基于精益管理模式的卷煙空調系統節能運行研究

王志國 朱曉 高金良

[摘? ? 要]卷煙企業的發展逐漸趨向于工藝精細化管理，不僅體現在煙草生產的過程中對于溫濕度控制的更高要求，同時對該行業內空調系統的把控也愈發嚴格，在降低能耗、提高環境溫濕度以及控制精度方面都提出了較高的要求。在研究中通過對于新排風熱回收裝置、冷凍水變水溫控制、空壓冷卻水熱回收裝置以及表冷器實現降低蒸汽的使用量進行進一步的整合，來達到節能減排與降低能源消耗的目的。

[關鍵詞]精益管理;卷煙空調系統;熱回收裝置;節能減耗

[中圖分類號]F426.8 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–0–03

Research on Energy-Saving operation of Cigarette Air-conditioning

System based on Lean Management Mode

Wang Zhi-guo，Zhu Xiao，Gao Jin-liang

[Abstract]The development of cigarette companies gradually tends to refined management， which is not only reflected in the higher requirements for temperature and humidity control in the process of tobacco production， but also more stringent control of the air-conditioning system in the industry， reducing energy consumption ， Improve the environmental temperature and humidity and control accuracy have put forward higher requirements. In the research， the new exhaust air heat recovery device， the chilled water variable water temperature control， the air pressure cooling water heat recovery device and the surface cooler are further integrated to reduce the amount of steam used to achieve energy saving， emission reduction and energy consumption.

[Keywords]lean management; cigarette air-conditioning system; heat recovery device; energy saving and consumption reduction

1 加裝轉輪熱回收裝置

按照相反的流向新風與排風會分別通過轉輪的上下兩部分。作為一種可以在輸送過程中循環使用的介質，轉輪蜂窩在使用過程中，通過暫時存留暖氣流中的熱量與濕量，再通過冷空氣的經過釋放熱量來存儲風味中的吸濕涂層來達到更利于回收濕度的目的。對于冬季時的運轉，轉輪蜂窩在回收濕氣與熱量的過程中存在著可降低加濕負荷的顯著特點。該裝置在配絲房空調機組前段，增加轉輪系統的使用中，通過改造原空調系統的新風及排風管路，并入轉輪系統的同時依然可以保證其原管路系統的完整性，為在不適宜使用轉輪系統的情況下提供了可以使用原系統封路的二次選擇性。

本次研究中的轉輪熱回收裝置的處風量可達到18 000 m3/h。在對于吸濕材料的選擇上具有較高要求，采用具有選擇性吸收特性，僅容許水分子通過的同時可拒絕其他污染物，并將其存留在排風系統中。轉輪裝置的箱體應預留排污口，除此之外應便于清洗維護?？稍谠撗b置的表面噴射壓縮空氣、低溫蒸汽以及熱水等，在不影響該裝置回收吸濕性能的同時達到稀釋清潔劑或真空吸塵的目的。以高強度耐腐蝕鋁合金作為風閥葉片原材料，四周框架采用2 mm熱鍍鋅材料，具有強耐腐蝕性與強密封性的特點。初效過濾器采用級別不低于G3級的不銹鋼纖維氈板式過濾器，初始阻力在60 Pa以下，可定期反復清洗。為實現轉輪熱回收裝置和新、回風及旁通閥的自動運行，可置入一套自動控制系統。與此同時對新風量、轉輪后排風溫濕度以及新風溫濕度進行檢測與記錄，建立數據庫，便于計算分析熱回收裝置能量轉移效率。轉輪的熱回收裝置在冬季與夏季工作時，在新風與回風閥開始的狀態下，旁通閥應處于關閉狀態。自控制系統通過計算新風量與溫濕度數據而得出熱回收轉移效率。

2 改造空壓冷卻塔冷卻水系統

2.1 對原冷卻水管路進行改造

將一條管路放到空調機組內，主要是通過電動閥完成管路切換，如圖1所示。

2.2 優化控制系統

針對原熱閥的控制中，需要實現分程輸出，并且對于原加熱閥達到0～30 %時，需要將冷卻水進行加熱。若是已經處于40%～100 %的狀態，就需要進行蒸汽加熱。

若是空調處于加熱的狀態，水汽加熱閥需要按照實際的需求完成加熱處理，若是水汽加熱無法保障空調的正常運行，就要打開蒸汽加熱模式。因為水、汽在加熱的過程中，會產生速度差，所以就會導致蒸汽閥的開關次數增加，因此，在設計的過程中，設計了緩沖區，也就是在30%～40%的狀態中，水加熱的開啟會處于最大的狀態，汽加熱閥依舊處于靜止，這種方式就是為了能夠放置蒸汽浪費。

3 表冷器分組控制改造

在配絲房空調機組中，處于并聯狀態的三臺表冷器需要分組完成控制，其中兩臺的儀器管路還需要安裝電動蝶閥，并且利用程序完成狀態、開關的控制。因為PLC按照機組濕負荷需要在很對冷媒水需求的情況進行調整，而且在機組原來的表冷調節閥功能、控制都沒有太大的變化。

4 制冷機機組變水溫控制

通常情況，夏季的負荷是最大的，冷水機組的運行狀態時，供水溫度7 ℃，回水溫度12 ℃，在此狀態之下，空氣經表冷盤管的出入溫度分別為12.2 ℃、26 ℃，平均的溫度是19.1 ℃?；诖?，空調末端設備、冷水機組正常運行，但是要想減少能耗幾乎不可能。在空調末端負荷減少時，能夠保障供水溫度處于穩定的狀態，在該狀態下的表冷盤管，其出水溫度會出現變化，而且機器露點溫度也會有所提升。因此，空調末端負荷開始下降，部分的冷凍水會直接回到冷水機組，這也就造成能源的浪費。

若需要保障冷水機組的回水溫度一般處于恒定的狀態，以此促進供水溫度的增加。若機器露點的溫度出現了下降的情況，是所有的冷凍水全部進入了表冷盤管，進而提升了傳熱率，可以達到換熱、除濕的目的。

若空調末端中的負荷出現了下降的情況，那么冷凍水中的供水溫度也能夠得到減少能源消耗的目的。除此之外，還可以提升除濕、換熱的成效。

按照上述的研究可知，若空調末端負荷降低，通過提升冷凍供水溫度，即可實現減少能源消耗和提升冷盤管換熱率。在自控系統中，需要完成對露點溫度需求的計算、表冷閥開度監測分析等，進而了解系統對于冷凍供水溫度的需求情況，以此完成冷水機組供水溫度數值的設置，最終實現減少能源消耗的目的。

5 基于模糊控制算法優化空調控制程序

按照工業組合式空調系統控制方式進行設計，并且參考空氣參數，針對空調機組的新風、過濾器等設備的信號進行采集，以及完成對送回風機變頻調速的控制等，進而使得表冷加熱加濕閥門處于開度的狀態，最終完成空調的控制，若是處于生產區域中的空氣模式，可以按照生產區域、空氣環境等情況，完成系統運行狀態的確認。基于生產工藝需求，保障空調系統的運行能夠始終處于合理、安全的狀態，進而達到最佳的控制狀態。因為卷煙工藝在生產的過程中，環境的溫度和濕度一定要達到要求，否則就會影響到正常的生產。因此，空調的控制系統就是同時具備多輸入、輸出的能力，在生產的區域中，需要保障平均的溫、濕度始終處于被控參數的狀態。然而，因為空調系統中的帶有一定的滯后性等特征，所以若要將所有的參數實現統一控制，是很難的。因此，需要提前設計好參數，以此提升控制的成效。若思參數的轉變超過了相應的范圍，那么系統的控制成效就會下降，進而造成PID控制無法達到相應的標準，如圖2所示。

在虛線的框圖中，屬于PID控制器，預設值為r（t），其和被控對象實測值y（t）進行結算，就能夠得到e（t）的具體數值：

e（t）=y（t）-r（t）

因為輸出的是偏差信號，具體包含的是該信號的比例、積分等數據的線性組合，也就是PID控制律：

其中，KP為比例系數;TI為積分時間常數;TD為微分時間常數。

在實踐的過程中，就是為了能夠保障控制系統可以達到標準，通過公式變化的方式，形成差分方程。其中，T進而K分別為采用周期、采用序號，計算公式如下：

將近似表達式方如到PID公式中進行計算：

因為想要將工藝生產中的空調系統控制問題進行處理，需要使用的是模糊控制策略，并且還需要保障PID控制的優化發展，通過提升空調控制系統中的魯棒性等方面對于系統的影響，對于系統中非線性等問題也可以有效解決，進而促進工業空調系統的適應性，實現節能降耗。

PID參數模糊自整定實際上就是為了能夠確定PID參數和e、ec的關系情況，通過運行進而檢測出e、ec的數值。結合模糊控制原理，完成PID參數的調整，進而能夠達到e、ec狀態下，控制參數的各種需求，而且被控制的目標，其本身也需要具備一定的動、靜能力。單純模糊控制若是將偏差及其變化率作為輸入值，那么也就是PD控制模式，其控制動態性較好，但是靜態較差。在工業空調控制系統之中，基本上是多輸入、輸出的系統，而且影響控制因素較多，如溫度、濕度等。所以，工業空調控制系統帶有一定的強時滯等特點。若是單純利用PID控制，其效果并不是很理想。因此，此次的系統設計中結合了模糊控制算法，通過一種參數進行模糊自整定，進而實施PID控制，就可以有效降低超調量。通過時間的調解、系統的振蕩，提升控制能力，并且促進系統控制精確度的提升。

6 結束語

在此項項目之中，是針對動力車間空調系統的運行數據實施計算和分析，進而能夠了解整個系統的運行情況，以此知曉能耗的狀態等方面。通過上述的分析找到系統中問題的所在，特別是關鍵工序中冷、熱量損失等情況。通過針對空調熱回收裝置進行設計，將模糊控制技術和控制系統相互融合，以此保障熱回收裝置等功能能夠更加穩定，還需要提升節能技術的發展，進而保障相同類型的空調能夠達到領先地位。還可以在使用的過程中，達到工藝空調的使用需求，以及減少能源的消耗?；诖舜蔚难芯?，為之后的系統改造、節能提供合理化的意見。

參考文獻

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