烤機風機頻率自動切換功能的實現

徐 超　顧 晶　蔡學忠　盧保高

摘 要：為充分挖掘節能降耗空間，筆者結合一線復烤烤機工藝生產過程，考慮當預熱溫度達到時，在烤機沒有進料之前，使預熱啟動后的14臺風機由高頻率運行方式切換并保持一定低頻率運轉，生產條件滿足后，風機頻率再次切換至正常生產頻率，以此達到降低能耗的目的。

關鍵詞：節能降耗;風機;頻率

中圖分類號：TS44 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）35-0076-03

The Realization of the Automatic Frequency Switch

Function of the Toaster Fan

XU Chao GU Jing CAI Xuezhong LU Baogao

（Honghe Cigarette Factory， Hongyunhonghe Group，Mile Yunnan 652399）

Abstract： In order to fully explore the space of energy saving and consumption reduction， the author? combined with the production process of the first-line redrying toaster， considers that when the preheating temperature reaches， before the toaster does not feed， the 14 fans after the preheating start shall be switched from the high-frequency operation mode and keep a certain low-frequency operation. When the production conditions meet， the fan frequency shall be switched to the normal production frequency again， so as to achieve the goal of energy conservation .

Keywords： energy saving and consumption reduction;fan;frequency

1 研究背景

復烤工段設備由緩儲柜、控制型電子稱、葉片烤機組成，對葉片進行針對性加工。而煙葉復烤流程為葉片經打葉匯集皮帶送到緩儲柜，橫跑車往復運動，將葉片呈S形布到直跑車，直跑車以垂直布料的方式將葉片送入緩儲柜內。當預熱溫度、生產條件滿足要求時，緩儲柜內的葉片經皮運機、控制型電子稱、刮板喂料機、倉式喂料機均勻穩定地被送入葉片復烤機，干燥、冷卻、回潮處理后，把溫度、水分符合工藝要求的葉片送入打包工序[1]。

通過對烤機工藝生產和運行模式進行長期跟蹤與分析發現，一線烤機在早班預熱達到設定溫度至緩儲柜出料到達烤機入口處，大約還有5min的間隔時間（見圖1和圖2）。其間有干燥區的7臺7.5kW（M1、M2、M3、M4、M5、M6、M31）和4臺11kW（M7、M8、M9、M10）電機，冷卻區的2臺11kW（M11、M12）電機及1臺5.5kW（M19）排潮風機一直處于高頻率運行狀態，運行頻率保持在48Hz左右，這就造成電能浪費。

圖1 生產流程

圖2 溫度、PID趨勢

2 對功能完善的思考

第一，當烤機預熱溫度達到后，將所有風機運行頻率降到低頻，其間是否會導致干燥區溫度降低，影響烤機頭料的烘烤效果？針對此問題，早班生產期間，當預熱溫度達到后，先對局部的風機頻率進行人為降頻操作測試，沒有發現異常情況后，再次將14臺風機全部降至低頻運行操作。多天實驗證明，在烤機預熱溫度達到后，風機頻率降低不會造成烤機內部預熱后溫度降低，且烤機內部溫度比高頻率運行期間略有升高[2]。

第二，如何做到根據烤機的物料狀態來實現電機運行頻率的自動切換，保證生產穩定控制？對于一線烤機干燥風機，其需要在什么情況下處于低頻運行，才不會影響內部煙葉烘烤效果？主要有以下幾種情況：在烤機早班預熱溫度達到且煙葉又沒有到達烤機入口期間;或在物料換級期間烤機待料運行;或是夜班生產結束風機保持運行且干燥區內部無煙葉時，均可實現風機的降頻運行。當烤機入口的喂料提升底帶有煙，檢測光電開關連續被煙葉遮擋觸發15s后，才會自動將風機頻率恢復到之前的高頻率設定值運行。

第三，如何保證在煙葉到達烤機入口時能及時將所有風機運行頻率由低頻恢復到之前的設定頻率運行？為實現此功能，在進行低頻切換前，先將每一臺風機的設定運行頻率分別緩存于PLC內部的寄存器中，直到烤機入口喂料機底帶檢測開關檢測到有料到達烤機入口時，再將每臺風機所對應的寄存器內存儲的設定頻率值傳輸出作為風機的設定頻率。

3 功能的實施和程序改進

對于自動切換風機頻率功能，主要通過增加PLC內部控制程序來實現，其間并沒涉及相關硬件增加及相應的接線工作。所增加原程序邏輯為FC89功能中的第161到178段。

FC89功能增加程序邏輯的功能說明如下。

3.1 高低速切換的控制條件

通過預熱溫度是否達到及烤機喂料機底帶有料檢測光電管是否被遮住這兩個條件來控制風機頻率的切換。當預熱啟動且溫度達到預熱設定溫度值時，如果烤機喂料機底帶沒有物料遮擋檢測光電開關，在M302.1接通的瞬間，實現風機由高速向低速切換，直到烤機喂料機底帶檢測光電開關被物料遮擋并延時15s后，在M302.1斷開瞬間，將所有風機恢復到之前的設定頻率運行。生產期間遇到換級待料或停機時，需要喂料機底檢測光電開關連續報空3min，才能將運行頻率自動由高速切換到低速度運行。

3.2 設置高速頻率緩存與低速頻率傳送的時間間隔

在M302.1接通瞬間，先將變頻器當前運行設定頻率存儲到PLC的內部寄存器，2s后接通M302.2瞬間，才將低頻運行頻率傳送給各臺變頻器，使所有風機以低速運行，有效防止變頻器高速設定頻率的暫存與低速度頻率傳送之間的沖突。設定頻率時間控制如圖3所示。

3.3 生產運行頻率緩存與傳送控制

以M1、M2、M3為例，在M302.1接通瞬間，分別將M1～M3的生產運行頻率緩存到MD314、MD318、MD322中，在M302.1斷開瞬間，把之前保存的數據反傳回來，實現高速切換。

3.4 低速頻率傳送

為方便調整和傳送各臺風機低速時的運行頻率，把低速度運行頻率設定為15Hz（在復烤15Hz被通用到怠速運行中）存儲到MD310，并將MD310分別傳送到每一臺風機。以下是M1、M2、M3的低速度運行頻率控制程序，在M302.1、M302.2同時接通瞬間，分別把存儲于MD310中的低速運行頻率（15Hz）傳送給M1、M2、M3風機，實現風機的低速運行。其他風機的低速頻率傳送程序與M1、M2、M3類似。頻率切換控制如圖4所示。

4 完善控制程序后的烤機風機運行模式

預熱啟動或組合啟動模式下，當預熱溫度達到設定值，且烤機內部無煙葉或非生產狀態下，所有干燥區11臺、冷卻區2臺和1臺排潮風機頻率自動降至15Hz運行。直到烤機喂料機底帶煙葉檢測光電開關持續被遮擋15s后，所有風機將由低速運行頻率15Hz自動恢復到設定的正常生產設定頻率運行，執行帶料生產。換級待料和夜班停機期間，烤機喂料機底帶煙葉檢測光電開關持續報空3min，風機也將由生產設定頻率切換至15Hz的低頻頻率運行。通過生產過程中的自動控制速度切換，達到節能降耗的工作目的。

5 改進后的效果

對不同風機在高、低速情況運行的電流進行測量，能耗對比情況如表1所示。

通過表1的數據統計可以看出，低速運行期間，電機能耗遠遠低于正常生產速度下的能耗，僅以每天從烤機預熱達到預熱設定溫度至烤機入口有料的5min時間間隔計算，每天至少可節約電能7kW·h，以每個烤機生產200天計算，最少可節約電能1 400kW·h。

6 結語

改造前和改造后對干燥區溫度沒有多大影響，風機頻率在要求下可以順暢切換，不會影響物料產品質量的變化，資源利用效率得到全面提升，同時實現節約能耗的目的，為部門高效低耗發展奠定更加堅實的基礎。

參考文獻：

[1]崔海濤，張國俊.復烤后葉片結構對卷煙加工整絲率及填充性的影響[J].科技創新與應用，2018（19）：63-64.

[2]高偉，王晶，米鋒，等.打葉器結構對打后片煙片形的影響[J].煙草科技，2018（1）：93-97.