工业设计论文负压检测装置在烘丝排潮系统中的应用

　　在热风循环正压大小一定的情况下，薄板烘丝机排潮风机转速与烘后含水率存在一定对应关系，即风机转速越高，排潮管道内负压绝对值越大，经过烘丝机后烟丝含水率越低；反之，即排潮风机转速越小，排潮管道内负压绝对值越小，经过烘丝机后烟丝含水率越高；由此可见薄板烘丝机烘后烟丝含水率与排潮管道内负压值呈现负相关性。中央控制系统在调节过程中，监控画面只显示风门的实际开度，而对应的负压不能被检测和显示出来，给调节、优化参数带来困难。

　　2.负压检测装置方案设计

　　通过对负压检测仪测试的数据分析表明，烘丝机筒体内的负压稳定性直接关系到出口水分的稳定性。为解决筒体负压变化对烘丝机烟丝内在感官质量的影响，方案对排潮负压检测进行研制。

　　一是在薄板烘丝机筒体后室安装负压检测器件，检测筒体内压力的变化；负压检测仪将检测到的压力信号通过D/A转换器输出到显示面板上，负压检测仪显示面板安装在烘丝机上方，便于现场观察。

　　二是将负压检测仪模拟量信号通过信号线接入到现场总线SiemensET200S子站箱，与模拟量输入模块相连，通过STEP-7软件组态，负压值通过程序可读取，并参与自动控制，稳定控制烘丝机生产过程中的排潮负压，实现烘丝机在优化参数条件下稳定运行，从而保证出口烟丝含水率达到要求的前提下，稳定烘丝机筒体温度，感官质量也保持稳定，同时也会延长除尘器的布袋的使用时间，提高生产效率，降低生产成本。

　　2.1负压检测装置安装设计

　　在薄板烘丝机筒体后室，距排潮滤网800mm，侧边开一个孔径为30mm的负压检测孔，将孔径为28mm的负压管一端插入到负压检测孔，负压管末端连接过滤装置，防止堵塞，影响显示数据的真实性。负压管另一端接到负压计负压输入口，负压计通过内部控制元件D/A转换在现场LED显示面板上输出负压大小，便于巡检人员查看数据变化。

　　2.2负压检测与中控服务器通讯

　　制丝车间管控系统架构为LAN/FIELDBUSXF结构，分为最高层的数据库系统、中间层的监控软件和最低层的电控系统（PLC控制程序），完成控制系统的人机交互接口，集中控制操作、监视，设备运行状况显示，数据采集参数设备等功能。S7-400系统PLC作为直接控制设备的主控制器，（PROFIBUS）现场总线将各处的智能设备互连，PLC与PLC之间通过工业以太网交换信息，达到分布式控制的目的。同时各PLC通过OSM挂入100M光纤冗余环网连接，以达到网络自愈性功能好，具有生存力强，网络传输稳定和可靠性高的要求。

　　2.3负压控制数学模型

　　薄板烘丝机控制系统在顺流模式下稳定热风温度，通过控制薄板温度来调控烟丝的脱水量，保持出口水份曲线的平滑。

　　要得到薄板温度就需要知道脱水量、温度平台、干燥系数和调节温度。烟丝在进出烘丝机的过程中只散失了水份，烟丝本身并没有损失。就可以根据进出口水份和烟丝称流量计算出脱水量。

　　脱水量=称流量×（入口水份-出口设定水份）/（1-出口设定水份）

　　实际操作中只需在出口水份达到工艺要求并稳定的情况下，将系统自动记录的脱水量和薄板温度填入相应的空格内，点击运算即可得出温度平台和干燥系数。调节温度由出口水份PID控制器根据出口水份设定值与出口水份实际值，自动算出CV值再乘以水份系数。水份系数经验设定，是决定调节温度范围和速率的一个常数。至此计算薄板温度的未知量已全部得出，即可算出烘燥烟丝所需的薄板温度。

　　根据薄板烘丝机控制系统原理，建立负压控制数学模型。负压设定值SP计算公式：

　　SP=K1×（PVt-SPt）+K2×SP1

　　式中，K1=温度偏差系数；PVt=薄板温度实际值；SPt=薄板温度标准值；K2=排潮系数；SP1=负压基本值。

　　根据薄板实际温度与标准温度做比较，来调节负压值的大小，从而稳定薄板温度在标准范围内波动，避免为保证出口含水率指标，调高或降低薄板温度的控制模式。其中K1、K2值可通过上位机调整。

　　2.4负压PID程序控制

　　根据负压数学模型的建立，将负压信号参与自动控制，通过PLC程序控制，与薄板温度耦合，确定负压设定值。当薄板温度在±2℃范围内波动时，设定负压值维持不变；当薄板温度实际值高于标准温度2℃及以上时，负压设定值根据计算公式减小，排潮风机频率逐渐调大，排潮量增加，从而保证出口含水率稳定；反之，负压设定值增大，排潮风机频率逐渐调小，排潮量减少，在薄板温度许可范围内稳定出口含水率。

　　3.应用效果分析

　　（1）安装方便：

　　压检测装置体积小，安装灵活，不会对薄板烘丝机本体造成破坏就可以直接安装，敷设的信号电缆只要具有屏蔽功能即可。

　　（2）节约成本，降低能耗：

　　薄板烘丝机排潮系统负压检测装置自身具有（4-20）mA输出信号，可以与薄板控制系统的总线通信，集成在现有总线网络上，不需要其它资金投入；另外，以负压设定值为中心的排潮控制系统，对排潮风机转速进行灵活调整，避免风机固定转速控制造成的能耗浪费，降低能源消耗，同时，延长除尘布袋的使用寿命，降低更换成本。

　　（3）预警功能：

　　负压检测装置及优化的温度传感控制数据能够通过PLC控制系统与中控控制系统通信，监测数据以可视化方式在控画面上显示，并与运行数据相比对，固化参数范围，超出范围时在中控画面上出现红色闪烁报警，提醒操作人员作出判断，通知现场巡视人员进行确认，必要时通知维修人员对异常信息进行确认，达到指导维修的目的。

　　参考文献

　　[1]叶春文，等.烘丝工艺参数对卷烟感官质量的影响[J].烟草科技，2005，11.

　　[2]陈守义.CTD气流式烘丝机排潮装置优化应用[J].硅谷，2012，18.