降低真空回潮機生產蒸汽消耗量的優化改進

姚明笙，陳榮貴，李偉民，鄧永剛，李小林

（紅塔集團玉溪卷煙廠，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標的要求，經玉溪卷煙廠復烤車間動力能源管理員及生產班組操作工統計發現，車間蒸汽耗能波動較大，造成煙葉生產成本高，設備負荷大。

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號線（昆船）真空回潮大于2號線（鞏義）真空回潮，如表1所示。

表1 2019年11月—2020年1月蒸汽耗能統計表

2 真空回潮機改進前設備狀況

針對現有1號線真空回潮機的能耗高于2號線真空回潮機的不足之處，從設備構造、控制方式差異入手，從以下幾方面開展研究工作。

2.1 1號線、2號線真空回潮機耗能情況統計

通過MES能源數據調查統計2019年11月能源統計數據，得出1號線真空回潮機耗能及2號線真空回潮機耗能的折線圖，如圖1所示。

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

圖1 1號線真空回潮機耗能及2號線真空回潮機日耗能的折線圖

2.2 1號線、2號線真空回潮機生產差異分析

兩條真空回潮線在生產時間及產量及煙葉等級一致的情況下，1號線耗能高于2號線耗能，故造成蒸汽消耗差異的問題應該來自控制方式或設備問題等方面。

2.3 1號線、2號線真空回潮機設備及控制差異分析

抽空原理：當抽真空系統開始工作時，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，與泵聯通的箱體內的氣體被抽出，箱體內的壓力下降，當達到工藝要求的真空度值時(溫度達到真空度對應的溫度值或者達到要求的壓力值時)停止抽真空。

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

對濱海白首烏及其近緣種藥用植物的54個樣品的ITS2 序列分析發現，所有實驗樣本的PCR擴增及測序成功率均為100%，序列獲得率（有效序列比例）亦為100%，經1.0%瓊脂糖凝膠電泳得到PCR擴增電泳圖（圖1），擴增效果較好，條帶較亮，沒有拖尾現象，ITS2序列均在500 bp左右。

當溫度或壓力達到工藝要求的值時(加入的水分達到工藝要求時)，停止增濕，轉入下一次抽真空，重復上述過程。當煙片滿足工藝要求后，整個真空回潮處理過程結束。下頁圖2、圖3分別為2號線真空回潮機及1號線真空回潮機設備結構分析。

圖2 2號線真空回潮機設備結構

圖3 1號線真空回潮機管路系統

結論：1號線真空回潮機與2號線真空回潮機均采用噴射真空泵，達到抽真空的目的，其影響抽真空效能的因素有兩個，即蒸汽壓力與噴射管徑。

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

故設備的機械構造上不可能造成如此大的蒸汽耗能差異。

從1號線真空回潮機及2號線真空回潮機控制邏輯方面進行分析，如圖4、圖5所示。

圖4 1號真空回潮機控制邏輯

圖5 2號真空回潮機壓力控制邏輯

結論：從以上調查可知，在真空回潮的2、3階段1號線真空回潮機控制方式與2號線真空回潮機控制方式存在不同。

進一步調查2019年11月（剔除試機、故障停機等導致的1號線與2號線真空回潮機運行時間不匹配的日期），1號線真空回潮機與2號線真空回潮機在各個階段耗能情況。

1號線真空回潮機在第1階段能耗基本一致相差僅為4.6%，2階段能耗高于2號線約55.2%，三階段高于2號線真空回潮機約59.3%，所以導致真空回潮機耗能多的癥結為1號線真空回潮機第2、3階段耗能高。

3 真空回潮機優化改進措施

3.1 改進點一：設計PLC壓控模式（2號線模式），更改PLC控制邏輯

圖6 1號真空回潮機蒸汽分配模式

圖7 1號真空回潮機抽空壓強分配圖

通過研究發現，1號線真空回潮機與2號線真空回潮機均采用噴射真空泵，噴射真空泵的原理如圖8所示，進行抽真空，其影響抽真空效能的因素有兩個，既蒸汽壓力與噴射管徑。

從而進一步通過測量分析發現：1號線與2號線蒸汽壓力均來自動力鍋爐供應且管道無堵塞，其壓力一致；1號線與2號線真空回潮機采用的二級泵、一級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號線真空回潮PLC程序，了解兩條真空回潮線的控制區別。發現1號線真空回潮機原來的控制過程為：

1）在抽空階段中,當實際箱體溫度≤設定的抽真空溫度12℃時，抽空結束，進入下一階段回潮。

2）在回潮階段中，實際箱體溫度≥設定的蒸濕溫度25℃時，回潮結束，進入下一階段反抽。

編寫壓力控制模式PLC程序：

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

2）根據2號線真空回潮程序編寫1號線真空回潮程序。修改后的1號線真空回潮機抽空控制如下：

啟動泵、三級泵抽空→真空度<-60 kPa時→啟動二級泵抽空，同時停止啟動泵→真空度<-70 kPa時→啟動一級泵抽空。

3.2 改進點二：修改PLC程序實現2、3階段的泵體自動關閉

1）設計關閉泵體后的控制模式流程。參照2號線真空回潮機控制流程，繪制了新的1號線真空回潮機控制流程圖。

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

圖10 第二階段泵體自動關閉控制程序

3）編寫完善上位操作監控畫面。首先修改真空回潮機WINCCFlex觸摸屏程序，設計了壓力控制模式上位界面，同時保留溫度控制界面如圖11所示。

圖11 上位監控軟件改進后

操作方法：選擇壓力控制模式后進入參數設置畫面，在抽空停止壓力處輸入數值（有上下限提示），進入下一步；在蒸濕停止壓力處輸入數值（有上下限提示），完成參數設置。

4 真空回潮機設備改進后應用效果

根據上述對策實施后，從新烤季開始的2020年11月16日—12月11日近1個月，一號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號真空回潮蒸汽耗能對比

經核查MES及修理工跟班記錄得知，異常點為1號線真空回潮蝶閥關閉到位信號線接觸不良，使得抽空時間變長，蒸汽能耗增高，屬于可控異常。

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

5 結語

通過對比兩線真空回潮機設備存在的差異，并對1號線真空回潮機進行優化改進，設備改進后蒸汽消耗同比原設備生產下降34%，設備改進效果顯著。切實結合工廠節能降耗要求，著力工廠品牌產品力提升工程。