降低真空回潮機(jī)生產(chǎn)蒸汽消耗量的優(yōu)化改進(jìn)

姚明笙，陳榮貴，李偉民，鄧永剛，李小林

（紅塔集團(tuán)玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

1 問題分析

在2018烤季中，由于凈管理的落地及等單位對(duì)標(biāo)的要求，經(jīng)玉溪卷煙廠復(fù)烤車間動(dòng)力能源管理員及生產(chǎn)班組操作工統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，車間蒸汽耗能波動(dòng)較大，造成煙葉生產(chǎn)成本高，設(shè)備負(fù)荷大。

真空回潮工序的蒸汽使用能耗，明顯高于其他工序，且蒸汽消耗1號(hào)線（昆船）真空回潮大于2號(hào)線（鞏義）真空回潮，如表1所示。

表1 2019年11月—2020年1月蒸汽耗能統(tǒng)計(jì)表

2 真空回潮機(jī)改進(jìn)前設(shè)備狀況

針對(duì)現(xiàn)有1號(hào)線真空回潮機(jī)的能耗高于2號(hào)線真空回潮機(jī)的不足之處，從設(shè)備構(gòu)造、控制方式差異入手，從以下幾方面開展研究工作。

2.1 1號(hào)線、2號(hào)線真空回潮機(jī)耗能情況統(tǒng)計(jì)

通過MES能源數(shù)據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)2019年11月能源統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得出1號(hào)線真空回潮機(jī)耗能及2號(hào)線真空回潮機(jī)耗能的折線圖，如圖1所示。

由圖1可以看出，1號(hào)線（1號(hào)線真空回潮機(jī)）平均耗能高于2號(hào)線（2號(hào)線真空回潮機(jī)）平均耗能。

圖1 1號(hào)線真空回潮機(jī)耗能及2號(hào)線真空回潮機(jī)日耗能的折線圖

2.2 1號(hào)線、2號(hào)線真空回潮機(jī)生產(chǎn)差異分析

兩條真空回潮線在生產(chǎn)時(shí)間及產(chǎn)量及煙葉等級(jí)一致的情況下，1號(hào)線耗能高于2號(hào)線耗能，故造成蒸汽消耗差異的問題應(yīng)該來自控制方式或設(shè)備問題等方面。

2.3 1號(hào)線、2號(hào)線真空回潮機(jī)設(shè)備及控制差異分析

抽空原理：當(dāng)抽真空系統(tǒng)開始工作時(shí)，工作蒸汽從水蒸汽噴射泵的噴嘴中高速噴出，由于引射作用，與泵聯(lián)通的箱體內(nèi)的氣體被抽出，箱體內(nèi)的壓力下降，當(dāng)達(dá)到工藝要求的真空度值時(shí)(溫度達(dá)到真空度對(duì)應(yīng)的溫度值或者達(dá)到要求的壓力值時(shí))停止抽真空。

增濕原理：增濕系統(tǒng)在抽真空停止后瞬時(shí)加入，增濕水汽通過噴嘴混合后形成霧化好的水汽混合物進(jìn)入真空箱體。由于煙片內(nèi)部空氣已被抽光，汽水混合物的穿透力極強(qiáng)，可以直接滲透到煙片內(nèi)部，使煙片得到充分的回潮。

對(duì)濱海白首烏及其近緣種藥用植物的54個(gè)樣品的ITS2 序列分析發(fā)現(xiàn)，所有實(shí)驗(yàn)樣本的PCR擴(kuò)增及測(cè)序成功率均為100%，序列獲得率（有效序列比例）亦為100%，經(jīng)1.0%瓊脂糖凝膠電泳得到PCR擴(kuò)增電泳圖（圖1），擴(kuò)增效果較好，條帶較亮，沒有拖尾現(xiàn)象，ITS2序列均在500 bp左右。

當(dāng)溫度或壓力達(dá)到工藝要求的值時(shí)(加入的水分達(dá)到工藝要求時(shí))，停止增濕，轉(zhuǎn)入下一次抽真空，重復(fù)上述過程。當(dāng)煙片滿足工藝要求后，整個(gè)真空回潮處理過程結(jié)束。下頁圖2、圖3分別為2號(hào)線真空回潮機(jī)及1號(hào)線真空回潮機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)分析。

圖2 2號(hào)線真空回潮機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)

圖3 1號(hào)線真空回潮機(jī)管路系統(tǒng)

結(jié)論：1號(hào)線真空回潮機(jī)與2號(hào)線真空回潮機(jī)均采用噴射真空泵，達(dá)到抽真空的目的，其影響抽真空效能的因素有兩個(gè)，即蒸汽壓力與噴射管徑。

通過測(cè)量分析，1號(hào)線與2號(hào)線蒸汽壓力一致（均來自動(dòng)力同一根管道）；1號(hào)線與2號(hào)線真空回潮機(jī)采用的泵，噴射管徑壓速比相差很小（1號(hào)線0.023，2號(hào)線0.028）。

故設(shè)備的機(jī)械構(gòu)造上不可能造成如此大的蒸汽耗能差異。

從1號(hào)線真空回潮機(jī)及2號(hào)線真空回潮機(jī)控制邏輯方面進(jìn)行分析，如圖4、圖5所示。

圖4 1號(hào)真空回潮機(jī)控制邏輯

圖5 2號(hào)真空回潮機(jī)壓力控制邏輯

結(jié)論：從以上調(diào)查可知，在真空回潮的2、3階段1號(hào)線真空回潮機(jī)控制方式與2號(hào)線真空回潮機(jī)控制方式存在不同。

進(jìn)一步調(diào)查2019年11月（剔除試機(jī)、故障停機(jī)等導(dǎo)致的1號(hào)線與2號(hào)線真空回潮機(jī)運(yùn)行時(shí)間不匹配的日期），1號(hào)線真空回潮機(jī)與2號(hào)線真空回潮機(jī)在各個(gè)階段耗能情況。

1號(hào)線真空回潮機(jī)在第1階段能耗基本一致相差僅為4.6%，2階段能耗高于2號(hào)線約55.2%，三階段高于2號(hào)線真空回潮機(jī)約59.3%，所以導(dǎo)致真空回潮機(jī)耗能多的癥結(jié)為1號(hào)線真空回潮機(jī)第2、3階段耗能高。

3 真空回潮機(jī)優(yōu)化改進(jìn)措施

3.1 改進(jìn)點(diǎn)一：設(shè)計(jì)PLC壓控模式（2號(hào)線模式），更改PLC控制邏輯

圖6 1號(hào)真空回潮機(jī)蒸汽分配模式

圖7 1號(hào)真空回潮機(jī)抽空壓強(qiáng)分配圖

通過研究發(fā)現(xiàn)，1號(hào)線真空回潮機(jī)與2號(hào)線真空回潮機(jī)均采用噴射真空泵，噴射真空泵的原理如圖8所示，進(jìn)行抽真空，其影響抽真空效能的因素有兩個(gè)，既蒸汽壓力與噴射管徑。

從而進(jìn)一步通過測(cè)量分析發(fā)現(xiàn)：1號(hào)線與2號(hào)線蒸汽壓力均來自動(dòng)力鍋爐供應(yīng)且管道無堵塞，其壓力一致；1號(hào)線與2號(hào)線真空回潮機(jī)采用的二級(jí)泵、一級(jí)泵噴射管徑壓速比相差很小，如圖9所示。

圖9 噴射壓速比情況

首先查閱2號(hào)線真空回潮PLC程序，了解兩條真空回潮線的控制區(qū)別。發(fā)現(xiàn)1號(hào)線真空回潮機(jī)原來的控制過程為：

1）在抽空階段中,當(dāng)實(shí)際箱體溫度≤設(shè)定的抽真空溫度12℃時(shí)，抽空結(jié)束，進(jìn)入下一階段回潮。

2）在回潮階段中，實(shí)際箱體溫度≥設(shè)定的蒸濕溫度25℃時(shí)，回潮結(jié)束，進(jìn)入下一階段反抽。

編寫壓力控制模式PLC程序：

1）在1號(hào)線回潮機(jī)程序的“FC5”塊的26梯段添加了一次蒸濕完成常閉點(diǎn)“m15.3”。

2）根據(jù)2號(hào)線真空回潮程序編寫1號(hào)線真空回潮程序。修改后的1號(hào)線真空回潮機(jī)抽空控制如下：

啟動(dòng)泵、三級(jí)泵抽空→真空度<-60 kPa時(shí)→啟動(dòng)二級(jí)泵抽空，同時(shí)停止啟動(dòng)泵→真空度<-70 kPa時(shí)→啟動(dòng)一級(jí)泵抽空。

3.2 改進(jìn)點(diǎn)二：修改PLC程序?qū)崿F(xiàn)2、3階段的泵體自動(dòng)關(guān)閉

1）設(shè)計(jì)關(guān)閉泵體后的控制模式流程。參照2號(hào)線真空回潮機(jī)控制流程，繪制了新的1號(hào)線真空回潮機(jī)控制流程圖。

2）編寫自動(dòng)關(guān)閉泵體PLC控制程序。小組根據(jù)流程圖，使用三級(jí)泵與啟動(dòng)泵完成第一階段抽真空，抽空完畢后立即關(guān)閉三級(jí)泵與啟動(dòng)泵蝶閥，既使用二級(jí)泵完成第二階段抽真空。圖10為自動(dòng)關(guān)閉第二階段泵體的一號(hào)線真空回潮PLC控制程序（部分節(jié)選）；使用二級(jí)泵與一級(jí)泵完成第三階段抽真空。

圖10 第二階段泵體自動(dòng)關(guān)閉控制程序

3）編寫完善上位操作監(jiān)控畫面。首先修改真空回潮機(jī)WINCCFlex觸摸屏程序，設(shè)計(jì)了壓力控制模式上位界面，同時(shí)保留溫度控制界面如圖11所示。

圖11 上位監(jiān)控軟件改進(jìn)后

操作方法：選擇壓力控制模式后進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置畫面，在抽空停止壓力處輸入數(shù)值（有上下限提示），進(jìn)入下一步；在蒸濕停止壓力處輸入數(shù)值（有上下限提示），完成參數(shù)設(shè)置。

4 真空回潮機(jī)設(shè)備改進(jìn)后應(yīng)用效果

根據(jù)上述對(duì)策實(shí)施后，從新烤季開始的2020年11月16日—12月11日近1個(gè)月，一號(hào)線真空回潮蒸汽能耗情況如下頁圖12所示。

圖12 2019年11月與2020年12月1號(hào)真空回潮蒸汽耗能對(duì)比

經(jīng)核查MES及修理工跟班記錄得知，異常點(diǎn)為1號(hào)線真空回潮蝶閥關(guān)閉到位信號(hào)線接觸不良，使得抽空時(shí)間變長(zhǎng)，蒸汽能耗增高，屬于可控異常。

故可以看出1號(hào)線真空回潮機(jī)平均蒸汽耗量為17.56 t/日，較原值26.58 t/日下降34%。

5 結(jié)語

通過對(duì)比兩線真空回潮機(jī)設(shè)備存在的差異，并對(duì)1號(hào)線真空回潮機(jī)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，設(shè)備改進(jìn)后蒸汽消耗同比原設(shè)備生產(chǎn)下降34%，設(shè)備改進(jìn)效果顯著。切實(shí)結(jié)合工廠節(jié)能降耗要求，著力工廠品牌產(chǎn)品力提升工程。