高速卷煙機(jī)組與遠(yuǎn)方工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)控制的研究

戴子路 張 旗

(安徽省中煙合肥卷煙廠 安徽合肥 230000)

工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)對卷煙工業(yè)企業(yè)而言至關(guān)重要，直接關(guān)系著煙支在生產(chǎn)過程中的質(zhì)量，為了確保系統(tǒng)風(fēng)力合理分配到每臺卷接機(jī)組并能使其自身狀態(tài)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡，通過PLC和PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線控制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)中各機(jī)組工藝風(fēng)力自動(dòng)平衡，從而保證對卷接機(jī)組所需工藝風(fēng)力連續(xù)、有效、穩(wěn)定的供給。

一、HF卷煙廠工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)概況

HF卷煙廠卷接包車間目前所應(yīng)用的卷煙生產(chǎn)機(jī)組包括9臺國產(chǎn)PROTOS-ZJ17中速卷煙機(jī)組，4臺德國Hauni M5高速卷煙機(jī)組以及3臺國產(chǎn)PROTOS-ZJ116高速卷煙機(jī)組。為保證卷煙煙支在生產(chǎn)中的穩(wěn)定性，技術(shù)人員拆除中速機(jī)自帶的除塵風(fēng)機(jī)，在機(jī)組生產(chǎn)平臺的二樓建立相應(yīng)的集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)，對中速機(jī)組VE和MAX部分加裝風(fēng)力平衡閥，實(shí)現(xiàn)對所有中速卷煙機(jī)組的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制，確保中速機(jī)組在生產(chǎn)過程中卷煙質(zhì)量的穩(wěn)定性。

二、高速機(jī)組與工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)存在的問題

集中式工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)由動(dòng)力中心進(jìn)行控制，對于高速機(jī)組而言，由于機(jī)臺本身沒有供工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的信號位點(diǎn)，所以只能由當(dāng)班的動(dòng)力中心工作人員手動(dòng)開啟對應(yīng)風(fēng)機(jī)，遠(yuǎn)方對應(yīng)的除塵風(fēng)機(jī)采用的是頻率控制，提前開啟除塵風(fēng)機(jī)，不僅容易造成能源的浪費(fèi)，還會(huì)形成強(qiáng)大的吸力，對高速機(jī)本身自帶除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)帶來影響。

高速機(jī)組生產(chǎn)一段時(shí)間會(huì)待機(jī)，在待機(jī)狀況下，機(jī)臺本身的VE部分閥門會(huì)關(guān)閉，而對應(yīng)的除塵風(fēng)機(jī)在設(shè)定頻率下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)由于風(fēng)力不夠產(chǎn)生劇烈的“喘振”現(xiàn)象，負(fù)壓風(fēng)力不穩(wěn)定，變頻器的運(yùn)行功率和電流波動(dòng)較大，對除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)造成非常大的傷害，這種情況在小停機(jī)時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)的頻次尤為明顯。

由于卷煙生產(chǎn)牌名不同，高速機(jī)組開機(jī)和停機(jī)的時(shí)間存在隨機(jī)性，動(dòng)力中心工作人員無法掌握高速機(jī)組的生產(chǎn)狀況，但為了不影響卷包車間的正常生產(chǎn)，對應(yīng)的工藝風(fēng)力風(fēng)機(jī)只能保持開啟狀態(tài)，這樣的生產(chǎn)模式使得高速機(jī)組對應(yīng)的除塵風(fēng)機(jī)一直處于被動(dòng)的高頻運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，與企業(yè)智能化控制的理念嚴(yán)重相悖。

基于以上問題，動(dòng)力中心技術(shù)人員對高速機(jī)組和工藝風(fēng)力系統(tǒng)之間的控制邏輯和作用機(jī)理進(jìn)行了深入的研究，經(jīng)過分析，他們發(fā)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)高速機(jī)組和遠(yuǎn)方工藝風(fēng)力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制，必須要尋找到一個(gè)可靠的控制信號作為開啟和關(guān)閉除塵風(fēng)機(jī)的控制條件，利用該信號可以使得遠(yuǎn)方的除塵風(fēng)機(jī)和高速機(jī)組自帶的高壓風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)，并且在高速機(jī)自帶的高壓風(fēng)機(jī)關(guān)停時(shí)遠(yuǎn)方的除塵風(fēng)機(jī)延時(shí)關(guān)機(jī)，確保將高速機(jī)組自帶除塵風(fēng)機(jī)吸取的粉塵清理干凈。

三、高速機(jī)組工藝風(fēng)力除塵控制信號的選取

由于高速機(jī)組不提供除塵風(fēng)機(jī)的控制信號，所以在控制信號的選取上，動(dòng)力中心技術(shù)人員首先選擇從已知的相關(guān)控制信號與工藝風(fēng)力控制信號之間的關(guān)聯(lián)性來進(jìn)行考慮。動(dòng)力中心技術(shù)人員選擇從高速機(jī)組電氣控制邏輯的角度來尋找突破口，通過對高速機(jī)組電氣圖紙以及現(xiàn)場運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行觀察，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)高速機(jī)組自帶除塵風(fēng)機(jī)連接在VE部分的控制電路下，當(dāng)高速機(jī)開機(jī)時(shí)其自帶除塵風(fēng)機(jī)自動(dòng)開機(jī)，所以選取VE部分控制電路的電流值將其轉(zhuǎn)換為遠(yuǎn)方工藝除塵風(fēng)機(jī)的控制信號可以有效解決問題。

隨后，技術(shù)人員對于該設(shè)想進(jìn)行了論證，在高速機(jī)組電氣控制柜VE部分安裝了電流互感器和信號轉(zhuǎn)換器，在對應(yīng)遠(yuǎn)方工藝除塵機(jī)組PLC控制箱中加裝AI控制位點(diǎn)，使得以高速機(jī)組VE部分電流值轉(zhuǎn)換的控制信號可以參與遠(yuǎn)方工藝風(fēng)力系統(tǒng)的PLC控制邏輯中。根據(jù)現(xiàn)場測驗(yàn)得到的情況，由于高速卷煙機(jī)組夜間不斷電，部分高速機(jī)組件仍處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，現(xiàn)場采集的VE部分電流始終保持在14-18A之間，而在待機(jī)狀態(tài)下，電流互感器采集到的電流保持在25-40A之間，正常運(yùn)行狀態(tài)下采集到的電流值保持在70A左右。在控制邏輯上，這三種情況可以進(jìn)行不同的定義，當(dāng)采集電流值小于25A時(shí)，高速機(jī)組可視為停機(jī)狀態(tài)；當(dāng)采集電流值在25A和45A之間時(shí)，高速機(jī)組可視為待機(jī)狀態(tài)；當(dāng)采集電流值大于45A時(shí)，高速機(jī)組可視為正常運(yùn)行狀態(tài)。遠(yuǎn)方的負(fù)壓除塵風(fēng)機(jī)可以在設(shè)定的高頻狀態(tài)（42-48HZ）下運(yùn)轉(zhuǎn)以滿足工藝風(fēng)力的需求[1]。

四、高速機(jī)組遠(yuǎn)方除塵風(fēng)機(jī)“喘振”現(xiàn)象的解決措施

除塵風(fēng)機(jī)發(fā)生“喘振”，即風(fēng)機(jī)抽出的風(fēng)量時(shí)大時(shí)小，產(chǎn)生的風(fēng)壓時(shí)高時(shí)低，系統(tǒng)內(nèi)氣體的壓力和流量也發(fā)生很大的波動(dòng)，對風(fēng)機(jī)本身也會(huì)造成相當(dāng)大的損傷，對于高速機(jī)組而言，工藝除塵風(fēng)機(jī)發(fā)生“喘振”最直觀的體現(xiàn)就是變頻器運(yùn)行電流和功率波動(dòng)幅度較大。

由于高速機(jī)組工藝風(fēng)力控制是恒定頻率調(diào)整壓力的方式，只要風(fēng)機(jī)開啟，無論何種運(yùn)行狀態(tài)，風(fēng)機(jī)都只會(huì)以恒定頻率進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，不會(huì)根據(jù)需要主動(dòng)降頻，在控制上缺乏靈活性。對此，技術(shù)人員通過探索和論證，在控制程序上對除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行定義，在生產(chǎn)交接期大多數(shù)高速機(jī)需要待機(jī)，當(dāng)遠(yuǎn)方工藝風(fēng)力系統(tǒng)檢測到采集電流值在待機(jī)狀態(tài)電流區(qū)間范圍（25A-45A）內(nèi)，遠(yuǎn)方的工藝除塵風(fēng)機(jī)不再需要為高速機(jī)組提供巨大的風(fēng)量，只需要在設(shè)定的低頻狀態(tài)（35-40HZ）下運(yùn)轉(zhuǎn)以降低負(fù)壓風(fēng)力值即可。與此同時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)檢測到采集電流值處于正常生產(chǎn)時(shí)期，但波動(dòng)幅度較大，變頻器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行升頻，以滿足高速機(jī)組工藝風(fēng)力的需求。

五、工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)控制邏輯上的優(yōu)化

技術(shù)人員通過連續(xù)觀察高速機(jī)從開啟到正常運(yùn)轉(zhuǎn)的運(yùn)行過程，發(fā)現(xiàn)當(dāng)高速機(jī)組在正常運(yùn)行狀態(tài)與待機(jī)狀態(tài)之間相互切換時(shí)，或者是當(dāng)高速機(jī)處正常運(yùn)行狀態(tài)但偶有異常采集到的電流值出現(xiàn)陡降時(shí)，遠(yuǎn)方的除塵風(fēng)機(jī)會(huì)在低頻和高頻之間不停地切換，使得風(fēng)機(jī)發(fā)生“喘振”，工藝風(fēng)力波動(dòng)劇烈，影響高速機(jī)組的正常生產(chǎn)。針對這一情況，技術(shù)人員在控制邏輯上對其進(jìn)行了優(yōu)化，對高速機(jī)組在待機(jī)狀態(tài)和正常運(yùn)行狀態(tài)下，PLC程序中風(fēng)機(jī)動(dòng)作的執(zhí)行設(shè)置了一個(gè)10秒鐘的延遲信號，當(dāng)電流值出現(xiàn)陡降或者電流值在待機(jī)和正常開啟狀態(tài)下頻繁切換，風(fēng)機(jī)會(huì)在10秒鐘之后才會(huì)執(zhí)行動(dòng)作，當(dāng)10秒鐘后采集到的電流值仍處于待機(jī)或者正常運(yùn)行狀態(tài)定義的電流值區(qū)間內(nèi)，PLC程序則會(huì)命令風(fēng)機(jī)分別按照不同狀態(tài)下的運(yùn)行邏輯進(jìn)行動(dòng)作，防止采集電流值異常波動(dòng)對風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶來的不良影響[2]。

六、應(yīng)用推廣及不足

集中工藝風(fēng)力系統(tǒng)下高速機(jī)組負(fù)壓除塵的運(yùn)行一直以來是行業(yè)內(nèi)技術(shù)人員關(guān)注的熱點(diǎn)問題，由于在高速機(jī)組本身無法尋找到與遠(yuǎn)方工藝風(fēng)力系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的控制信號位點(diǎn)，HF卷煙廠技術(shù)人員采取了從高速機(jī)VE部分采集運(yùn)行電流，以此作為遠(yuǎn)方工藝風(fēng)力除塵的控制信號，實(shí)現(xiàn)了對機(jī)臺高壓風(fēng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)控制，并且在控制邏輯上對負(fù)壓除塵機(jī)組的運(yùn)行進(jìn)行了設(shè)定，避免了風(fēng)機(jī)“喘振”現(xiàn)象的頻繁發(fā)生，使得負(fù)壓除塵機(jī)組運(yùn)行更加智能，解決了行業(yè)關(guān)于高速機(jī)卷煙機(jī)組與遠(yuǎn)方負(fù)壓除塵系統(tǒng)不能聯(lián)動(dòng)控制的難題，可以說為以后開展卷煙機(jī)組與負(fù)壓除塵之間的控制研究提供了重要思路和參考。