超级回潮机（精选四篇）
超级回潮机 篇1
WQ35 型超级回潮机主要用于烟草制丝生产线中, 与叶丝高速膨化干燥机配套使用, 对切丝后的叶丝加温加湿, 使叶丝温度及湿度符合后道设备的工艺要求。工作时, 叶丝由一台进料振槽送入到旋转滚筒中, 由滚筒内耙钉挑起并沿轴向缓慢移动, 落下再被挑起, 在此过程中受循环热风加温, 并由水、汽喷嘴将水、汽混合后的雾化水均匀地喷洒到叶丝上, 使叶丝得到所需的温、湿度, 进而渐循前进, 直至从出料口处排出。通过管路控制系统和电气系统可以达到自动控制叶丝增温增湿时物料流量变化所需的喷水量、蒸汽流量、热风循环风量及温度、滚筒转速的目的。
1 存在问题
漯河卷烟厂使用的是WQ35 型超级回潮机, 但在近期生产中, 超级回潮出口水分出现波动和生产结束时水分冲高的问题, CPK值出现下降趋势, 对产品质量形成隐患, 需及时进行排查并进行改进。
2 原因分析
引起超级回潮机出口水分波动的因素较多, 具体有:来料烟丝的水分波动或检测不准确、流量波动或计量不准确;滚筒转速驱动变化;增湿水压力不稳定;清洗水泄露;压缩空气、蒸汽压力不稳定;蒸汽含丝率大;热交换器泄露;排潮系统故障;排潮管道冷凝水倒灌;增湿喷嘴调整不当或雾化效果差;控制参数变化。以上任何一个环节出现异常均会导致超级回潮机出口水分波动。维修人员经过对以上因素逐一进行排查后, 确定以下三项可能为主要因素:
(1) 排潮系统故障, 排潮管道冷凝水倒灌;维修人员排查发现生产过程中通往室外的排潮管道排出废气较少, 造成排潮不畅, 从而对出口水分造成波动。引起排潮不畅的原因有:排潮筛网堵塞;排潮风叶积垢;排潮管道堵塞等因素。在排除筛网堵塞和风叶积垢后, 维修人员对排潮管道进行拆卸检查, 发现排潮管道弯头处出现堵塞造成冷凝水堆积, 形成排潮不畅;
(2) 增湿喷嘴调整不当或雾化效果差。增湿喷嘴喷射点调整不当, 没有喷到物料翻滚下落密集处;增湿喷嘴蒸汽压力小或蒸汽中所含冷凝水较多, 喷嘴喷射圆锥角磨损均可能造成雾化效果差。维修人员对上述现象进行检查后发现增湿喷嘴内部磨损, 造成增湿水雾化效果差。
(3) 控制参数设置存在问题。批次生产即将结束过尾料时, 烟丝瞬时流量会出现急剧下降现象, 但加水量不能随着烟丝流量突然变化而及时降低, 会出现出口水分上升现象, 导致气流干燥出口水分超过设定值, 从而使混丝加香工序烟丝水分也出现超标现象, 对制丝产品质量造成影响。
3 改进方案和实施
3.1 排潮系统改造
超级回潮排潮风机在长时间的运行中, 排潮管道粘附有大量的烟垢。由于管道两端安装位置不在一水平面, 排潮管道底部堆积大量的冷凝水, 降低排潮风机的排潮效果。造成超级回潮机出口水分不稳定。 在超级回潮机排潮管道的最低点的位置, 钻割直径为20mm的孔, 将不锈钢钢对丝焊接在钻割孔的下方, 并加装阀门, 在阀门的下方用不锈钢管进行连接。在排潮风机运行一段时间后, 把阀门打开, 将排潮管道内堆积的冷凝水释放出来, 使排潮风机运行正常。加装排潮管道排水装置后, 提高排潮风机的排潮效果, 稳定超级回潮的出口水分。
3.2 增湿喷嘴改进措施
维修人员发现增湿喷嘴出口螺旋部分内部磨损, 造成增湿水雾化效果差, 迅速组织维修人员对增湿喷嘴进行更换为双介质雾化喷嘴, 并对更换后喷嘴的喷射角度和雾化效果进行调整。调整后对喷射角度的雾化效果进行观察和验证, 确保更换后雾化效果良好。
3.3 优化控制参数
监控和回潮加水有关程序, 观察尾料实时加水量控制程序, 找出程序设计缺陷, 重新编写程序, 增加硬件设备, 完成优化。在子站箱内安装一个控制模块, 取其模拟量的控制点重新编写新的加水控制程序, 进行在线观察、模拟、修改, 保证加水量大小在一个合适的流量时, 回潮出口水分不再向设定值之上冲高, 同时保证干燥出口水分和混丝加香出口水分符合工艺指标。
4 效果检查
改进后超级回潮后出口水分CPK值平均2.51, 较改进前出口水分CPK值1.56 有明显提高。有效消除了排潮管道冷凝水不稳定的现象, 提高了出口水分稳定性。并有效消除了生产结束时的水分冲高现象, 确保了超级回潮生产过程产品质量的稳定。
5 结束语
根据大量的数据跟踪统计、分析和验证, 改进后超级回潮排潮管道得到改进, 消除了排潮管道冷凝水回流引起的不稳定因素;准确查找出了超级回潮出口烟丝水分波动的主要因素。确定和优化了超级回潮水分控制参数, 使产品质量更加稳定。
摘要：本文详细分析超级回潮机出料含水率波动这一问题的发生原因, 对超级回潮机的排潮系统、增湿喷嘴和控制参数进行改进, 确保超级回潮机出料叶丝含水率均匀稳定, 消除含水率低点, 提高叶丝的含水率, 满足后续生产工艺要求, 保证了烟丝内在质量的稳定性。
关键词：超级回潮,含水率,排潮,喷嘴,控制参数
参考文献
[1]蔡保国.提高梗丝超级回潮出口水分稳定性[J].科学技术, 2010 (01) .
浅谈超级回潮机出口水分控制 篇2
1.1 设备主要用途与适用范围:
我厂使用的WQ3316型滚筒式超级回潮机用于制丝线中, 对真空回潮之后的叶片进行增湿、增温处理, 满足叶片后续加工的工艺要求;使叶片进一步得到松散、回透;使叶组得到混合;去除叶组部分杂气。
1.2 工作原理:
由振动输送机送入滚筒内的叶片, 滚筒由传动装置带动旋转, 由滚筒的轴向倾角及滚筒内拨料杆及抄板的疏导作用, 使得叶片自动地向出料口方向流动。当叶片运行到滚筒内且离进料口1.5m左右时, 蒸汽管路、增湿水管路处于工作状态, 增湿水与蒸汽被输送到双介质喷嘴的水喷管及蒸汽喷管中。在蒸汽压力的作用下, 增湿水与蒸汽混合后呈雾状喷射出并洒落到叶片上对叶片进行增湿及增温处理。工作状态分为:预热、生产、尾料等。
1.3 加水系统:
1.3.1 控制流程:
超级回潮机出口水分控制采用带前馈的双闭环控制系统, 由入口水分仪、入口电子秤、出口水分仪、电磁流量计、气动薄膜阀、两个PID调节器组成。
1.3.2 加水系统工作过程:
开始生产时, 当超级回潮机前电子秤检测到有烟叶时, PLC控制系统通过入口水分仪和入口电子秤采集实际流量及实际水分信号与设定水分值进行计算, 利用前馈控制器算法计算出应加水量:激活由气动薄膜调节阀、流量计、PID调节器组成的单回路闭环系统控制加水量, 当叶片到达出口水分仪, 激活出口水分控制回路, 计算设定水分与实际水分的差值, 由水分PID调节器输出校正应加水量, 参与出口水分调节。总体上, 整个水分控制系统以水量控制回路为主, 出口水分控制回路为辅。
1.3.3 工艺指标及参数的实现:
加水量多少是生产中烟叶的入口水分值及出口设定含水率以及电子秤的烟叶流量经过PLC程序计算出来的。中控室可以通过调节加水系数来辅助调节加水量, 使出口水分能够快速达到设定的含水率。为了出口水分精细化控制, 出料口的水分仪将检测的信号反馈纳入控制, 保证出料水分精度。
2 问题分析
超级回潮机出口水分不合格数据主要集中在料头部分, 从而影响整个批次的出口水分合格率。由于PLC程序加水量计算公式, 即:φ=W* (P设-P入) / (1-P设) 中, W为电子秤瞬时流量, P设为出口水分设定值, P入为入口水分值。当烟叶输送到出口水分仪时, 水分仪检测到的实际水分值与设定水分值有一定的偏差, 根据这个偏差得到出口水分修正值△。最终的加水量为:φ△=K*φ+△。其中K为加水量系数, 在中控室由监控计算机设定, φ为计算加水量, △为水分修正值, 修正范围为+100L到-100L。
经过分析, 料头出口水分偏高的主要原因是计算加水量时, 料头实际入口水分偏小, 造成P设-P入的差值偏大, 计算出的加水量也就偏大。物料由入口到出口有一定时间, 水分修正值△在这段时间里不参与控制。料头在这150秒的时间里, 按超级回潮机设定流量5000KG/H计算, 就有200KG烟叶水分超上限, 影响整个批次的出口水分合格率。
3 改进实施
通过对超级回潮机加水控制方式的研究及与其它同类设备加水控制方式的对比, 认为完全可以实现料头出口水分精细化控制。将PLC程序料头加水量计算做了处理, 增加定量加水控制, 并且通过正交试验法确定定量加水时长为80秒与定量加水值110L/H时, 出口水分达到工艺要求时间最短, 为60秒。定量加水时长和定量值已经写入PLC程序中, 由生产状态决定何时启用。改后料头出口水分超上限时间明显缩短, 60秒时间出口水分就能达到工艺要求, 出口水分合格率显著提高, 实现了出口水分精细化控制。
西门子S7-400原程序如下:
4 改进效果
通过对A品牌连续两个批次出口物料含水率数据趋势对比, 看出料头加水做定量加水控制后, 定量加水时长为80秒与定量加水值110L/H时, 出口水分达到工艺要求时间最短, 为60秒。改后料头出口水分超限时间明显缩短, 只要60秒出口水分就能达到工艺要求, 料头出口水分合格率由原来的50%提高到现在的80%, 实现了超级回潮机出口水分精细化控制。
注释:黑色实线之前的部分为料头出口物料含水率。图二为改进前, 图三为改进后数据趋势。
摘要：新制丝线投产以来, 由于超级回潮机料头出口水分调整慢, 从而影响了整个批次的出口水分合格率。为此, 文章通过设备研究及和其它同类设备加水控制方式对比, 提出实现了超级回潮机出口水分精细化控制的改进措施。
关键词：超级回潮机,出口水分,S7-400程序
参考文献
[1]超级回潮机设备使用说明书——昆船船舶设备集团有限公司.
[2]润叶加料机水分控制程序——昆船船舶设计研究院.
真空回潮机烟箱传动系统改进研究 篇3
1 使用现状
1.1 真空回潮机的工作情况
该设备工艺制造能力为4 000 kg/h,每个周转烟箱一次装烟量400 kg,周转烟箱自重100 kg。设备工作频繁,烟箱传动系统载荷较大。
经过几年使用,设备不断老化,故障次数逐渐增加,其中烟箱传动系统故障较多(见表1),主要在滑动轴承及主传动轴上,表现为滑动轴承单边磨损、传动轴断裂等。此故障修复时间较长,致使回潮后的烟叶长时间滞留,影响工艺质量和连续生产。
1.2 真空回潮机烟箱传动故障统计
1.3 维修小结
从故障统计表可以看出,烟箱传动系统发生故障次数多,维修时间长,每年共有1 000 min停机,需要查找故障原因,解决问题。
2 原因分析
烟箱传动系统中轴与机架的支撑采用不锈钢材料的整体式滑动轴承,该轴承受机架空间的限制,没有润滑油槽或注油孔,承受重载后容易出现单边磨损。当滑动轴承单边磨损后,轴颈与轴承孔之间的间隙增大,传动轴不能按规定的轨迹运转,主动链轮和从动链轮的距离和位置产生偏离,导致链条发生偏斜而跳齿、断裂;另外,滑动轴承与传动轴之间没有轴向锁紧,轴承磨损后传动轴产生轴向滑动,轴承与轴肩互相摩擦而磨损。随着轴承与传动轴磨损的加剧,最终出现链条跳动、断裂,主传动轴断裂等,烟箱无法正常输送(如图1所示)。
2.1 滑动轴承的受力分析
一般情况下滑动轴承不宜承受较重的径向载荷,不能受轴向载荷。滑动轴承出现单边磨损是由于轴承受径向压力过大,链式输送机上轨道链条的载重有2 500 kg,滑动轴承在转动过程中受径向压力,易出现单边磨损。加上运转速度较快,磨损常常加剧。
在受力图中(如图2所示),F是主传动轴转动时施加给滑动轴承的压力,f是摩擦力。滑动轴承磨损后(如图3所示),压力F分解为轴向压力F1和径向压力F2。F2使滑动轴承继续单边磨损,F1使主传动轴在轴向上滑移,造成轴肩与滑动轴承相摩擦而磨损。
2.2 滑动轴承的润滑分析
润滑对于轴承很重要,润滑剂可以降低摩擦阻力、散热、减小接触应力、吸收振动、防止锈蚀等。润滑良好能延长轴承的使用寿命。
本设备采用的滑动轴承没有润滑油槽或注油孔,轴承只能在安装前加油,安装后不能进行在线润滑,在缺油时处于干摩擦状态,加剧轴承磨损导致故障。
3 改进措施
3.1 改进方案
3.1.1 方案一:改变滑动轴承的轴瓦材料
购买其他材料的滑动轴承代替原滑动轴承,要求硬度高,强度大,材料耐磨,变形小,保证主传动轴不易磨损。通过查阅资料和技术咨询,未找到合适的滑动轴承,方案不可行。
3.1.2 方案二:改用大尺寸的滑动轴承
原滑动轴承的尺寸为内径×外径×宽度=30 mm×60 mm×30mm,轴承宽度比较小,容易磨损变形。如选择型号尺寸比较大的滑动轴承,增大宽度尺寸、增加轴承承载能力和耐径向冲击力,提高滑动轴承使用寿命。则要对主传动轴进行改进加工,扩大轴承安装位置。但原机架位置有限,空间改进难度大,方案不可行。
3.1.3 方案三:将轴承结构由滑动轴承改为滚动轴承
用相近尺寸的滚动轴承代替整体式滑动轴承,不改变机架结构。经查阅资料,滚动轴承较同型号的滑动轴承其承载能力大,能进行轴向定位,能在线润滑,润滑密封性好,方案可以实施。
3.2 轴承选型与论证
3.2.1 选用依据
本设备中,主传动轴及其轴承座各部件连接紧密,空间狭小,机架不易加工改进。经测量,原滑动轴承内径×外径×宽度=30 mm×60 mm×30 mm,安装孔距为122 mm。为了能够安装,要选择安装孔距相同或相近的带菱形座外球面球轴承。同时,为保证主传动轴的强度,须选择内径大于或等于原滑动轴承内径的滚动轴承。
3.2.2 轴承选型
经查阅轴承手册,UCFLU207滚动轴承的安装孔距为130mm,轴承内径为35 mm,满足上述条件,初步选定该滚动轴承。该类轴承在轴承的游隙范围内,可限制轴或外壳两个方向的轴向位移,进行定位,具有一定的调心能力。改用轴承与旧轴承性能对比见表2。
3.2.3 轴承选型验证
初步选定UCFLU207滚动轴承后,要对该轴承进行校核,按机械设计手册的有关流程进行,如图4所示。
其中,Fr为实际承受的径向载荷,Fa为实际承受的轴向载荷,X为径向动载荷系数,Y为轴向动载荷系数,fp为实际载荷波动的载荷系数,滚动轴承ε=3。
设备工况:电机转速为1 400 r/min,减速器输出转速n=62 r/min,主传动轴链轮齿数14,从动轴链轮齿数22,轨道链轮齿数34。轨道输送链条是16A-2,齿距p=25.4 mm,轨道链轮分度圆半径r1=137.6 mm;从动轮传动链条是12A-3,齿距p=19.5 mm,从动轴链轮分度圆半径。
受力计算:(烟箱传动系统受力图如图5所示)。
轨道链条牵引力F拉=G×f,查阅资料,f=0.18为轨道链条与尼龙导轨的摩擦系数,每节轨道链条牵引5个烟箱,回潮后烟叶重量约增加10%,克服其重力产生的摩擦拉力F拉=G×f=5×(2×200×1.1+100)×9.8×0.18=4 763 N。
轨道链轮牵引轨道链条做功W1=F1×S=F1×ω1×r1×t1,F1是轨道链条的有效圆周拉力,F1=F拉,则W1=F拉×ω1×r1×t1,ω1为轨道链轮角速度,t1为轨道链轮牵引时间。
从动链条要牵引从动轮做功W2,大小与W1一样,即W1=W2,而W2=F2×ω2×r2×t2,F2为从动输送链的有效圆周拉力,ω2为从动链轮角速度,t2为从动链轮条牵引时间,二者由从动轴联接,则二者作用时间相等,角速度也相等,ω1=ω2,t1=t2,则F拉×r1=F2×r2,则F2=F拉×r1/r2=4 763×137.6/68.5=9 568 N。
主传动轴链轮与从动轴链轮由12A-3链条驱动,其有效圆周拉力一样,即F3=F2=9 568 N,查资料知,传动链条对轴的压力Fq=1.2×F3=1.2×9 568=11 482 N,轴对轴承的压力Fr=Fq=11 482 N,则单个轴承承受的压力Fr单=Fq/2=11 482/2=5 741 N。
P=fp (XFr+YFa)中,Fa=0,由表3可查取fp=1.2,查手册X=1,Y=0,则P=1.2×(1×5 741+0×0)=6 889 N
预期寿命L10=3 000 h(每天工作16 h,每周工作5d),,查轴承手册UCFLU207轴承的Cr=19 500N,大于15 395N。
计算轴承寿命:,经验证该轴承适用。
3.2.4 轴承润滑脂选用
真空回潮机在抽真空、蒸制和回潮过程中有高真空度,高温高湿蒸汽,替代轴承必须密封性好,使用润滑脂必须耐高温高湿。
可选润滑脂有磺化钙皂基润滑脂和诺得克FG透明食品级润滑脂,二者由稠化优质基础油形成的重负荷高温耐水润滑脂。润滑膜强度高,承受较大载荷,不易流失,易密封,适用于较低的dn值。
3.2.5 UCFLU207轴承密封性能实验
真空回潮机对烟叶进行抽真空、蒸制和回潮时严禁产生油烟,滚动轴承在真空和蒸汽喷射状态下不能漏油,UCFLU207外球面球轴承为全密封轴承,需对其耐高真空度与高温高湿的密封性进行检测实验。
把UCFLU207轴承分别加注不同量的磺化钙润滑脂和诺得克FG透明食品级润滑脂,盖好注油孔帽,放置真空回潮机筒,按生产程序进行抽真空和增温增湿,结果见表4。
通过反复实验证明,该轴承密封性能良好,适用设备的工作环境,基于安全考虑,选用诺得克FG透明食品级润滑脂。
3.3 主传动轴的改进
原主传动轴与滑动轴承配合轴颈直径为30 mm,而UCFLU207轴承的内径为35 mm,配合处直径增大了,按轴与轴承配合要求(链轮与减速器输出处尺寸不变)须加工新的主传动轴。根据主传动轴改动的尺寸,委外加工主传动轴,为保证加工后轴的强度等,材料仍采用原来的优质合金调质钢40 Cr(主传动轴图纸如图6所示,新旧传动轴图如图7所示)。
3.4 滚动轴承座的改进
原机架安装孔距为122 mm,滚动轴承UCFLU207安装孔距为130mm,为了不改变机架又能安装新轴承,必须对轴承座安装孔进行改进。扩铣轴承座安装孔,使其满足安装要求(如图8所示)。
3.5 安装与调试
拆除旧的烟箱传动部件,按技术要求安装、调试新改进的部件,调整减速器联轴器同轴度,达到技术要求后拧紧滚动轴承内圈的两个锁紧螺钉,预防主传动轴轴向窜动;检查传动链轮位置是否正确、转动是否灵活,传动链条张紧是否合适、无卡滞。试运行,各零部件运转要良好,主传动轴无轴向窜动,无异响。
3.6 改进前后烟箱传动系统对比图(如图9所示)
4 改进效果
真空回潮机烟箱传动系统改造后,主传动轴得到定位锁紧,增加了在线润滑功能,滑动轴承单边磨损的状况得到解决。通过近6个月的使用观察,传动系统运转良好,烟箱输送正常,没有出现因为滚动轴承损坏而导致的设备故障。
以下是为期半年的跟踪检查情况(2012年6～12月),见表5。
5 结语
烟草行业卷烟生产工艺质量是核心,生产设备是保障。通过改进真空回潮机烟箱传动系统,解决了滑动轴承和主传动轴容易损坏的问题,降低了设备故障率,提高了运行效率率。
参考文献
[1]SKF集团.轴承综合型录[Z].1990.
[2]闻邦椿.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,2010.
[3]昆明船舶设备有限责任公司.真空回潮机使用说明书[Z].2012.
滚筒式叶片松散回潮机控制系统改进 篇4
滚筒式叶片松散回潮机用于卷烟厂制丝线的叶片预处理段, 主要用来增加片烟的含水率和温度, 提高片烟的耐加工性等。昆船公司生产的WQ3318Y406型滚筒式叶片松散回潮机 (以下简称WQ3318Y406) , 控制系统是采用现场总线技术的西门子S7-400 PLC。在实际生产过程中, 回潮后叶片含水率及循环风风温波动大, 稳定性差, 滚筒内蒸汽从滚筒出料口大量溢出。针对上述问题, 通过实验, 增加新的PID[1]控制, 对其系统的循环风和出口水分控制模式进行了改进, 旨在提高设备的在线加工精度, 保证产品质量。
1 存在问题
1.1 WQ3318Y406循环热风系统
系统工艺流程:外部新鲜空气在风机作用下, 经冷热风混合风门进入热风循环管道, 由滚筒进料端口被送入滚筒内部;与此同时, 高温高压的饱和蒸汽通过气动薄膜阀, 也从滚筒进料端口进入滚筒内部, 二者混合, 形成湿热空气, 对物料进行增温增湿;热交换后的空气, 经旋转式筛网过滤, 通过热风管道进入空气加热器重新加热, 进行循环利用。热风系统的控制是通过调用SIMATIC STEP 7软件中的PID模块FB41来实现。其中后室热风管道上温度变送器的检测风温, 做为PID模块PV接口的输入值, 生产需要的工艺风温做为SP接口的输入值, PID模块的输出值做为冷热风混合风门开度的设定值, 风门由其电动角执行器驱动。系统通过改变冷热风混合风门的开度, 调整进入循环热风管道的冷风风量, 达到温度变送器的检测风温稳定的目的。
在实际应用过程中, 上述控制模式存在一些问题: (1) 循环风风温控制系统的稳定性差, 抗干扰能力弱。在原设计控制模式下, 循环热风回路中、带电气定位器的气动薄膜阀1的开度为经验值, 且固定不变, 生产过程中, 外界蒸汽压力的变化, 引起循环热风风温频繁大幅波动; (2) PID闭环控制的反馈信号选取不当, 导致系统反应滞后。原控制模式下, 选取后室热风管道上的温度变送器检测到的热风风温, 作为PID闭环控制的反馈输入信号。生产过程中, 由于空气加热器位于反馈信号采集点的后方, 其作用不大, 不利于产品质量的控制; (3) PID闭环控制的执行机构选取不当, 即以角执行器调节为主、气动薄膜阀调节为辅的方法不利热风温度的稳定。在原控制方式 (图1) 中, 选取后室热风管道上的温度变送器的检测风温作为PV值, 以PID闭环控制模块的输出, 控制冷热风混合风门的实时开、关, 达到稳定循环风风温的目的。设备运行过程中, 由于风门角执行器具有一定的机械反应滞后, 风门开度无法快速达到设定值, 最终导致系统调整滞后, 在线控制精度较低。回潮机温度历史趋势图如图2所示。
1.2 WQ3318Y406增湿系统
叶片增湿系统包含两套相同的增湿装置, 分别位于滚筒内前室和后室。增湿装置包括增湿水电磁流量计, 增湿水、增湿汽气动薄膜阀, 汽水混合喷嘴等, 其中增湿水气动薄膜阀具备电气定位功能, 与增湿水电磁流量计相同, 都具有PA网络通讯接口。增湿过程:高温高压的蒸汽和满足一定压力的软化水在汽水混合喷嘴里混合后呈雾状喷出, 对叶片进行增湿。叶片的增湿控制同样是通过调用SIMATIC STEP 7软件中的PID模块FB41来实现, 控制原理:一定质量的叶片, 其在增湿前后, 固有质量保持不变。系统利用来料叶片的水分值、电子皮带秤的瞬时流量和回潮后叶片水分的设定值, 计算出回潮后叶片达到设定水分值需增加的瞬时水量 (单位是kg/h) , 并做为PID模块SP接口的输入值;增湿水电磁流量计检测到的实际值做为PID模块PV接口的输入值;PID模块的输出值做为前室增湿水气动薄膜阀的瞬时开度, 通过调整气动薄膜阀的开度, 进而调整增湿水的瞬时流量, 实现叶片增湿的精确控制。
这种增湿控制存在以下不足:增湿水全部经由前室增湿管路加入的模式不利于叶片水分的精确控制。在原控制模式下, 后室增湿水管路没有启用, 后室补充的水量与前室需加入的水量叠加在一起, 全部经前室增湿水管路同时加入到滚筒内。当来料叶片的水分出现波动时, 需瞬时补充的增湿水水量同时产生较大的波动, 系统无法实现高精度的增湿水补给, 致使回潮后的叶片水分不能满足工艺要求, 在线控制精度低。回潮后叶片水分趋势如图3所示, PV值振幅波动大, 呈不规则波浪形。
2 改进方法
2.1 循环风风温控制的改进[2]
(1) 增强热风温度检测的实时性。改取前室热风管道上的温度传感器的检测风温度作为热风温度PID模块的反馈输入, 参与热风温度PID闭环控制。
(2) 对控制系统的执行元件进行升级换代。采用性能更加优异的SAMSON 3730-4型电气定位器替代原来的SAMSON3785型电气定位器, 以提高系统指令执行的速度及精度。
(3) 如图4所示, 增湿控制以气动薄膜阀调节为主, 冷热风混合风门调节为辅。PID模块的输出驱动元件, 更改为带电气定位功能的气动薄膜阀;生产过程中, 冷热风混合风门的开度赋以经验值, 固定不变。
(4) 依据生产工艺要求, 重新优化热风控制的P、I、D参数, 保证系统响应更加快速、稳定和准确, PID参数设置见图5。
(5) 优化冷热风混合风门开度的设定值及前室热风温度设定值SP。修改操作画面, 方便上位中控系统操作 (图6) 。
2.2 增湿控制的改进
(1) 通过改进电子皮带秤入口处、喂料提升带的逻辑控制, 稳定物料流量。原控制方案:根据松散滚筒入口电子皮带秤的瞬时流量决定喂料提升带电机的转速, 当电子皮带秤上的来料瞬时流量增大时, 提高喂料提升带电机的转速;反之, 降低喂料提升带电机的转速。改进后的控制方案:首先, 若喂料机定量管的低料位光电开关检测到物料, 则变频器以40 Hz频率驱动喂料提升带电机, 使之快速运转;反之, 变频器输出50 Hz频率, 驱动喂料提升电机高速运转, 经一定时间确认, 若仍无来料信号, 则喂料提升电机停止运转;其次, 若喂料机定量管的高、中、低料位光电开关全部检测到物料, 则经5 s延时后, 变频器停止输出, 喂料提升电机停止运行, 防止喂料机定量管发生堵料。
(2) 改进增湿模式。启用后室增湿装置, 以前室增湿为主、后室增湿为辅的模式进行增湿控制。工作原理:以回潮后叶片水分的实际值做为后室增湿PID模块的PV接口输入值, 回潮后叶片水分的工艺值做为后室增湿水PID模块的SP接口输入值, 后室增湿PID模块的输出做为后室增湿水气动薄膜阀的开度控制值, 若某一阶段的回潮后叶片水分偏大, PID模块输出值降低, 后室增湿水气动薄膜阀开度快速减小;相反, 若某一阶段的回潮后叶片水分偏小, PID模块输出值增大, 后室增湿水气动薄膜阀开度快速增大。
(3) 为保持回潮后叶片水分的过程稳定性, 提高在线加工精度, 减小出口水分频繁波动对控制造成的影响, 对PID模块PV端口输入值进行优化。方法是将回潮后烟叶水分的实际值依次压入堆栈[3], 根据先进先出的原则, 取出栈后若干个水分值的平均值作为PV端口的输入。
(4) 根据回潮后叶片水分的在线控制状况, 对后室增湿PID模块的P、I、D参数重新调整。
3 改进效果
WQ3318Y406型滚筒式叶片松散回潮机增湿控制改进后, 效果明显。中央控制室电脑记录显示 (图7) :回潮后叶片水分稳定性和在线加工精度均得到提高, 改进前过程控制能力指数CPK≤1.0, 改进后CPK≥1.33, 月度范围内, CPK≥1.33的批次数占总生产批次数的百分比由30%提高到80%。
通过循环风风温控制改进, 消除了由执行机构存在机械滞后而带来的影响, 降低了蒸汽压力波动对温度稳定性的影响, 增强了系统的抗干扰性, 避免了滚筒出料口大量蒸汽外溢, 使生产现场更加和谐、美观, 减少了能量消耗, 热风温度的过程控制能力指数CPK由1.34提高到2.0, 月度范围内, CPK≥1.33的批次数占总生产批次数的百分比由70%提高到90%以上 (图8) 。
摘要：WQ3318Y406型滚筒式叶片松散回潮机在使用过程中, 回潮后叶片含水率及滚筒后室循环风的风温大幅波动, 滚筒内蒸汽从出料口大量溢出。改进松散回潮控制系统, 调整电气元件位置, 优化PID参数, 改进效果良好。
关键词：卷烟制造,滚筒式叶片松散回潮机,循环风风温,增湿,PID控制,改进
参考文献
[1]王伟等.PID参数先进整定方法综述[J].自动化学报, 2000, 26 (3) .
[2]孙绍波.制丝线润叶机热风温度控制方式的改进[J].烟草科技, 2008, (1) :19-22.