房華偉，向有新，覃健興，孫俊峰，趙凡超

廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司柳州卷煙分廠，廣西壯族自治區(qū)柳州市靜蘭路1號(hào) 545005

卷煙生產(chǎn)企業(yè)在卷接過程中大多都采用了集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)，即拆除卷接機(jī)組上的高負(fù)壓風(fēng)機(jī)及配套裝置，將卷接機(jī)組的工藝風(fēng)力供給與除塵有機(jī)結(jié)合起來，能夠有效減少車間噪聲并降低電耗［1］。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，卷煙廠采用DLMC型布袋式除塵器進(jìn)行反吹以抖落布袋煙灰時(shí)，會(huì)使卷接機(jī)組的負(fù)壓瞬間下降400～700 Pa，從而使卷接機(jī)組的質(zhì)量控制系統(tǒng)（原稱“重量控制系統(tǒng)”）無法及時(shí)調(diào)整，直接影響煙支質(zhì)量和煙支吸阻的穩(wěn)定以及煙支空頭率、端部落絲量等工藝指標(biāo)［2］，而目前減少反吹對(duì)集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)負(fù)壓影響的相關(guān)研究甚少。為此，對(duì)集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)的反吹裝置進(jìn)行了改進(jìn)，以期降低反吹對(duì)布袋式除塵器母管負(fù)壓的影響，提高卷接機(jī)組工藝風(fēng)力的穩(wěn)定性。

1 存在問題

以1套布袋式除塵器和除塵風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)4臺(tái)PROTOS卷接機(jī)組為例，集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。煙灰氣體從風(fēng)管進(jìn)入除塵器，經(jīng)布袋過濾后灰塵積附在布袋的外表面，周期性地反向吹入壓縮空氣穿過布袋，使布袋迅速鼓脹，抖落積附在布袋上的煙灰，再通過卸料器將其排出。由于除塵系統(tǒng)母管負(fù)壓保持在－10000 Pa以上，反吹布袋時(shí)瞬間向除塵器通入大量壓縮空氣，導(dǎo)致負(fù)壓急劇下降，現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)記錄4臺(tái)機(jī)組的負(fù)壓下降幅度在400～700 Pa之間［3］，致使卷接機(jī)組的質(zhì)量控制系統(tǒng)無法及時(shí)調(diào)整，從而影響煙支質(zhì)量的穩(wěn)定性。

圖1 集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

2 改進(jìn)方法

2.1 調(diào)整反吹控制參數(shù)

根據(jù)流量與壓力的關(guān)系可知，減少壓縮空氣反吹對(duì)負(fù)壓的影響有2個(gè)途徑：一是降低反吹壓力；二是減少吹氣時(shí)間［4］。因此，結(jié)合DLMC型除塵器設(shè)備說明書給出的參數(shù)，通過正交試驗(yàn)確定最佳反吹壓力為0.5 MPa，吹氣時(shí)間為100 ms。由表1可知，調(diào)整后在保證清灰量無明顯減少（清灰量減少3.4%）的前提下，反吹對(duì)負(fù)壓的影響降低了39.5%。

2.2 改進(jìn)反吹電氣控制線路

由原來同時(shí)打開2組電磁脈沖閥，改為一次打開1組。改進(jìn)前，DLMC型布袋式除塵器只配備1塊GOYEN公司TBMM-10-T時(shí)序控制器線路板，輸出10路信號(hào)，每路信號(hào)同時(shí)控制2組脈沖電磁閥的開閉，見圖2。改進(jìn)后，新增加1塊TBMS-10-T從板，增加了10路輸出信號(hào)，從而使每路信號(hào)只控制1組脈沖電磁閥的開閉，這樣就減少了每次噴入壓縮空氣體積的50%，由此減少了反吹對(duì)負(fù)壓的影響，見圖3。增加反吹時(shí)序控制器線路從板后，需要對(duì)時(shí)序控制器主控制板進(jìn)行設(shè)定，反吹周期為6 s。

表1 反吹壓力和吹氣時(shí)間調(diào)整前后負(fù)壓波動(dòng)數(shù)據(jù)對(duì)比

圖2 除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 新增反吹時(shí)序控制器線路從板接線示意圖

2.3 增加補(bǔ)風(fēng)裝置

新增補(bǔ)風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)見圖4。補(bǔ)風(fēng)裝置正常運(yùn)行時(shí)保持常開，在除塵器反吹時(shí)迅速打開膜片閥，反方向噴出壓縮空氣，反吹結(jié)束后又保持常開。即反吹是瞬間向除塵器內(nèi)吹入大量壓縮氣體，而補(bǔ)風(fēng)裝置可以實(shí)現(xiàn)瞬間減少除塵器的氣體，用以抵消反吹的作用。

圖4 除塵器母管補(bǔ)風(fēng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.3.1 除塵系統(tǒng)母管開口管徑的確定

根據(jù)伯努利方程［5］確定除塵系統(tǒng)母管開口管徑。由于壓縮空氣流量：

式中：P——?dú)怏w絕對(duì)壓強(qiáng)，反吹壓縮空氣為0.6 MPa，除塵負(fù)壓母管為0.09 MPa；ρ——?dú)怏w密度，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下1.29 kg/m3；d——?dú)夤苤睆?，反吹管?0 mm。

因此，相同時(shí)間內(nèi)反吹噴入的壓縮空氣量折算為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，應(yīng)該等于補(bǔ)風(fēng)裝置吸入的氣量：

在理想狀態(tài)下，計(jì)算可得d=103.3 mm?？紤]到工程設(shè)計(jì)中的誤差，最終確定除塵系統(tǒng)母管開口管徑為100 mm。

2.3.2 補(bǔ)風(fēng)裝置控制原理

補(bǔ)風(fēng)裝置中的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥選用德國西門子兩通調(diào)節(jié)閥DN100，型號(hào)VKF46.100；閥門驅(qū)動(dòng)器SQL36.00，閥門開度0～100%可調(diào)；膜片閥采用韓國ASCO脈沖膜片閥DN40，動(dòng)作時(shí)間為毫秒級(jí)；PLC選用美國AB SLC5/04小型可編程控制器［6］；壓縮空氣來源于除塵器反吹系統(tǒng)的氣缸，所使用的壓縮空氣相對(duì)壓力為0.5 MPa。

補(bǔ)風(fēng)裝置控制程序流程見圖5。在外界條件如風(fēng)機(jī)頻率不變情況下，當(dāng)布袋式除塵器運(yùn)行并反吹布袋時(shí)，PLC控制器記錄卷接機(jī)組終端負(fù)壓數(shù)據(jù)P0，同時(shí)計(jì)時(shí)器1開始計(jì)時(shí)，到達(dá)預(yù)先設(shè)定閥值K時(shí)，控制器記錄終端負(fù)壓P1，計(jì)時(shí)器1清零并重新計(jì)時(shí)，直至控制器記錄N個(gè)終端負(fù)壓值P1，P2，……，Pn?？刂破鞑檎页鯬1，P2，……，Pn的最小值 Pmin，并計(jì)算 P0-Pmin，PLC 控制器根據(jù)P0-Pmin的值自動(dòng)調(diào)整輸出給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度指令，使電動(dòng)閥打開時(shí)卷接機(jī)組負(fù)壓下降的幅度等于反吹時(shí)卷接機(jī)組負(fù)壓降低的程度，即Q反吹＝－Q補(bǔ)風(fēng)，同時(shí)配合關(guān)閉補(bǔ)風(fēng)裝置即可保持原系統(tǒng)的風(fēng)量不變［7］。補(bǔ)風(fēng)裝置安裝于除塵器進(jìn)口端，距離卷接機(jī)組超過40 m，可以有效避免波動(dòng)對(duì)卷接機(jī)組產(chǎn)生影響。

圖5 補(bǔ)風(fēng)裝置控制程序流程圖

3 改進(jìn)效果

由圖6可見，改進(jìn)后降低了除塵器反吹時(shí)對(duì)負(fù)壓波動(dòng)的影響，反吹對(duì)負(fù)壓的影響降低至100 Pa，卷接機(jī)組整體負(fù)壓波動(dòng)控制在±100 Pa以內(nèi)，提高了煙支質(zhì)量控制的穩(wěn)定性，保證了卷煙產(chǎn)品品質(zhì)。通過以上改進(jìn)措施，在不改變其他卷煙物理指標(biāo)的前提下，抽檢卷煙的端部落絲量平均值由3.67 mg/支降低至3.42 mg/支，煙支空頭率由改進(jìn)前的1.06%降低至0.98%。

圖6 改進(jìn)前后卷接機(jī)組負(fù)壓歷史曲線圖

［1］王懷杰，張振峰，李國榮，等.卷接設(shè)備集中工藝風(fēng)力與除塵自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.煙草科技，2006（5）：11-12.

［2］國家煙草專賣局.卷煙工藝測(cè)試與分析大綱［M］.成都：四川大學(xué)出版社，2004.

［3］桑金陽，袁國安，張振峰，等.卷接機(jī)組集中工藝風(fēng)力和除塵系統(tǒng)的應(yīng)用［C］//第二屆煙草行業(yè)現(xiàn)代設(shè)備管理及應(yīng)用技術(shù)研討會(huì).昆明：中國設(shè)備管理協(xié)會(huì)，2005：47-49.

［4］岳先領(lǐng)，何佳滿，周一飛，等.燃油管道式烘絲機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)燃油問題的改進(jìn)［J］.煙草科技，2009（2）：34-35.

［5］徐寶東.化工管路設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［6］浙江大學(xué)羅克韋爾自動(dòng)化技術(shù)中心.可編程序控制器系統(tǒng)［M］.杭州：浙江大學(xué)出版社，2000.

［7］陳在平，趙相賓.可編程控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.