烤機(jī)風(fēng)機(jī)頻率自動(dòng)切換功能的實(shí)現(xiàn)

徐 超　顧 晶　蔡學(xué)忠　盧保高

摘 要：為充分挖掘節(jié)能降耗空間，筆者結(jié)合一線復(fù)烤烤機(jī)工藝生產(chǎn)過(guò)程，考慮當(dāng)預(yù)熱溫度達(dá)到時(shí)，在烤機(jī)沒(méi)有進(jìn)料之前，使預(yù)熱啟動(dòng)后的14臺(tái)風(fēng)機(jī)由高頻率運(yùn)行方式切換并保持一定低頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，生產(chǎn)條件滿足后，風(fēng)機(jī)頻率再次切換至正常生產(chǎn)頻率，以此達(dá)到降低能耗的目的。

關(guān)鍵詞：節(jié)能降耗;風(fēng)機(jī);頻率

中圖分類(lèi)號(hào)：TS44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）35-0076-03

The Realization of the Automatic Frequency Switch

Function of the Toaster Fan

XU Chao GU Jing CAI Xuezhong LU Baogao

（Honghe Cigarette Factory， Hongyunhonghe Group，Mile Yunnan 652399）

Abstract： In order to fully explore the space of energy saving and consumption reduction， the author? combined with the production process of the first-line redrying toaster， considers that when the preheating temperature reaches， before the toaster does not feed， the 14 fans after the preheating start shall be switched from the high-frequency operation mode and keep a certain low-frequency operation. When the production conditions meet， the fan frequency shall be switched to the normal production frequency again， so as to achieve the goal of energy conservation .

Keywords： energy saving and consumption reduction;fan;frequency

1 研究背景

復(fù)烤工段設(shè)備由緩儲(chǔ)柜、控制型電子稱(chēng)、葉片烤機(jī)組成，對(duì)葉片進(jìn)行針對(duì)性加工。而煙葉復(fù)烤流程為葉片經(jīng)打葉匯集皮帶送到緩儲(chǔ)柜，橫跑車(chē)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將葉片呈S形布到直跑車(chē)，直跑車(chē)以垂直布料的方式將葉片送入緩儲(chǔ)柜內(nèi)。當(dāng)預(yù)熱溫度、生產(chǎn)條件滿足要求時(shí)，緩儲(chǔ)柜內(nèi)的葉片經(jīng)皮運(yùn)機(jī)、控制型電子稱(chēng)、刮板喂料機(jī)、倉(cāng)式喂料機(jī)均勻穩(wěn)定地被送入葉片復(fù)烤機(jī)，干燥、冷卻、回潮處理后，把溫度、水分符合工藝要求的葉片送入打包工序[1]。

通過(guò)對(duì)烤機(jī)工藝生產(chǎn)和運(yùn)行模式進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤與分析發(fā)現(xiàn)，一線烤機(jī)在早班預(yù)熱達(dá)到設(shè)定溫度至緩儲(chǔ)柜出料到達(dá)烤機(jī)入口處，大約還有5min的間隔時(shí)間（見(jiàn)圖1和圖2）。其間有干燥區(qū)的7臺(tái)7.5kW（M1、M2、M3、M4、M5、M6、M31）和4臺(tái)11kW（M7、M8、M9、M10）電機(jī)，冷卻區(qū)的2臺(tái)11kW（M11、M12）電機(jī)及1臺(tái)5.5kW（M19）排潮風(fēng)機(jī)一直處于高頻率運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行頻率保持在48Hz左右，這就造成電能浪費(fèi)。

圖1 生產(chǎn)流程

圖2 溫度、PID趨勢(shì)

2 對(duì)功能完善的思考

第一，當(dāng)烤機(jī)預(yù)熱溫度達(dá)到后，將所有風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率降到低頻，其間是否會(huì)導(dǎo)致干燥區(qū)溫度降低，影響烤機(jī)頭料的烘烤效果？針對(duì)此問(wèn)題，早班生產(chǎn)期間，當(dāng)預(yù)熱溫度達(dá)到后，先對(duì)局部的風(fēng)機(jī)頻率進(jìn)行人為降頻操作測(cè)試，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常情況后，再次將14臺(tái)風(fēng)機(jī)全部降至低頻運(yùn)行操作。多天實(shí)驗(yàn)證明，在烤機(jī)預(yù)熱溫度達(dá)到后，風(fēng)機(jī)頻率降低不會(huì)造成烤機(jī)內(nèi)部預(yù)熱后溫度降低，且烤機(jī)內(nèi)部溫度比高頻率運(yùn)行期間略有升高[2]。

第二，如何做到根據(jù)烤機(jī)的物料狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行頻率的自動(dòng)切換，保證生產(chǎn)穩(wěn)定控制？對(duì)于一線烤機(jī)干燥風(fēng)機(jī)，其需要在什么情況下處于低頻運(yùn)行，才不會(huì)影響內(nèi)部煙葉烘烤效果？主要有以下幾種情況：在烤機(jī)早班預(yù)熱溫度達(dá)到且煙葉又沒(méi)有到達(dá)烤機(jī)入口期間;或在物料換級(jí)期間烤機(jī)待料運(yùn)行;或是夜班生產(chǎn)結(jié)束風(fēng)機(jī)保持運(yùn)行且干燥區(qū)內(nèi)部無(wú)煙葉時(shí)，均可實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的降頻運(yùn)行。當(dāng)烤機(jī)入口的喂料提升底帶有煙，檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)連續(xù)被煙葉遮擋觸發(fā)15s后，才會(huì)自動(dòng)將風(fēng)機(jī)頻率恢復(fù)到之前的高頻率設(shè)定值運(yùn)行。

第三，如何保證在煙葉到達(dá)烤機(jī)入口時(shí)能及時(shí)將所有風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率由低頻恢復(fù)到之前的設(shè)定頻率運(yùn)行？為實(shí)現(xiàn)此功能，在進(jìn)行低頻切換前，先將每一臺(tái)風(fēng)機(jī)的設(shè)定運(yùn)行頻率分別緩存于PLC內(nèi)部的寄存器中，直到烤機(jī)入口喂料機(jī)底帶檢測(cè)開(kāi)關(guān)檢測(cè)到有料到達(dá)烤機(jī)入口時(shí)，再將每臺(tái)風(fēng)機(jī)所對(duì)應(yīng)的寄存器內(nèi)存儲(chǔ)的設(shè)定頻率值傳輸出作為風(fēng)機(jī)的設(shè)定頻率。

3 功能的實(shí)施和程序改進(jìn)

對(duì)于自動(dòng)切換風(fēng)機(jī)頻率功能，主要通過(guò)增加PLC內(nèi)部控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，其間并沒(méi)涉及相關(guān)硬件增加及相應(yīng)的接線工作。所增加原程序邏輯為FC89功能中的第161到178段。

FC89功能增加程序邏輯的功能說(shuō)明如下。

3.1 高低速切換的控制條件

通過(guò)預(yù)熱溫度是否達(dá)到及烤機(jī)喂料機(jī)底帶有料檢測(cè)光電管是否被遮住這兩個(gè)條件來(lái)控制風(fēng)機(jī)頻率的切換。當(dāng)預(yù)熱啟動(dòng)且溫度達(dá)到預(yù)熱設(shè)定溫度值時(shí)，如果烤機(jī)喂料機(jī)底帶沒(méi)有物料遮擋檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)，在M302.1接通的瞬間，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)由高速向低速切換，直到烤機(jī)喂料機(jī)底帶檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)被物料遮擋并延時(shí)15s后，在M302.1斷開(kāi)瞬間，將所有風(fēng)機(jī)恢復(fù)到之前的設(shè)定頻率運(yùn)行。生產(chǎn)期間遇到換級(jí)待料或停機(jī)時(shí)，需要喂料機(jī)底檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)連續(xù)報(bào)空3min，才能將運(yùn)行頻率自動(dòng)由高速切換到低速度運(yùn)行。

3.2 設(shè)置高速頻率緩存與低速頻率傳送的時(shí)間間隔

在M302.1接通瞬間，先將變頻器當(dāng)前運(yùn)行設(shè)定頻率存儲(chǔ)到PLC的內(nèi)部寄存器，2s后接通M302.2瞬間，才將低頻運(yùn)行頻率傳送給各臺(tái)變頻器，使所有風(fēng)機(jī)以低速運(yùn)行，有效防止變頻器高速設(shè)定頻率的暫存與低速度頻率傳送之間的沖突。設(shè)定頻率時(shí)間控制如圖3所示。

3.3 生產(chǎn)運(yùn)行頻率緩存與傳送控制

以M1、M2、M3為例，在M302.1接通瞬間，分別將M1～M3的生產(chǎn)運(yùn)行頻率緩存到MD314、MD318、MD322中，在M302.1斷開(kāi)瞬間，把之前保存的數(shù)據(jù)反傳回來(lái)，實(shí)現(xiàn)高速切換。

3.4 低速頻率傳送

為方便調(diào)整和傳送各臺(tái)風(fēng)機(jī)低速時(shí)的運(yùn)行頻率，把低速度運(yùn)行頻率設(shè)定為15Hz（在復(fù)烤15Hz被通用到怠速運(yùn)行中）存儲(chǔ)到MD310，并將MD310分別傳送到每一臺(tái)風(fēng)機(jī)。以下是M1、M2、M3的低速度運(yùn)行頻率控制程序，在M302.1、M302.2同時(shí)接通瞬間，分別把存儲(chǔ)于MD310中的低速運(yùn)行頻率（15Hz）傳送給M1、M2、M3風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的低速運(yùn)行。其他風(fēng)機(jī)的低速頻率傳送程序與M1、M2、M3類(lèi)似。頻率切換控制如圖4所示。

4 完善控制程序后的烤機(jī)風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式

預(yù)熱啟動(dòng)或組合啟動(dòng)模式下，當(dāng)預(yù)熱溫度達(dá)到設(shè)定值，且烤機(jī)內(nèi)部無(wú)煙葉或非生產(chǎn)狀態(tài)下，所有干燥區(qū)11臺(tái)、冷卻區(qū)2臺(tái)和1臺(tái)排潮風(fēng)機(jī)頻率自動(dòng)降至15Hz運(yùn)行。直到烤機(jī)喂料機(jī)底帶煙葉檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)持續(xù)被遮擋15s后，所有風(fēng)機(jī)將由低速運(yùn)行頻率15Hz自動(dòng)恢復(fù)到設(shè)定的正常生產(chǎn)設(shè)定頻率運(yùn)行，執(zhí)行帶料生產(chǎn)。換級(jí)待料和夜班停機(jī)期間，烤機(jī)喂料機(jī)底帶煙葉檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)持續(xù)報(bào)空3min，風(fēng)機(jī)也將由生產(chǎn)設(shè)定頻率切換至15Hz的低頻頻率運(yùn)行。通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)控制速度切換，達(dá)到節(jié)能降耗的工作目的。

5 改進(jìn)后的效果

對(duì)不同風(fēng)機(jī)在高、低速情況運(yùn)行的電流進(jìn)行測(cè)量，能耗對(duì)比情況如表1所示。

通過(guò)表1的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可以看出，低速運(yùn)行期間，電機(jī)能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常生產(chǎn)速度下的能耗，僅以每天從烤機(jī)預(yù)熱達(dá)到預(yù)熱設(shè)定溫度至烤機(jī)入口有料的5min時(shí)間間隔計(jì)算，每天至少可節(jié)約電能7kW·h，以每個(gè)烤機(jī)生產(chǎn)200天計(jì)算，最少可節(jié)約電能1 400kW·h。

6 結(jié)語(yǔ)

改造前和改造后對(duì)干燥區(qū)溫度沒(méi)有多大影響，風(fēng)機(jī)頻率在要求下可以順暢切換，不會(huì)影響物料產(chǎn)品質(zhì)量的變化，資源利用效率得到全面提升，同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)約能耗的目的，為部門(mén)高效低耗發(fā)展奠定更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔海濤，張國(guó)俊.復(fù)烤后葉片結(jié)構(gòu)對(duì)卷煙加工整絲率及填充性的影響[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（19）：63-64.

[2]高偉，王晶，米鋒，等.打葉器結(jié)構(gòu)對(duì)打后片煙片形的影響[J].煙草科技，2018（1）：93-97.