氣流烘絲機軟水系統節水改造

摘 要：氣流烘絲機（HXD）的132kW風機運行時需要對軸承箱進行水冷，冷卻水是動力車間處理過的軟水，冷卻后直接排入下水道，每年浪費約2500噸的軟水。文章通過改造氣流烘絲機軟水系統管路，增加電磁閥、溫度傳感器、I/O模塊等電控元件，修改PLC控制程序，實現了風機冷卻水的循環利用，減少水資源的浪費。

關鍵詞：氣流烘絲機；循環風機；冷卻水；軟水管路；PLC控制程序

引言

氣流烘絲機的循環風機為132kW電機，電機運行時需要進行水冷，目前，氣流烘絲機循環風機使用的冷卻水是由動力車間處理過輸送至我車間的軟水，此軟水流經風機軸承箱進行冷卻后直接排入下水道，經統計生產一批次煙絲會消耗掉大約7噸的軟水，每年要生產約360批次，合計會浪費2500余噸的軟水，是極大的水資源浪費。

1 氣流烘絲機軟水系統

1.1 軟水系統現狀

HXD的軟水系統主要有兩個用途：（1）給生產用模擬水供應，經水箱流出后利用齒輪泵以均勻的流量供應給生產物流，使用電磁液位計檢測水箱液位，并控制電磁閥打開供水管路給水箱供水，模擬水管路由E+H流量計檢測加水流量，通過PLC調節齒輪泵的變頻器頻率來保證供水流量的穩定；（2）給循環風機軸承箱供應冷卻水，當HXD風機啟動后就打開電磁閥進行水冷卻，風機停止后電磁閥關閉。

循環風機啟動后必須供應冷卻水，而模擬水是在氣流烘絲機生產的預熱過程和冷卻過程使用。氣流烘絲機的生產過程分為預熱、生產、冷卻三階段，冷卻水在三階段均需供應；模擬水僅需在預熱、冷卻階段供應。

1.2 解決方案

要解決HXD風機冷卻水浪費嚴重的問題，最好的辦法就是將循環風機冷卻水回收再利用。最有效的辦法就是將冷卻水管路改造，使冷卻水能夠循環使用。圖1為擬改造后的軟水管路，將冷卻水排放進入水箱，并通過齒輪泵把水箱中的水分別供應給冷卻水和模擬水。當僅需冷卻水時生產物流用水截止（如圖1所示，B部分），打開冷卻水管路的電磁閥，利用齒輪泵電機將冷卻水送入風機軸承箱冷卻（如圖1所示，A部分），冷卻后的水排放進入水箱二，水箱二中的水通過滴漏方式進行冷卻后滴入水箱一循環使用。

2.1 軟水管路改造

（1）在原模擬水管路上與流量計并聯一路管路作為冷卻水的上水管路，并且在流量計前的支路上安裝一個電磁閥，控制模擬水管路的通斷。

（2）利用現場的模擬水水箱，保留原來的所有管路，在原水箱一上方重新安裝一個水箱二，把冷卻水的下水管接到水箱二上，并且在水箱二下部打孔，使水流經過孔洞散失熱量降溫后流回到原來的水箱中，使循環風機冷卻水能夠回收再利用。

2.2 電控元件改造

（1）如圖2所示，在齒輪泵前的管路上通過一個三通接頭安裝一個溫度傳感器，用來檢測水溫。

（2）在水箱的排水管路上安裝一個電磁閥，當水溫或水位超過設定值后控制閥門打開排水。

（3）在電控柜i/o箱中新增加一塊DO模塊和2個繼電器，接入新增電磁閥的線圈。

（4）將新加的溫度傳感器連接到氣流烘絲機電控系統中的PA網絡上，并且設置通訊地址41，通過Profibus PA現場總線采集水溫值。

2.3 PLC控制程序以及HMI操作界面改造

（1）如圖3所示，對HXD氣流烘絲機PLC程序的硬件組態進行修改，增加電磁閥及溫度傳感器。

（2）將原來模擬水的控制程序進行了修改，使齒輪泵不僅供應模擬水還要供應循環風機的冷卻水，并且要保證模擬水的流量要求和冷卻水的冷卻效果。

（3）如圖4所示，對新添加的電磁閥和溫度傳感器進行PLC編程，將溫度傳感器的溫度實時采集上來，參與電磁閥的控制，即當水溫過高不能保證冷卻效果時要排水，同時還要進冷水來降低水溫，或者水箱水位低時也要進水。

（4）對齒輪泵變頻器頻率相關程序修改，使其在模擬水開與不開兩種情況下自動轉換頻率。

（5）如圖5示，對觸摸屏監控畫面編程，把畫面中的軟水管路重新進行布局設計，將電磁閥、溫度傳感器等電氣器件按照實際位置布置，并且做好數據連接，保證與PLC的正常通訊。

（6）在參數界面中進行編程，添加水箱溫度上限設置值及電磁閥的手動操作等畫面，并且做好數據連接，保證與PLC的正常通訊。

3 改進效果

3.1 冷卻效果良好

將循環風機冷卻水系統引入到模擬水系統中，通過管路及電氣的改造及對水溫的檢測、循環回收、晾曬散熱、混合排放，經過試驗，當水溫設定為30℃時，由于預熱與冷卻階段消耗模擬水時補充了冷水，能保證風機軸承的冷卻效果，生產中不會出現排水現象，確保了冷卻水的循環利用。

3.2 直接經濟效益

實現循環風機冷卻水的循環再利用，減少水資源的浪費，達到節能降耗的目的。HXD氣流烘絲機年均生產361批煙絲，每批節省7t軟水，軟水價格約為10元/t。每年節省費用為：

單批煙節水量（t/批）×年產量（批）×軟水價格（元/t）=7×361×10=25270元

經計算，改造后每年可節約25270元。

3.3 間接經濟效益

節約了大量生產軟水所需的樹脂、工業用鹽、自來水及電力等物資，并降低了大量排污費用，為洛陽卷煙廠節能減排工作作出了貢獻，為更為廣泛的開展低碳生產，開闊了思路、拓展了視野。

3.4 推廣應用

HXD氣流烘絲機在煙草行業內廣泛應用，其循環風機冷卻水直排問題普遍存在，此次改造適用于SH8、SH9系列的氣流烘絲機上，能夠達到減少水資源的浪費、達到節能降耗的目的，具有較高的推廣價值。

參考文獻

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[4]李順喜.解決HXD出口煙絲結團問題的方法[A].中國煙草學會工藝學術研討會論文集[C].2008：329.

作者簡介：何文婕（1974-），女，本科，助理工程師，研究方向：工藝管理和工藝研究。

李國棟（1982-），男，本科，助理工程師，研究方向：電氣設備維修與技術革新。