氣流烘絲機燃燒爐頭溫度控制的穩(wěn)定與優(yōu)化

朱煒平

摘? ?要：氣流烘絲機作為制絲車間的主要烘絲設(shè)備之一，其各參數(shù)的控制精度和穩(wěn)定性直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。氣流烘絲機工作時燃燒爐頭的溫度是其關(guān)鍵參數(shù)之一。以質(zhì)量評價指標即QI提升為目標，系統(tǒng)分析當(dāng)前氣流烘絲機的主要問題并查找原因，提出并實施各項穩(wěn)定優(yōu)化措施，以提升該參數(shù)的QI得分為目標，保障產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：氣流烘絲機;爐頭溫度;QI

1? ? 現(xiàn)狀調(diào)查

氣流烘絲機工作時燃燒爐出口氣流溫度的控制精度主要通過質(zhì)量評價指標（Quality Evaluation Index，QI）進行評價。目前氣流烘絲機工作時燃燒爐出口氣流溫度QI占氣流烘絲機總QI評分權(quán)重較大，因此，提高工作時燃燒爐出口氣流溫度QI，將有效地提高氣流烘絲機的QI總分，達到車間精益求精的工藝要求。

對2019年4月份燃燒爐頭溫度QI值進行分析，并提取了QI分數(shù)最低和最高的10批次的QI得分。綜合發(fā)現(xiàn)，最低10批平均QI分數(shù)為43.57，最高10批平均QI分數(shù)為48.18，4月份平均QI分數(shù)為64.50。

通過比較4月份QI分數(shù)最低和最高的10批，可以發(fā)現(xiàn)最低10批的非穩(wěn)態(tài)QI分數(shù)基本為0，且穩(wěn)態(tài)分數(shù)也相對偏低，都存在比較大的提升空間。

2? ? 目標確定

本著精益求精的精神，盡可能地提高QI分數(shù)無論是對生產(chǎn)班組還是車間來說都是不懈追求的理想目標，因此，將4月份分數(shù)最高的10批QI平均分48.18設(shè)為月平均QI目標將是一個挑戰(zhàn)。

3? ? 原因分析

氣流烘絲機分預(yù)熱、空閑、正常生產(chǎn)、冷卻、清洗等5個狀態(tài)。預(yù)熱和空閑時燃燒爐頭溫度的設(shè)定值為168，正常生產(chǎn)時設(shè)定值按照工藝配方設(shè)定。當(dāng)設(shè)備進入生產(chǎn)模式后，按照設(shè)定好的時間，工藝氣溫度按照所設(shè)定的生產(chǎn)模式設(shè)定值調(diào)節(jié)燃燒爐的爐頭溫度，料頭階段燃燒爐頭的溫度緩慢上升需要一定的過程。在料尾階段，設(shè)備進入空閑模式后，按照設(shè)定好的時間，工藝氣的溫度按設(shè)定的空閑模式溫度預(yù)設(shè)值控制爐投溫度，在尾料階段溫度下降，并持續(xù)一段時間。根據(jù)現(xiàn)場實際調(diào)研分析，得出原因分析的樹形圖，如圖1所示。

3.1? 爐頭溫度PID調(diào)節(jié)效果較差

燃燒爐頭溫度控制回路，檢測元件溫度傳感器TT-01，執(zhí)行元件燃燒爐頭控制器。燃燒爐由伺服電機控制油氣配比閥，助燃風(fēng)機提供助燃空氣;當(dāng)工藝氣溫度低于設(shè)定值時，燃燒爐增加火力開大閥位，當(dāng)工藝氣溫度高于設(shè)定值時，燃燒爐減小火力關(guān)小閥位，始終保持工藝氣體溫度的穩(wěn)定，制模型如圖2所示。

在進料開始階段，溫度從168 ℃以較快的速度上升到173 ℃，此時，設(shè)備需要燃燒爐頭的控制器能夠快速動作并響應(yīng)，設(shè)備整體的熱轉(zhuǎn)換效率要持續(xù)提升。在整個過程中，燃燒爐頭的轉(zhuǎn)換效率主要從兩方面改進，一是整體爐腔的清潔程度，二是控制油氣配比的閥門調(diào)整需要快速達到最佳的燃燒狀態(tài)，使整體含氧量控制在7%左右。

利用月度生產(chǎn)空隙對爐頭進行打開檢查并對燃燒爐內(nèi)的積碳進行檢查，可以發(fā)現(xiàn)爐腔的內(nèi)壁已被積碳覆蓋，用工具深入檢查發(fā)現(xiàn)積碳量厚度較大，影響到了燃燒爐整體的熱轉(zhuǎn)換效率。在燃燒爐燃燒時監(jiān)測了含氧量，為3.5%，此時爐腔內(nèi)的燃燒狀態(tài)處于非完全燃燒，即油氣配比不佳，進一步造成了燃燒不充分，進而影響到了爐頭的PID控制效果。

3.2? 存在堵料現(xiàn)象

堵料現(xiàn)象導(dǎo)致一批料出現(xiàn)多次料頭料尾，影響QI值。通過統(tǒng)計21次非穩(wěn)態(tài)較低批次的原因，發(fā)現(xiàn)其中19批次存在斷料情況。

斷料后重新進料，導(dǎo)致多個料頭時PID的超調(diào)時間過長、非穩(wěn)態(tài)時間過長，因此斷料為要因。

3.3? 料頭溫度異常降低導(dǎo)致非穩(wěn)QI值降低

3—7月周末停產(chǎn)后的第一批，出現(xiàn)6次料頭溫度異常，快速降低后又提升。

4? ? 實施對策

針對以上分析采取如下措施。

4.1? 清理燃燒腔

利用停產(chǎn)時間，對爐頭燃燒腔進行清理，如圖3—4所示。

4.2? 重新調(diào)整各火位下的油氣比例

手動設(shè)置各火位進行燃燒，同時測試各火位下尾氣中的成分比例，以達到完全燃燒又節(jié)省燃料的數(shù)值，對助燃風(fēng)機風(fēng)門凸輪進行調(diào)整（油量沒調(diào)整）。其中調(diào)整主要元器件如圖5所示。

4.3? 氣流烘絲機斷料整治

氣流烘絲機斷料問題主要由另外一個小組負責(zé)，經(jīng)過一些綜合措施，堵料問題已經(jīng)得到了比較好的解決。

4.4? 針對燃燒爐爐頭溫度異常降低的現(xiàn)象

在以上整改的基礎(chǔ)上，對爐頭的溫度檢測器進行檢查并查找其他原因，初步分析排水閥的設(shè)計及使用過程可能影響到爐頭的溫度。鑒于燃燒爐內(nèi)部存在加大的負壓，排水管路存在的少量污水會被負壓抽入爐腔內(nèi)部，并影響和干擾到了爐頭溫度的監(jiān)測，進一步可能影響到爐頭的溫度控制過程。

改進措施為針對排水閥的使用情況進行調(diào)查，并最終確定每天生產(chǎn)首批前由現(xiàn)場人員開啟排水閥進行排水，引流出燃燒爐內(nèi)部雜物，預(yù)熱時關(guān)閉排污閥。對該項操作進行了3個星期的檢查與跟蹤，發(fā)現(xiàn)爐頭溫度降低現(xiàn)象不再出現(xiàn)。

與技術(shù)組進行溝通確認后，將排污閥的操作規(guī)范寫入《巡視作業(yè)指導(dǎo)書》，并納入考核標準。

5? ? 效果驗證

經(jīng)過采取一系列措施，9月起，氣流烘絲機燃燒爐出口QI得分得到了有效提高。結(jié)合整改前和整改后的數(shù)據(jù)，如表1和圖6所示。

通過以上措施，較大程度地提升了燃燒爐頭溫度的非穩(wěn)態(tài)分數(shù)，同時也促進了穩(wěn)態(tài)得分一定程度的提升。目前燃燒爐頭溫度QI得分已達到初始目標值。