硅谷杂志：叶片加料机热风温度控制技术研究 |
| 2012-11-01 11:04 作者：孙佩 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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【硅谷网11月1日讯】据《硅谷》杂志2012年第16期刊文称，传统的加料机热风温度控制系统的控制精度不高，系统存在较大的热惯性和滞后性。热风温度波动较大系统调节呈现周期性震荡且不够稳定，无法适应现代卷烟加工企业精细化加工生产过程，对加料工序热风温度控制的要求。主要从影响加料机热风温度控制的几项主要因素入手进行分析研究，寻求解决方案提高加料机热风温度控制系统的控制精度。
关键词：加料机；热风温度控制方式；热惯性；控制精度；卷烟制丝工艺
0引言
叶片加料机热风控制系统的主要组成部分是以散热器提供基础热源的控制系统，以连接PA网络的气动薄膜阀为调节元件，调节喷射蒸汽的加入量为调控手段控制热风系统的热风温度。热风温度控制系统存在诸多影响因素，各个因素的波动都会影响控制系统的稳定性和控制精度。为此要求在加料机热风温度控制系统中，探讨波动原因。采用较为有效的措施稳定控制系统的基础条件，使控制系统更加趋于稳定提高热风温度控制精度。
1加料机热风温度控制模式的介绍：
传统加料机控制模式如下，设计工作原理是热风循环利用，热风温度的检测控制点在滚筒尾部的回风管道上，能及时反应物料的实际温度变化。热风的反复利用能在一定程度上减少能耗，并减少散热器的设计能力降低设备制造成本。
其调节方式是：散热器提供固定的恒热源，调节加入的喷射蒸汽作为调控变量，调节热风温度控制，形成闭环调节。然而蒸汽作为调节量的控制系统，本身蒸汽的热焓值高就会加剧控制系统的热惯性，对影响控制系统的稳定性。热惯性大控制系统就不易于控制和调节，热风温度控制就不稳定波动大，控制精度低。
2加料机热风温度的几个主要影响因素及解决方案
该研究首次从物料条件的角度对加料机热风温度控制系统进行了分析，对影响热风温度控制稳定性的关键设备因素进行了针对性改进，主要有以下几点：
2.1建立热风风速风量量化控制系统稳定风速风量
加料机热风温度控制系统最直接的控制是力求达到热风和物料热交换的动态平衡，就能较好的控制热风温度达到设备的工艺要求。热风的风量和风速变化直接影响控制系统热交换平衡点的变化，引起系统的变化调整直到建立一个新的平衡点。在这个过程中温度控制就会产生较大的震荡和波动，影响系统的控制精度。所以在加料机热风温度控制系统中，热风风速风量的变化也是影响系统稳定的一个重要因素，热风风速风量的定量化控制是建立一个稳定的加料机热风温度控制系统的基础条件。
选用风压检测原件对回风管道压力进行检测控制，保证加料机循环热风的量化控制，减少对温度控制系统的干扰和波动。利用变频器的频率变化对热风的风量变化进行修正控制达到稳定热风风量的目的。以风压信号作为被控对象建立PID控制模型，编写控制程序实现热风风速风量的自动控制稳定热风风速风量。
最大可能的消除加料机热风温度控制的影响因素，改进热风风速风量的量化控制，改进设备控制点设备的控制模式，控制影响热风温度的波动因素。从而在稳定可控制因素的前提下，提高加料机热风温度控制精度。
2.2确立了喷射蒸汽恒流量控制方式，实现喷射蒸汽恒流量量化控制
加料机热风温度控制系统中设计的散热器的能力较小，无法满足生产中热量交换的需要，生产中喷射蒸汽就要以快速变化的流量加入提高热风的热量，用以满足生产中烟片和热风的热量交换。
蒸汽的热焓值较高，流量的少许变化就会引起系统的震荡，影响热风温度的控制。热惯性可以被理解为：任何温度，在不受外在的加热系统后的一段时间内，总有保持其原有温度状态的性质。因为温度是抽象的概念，则我们可以将这个状态代替温度。当外在加热系统停止加热后，这个状态仍会保持一段时间，温度仍会上升至某一数值。所以，为了获得某一数值的温度，我们必须提前将加热系统撤去或减小加热的功率，若是等达到某一温度再进行控制，则会超出所需求的数值。不仅对所要达到的效果不好，也会造成不必要的浪费。
因此采用喷射蒸汽恒定+调节散热器蒸汽量模式的热风温度控制系统，对作为基本热源提供条件的喷射蒸汽以恒流量控制，是系统控制的主要因素之一重中之重。
加装蒸汽流量检测流量计，建立完整的蒸汽流量控制系统，实现喷射蒸汽恒流量（完全自动化的PID控制）控制系统，减少加料机热温度控制的干扰因素稳定控制系统，为热风温度的精准控制提供很好的基础。
2.3改变控制模式喷射蒸汽恒定+调节散热器蒸汽量的模式
原有的叶片处理工序的滚筒类设备热风温度控制采用的是：热风温度的控制系统分为两部分：通过热交换器为加料机热风循环系统提供恒定的基础热源，带定位器的气动薄膜阀来控制蒸汽喷射加入量作为调控手段。依据热风温度的变化和波动通过PLC内部的PID控制器，对带定位器的气动薄膜阀的开启量进行控制从而达到控制加料机热风温度的目的。此系统中喷射蒸汽的热惯性大，温度本身存在滞后性，因此控制系统存在周期性震荡温度波动较大。
因此在改变原有的控制模式在热风定量的基础上，恒定喷射蒸汽的流量，对散热器注入蒸汽量加以调节，达到控制热风温度的目的。系统喷射蒸汽为热风控制系用提供物料升温所需热量的80%左右，蒸汽流量的稳定控制能保持热量的稳定供给。散热器提供20%左右的热量，通过散热器注入蒸汽量的调节进而跟踪调整控制循环热风的温度变化。把可控变量分解使系统能够及时跟踪响应，满足系统的控制要求。散热器加热的循环风的热焓值相对较低，热惯性就小很多控制系统就会比较稳定，波动较小。
将改变加料机热温度控制控制模式，利用采用新的控制模式以稳定热风风速风量和喷射蒸汽流量为基础，调控散热器注入蒸汽大小为控制量的技术，最终实现了稳定提高热风温度控制精度的目的，使热风温度波动达到工艺要求的范围以内。
2.4PID控制器的参数进行优化，确保控制系统的最佳控制效果
PID控制器是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，P值为比例调节环节，P值大系统存在较大震荡P值小反而使系统调节过慢，I值的大小主要决定调节速度的快慢，D值在一般的控制系统不采用不予考虑。所以PID控制器的使用要考虑PID参数的优化，进一步使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。加料机热风控制系统的研究改进使控制系统会运用较多的PID控制器，用在不同的控制点上控制不同的受控对象。不同的控制规律适用于不同的生产过程，必须对不同的PID控制器的内部参数进行优化和标定，否则PID控制器将达不到预期的控制效果反而会使控制系统产生波动或震荡，干扰系统的控制效果。
为保证加料机热风温度控制的效果，我们对控制系统中的几个PID控制器的参数工程整定方法，主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。控制系统的PID参数的优化，在设备的实际使用中不断地进行改进才能确保控制系统的最佳控制效果。
3结束语
叶片加料机热风温度控制技术的研究，主要针对现有控制模式对热风温度的要求展开，从工艺、设备方面对其进行了分析，查找影响加料机热风温度控制的主要因素。关键技术是研究加料机热风温度的物理特性对控制模式的影响，并对热风温度控制设备进行改造，改进风速风量控制，重新设计控制模式及控制程序。在不改变设备工艺加工能力的情况下，提高加料机热风温度控制稳定性，提高片烟加工工序的加工能力和内在质量的均匀性和稳定性。
针对现有加料机热风温度控制的控制特点，详细分析热风风速风量定量控制的作用，重新设计电气控制模型，采用新的控制模式以稳定热风风速风量和喷射蒸汽流量为基础，调控散热器注入蒸汽大小为控制量的技术，最终实现了稳定提高热风温度控制精度的目的，使热风温度波动达到工艺要求的范围以内。
作者简介：
孙佩（1976-），女，河南通许县人，河南中烟责任有限责任公司许昌卷烟厂制丝车间电气维修工，研究方向：电气自动化。
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