STS負(fù)壓控制方法的研究與實(shí)現(xiàn)

許旭，李虹

（河北白沙煙草有限責(zé)任公司保定卷煙廠，河北 保定 071000）

目前行業(yè)內(nèi)部分廠家采用STS（梗絲增溫增濕機(jī)）對(duì)梗絲進(jìn)行膨脹處理，蒸汽與物料分離后，多余蒸汽被排潮風(fēng)機(jī)排出室外。由于排潮風(fēng)門(mén)為手動(dòng)調(diào)整，精確性差，造成STS出口蒸汽外溢或冷氣倒吸，出口振槽易凝結(jié)蒸汽，產(chǎn)生冷凝水，導(dǎo)致輸送過(guò)程中出現(xiàn)物料粘附現(xiàn)象，嚴(yán)重影響下道工序的產(chǎn)品質(zhì)量（如圖1）。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)圖

1 設(shè)備原理及存在問(wèn)題

1.1 設(shè)備原理

STS安裝有負(fù)壓系統(tǒng)，主要由風(fēng)機(jī)、排潮管道、手動(dòng)風(fēng)門(mén)和排潮罩等組成。生產(chǎn)過(guò)程中的作用是排除物料蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽及多余的蒸汽、潮氣、灰塵和雜氣等，并在設(shè)備出口處形成微負(fù)壓，保證物料加工過(guò)程中通道內(nèi)溫濕度的穩(wěn)定。其控制方式以人眼觀察、手動(dòng)調(diào)整風(fēng)門(mén)為主，當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程的控制參數(shù)發(fā)生變化后，不能及時(shí)跟進(jìn)，或沒(méi)有調(diào)整余量，將導(dǎo)致負(fù)壓發(fā)生變化（如圖2）。

圖2 原負(fù)壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 存在問(wèn)題

現(xiàn)階段的負(fù)壓系統(tǒng)調(diào)整主要是通過(guò)人眼觀察排潮罩的周圍是否有潮氣排除，不同季節(jié)觀察到的潮氣排出量不同，經(jīng)常出現(xiàn)調(diào)整不到位的現(xiàn)象，一是負(fù)壓過(guò)小，二是負(fù)壓過(guò)大。

（1）負(fù)壓過(guò)小產(chǎn)生的問(wèn)題。

①造成筒類設(shè)備出口蒸汽外溢，導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)境溫度升高，外溢的蒸汽冷凝在排潮罩內(nèi)部形成潮濕層，造成物料在這些部位粘附。粘附的物料不能隨著槽體的振動(dòng)而脫離設(shè)備，并且還會(huì)越粘越厚。達(dá)到一定的厚度后，這些粘附的物料會(huì)成塊的脫落，形成潮團(tuán)或濕團(tuán)，嚴(yán)重影響煙絲的品質(zhì)。

②負(fù)壓過(guò)小時(shí)，排潮罩下方的振槽表面也粘附物料，在設(shè)備保養(yǎng)或換牌時(shí)才能被清潔下來(lái)。這部分物料的水分高達(dá)40～50%，形成水澤煙，不能再繼續(xù)使用，造成生產(chǎn)過(guò)程消耗增大。

（2）負(fù)壓過(guò)大產(chǎn)生的問(wèn)題。

①外界低溫空氣被吸入筒內(nèi)，造成物料出口溫度達(dá)不到工藝要求，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

②負(fù)壓越大，排潮罩內(nèi)的風(fēng)速越大，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)小塊物料的懸浮速度時(shí)，這部分小塊物料被吸入排潮管道中。

2 改進(jìn)方法

行業(yè)內(nèi)部分廠家采用自動(dòng)敲擊振槽的方式解決物料粘附問(wèn)題，即在振槽運(yùn)行時(shí)，敲擊體借助振槽的振動(dòng)力及彈簧的彈力有節(jié)奏的敲擊槽體的底部，通過(guò)敲擊將粘附在槽體表面的物料振動(dòng)下來(lái)，從而減少槽體表面粘料量。這一裝置安裝簡(jiǎn)單，但存在不能減少烘絲后濕團(tuán)，不能解決蒸汽外溢對(duì)環(huán)境溫濕度的影響；增加生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)噪音污染；改變振槽配重，縮短振槽使用壽命等諸多局限性。因此，需研制一種專門(mén)用于STS負(fù)壓調(diào)控的裝置，根據(jù)負(fù)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)精準(zhǔn)控制，在相應(yīng)措施下減少物料粘附，從而提高設(shè)備保養(yǎng)效率，營(yíng)造一個(gè)溫濕度穩(wěn)定的局部環(huán)境（如圖3）。

圖3 新型負(fù)壓自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

（1）排潮罩頂端連通排潮管道，排潮管道的另一端安裝風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)工作將排潮罩內(nèi)的排除物料蒸發(fā)出的水蒸汽、多余的蒸汽、潮氣、灰塵及雜氣排出到室外。在排潮罩上的負(fù)壓傳感器用于檢測(cè)排潮罩內(nèi)的壓力值。負(fù)壓傳感器安裝在排潮罩的下端，靠近制絲生產(chǎn)設(shè)備的工作端，檢測(cè)的壓力值更為接近工作值。負(fù)壓傳感器通過(guò)線路連接PC控制器，將測(cè)得的壓力值傳輸?shù)絇LC控制器中進(jìn)行分析。PLC控制器通過(guò)線路連接變頻器來(lái)控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而改變排潮罩中的壓力值（如圖4）。

圖4 負(fù)壓控制流程圖

（2）排潮罩內(nèi)部靠近排潮管道位置架設(shè)有篩網(wǎng)，可以焊接到該位置。篩網(wǎng)的網(wǎng)孔直徑為3m，用于防止較大雜物進(jìn)入風(fēng)機(jī)，造成風(fēng)機(jī)損壞。

（3）排潮罩上靠近排潮管道位置安裝有風(fēng)速傳感器，用于檢測(cè)排潮罩中氣流進(jìn)入排潮管道的風(fēng)速。風(fēng)速傳感器通過(guò)線路與PLC控制器連接，將測(cè)得的風(fēng)速參數(shù)傳輸?shù)絇C控制器中進(jìn)行分析。

（4）負(fù)壓傳感器的型號(hào)：伊萊克ELM110；風(fēng)速傳感器的型號(hào)：華裕WS-100B；風(fēng)機(jī)的型號(hào)：京豐SR900；PLC控制器的型號(hào)：西門(mén)子S7-3006ES7350-1AH020AE0；變頻器的型號(hào)：倫茨E82EV22-4C。根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)試，負(fù)壓傳感器輸出的4～20mA電信號(hào)對(duì)應(yīng)壓力0～15mBr，風(fēng)速傳感器輸出的4～20mA電信號(hào)對(duì)應(yīng)風(fēng)速0～25m/s，在風(fēng)速超過(guò)25m/s時(shí)，直徑小于3m的物料會(huì)被吸附到篩網(wǎng)上。由于篩網(wǎng)的網(wǎng)孔直徑為3mm，導(dǎo)致篩網(wǎng)堵塞。在本次改進(jìn)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)測(cè)算，當(dāng)風(fēng)機(jī)的電機(jī)頻率達(dá)到44Hz時(shí)，風(fēng)速達(dá)到25ms，因此，風(fēng)機(jī)的上限頻率設(shè)定為44Hz。在生產(chǎn)開(kāi)始或試車階段，當(dāng)變頻器輸出頻率達(dá)到44Hz時(shí)，風(fēng)速傳感器測(cè)得的風(fēng)速達(dá)不到25m/s±1，則證明篩網(wǎng)堵塞或排潮管道堵塞，PLC控制器輸出報(bào)警信號(hào)，I/0箱上的報(bào)警燈閃爍。

（5）根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況及工藝要求，設(shè)定負(fù)壓值為-6±1mBr，風(fēng)速值為20±2m/s。負(fù)壓傳感器、風(fēng)速傳感器采集的電流信號(hào)輸入PLC，經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算后，控制信號(hào)輸出到變頻器，變頻器控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，負(fù)壓傳感器時(shí)刻監(jiān)測(cè)負(fù)壓值，經(jīng)過(guò)劃算后與設(shè)定值對(duì)比。當(dāng)檢測(cè)值與設(shè)定值的差值在土5%范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)停止調(diào)整，以當(dāng)前設(shè)定頻率運(yùn)轉(zhuǎn)（如圖5）。

圖5 控制邏輯流程圖

（6）在排潮罩頂端安裝有清潔管路，清潔管路的風(fēng)力出口朝向篩網(wǎng)，用于向篩網(wǎng)噴出高壓氣體，清潔篩網(wǎng)。電磁閥用于控制清潔管路的啟閉，通過(guò)電線與PLC控制器連接。生產(chǎn)結(jié)束后，PLC輸出控制信號(hào)，停止風(fēng)機(jī)，接通清洗管路的電磁閥，壓縮空氣進(jìn)入排潮罩，清潔篩網(wǎng)，吹落粘附在篩網(wǎng)上的雜物，保證篩網(wǎng)網(wǎng)孔的暢通性（圖6）。

圖6 噴吹系統(tǒng)原理圖

（7）通過(guò)負(fù)壓傳感器來(lái)獲取排潮罩內(nèi)的壓力值，傳輸給PLC控制器進(jìn)行分析，發(fā)出控制信號(hào)改變變頻器的輸出頻率，最終控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，來(lái)達(dá)到控制排潮罩內(nèi)負(fù)壓值的目的，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；消除筒類設(shè)備出口蒸汽外溢現(xiàn)象或倒吸冷風(fēng)問(wèn)題，保證生產(chǎn)環(huán)境的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

3 改進(jìn)效果

保養(yǎng)物料重量降低到2．62kg/天，烘后梗絲濕團(tuán)問(wèn)題已基本杜絕。STS堵料次數(shù)由4．4次/月，降低到0．3次/月。實(shí)現(xiàn)排潮系統(tǒng)負(fù)壓的自動(dòng)控制。消除筒類設(shè)備出口蒸汽外溢現(xiàn)象或倒吸冷風(fēng)問(wèn)題，保證了生產(chǎn)環(huán)境的穩(wěn)定。