高溫火腿腸生產線節能設計

胡樹杰

（沈陽理工大學 信息科學與工程學院，沈陽 110168）

高溫火腿腸生產線節能設計

胡樹杰

（沈陽理工大學 信息科學與工程學院，沈陽 110168）

高溫火腿腸烘干加工線在設計及實現中過于考慮產品去濕的效果，而忽略了能源的利用率。通過加工線運行的數據及對空氣處理機的分析，提出改進方案。經過對PLC及變頻器編程調試達到設計要求。運行結果證明，系統在自動運行的情況下節能明顯。

能源；設計；生產線

0 引言

隨著節能環保的意識逐漸增強，對設備的節能提出了更高的要求。高溫火腿腸加工線的設計由于國內外沒有相關的參照，且包括自控、暖通及機械傳輸等多個專業的設計配合，在設計及實現中又過于考慮產品去濕的效果[1]，而忽略了能源的利用率。

在自動加工線的運行中傳輸帶的能耗較小，而能耗主要部分為空氣處理機。一般空氣處理機的應用大部分用作人工環境的處理，因此可參考的相關數據及經驗值也少。在設計上為保證去濕的效果，設計參數上均取了上限值。而大量的能耗消耗在冷熱風上。根據加工線運行數據及對空氣處理機等的分析，在滿足系統要求的基礎上，對系統進行了節能的設計。運行結果證明，設計的節能較明顯，自控系統復雜程度不變。

1 加工線的結構特點

傳輸線（包括震動和提升）及倒料槽對能量消耗較小，因此不做過多的分析和改動。

1.1 空氣處理機控制參數精度

人工環境用空氣處理機往往強調溫濕度控制精度，并且送風溫差小。而本系統熱風溫度較高（35-55度）且風壓大，風速高，通過高速的熱風將產品濕氣帶走，對溫度的精度要求不高，兩者區別較大。

1.2 實際負荷特點

傳輸線的產品為濕負荷，由于大部分水分在瀝水震動已被去掉，主要在腸衣兩頭及疊處存有少量濕氣，產品對回風的絕對濕度及相對濕度影響不大。因此空氣處理機采用部分回風不會影響系統的除濕效果。

1.3 原有系統方案

原K1系統直接利用新風，沒加回風主要考慮回風同新風混合增加送風濕度，影響熱風除濕效果。經實際測試：上、中層產品溫度較均勻，與送風溫度差8度左右。上層產品去濕接近90%，要求中層去濕程度低。從數據看中層除濕負擔不大，上層回風含濕小，可以利用其作為中層的送風，并采用回風。

原K2系統直接利用新風主要考慮利用回風會加大送風的含濕量，而且送風溫差大使產生冷凝水。原K2系統實際測試：下層產品的溫差較大，前端與中層接近，末端接近送風溫度。說明適當降低中層溫度有利下層的處理。

2 改進的方案

改進后的風系統如圖1、圖2所示。兩個系統比原系統增加了回風，新風閥、回風閥及排風閥為連續可調。K1的送風由同時送上下層改為送上層再送中層再回風。

由于中層產品除濕只剩10%的量，利用上層的回風對中層進行除濕，這減輕了K1空氣處理機的熱風量。

通過PLC的控制實現不同工況的調節。在夏季工況下加大新風量，使加熱量降低；在冬季時加大回風量，同樣降低了能量的消耗。新風含濕很低，加大回風對送風濕度影響很小[2]。

中層送風方式的改變使中層產品溫度有所降低，使下層送風溫度與產品溫差降低，即減輕了下層送風的量。運行中下層產品沒有冷凝水的產生。

改進后主要解決的問題是系統冷熱風機組新風沒有利用季節的變化，而直接靠冷熱源對空氣處理，從而加重了冷熱源的消耗。

圖1 K1熱風系統結構圖

圖2 K2冷風系統結構圖

3 硬件電路

自控系統均采用西門子產品。根據工藝要求,綜合輸入輸出點數,具體硬件配置如下： PLC采用CPU226 一臺，EM235 一臺，EM232 三臺，EM231 二臺 ，TP7 一臺；

檢測及執行部分如圖1、2及對應的點，具體：變頻器ECO-3700/3、ECO-7500/3、ECO1500/3各一臺，變頻器控制風機使壓力達到設定值；傳感器采用 溫度傳感器TE200 三個，檢測新風及送風溫度；壓力傳感器QBM62兩個；壓差傳感器QBM81兩個，檢測過濾網壓力；風閥驅動器GIB161四個,驅動新、回風閥使調節到控制要求的開度；二通閥及驅動器VVF41.90+SKC62,VVF5 2.40+SKB62,VVF45.65+SKC62,PLC控制驅動器調節冷水或蒸汽的流量，使溫度達到設定值。

4 控制方法的實現及數據比較

自控系統分為三部分：熱風系統控制、冷風系統控制和傳輸系統控制。傳輸系統主要靠PLC控制變頻器帶動傳輸帶運行，根據產品型號的不同選擇相應的速度。系統啟動時新、回風及排風聯動，保持總風量的平衡。當有加工線停機時，通過壓力檢測，自動調節變頻器使風壓達到設定值。風系統如果按焓值控制，系統硬件投入將加大很多，并且控制程序不宜實現[3]。不同工況控制運行如下：冬季工況：當室外溫度低于10度時，K1隨著溫度的降低逐漸關小新風閥、排風閥，開大回風閥；而K2隨著溫度的降低逐漸關小新風閥、排風閥，開大回風閥，直至溫度5度時風閥分別開到最小和最大。同時分別調節冷水閥及蒸汽閥，使送風溫度達到設定值[4]。

從表1可以看出，冬季工況下K1可以節省（2842-1621）/2842＝43%的熱量；K2可節省（345-311）/345＝10%的熱量。而熱量的絕對值大，使得節能效果比較理想。

夏季工況：當室外溫度高于20度時，K1隨著室外溫度的升高逐漸開大新風閥、排風閥，關小回風閥；而K2機組隨著溫度的增大逐漸關小新風閥、排風閥，開大回風閥，直至溫度30度時風閥分別開到最小和最大限值。同時分別調節冷水閥及蒸汽閥，使送風溫度達到設定值。

從表1可以看出，夏季工況下K1可以節省（432-354）/432＝18%的熱量；K2可節省（45-14）/45＝69%的熱量。K2節省冷量（322-210）/322＝35%。節省能量很明顯。

過渡季節：當室外溫度大于10度小于20度時，新風閥、排風閥均開在最大位置，關閉回風。同時分別調節冷水閥及蒸汽閥，使送風溫度達到設定值。

從表1可以看出，過度季節下K1可以節省（570-534）/570＝6%的熱量；K2可節省（35-24）/35＝31%的熱量。K2節省冷量（120-95）/120＝21%。節省能量也較明顯。

表1 機組參數及冷熱量參數對比

5 結論

通過以上分析可以得出，改進后的系統達到了節能的目的。各工況節能明顯，尤其夏季和冬季。自控系統控制較易實現，系統操作同以往一樣。改進的設備經過雙匯阜新食品廠運行，效果穩定。在運行效果不變的情況下，達到節能的目的。

[1] 胡樹杰, 等. 高溫火腿腸自動加工線的設計[J].制造業自動化, 2010(12)： 136-138.

[2] 劉耀浩.空調與供熱的自動化[M]. 天津： 天津大學出版社, 1993.

[3] 孟憲海.智能建筑系統工程[M].北京：機械工業出版社,2002.

[4] 班博林, 等. 能量回收式空氣處理機組全年運行節能分析[J]. 北京建筑工程學院學報, 2006(3)： 21-25.

The energy saving design of production line on high-temperature sausage

HU Shu-jie

TP23

A

1009-0134(2011)5(下)-0131-02

10.3969/j.issn.1009-0134.2011.5(下).41

2011-01-15

胡樹杰（1964－），男，副教授，碩士，研究方向為自動控制。