王忠燕 于文艷

引言

針對(duì)增溫增濕設(shè)備RCC的熱風(fēng)回路，在某些特定時(shí)刻不能很好反映煙絲的真實(shí)溫度，指導(dǎo)工藝生產(chǎn)加工需要的現(xiàn)實(shí)和滾筒類(lèi)加工設(shè)備熱交換器-循環(huán)風(fēng)管路的典型案例，對(duì)應(yīng)實(shí)施了本改造，即：增設(shè)滾筒出口測(cè)溫儀器，并連接到PLC，實(shí)現(xiàn)雙路控制、相互對(duì)照、函數(shù)補(bǔ)償。本改造措施針對(duì)性實(shí)用性極強(qiáng)，完全解決了RCC熱交換器-循環(huán)風(fēng)管路存在的問(wèn)題，減小了加工偏差，更加吻合工藝要求，切實(shí)提高了RCC系統(tǒng)的熱風(fēng)工藝控制精度。RCC全名Return Conditioning Cylinder，即熱風(fēng)循環(huán)式煙絲回潮機(jī)。目前，我廠的RCC設(shè)備為英國(guó)狄更生公司進(jìn)口，其主要作用是對(duì)煙絲進(jìn)行自動(dòng)增溫增濕，為后續(xù)加工工序服務(wù)，其主體結(jié)構(gòu)包括：筒體和驅(qū)動(dòng)電機(jī)、熱交換器和熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)、測(cè)溫?zé)犭娕?、帶水箱的加水控制管路等，入口水?8%增濕至出口水分32%的煙絲加工過(guò)程，熱風(fēng)溫度可控范圍在55～75℃（目前，根據(jù)我廠工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求其熱風(fēng)溫度為65℃）。我廠RCC設(shè)備投入運(yùn)行以來(lái)，總體運(yùn)行穩(wěn)定，但也存在某些情況下設(shè)備不能精確的發(fā)揮其作用和性能，影響工藝控制精度，其中以熱交換器-循環(huán)風(fēng)管路最為典型。尤其在近期，現(xiàn)今高檔煙研發(fā)，RCC批次生產(chǎn)需求增多，在這種情況下嚴(yán)重影響了設(shè)備熱風(fēng)控制精度，進(jìn)而影響了工藝質(zhì)量。

1.循環(huán)風(fēng)回路的主要結(jié)構(gòu)及功能簡(jiǎn)介

由于滾筒加工方式為筒兩端旋轉(zhuǎn)進(jìn)出料，利用內(nèi)腔環(huán)境改善產(chǎn)品溫濕度。所以循環(huán)風(fēng)設(shè)置布局采用典型的蒸汽熱交換器-熱風(fēng)風(fēng)機(jī)構(gòu)造。即：熱風(fēng)在滾筒內(nèi)順流循環(huán)，攜帶的雜質(zhì)通過(guò)可拆卸清潔的篩網(wǎng)過(guò)濾，通過(guò)熱風(fēng)使煙絲增溫增濕更充分，滿(mǎn)足工藝加工要求，其中熱風(fēng)風(fēng)溫的測(cè)溫?zé)犭娕疾贾迷跐L筒循環(huán)風(fēng)的外管路上。在控制方面，熱電偶采集的模擬量通過(guò)程序換算為實(shí)數(shù)，PLC比對(duì)計(jì)算熱電偶采集實(shí)際溫度值和工藝要求設(shè)定值之差，通過(guò)S7程序中的FB41功能塊，調(diào)節(jié)熱交換器蒸汽開(kāi)度閥大小，從而控制進(jìn)入熱交換器蒸汽流量大小，在恒速風(fēng)機(jī)的作用下，調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度升降，使加工溫度滿(mǎn)足工藝要求。需要注意的是，在循環(huán)風(fēng)外管路的熱電偶探頭位置，以及整個(gè)循環(huán)風(fēng)回路，并沒(méi)有設(shè)置排潮裝置，因此整個(gè)熱風(fēng)管路攜帶的滾筒內(nèi)潮濕的氣體是循環(huán)作用并再次被煙絲吸收的，因此稱(chēng)為再循環(huán)風(fēng)管路。此管路另一作用是生產(chǎn)時(shí)，一定溫度的熱風(fēng)可以折算為一定數(shù)值的煙絲增濕能力，起到補(bǔ)償加水作用。PLC為了避免加水回路向滾筒加水過(guò)度造成水分過(guò)大，程序內(nèi)充分考慮了這一點(diǎn)，做出了加水補(bǔ)償。因?yàn)闊犸L(fēng)回路的精確控制，不僅僅作用于熱風(fēng)指數(shù)，也會(huì)間接影響加水精度。

2.改造原因及現(xiàn)狀

我廠RCC設(shè)備進(jìn)口于2007年，以當(dāng)時(shí)的品牌生產(chǎn)情況，結(jié)構(gòu)檔次偏低，同牌號(hào)之間經(jīng)常不間斷生產(chǎn)，設(shè)備連續(xù)運(yùn)行，因此會(huì)掩蓋一些問(wèn)題現(xiàn)象，基本可以滿(mǎn)足要求?，F(xiàn)在我廠提出精細(xì)化加工和異地同質(zhì)化加工要求，本設(shè)備負(fù)責(zé)的加工品牌越來(lái)越多，很多新品牌要求工藝精度很高，且要求全過(guò)程精準(zhǔn)控制，于是就暴露出現(xiàn)了以下問(wèn)題：保養(yǎng)后初次生產(chǎn)或者平時(shí)料頭生產(chǎn)時(shí)，滾筒內(nèi)溫度非常低，通常蒸汽入熱交換器需要提供極大的流量才能滿(mǎn)足工藝要求，但是當(dāng)生產(chǎn)5分鐘后，滾筒內(nèi)環(huán)境溫度已經(jīng)足夠了，蒸汽入熱交換器流量會(huì)相應(yīng)降低，其實(shí)在這個(gè)過(guò)程中，出料端煙絲溫度有一個(gè)大起大落過(guò)程，對(duì)于工藝要求的精確控制非常不利，而且在現(xiàn)有的情況下，很難進(jìn)行有效的控制調(diào)節(jié)，或者管路控制改造，如采用飽和蒸汽壓力-溫度換算等控制方式，造價(jià)比較高，而且進(jìn)口設(shè)備此處結(jié)構(gòu)緊湊不易于安裝實(shí)施。

3.改造措施

3.1紅外測(cè)溫基礎(chǔ)：

任何物體都有紅外輻射，輻射強(qiáng)度隨著溫度的變化而變化，紅外測(cè)溫使用的熱輻射中的波長(zhǎng)范圍為1μm-20μm.物體的輻射強(qiáng)度取決于物體的材料，一般用發(fā)射率來(lái)表征各種材料的發(fā)射紅外輻射的特性。

3.2紅外測(cè)溫儀功能與組成：

紅外測(cè)溫儀是一種光電子傳感器，它接受紅外輻射并將其轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的電信號(hào)，主要包括以下組成

透鏡--光譜濾波器--探測(cè)器--電子線路

3.3主要技術(shù)要素：

發(fā)射率：是指表征物體向外發(fā)射紅外輻射強(qiáng)度大小的參數(shù)。發(fā)射率的取值范圍可以從0-100%，通常我們說(shuō)的黑體是指發(fā)射率為1.0的理想輻射源，而鏡子的發(fā)射率為0.1，如果紅外測(cè)溫儀測(cè)量溫度時(shí)，選擇的發(fā)射率過(guò)高，測(cè)溫儀顯示的的溫度將低于被測(cè)目標(biāo)的真實(shí)溫度。低發(fā)射率（反光表面）物體由于其他外輻射的干擾或背景目標(biāo)而易造成測(cè)量誤差，在這種情況下，要減少測(cè)量誤差，要非常仔細(xì)的安裝且保護(hù)探頭避開(kāi)反射的輻射源。實(shí)際材料的發(fā)射率取決于下列因素：

--溫度--測(cè)量角度--表面的幾何形狀--材料厚度--材料的表面結(jié)構(gòu)--測(cè)量的光譜范圍--透射率（如薄膜）

3.4具體改造實(shí)施：

我們?cè)跐L筒煙絲出口處，安裝雷泰紅外測(cè)溫儀，利用紅外線經(jīng)過(guò)煙絲吸收-反射作用，直接檢測(cè)煙絲出口溫度，從而克服原有循環(huán)風(fēng)回路的先天性控制缺陷，而原循環(huán)風(fēng)測(cè)溫控制回路仍然保留。在控制方面，原循環(huán)風(fēng)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)和新式雷泰紅外測(cè)溫儀同時(shí)采集數(shù)據(jù)，當(dāng)生產(chǎn)開(kāi)始時(shí)，前5分鐘，使用新式紅外測(cè)溫儀控制，之后平滑過(guò)渡到原控制方式。在應(yīng)用方面，兩套系統(tǒng)相互比對(duì)，除去料頭料尾階段，差值過(guò)大，則出現(xiàn)報(bào)警，會(huì)提示相關(guān)維修人員前來(lái)校對(duì)。且雙系統(tǒng)可以自由切換控制，一套系統(tǒng)的控制出現(xiàn)問(wèn)題，可以直接切換到另一套系統(tǒng)控制，這樣避免了生產(chǎn)中斷和故障時(shí)間。

4.改造效果

成果達(dá)到的主要技術(shù)指標(biāo)（改造前、后對(duì)比）改造前：原熱電偶測(cè)得的物料溫度屬于間接測(cè)量換算，在生產(chǎn)特定階段，熱量散失較多，出口溫度與熱風(fēng)溫度相差高達(dá)7-10度，且波動(dòng)比較大，且受季節(jié)因素影響，工藝規(guī)范上制定出口溫度指標(biāo)比較困難。改造后：紅外測(cè)溫儀測(cè)得物料溫度直接作用于實(shí)物，熱量散失較少，比較接近滾筒內(nèi)的實(shí)際料溫，出口溫度與熱風(fēng)溫度相差1-3度，且穩(wěn)定性好，基本不受季節(jié)影響。上述改造完成后，原控制系統(tǒng)不變，不影響操作習(xí)慣，對(duì)于生產(chǎn)自動(dòng)化控制毫無(wú)影響。彌補(bǔ)了循環(huán)風(fēng)控制回路的先天性不足，雙系統(tǒng)相互比對(duì)冗余切換，減少故障保證工藝標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到了更精準(zhǔn)高效科學(xué)的效果。