燃燒器空壓冷卻系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計

史成云

[摘? ? 要]制絲車間梗線烘絲作業(yè)使用的設(shè)備是SH753燃油（氣）管道式烘絲機(jī)，SH753型管道式烘絲機(jī)用于在線梗絲的膨脹和干燥定型。通過對H753燃油（氣）管道式烘絲機(jī)燃燒器空壓冷卻系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計，提升了設(shè)備的運(yùn)行效率，降低了空壓能耗。

[關(guān)鍵詞]燃燒器;空壓冷卻;爐膛溫度;火焰探測器溫度

[中圖分類號]TH45 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）01–00–02

Improved Design of air Pressure Cooling System of Burner

Shi Cheng-yun

[Abstract]The equipment used in the stalk drying operation in the silk workshop is the SH753 fuel （gas） pipeline dryer. The SH753 pipeline dryer is used for the expansion and drying of the on-line stalk. Through the improved design of the air pressure cooling system for the burner of the H753 fuel （gas） pipe dryer， the operating efficiency of the equipment is improved and the air pressure energy consumption is reduced.

[Keywords]burner; air pressure cooling; furnace temperature; flame detector temperature

SH753型管道式烘絲機(jī)利用氣流干燥原理，靠短時高溫的作用去除梗絲內(nèi)多余的水分，使其膨脹的體積固定下來，使處理后的葉絲水份達(dá)到11%～14%，填充值大于6.0 cm3/g，以滿足卷煙工藝要求。

1 原理簡介

氣流干燥烘絲機(jī)的歐寶燃燒爐由爐本體、燃燒器、助燃風(fēng)機(jī)、電氣控制系統(tǒng)組成，在整個工藝加工流程中，燃燒爐提供烘絲所需要的熱能。設(shè)備使用要求：爐內(nèi)溫度高于100 ℃時，必須使用空壓氣進(jìn)行冷卻，保證燃燒器點(diǎn)火頭部位（即火焰探測器）不至于長期處在在高溫環(huán)境下，延長火焰探測器的使用壽命。因此，爐頭空壓系統(tǒng)是烘絲機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行的保障，對其的維護(hù)至關(guān)重要。

2 原因分析

位于梗線SH753烘絲機(jī)端部的燃燒器，其爐頭部位工作溫度要求為80 ℃，生產(chǎn)過程通過人工開取手動閥持續(xù)供給空壓氣進(jìn)行冷卻，使?fàn)t頭溫度在80 ℃上下浮動且不超過100 ℃，以保證烘絲機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。

但生產(chǎn)時的爐頭溫度是波動變化的，在某些時段溫度會出現(xiàn)低于80 ℃的情況，此時顯然不需要空壓冷卻。但在實(shí)際生產(chǎn)中，每天由操作人員從開機(jī)預(yù)熱打開空壓閥門、到停機(jī)后關(guān)閉空壓閥門，期間空壓氣一直在吹爐頭，導(dǎo)致空壓的無效利用，給車間帶來了不必要的消耗。通過調(diào)查，發(fā)現(xiàn)SH753型管道式烘絲機(jī)燃燒器在生產(chǎn)中，爐頭溫度低于80 ℃以下的時間段有4個（預(yù)熱、換牌、交接班、停機(jī)）。為杜絕能源浪費(fèi)現(xiàn)象、降低空壓機(jī)能耗，燃燒器空壓冷卻系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計勢在必行。

3 燃燒器空壓冷卻系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計

3.1 改進(jìn)設(shè)計思路

基于“溫度變化→閥門開關(guān)”的思路編寫PLC程序，設(shè)計當(dāng)爐膛傳感器溫度高于設(shè)定值時，PLC程序控制電磁閥開啟，啟動空壓冷卻;當(dāng)爐膛傳感器溫度降低到設(shè)定值以下時，PLC程序控制電磁閥關(guān)閉，停止空壓冷卻。工作流程，如圖1所示。

3.2 建立控制模型

燃燒爐爐膛裝有溫度傳感器，如何靠這個反映爐膛溫度的傳感器來反映火焰探測器溫度？關(guān)鍵在于找出爐膛溫度和火焰探測器溫度之間的關(guān)系。選定生產(chǎn)預(yù)熱時間段與隨機(jī)的一個加工批次時間段作為時間范圍，然后查閱傳感器讀數(shù)，實(shí)時測量燃燒器火焰探測器溫度，將采樣的8組數(shù)據(jù)通過列表對比，如表1所示。

接著建立回歸直線方程來反映二者之間的關(guān)系，分別將兩個變量設(shè)置為x（爐膛溫度）、y（火焰探測器溫度），設(shè)回歸方程為y^=bx+a，根據(jù)公式列出：

b=（x1y1+x2y2+…+x8y8-8）÷[（x1）?+（x2）?+…+（x8）?-8（）?]

a=-b

帶入數(shù)據(jù)后求出：b=1.59，a=-170，即：y=1.59x-170。

接下來就是求出電磁閥的開合溫度節(jié)點(diǎn)了。分3個時段進(jìn)行討論。

（1）預(yù)熱段：已知爐頭的最高工作溫度為100 ℃，最佳工作溫度上限為80 ℃，帶入上面求得的公式，可以算出在日常生產(chǎn)中對應(yīng)80 ℃爐頭溫度的爐膛溫度為：（80+170）÷1.59=157.2 ℃。即預(yù)熱段探測到爐膛溫度為157.2 ℃時，應(yīng)開啟空壓。

（2）加工段：一直開啟空壓冷卻。

（3）冷卻段：在冷卻階段，當(dāng)空壓關(guān)閉后，爐頭內(nèi)部因?yàn)闊嵫h(huán)，溫度會有一定程度回升，為了使?fàn)t頭溫度始終保持在80 ℃之下，控制系統(tǒng)需要考慮在冷卻階段對回歸模型進(jìn)行溫度補(bǔ)償，而需要補(bǔ)償?shù)臏囟葎t通過統(tǒng)計來求出。為此，選擇了停機(jī)時段進(jìn)行記錄，當(dāng)爐頭溫度降低至80 ℃時，關(guān)閉空壓，然后對其溫度變化情況進(jìn)行統(tǒng)計，每分鐘測量一次，得到如表2所示數(shù)據(jù)。

在冷卻時，當(dāng)爐頭冷卻空壓停止后，其溫度變化情況，如圖2所示，溫度從80 ℃左右上升到100.5 ℃后開始下降，然后就不再升高，也就是在冷卻過程中，爐頭溫度實(shí)際還會回升100.5-79.6=20.9 ℃，這就是需要補(bǔ)償?shù)臏囟冉^對值。

因此，停止冷卻空壓的爐頭溫度應(yīng)為：80-20.9=59.1 ℃，再根據(jù)回歸模型計算得出設(shè)爐頭溫度為59.1 ℃時，爐膛溫度=（59.1+170）÷1.59=144.1 ℃。即冷卻段探測爐膛溫度為144.1 ℃時，方可關(guān)閉自動冷卻裝置停止空壓。

3.3 進(jìn)行編程調(diào)試

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況對PLC程序進(jìn)行多次調(diào)試，保證燃燒爐頭溫度達(dá)到相應(yīng)溫度時，電磁閥能及時打開或關(guān)閉，保證整個控制系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的設(shè)計效果。

4 效果檢查

改進(jìn)完成后查閱了生產(chǎn)班記錄、設(shè)備運(yùn)行記錄和中控室的電腦歸檔數(shù)據(jù)，如表3所示。

經(jīng)統(tǒng)計計算得電磁閥關(guān)閉時間為2733 min/月，通過查看《管徑流量流速對照表》后，發(fā)現(xiàn)此處空壓流量為3.4 Nm3/min，由此可得：月可節(jié)約壓縮空氣量=3.4×2733=9292.2 Nm3，年可節(jié)約壓縮空氣耗量=9292.2×12=111506.4 Nm3。

5 結(jié)語

解決燃燒器空壓能耗過大的問題，為車間節(jié)能降耗工作做出了貢獻(xiàn)。實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為工廠的創(chuàng)優(yōu)對標(biāo)、精益管理工作貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)

[1] 國家煙草專賣局.卷煙工藝規(guī)范[M].北京：中央文獻(xiàn)出版社，2003.

[2] 高國桑.自動控制原理[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2009.

[3] 劉朝賢，孔臻，張大波.煙草加工工藝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[C].2012年—2013年煙草科學(xué)與技術(shù)學(xué)科發(fā)展研究報告.2013.

[4] 陳良元.卷煙生產(chǎn)工藝技術(shù)[M].鄭州：河南技術(shù)出版社，2002.