以下，可定期反復(fù)清洗。為實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪熱回收裝置和新、回風(fēng)及旁通閥的自動(dòng)運(yùn)行，可置入一套自動(dòng)控制系統(tǒng)。與此同時(shí)對(duì)新風(fēng)量、轉(zhuǎn)輪后排風(fēng)溫濕度以及新風(fēng)溫濕度進(jìn)行檢測(cè)與記錄，建立數(shù)據(jù)庫(kù)，便于計(jì)算分析熱回收裝置能量轉(zhuǎn)移效率。轉(zhuǎn)輪的熱回收裝置在冬季與夏季工作時(shí)，在新風(fēng)與回風(fēng)閥開(kāi)始的狀態(tài)下，旁通閥應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。自控制系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算新風(fēng)量與溫濕度數(shù)據(jù)而得出熱回收轉(zhuǎn)移效率。

2 改造空壓冷卻塔冷卻水系統(tǒng)

2.1 對(duì)原冷卻水管路進(jìn)行改造

將一條管路放到空調(diào)機(jī)組內(nèi)，主要是通過(guò)電動(dòng)閥完成管路切換，如圖1所示。

2.2 優(yōu)化控制系統(tǒng)

針對(duì)原熱閥的控制中，需要實(shí)現(xiàn)分程輸出，并且對(duì)于原加熱閥達(dá)到0～30 %時(shí)，需要將冷卻水進(jìn)行加熱。若是已經(jīng)處于40%～100 %的狀態(tài)，就需要進(jìn)行蒸汽加熱。

若是空調(diào)處于加熱的狀態(tài)，水汽加熱閥需要按照實(shí)際的需求完成加熱處理，若是水汽加熱無(wú)法保障空調(diào)的正常運(yùn)行，就要打開(kāi)蒸汽加熱模式。因?yàn)樗?、汽在加熱的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生速度差，所以就會(huì)導(dǎo)致蒸汽閥的開(kāi)關(guān)次數(shù)增加，因此，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)了緩沖區(qū)，也就是在30%～40%的狀態(tài)中，水加熱的開(kāi)啟會(huì)處于最大的狀態(tài)，汽加熱閥依舊處于靜止，這種方式就是為了能夠放置蒸汽浪費(fèi)。

3 表冷器分組控制改造

在配絲房空調(diào)機(jī)組中，處于并聯(lián)狀態(tài)的三臺(tái)表冷器需要分組完成控制，其中兩臺(tái)的儀器管路還需要安裝電動(dòng)蝶閥，并且利用程序完成狀態(tài)、開(kāi)關(guān)的控制。因?yàn)镻LC按照機(jī)組濕負(fù)荷需要在很對(duì)冷媒水需求的情況進(jìn)行調(diào)整，而且在機(jī)組原來(lái)的表冷調(diào)節(jié)閥功能、控制都沒(méi)有太大的變化。

4 制冷機(jī)機(jī)組變水溫控制

通常情況，夏季的負(fù)荷是最大的，冷水機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，供水溫度7 ℃，回水溫度12 ℃，在此狀態(tài)之下，空氣經(jīng)表冷盤(pán)管的出入溫度分別為12.2 ℃、26 ℃，平均的溫度是19.1 ℃?；诖耍照{(diào)末端設(shè)備、冷水機(jī)組正常運(yùn)行，但是要想減少能耗幾乎不可能。在空調(diào)末端負(fù)荷減少時(shí)，能夠保障供水溫度處于穩(wěn)定的狀態(tài)，在該狀態(tài)下的表冷盤(pán)管，其出水溫度會(huì)出現(xiàn)變化，而且機(jī)器露點(diǎn)溫度也會(huì)有所提升。因此，空調(diào)末端負(fù)荷開(kāi)始下降，部分的冷凍水會(huì)直接回到冷水機(jī)組，這也就造成能源的浪費(fèi)。

若需要保障冷水機(jī)組的回水溫度一般處于恒定的狀態(tài)，以此促進(jìn)供水溫度的增加。若機(jī)器露點(diǎn)的溫度出現(xiàn)了下降的情況，是所有的冷凍水全部進(jìn)入了表冷盤(pán)管，進(jìn)而提升了傳熱率，可以達(dá)到換熱、除濕的目的。

若空調(diào)末端中的負(fù)荷出現(xiàn)了下降的情況，那么冷凍水中的供水溫度也能夠得到減少能源消耗的目的。除此之外，還可以提升除濕、換熱的成效。

按照上述的研究可知，若空調(diào)末端負(fù)荷降低，通過(guò)提升冷凍供水溫度，即可實(shí)現(xiàn)減少能源消耗和提升冷盤(pán)管換熱率。在自控系統(tǒng)中，需要完成對(duì)露點(diǎn)溫度需求的計(jì)算、表冷閥開(kāi)度監(jiān)測(cè)分析等，進(jìn)而了解系統(tǒng)對(duì)于冷凍供水溫度的需求情況，以此完成冷水機(jī)組供水溫度數(shù)值的設(shè)置，最終實(shí)現(xiàn)減少能源消耗的目的。

5 基于模糊控制算法優(yōu)化空調(diào)控制程序

按照工業(yè)組合式空調(diào)系統(tǒng)控制方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且參考空氣參數(shù)，針對(duì)空調(diào)機(jī)組的新風(fēng)、過(guò)濾器等設(shè)備的信號(hào)進(jìn)行采集，以及完成對(duì)送回風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的控制等，進(jìn)而使得表冷加熱加濕閥門(mén)處于開(kāi)度的狀態(tài)，最終完成空調(diào)的控制，若是處于生產(chǎn)區(qū)域中的空氣模式，可以按照生產(chǎn)區(qū)域、空氣環(huán)境等情況，完成系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的確認(rèn)。基于生產(chǎn)工藝需求，保障空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能夠始終處于合理、安全的狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到最佳的控制狀態(tài)。因?yàn)榫頍煿に囋谏a(chǎn)的過(guò)程中，環(huán)境的溫度和濕度一定要達(dá)到要求，否則就會(huì)影響到正常的生產(chǎn)。因此，空調(diào)的控制系統(tǒng)就是同時(shí)具備多輸入、輸出的能力，在生產(chǎn)的區(qū)域中，需要保障平均的溫、濕度始終處于被控參數(shù)的狀態(tài)。然而，因?yàn)榭照{(diào)系統(tǒng)中的帶有一定的滯后性等特征，所以若要將所有的參數(shù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一控制，是很難的。因此，需要提前設(shè)計(jì)好參數(shù)，以此提升控制的成效。若思參數(shù)的轉(zhuǎn)變超過(guò)了相應(yīng)的范圍，那么系統(tǒng)的控制成效就會(huì)下降，進(jìn)而造成PID控制無(wú)法達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，如圖2所示。

在虛線的框圖中，屬于PID控制器，預(yù)設(shè)值為r（t），其和被控對(duì)象實(shí)測(cè)值y（t）進(jìn)行結(jié)算，就能夠得到e（t）的具體數(shù)值：

e（t）=y（t）-r（t）

因?yàn)檩敵龅氖瞧钚盘?hào)，具體包含的是該信號(hào)的比例、積分等數(shù)據(jù)的線性組合，也就是PID控制律：

其中，KP為比例系數(shù);TI為積分時(shí)間常數(shù);TD為微分時(shí)間常數(shù)。

在實(shí)踐的過(guò)程中，就是為了能夠保障控制系統(tǒng)可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)公式變化的方式，形成差分方程。其中，T進(jìn)而K分別為采用周期、采用序號(hào)，計(jì)算公式如下：

將近似表達(dá)式方如到PID公式中進(jìn)行計(jì)算：

因?yàn)橄胍獙⒐に嚿a(chǎn)中的空調(diào)系統(tǒng)控制問(wèn)題進(jìn)行處理，需要使用的是模糊控制策略，并且還需要保障PID控制的優(yōu)化發(fā)展，通過(guò)提升空調(diào)控制系統(tǒng)中的魯棒性等方面對(duì)于系統(tǒng)的影響，對(duì)于系統(tǒng)中非線性等問(wèn)題也可以有效解決，進(jìn)而促進(jìn)工業(yè)空調(diào)系統(tǒng)的適應(yīng)性，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。

PID參數(shù)模糊自整定實(shí)際上就是為了能夠確定PID參數(shù)和e、ec的關(guān)系情況，通過(guò)運(yùn)行進(jìn)而檢測(cè)出e、ec的數(shù)值。結(jié)合模糊控制原理，完成PID參數(shù)的調(diào)整，進(jìn)而能夠達(dá)到e、ec狀態(tài)下，控制參數(shù)的各種需求，而且被控制的目標(biāo)，其本身也需要具備一定的動(dòng)、靜能力。單純模糊控制若是將偏差及其變化率作為輸入值，那么也就是PD控制模式，其控制動(dòng)態(tài)性較好，但是靜態(tài)較差。在工業(yè)空調(diào)控制系統(tǒng)之中，基本上是多輸入、輸出的系統(tǒng)，而且影響控制因素較多，如溫度、濕度等。所以，工業(yè)空調(diào)控制系統(tǒng)帶有一定的強(qiáng)時(shí)滯等特點(diǎn)。若是單純利用PID控制，其效果并不是很理想。因此，此次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中結(jié)合了模糊控制算法，通過(guò)一種參數(shù)進(jìn)行模糊自整定，進(jìn)而實(shí)施PID控制，就可以有效降低超調(diào)量。通過(guò)時(shí)間的調(diào)解、系統(tǒng)的振蕩，提升控制能力，并且促進(jìn)系統(tǒng)控制精確度的提升。

6 結(jié)束語(yǔ)

在此項(xiàng)項(xiàng)目之中，是針對(duì)動(dòng)力車(chē)間空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)施計(jì)算和分析，進(jìn)而能夠了解整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，以此知曉能耗的狀態(tài)等方面。通過(guò)上述的分析找到系統(tǒng)中問(wèn)題的所在，特別是關(guān)鍵工序中冷、熱量損失等情況。通過(guò)針對(duì)空調(diào)熱回收裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，將模糊控制技術(shù)和控制系統(tǒng)相互融合，以此保障熱回收裝置等功能能夠更加穩(wěn)定，還需要提升節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而保障相同類(lèi)型的空調(diào)能夠達(dá)到領(lǐng)先地位。還可以在使用的過(guò)程中，達(dá)到工藝空調(diào)的使用需求，以及減少能源的消耗?；诖舜蔚难芯?，為之后的系統(tǒng)改造、節(jié)能提供合理化的意見(jiàn)。

參考文獻(xiàn)

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