高速卷煙機組與遠方工藝風力除塵系統聯動控制的研究

戴子路 張 旗

(安徽省中煙合肥卷煙廠 安徽合肥 230000)

工藝風力除塵系統對卷煙工業企業而言至關重要，直接關系著煙支在生產過程中的質量，為了確保系統風力合理分配到每臺卷接機組并能使其自身狀態實現動態平衡，通過PLC和PROFIBUS-DP現場總線控制技術，可以實現對系統中各機組工藝風力自動平衡，從而保證對卷接機組所需工藝風力連續、有效、穩定的供給。

一、HF卷煙廠工藝風力除塵系統概況

HF卷煙廠卷接包車間目前所應用的卷煙生產機組包括9臺國產PROTOS-ZJ17中速卷煙機組，4臺德國Hauni M5高速卷煙機組以及3臺國產PROTOS-ZJ116高速卷煙機組。為保證卷煙煙支在生產中的穩定性，技術人員拆除中速機自帶的除塵風機，在機組生產平臺的二樓建立相應的集中工藝風力除塵系統，對中速機組VE和MAX部分加裝風力平衡閥，實現對所有中速卷煙機組的遠程自動控制，確保中速機組在生產過程中卷煙質量的穩定性。

二、高速機組與工藝風力除塵系統存在的問題

集中式工藝風力除塵系統由動力中心進行控制，對于高速機組而言，由于機臺本身沒有供工藝風力除塵系統風機啟動的信號位點，所以只能由當班的動力中心工作人員手動開啟對應風機，遠方對應的除塵風機采用的是頻率控制，提前開啟除塵風機，不僅容易造成能源的浪費，還會形成強大的吸力，對高速機本身自帶除塵風機的運轉帶來影響。

高速機組生產一段時間會待機，在待機狀況下，機臺本身的VE部分閥門會關閉，而對應的除塵風機在設定頻率下進行運轉會由于風力不夠產生劇烈的“喘振”現象，負壓風力不穩定，變頻器的運行功率和電流波動較大，對除塵風機的運轉造成非常大的傷害，這種情況在小停機時間段內出現的頻次尤為明顯。

由于卷煙生產牌名不同，高速機組開機和停機的時間存在隨機性，動力中心工作人員無法掌握高速機組的生產狀況，但為了不影響卷包車間的正常生產，對應的工藝風力風機只能保持開啟狀態，這樣的生產模式使得高速機組對應的除塵風機一直處于被動的高頻運轉狀態，與企業智能化控制的理念嚴重相悖。

基于以上問題，動力中心技術人員對高速機組和工藝風力系統之間的控制邏輯和作用機理進行了深入的研究，經過分析，他們發現要實現高速機組和遠方工藝風力系統實現聯動控制，必須要尋找到一個可靠的控制信號作為開啟和關閉除塵風機的控制條件，利用該信號可以使得遠方的除塵風機和高速機組自帶的高壓風機同時啟動，并且在高速機自帶的高壓風機關停時遠方的除塵風機延時關機，確保將高速機組自帶除塵風機吸取的粉塵清理干凈。

三、高速機組工藝風力除塵控制信號的選取

由于高速機組不提供除塵風機的控制信號，所以在控制信號的選取上，動力中心技術人員首先選擇從已知的相關控制信號與工藝風力控制信號之間的關聯性來進行考慮。動力中心技術人員選擇從高速機組電氣控制邏輯的角度來尋找突破口，通過對高速機組電氣圖紙以及現場運轉情況進行觀察，技術人員發現高速機組自帶除塵風機連接在VE部分的控制電路下，當高速機開機時其自帶除塵風機自動開機，所以選取VE部分控制電路的電流值將其轉換為遠方工藝除塵風機的控制信號可以有效解決問題。

隨后，技術人員對于該設想進行了論證，在高速機組電氣控制柜VE部分安裝了電流互感器和信號轉換器，在對應遠方工藝除塵機組PLC控制箱中加裝AI控制位點，使得以高速機組VE部分電流值轉換的控制信號可以參與遠方工藝風力系統的PLC控制邏輯中。根據現場測驗得到的情況，由于高速卷煙機組夜間不斷電，部分高速機組件仍處于運轉狀態，現場采集的VE部分電流始終保持在14-18A之間，而在待機狀態下，電流互感器采集到的電流保持在25-40A之間，正常運行狀態下采集到的電流值保持在70A左右。在控制邏輯上，這三種情況可以進行不同的定義，當采集電流值小于25A時，高速機組可視為停機狀態；當采集電流值在25A和45A之間時，高速機組可視為待機狀態；當采集電流值大于45A時，高速機組可視為正常運行狀態。遠方的負壓除塵風機可以在設定的高頻狀態（42-48HZ）下運轉以滿足工藝風力的需求[1]。

四、高速機組遠方除塵風機“喘振”現象的解決措施

除塵風機發生“喘振”，即風機抽出的風量時大時小，產生的風壓時高時低，系統內氣體的壓力和流量也發生很大的波動，對風機本身也會造成相當大的損傷，對于高速機組而言，工藝除塵風機發生“喘振”最直觀的體現就是變頻器運行電流和功率波動幅度較大。

由于高速機組工藝風力控制是恒定頻率調整壓力的方式，只要風機開啟，無論何種運行狀態，風機都只會以恒定頻率進行運轉，不會根據需要主動降頻，在控制上缺乏靈活性。對此，技術人員通過探索和論證，在控制程序上對除塵風機的運轉進行定義，在生產交接期大多數高速機需要待機，當遠方工藝風力系統檢測到采集電流值在待機狀態電流區間范圍（25A-45A）內，遠方的工藝除塵風機不再需要為高速機組提供巨大的風量，只需要在設定的低頻狀態（35-40HZ）下運轉以降低負壓風力值即可。與此同時，當系統檢測到采集電流值處于正常生產時期，但波動幅度較大，變頻器會自動進行升頻，以滿足高速機組工藝風力的需求。

五、工藝風力除塵系統控制邏輯上的優化

技術人員通過連續觀察高速機從開啟到正常運轉的運行過程，發現當高速機組在正常運行狀態與待機狀態之間相互切換時，或者是當高速機處正常運行狀態但偶有異常采集到的電流值出現陡降時，遠方的除塵風機會在低頻和高頻之間不停地切換，使得風機發生“喘振”，工藝風力波動劇烈，影響高速機組的正常生產。針對這一情況，技術人員在控制邏輯上對其進行了優化，對高速機組在待機狀態和正常運行狀態下，PLC程序中風機動作的執行設置了一個10秒鐘的延遲信號，當電流值出現陡降或者電流值在待機和正常開啟狀態下頻繁切換，風機會在10秒鐘之后才會執行動作，當10秒鐘后采集到的電流值仍處于待機或者正常運行狀態定義的電流值區間內，PLC程序則會命令風機分別按照不同狀態下的運行邏輯進行動作，防止采集電流值異常波動對風機運轉帶來的不良影響[2]。

六、應用推廣及不足

集中工藝風力系統下高速機組負壓除塵的運行一直以來是行業內技術人員關注的熱點問題，由于在高速機組本身無法尋找到與遠方工藝風力系統相關聯的控制信號位點，HF卷煙廠技術人員采取了從高速機VE部分采集運行電流，以此作為遠方工藝風力除塵的控制信號，實現了對機臺高壓風機的聯動控制，并且在控制邏輯上對負壓除塵機組的運行進行了設定，避免了風機“喘振”現象的頻繁發生，使得負壓除塵機組運行更加智能，解決了行業關于高速機卷煙機組與遠方負壓除塵系統不能聯動控制的難題，可以說為以后開展卷煙機組與負壓除塵之間的控制研究提供了重要思路和參考。