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2024年5月16日发(作者:)
打叶复烤流量控制稳定性研究
王天旺,陆俊平,袁玉通,刘文
(红塔集团玉溪卷烟厂复烤二车间,云南玉溪652600)
摘要:烤后烟叶的水分、温度控制不均匀,对烟叶的储存、发酵、醇化极为不利,进而影响到卷烟成品质量。对流量控制稳定性在打
叶复烤的应用进行了研究和介绍。
关键词:变频器;变频调速;流量控制;自动控制
中图分类号:文献标识码:DOI:
TS43B10.16621/1001-0599.2019.03.76
0引言
在打叶复烤生产工艺控制过程中,流量、水分、温度是
3
个
1.3
综合流量控制
体积流量与质量流量控制相结合的控制方式,综合了上述
2
基本的物理控制量。尤其是流量控制的稳定性,决定着烟叶复烤
成品质量合格率,是保证烟叶水分、温度控制稳定的基本前提,
也是提高打叶风分出片率减少梗含叶、提高设备有效作业率的
重要控制参数。如果烟叶流量的波动大,极易造成打叶复烤过程
烟叶水分、温度的难以控制稳定,使设备易阻料停机、造碎率增
加,降低烟叶使用价值。因此,对流量控制稳定性进行研究。
1
流量控制的
3
种形式
流量控制的任务,就是按照工艺要求将烟叶流量连续均匀、
种流量控制的优点,是一种用途广泛、控制精度高流量控制方式。
仓内光电开关控制喂料机内物料的储量,计量管侧光电开关
控制计量管内的物料高度和供给量,控制器采集物料重量跟设定
值对比实时调节称重皮带输出速度,保证单位时间内输出的烟叶
物料质量稳定均衡。在此过程中,喂料机与计量管的光电开关控
制系统起到初定量的作用,再由电子秤对流量进行精确调节。
图
1
是
2009
年车间改造后叶烤机入口电子称综合流量控
制典型侧视图。以其为例,光电开关元件的作用如下:
PE-1
光电
PE-2
光电管,管,检测烟叶判断储仓料满;检测烟叶允许仓式喂稳定地输送到下一个工艺环节。为确保烟叶流量的均匀稳定,应
有一个暂存烟叶的设备(如仓式喂料机、流量柜等),它可以起到
工序间缓冲调节的作用。控制烟叶流量的方法有
3
种。
1.1
体积流量控制
这是根据烟叶的含水率相同时体积基本一致的特性,利用
料底带启动;
PE-3
光电管,检测烟叶控制提升带启动;
PE-4
光
电管,检测烟叶高于它时仓式喂料底带停止;检测
PE-5
光电管,
PE-6
电管,检测烟叶高于它时喂到烟叶后提升电机停止工作;
料机提升电机由快速转慢速;
PE-7
光电管,检测烟叶高于它时
定量喂料机和计量管来控制物料的一种方式。它主要由定量喂
料机、计量管输送带构成,计量管下方有调节板,上下移动调节
板可以控制输出烟叶的厚度。输出物料与计量管内的物料堆积
有关,利用计量管上设置的光电开关,使计量管内的物料高度保
持在一定范围,即物料高度超过高料位光电开关时停止喂料机
喂料,当物料高度低于低料位光电开关时喂料机开始喂料。计量
管内物料量的稳定与喂料机的供料稳定有关,而喂料机内的物
料由喂料机上设置的光电开关来控制,从而控制烟叶流量。由于
其控制精度一般在
5豫耀15豫
,目前已很少被使用。
1.2
质量流量控制
方可启动电子皮带称。
它是利用电子皮带秤对物料进行连续称重并根据称重结
图
1
叶烤机入口电子秤综合流量控制
2
变频调速、电子秤设备在流量稳定控制中的应用
2.1
变频调速的原理
果随时调节皮带秤输出速度,达到稳定物料流量的目的。它主
要由定量喂料机和电子皮带秤构成,当物料由喂料机输送到
电子皮带秤上时,通个秤架上的压力传感器将重量信号放大
处理后,就能得到瞬时流量和累计流量。如果瞬时流量与设定
流量有偏差,则根据该偏差来调节称重皮带的速度,使瞬时流
量与设定流量接近。此时瞬时流量一般是在设定流量上下波
动的,从而达到稳定流量的作用。控制精度一般在
3豫耀10豫
,
对疏松的片烟来说其控制精度可达
0.2耀0.6豫
。因其控制设备
简单、控制方便,使用较广。
交流异步电机的变频调速的原理,可从异步电机的转速方
程得出。异步电机的同步转速及旋转磁场的转速见式(
1
),异步
电机的转轴速度见式(
2
)。
n
0
=
60f
p
(
1
)
(
2
)
Hz
式中
f
———电机定子绕组的供电频率,
n=n
(
0
1-s
)
设备管理与维修
(上)
2019翼3
髛髈骳
p———为电机极对数
n
0
———电机的同步转速,
r/min
n
s
———
———
转差率,
电机的实际转速,
即电机转子总是跟随旋转磁场速度运转但
r/min
不能达到
可见,电机转速正比于输入电压频率,当异步电机的极对数
一定后,改变异步电机的供电频率
f
,就可改变电机的转速,达到
调速的目的。在实际运行中,考虑到磁通量和转矩的变化,确定
在
U/f
是一个常数(即变频器的输出电压和输出频率同步,成比
例地变化)
2.2
变频器在控制系统的广泛应用,
变频器的优点
的情况下来满足调速负载的需要。
是由其优点所决定的。其优
点主要有:
淤
可以根据不同的负荷类型设定转矩特;
于
具备多种
控制方式;
盂
软启动特性;
榆
具有过压、过流、过载、欠压、缺相、
对地等保护功能保护功能;虞可以输出频率和电流等模拟信号
控制其他对应信号设备,
2.3
变频调速在打叶复烤流量稳定控制中的应用
实现自动控制。
稳定流量控制是先进打叶生产线和控制工艺不可缺少的组成
部分,各企业一直努力探索改进如何稳定控制流量环节。改进、稳定
流量控制是实现和提高打叶线烟叶出片率、实现均衡生产控制参
数。烟叶流量稳定控制可以有效地保证烟叶水分、温度控制稳定,有
利于润叶、打叶、风分各工艺参数控制调节。复烤后烟叶出口成品水
分、温度的稳定均衡控制,是减少打包造碎、保障烟叶发酵醇化提质
保香实现均质化生产重要手段,
2.3.1
工作原理
关系到卷烟消费者抽吸体验。
烟叶经输送机向储料仓供料,其高度达到进料低料限位
PE-2
)时,底带向前运行,当烟叶按进料低料限位高度到达出
料低料限位(
PE-3
)时启动提升喂料机。此过程保证了储料仓储
存一定量烟叶以供提升喂料机按不同速度向计量管供料,当烟
叶高度到达低料位(
PE-7
)时启动电子皮带秤。电子皮带秤根据
荷重传感器检测瞬时重量信号与上位设定流量对比,经
CPU
设定流量运行。
程序运算处理后,
当烟叶高度低于低料限位光电管
自动调节电子秤皮带速度控制达到相应
PLC
(
PE-7
)时提升
喂料带控制加速,增加喂料量,烟叶厚度达到中料限位光电管
PE-6
)后就保持提升喂料带的速度,稳定喂料量;若喂料过量,
即烟叶厚度超过高料限位光电管(
PE-5
)时控制提升喂料带减
速,减少喂料量。如果继续异常,经控制程序延时后,提升喂料带
停机喂料停止,避免在此造成阻料。通过调节出料厚度调节板确
保烟叶在电子秤上高度,调节计量管烟叶高度在
PE-7
与
PE-5
之间是最佳流量控制状态,烟叶恒定体积从电子秤皮带上输出
不会造成计量管堵料。电子皮带秤通过传感器荷重信号经
PLC
ProgrammableLogicController
,可编程逻辑控制器)处理反馈
控制电子皮带秤的皮带速度,
2.3.2
(
1
)
控制原理
达到恒定质量流量控制目的。
PE-6
储存控制。仓式喂料机在计量管的
3
对光电管(
PE-5
,
逻辑运算处理后,
和
PE-7
)对烟叶高度进行感测,
模块输出(
4耀20
)
mA
把开关信号送入
模拟信号控制变频器频
GEPLC
率变化,实现自动控制仓式喂料机提升带速度快慢,尽量保证烟
叶在
PE-7
与
PE-5
之间,使烟叶均匀地进入电子皮带秤后出
髜髈骳
设备管理与维修2019翼3
(上)
料。在储料仓里,当烟叶高于出料高限位光电管(
PE-4
)时,控制
底带停止,不使烟叶在提升喂料带处堆积,造成提升喂料带负荷
加重,使烟叶在提升带与底带之间来回翻滚挤压形成造碎。当烟
叶高于进料高限位光电管(
PE-1
)时,控制进料设备停止供料,
防止物料过度堆积阻料(图
2
)。
图
2
储存控制原理
(
2
)流量恒定原理。
PLC
根据触摸屏或上位机上设定恒定流量
值,与荷重传感器检测出信号输入模数通道经
GEPLC
逻辑、运算
处理成烟叶瞬时流量值。设定恒定流量值与瞬时流量值进行运算、
比较、处理,然后
GEPLC
输出(
4耀20
)
mA
电流模拟信号控制电子
称变频器频率。实现比例调节电子称电机速度,使通过电子皮带秤
的烟叶流量达到设定恒定流量值,实现控制烟叶流量恒定(图
3
)。
图
3
流量恒定控制原理
3
3.1
车间电子称流量控制的情况
车间
车间动态电子称
2
条线现有动态电子称
9
台。二线二润电子称是昆船
称,
PC3i
原理结构与其他
8
量计量,
的
实现控制改变供料带向
PLC
控制。其中,
台北京长高称基本相类似,
打包平台
1
#
和
3
台动态电子称只对烟叶流
都采用了
GE
2
#
打包料箱供料,不调节
电子称皮带速度;其余
6
台即一、二线的一、二润称、烤机入口
称,
3.2
既要计量又要参与流量控制调节。
在
一润电子称流量控制作用
2005
年以前,一、二线翻箱喂料提升带的落料口采用体
积流量控制,用二润流量反馈控制翻箱喂料提升带速度达到稳
恒流量。物料从喂料开始流经一次润叶、筛沙机、输送机等设备
到达二润电子皮带秤需要近
15min
,其流量反馈严重滞后,流
量控制波动大(
12000依3500
)
kg/h
,特别是安装了精选台后滞
后时间更长。由于流量波动大,导致一润烟叶水分、温度难以控
制稳定。在
2005
年的设备改造中,取消体积流量控制,在翻箱喂
料机和一次润叶之间增设
1
套电子称流量控制设备,由仓式喂
料机、计量管、电子皮带秤组成。
2009
年,又在一润仓各增加了
1
台直跑车,使烟叶在仓内平面布料更加均匀平稳,提升带出料、
电子称流量控制更平滑。
3.3
二次润叶前电子称流量控制是对进入打叶前流量进行二次
二润电子称流量控制作用
(
(
(
调控,以消除一次润叶、筛沙、精选台、风分除杂等设备后造成的
不稳定。通过二次流量调控使烟叶流量更加均衡进入二次润叶
机,在二次润叶机中各温度、水分、湿度参数更容易调控稳定。进
而保证了打叶、风分参数更易调控稳定实现均质化打叶风分。同
样,在
2009
年的设备改造中,也在一、二线二润仓各增加了
1
台
直跑车,使仓内烟叶平面厚度更加平滑仓内出料稳定。
复烤成品烟叶水分、温度控制稳定是实现烟叶储存发酵保
障烟叶本质醇香关键工序。如果烤机烟叶流量的不稳定,势必造
成复烤烟叶水分、温度的控制波动影响成品质量。水分过低,在
打包复压工序烟叶容易造碎。水分过高,烟叶形成板结和储存发
霉。因此,对烤机入口流量进行稳恒控制使之在最小范围波动可
实现复烤成品烟叶温度、水分均质化生产。在
2009
年技术改造
项目中,在叶烤机
2
条线电子秤后各增加储存喂料仓,确保了进
入烤机物料的稳定性。
3.5
皮带秤工作原理
子皮带秤(图
4
)。
图
52008
年一线二润流量、水分、出口温度历史趋势图
烤机入口称流量控制作用
3.4
在线电子秤采用北京长征高科技公司技术的双桥式悬浮电
图
62008
年一线二润流量、水分、出口温度统计信息
出,其控制的稳定性很高。
(
2
)水分、温度历史趋势
2015
年同时刻一线流量、
30耀22
:
30
图
7
是
2015
年
12
月
1
日
18
:(共
4h
)一线二润
图
4CK19
电子皮带秤结构示意
烟叶物料通过计量管(或直接下落)到电子皮带秤的皮带上,
随皮带向前运转,当其通过电子皮带秤有效称量段时,其重量通
过输送皮带和计量托辊施加到荷重传感器上,传感器感受负荷产
生的信号,经放大器放大送入
PLC
数据采集系统,检测称量段上
的单位长度重量
q
(
kg/m
),同时测速装置检测出皮带运行速度
v
(
m/s
),经过
PLC
运算得出瞬时流量和累积量并进行显示。其中,
瞬时流量
Q越3600伊q伊v
(
kg/h
),累积量为
G=乙qvdt
(
kg
)。
瞬时流量信号和设定的流量信号比较,利用
PLC
进
行
PID
(
ProportionIntegrationDifferentiation
,比例,积分,
mA
直流信号给控制皮带的微分)控制运算,输出(
4耀20
)
变频器,从而变频器的频率正比例的改变,即调节电机
流量、水分、出口温度趋势图(选择不同年同一时间段是为了与
图
5
具有可比性)。此时在二润仓加了直跑车设备。图
8
与图
7
趋势一致,其纵轴是温度的尺度,系统统计的标准偏差为(流量
为
37.00kg/h
,水分
0.14%
,温度
0.79益
)。其统计标准偏差与图
0.63
)没有直跑车时更加稳定。说明增加直跑车对料仓的布料更
平稳,水分、温度控制稳定。
6
是
2008
年标准偏差(流量为
71.67kg/h
,水分
0.19%
,温度
4.2
烤机入口增加喂料仓前后流量控制对比
图
9
是
2003
年一线烤机入口没有仓式喂料流量控制的趋
势图。当时的烘烤,是烟叶来多少物料就进入多少烘烤。图中曲
的转速改变皮带速度,从而达到自动稳定流量的目的。
4
控制效果
二润增加直跑车前后控制效果对比
4.1
一润、
2008
年同一时间段一线二润流量、(
1
)水分、温度历
史趋势
30耀22
:
30
图
5
是
2008
年
12
月
1
日
18
:(共
4h
)一
线二润流量、水分、出口温度趋势图。此图中流量、水分、
出口温度的控制可以说是很稳了。
图
6
与图
5
趋势是一模一样的。统计的标准偏差
(流量为
71.67kg/h
,水分
0.19%
,温度
0.63益
)可以看
设备管理与维修
(上)
2019翼3
图
72015
年一线二润流量、水分、出口温度历史趋势
髝髈骳
提高2.5MN钛合金热压床生产效率的方案
张银菊,周青梅,余丹华,徐正伦
(江西昌河航空工业有限公司,江西景德镇333002)
摘要:1台英国2.5MN钛合金热压床,承担着飞机防火墙部分复杂件热压成型的生产任务。因设备生产效率很低,加工20~30
个零件需要30多小时,提出设计1台高温快速换模装置的构想。
关键词:热压床;效率;高温;快速换模
中图分类号:文献标识码:
V262.3B
DOI:
10.16621/1001-0599.2019.03.77
(3)降温过程。从650益需降温至200益以下,降温大约需
16h
。
(
4
)取模及放入模具。各
30min
左右(根据难易程度时间
不一)。
从上述过程中可以看出影响热压床生产效率的主要因素:
模具随热压床升温及降温过程中,因热压床本身升温及降温速
率不可改变,这就需要增加
1
个炉子用来同时加热下一批零件
所需的模具。此时问题的焦点就集中在如何进行热压床的高温
0引言
飞机防火墙部分复杂件热压成型是目前影响某车间完成
生产任务的主要瓶颈之一,生产设备为
2.5MN
钛合金热压
床,目前生产效率低。
2.5MN
钛合金热压床零件压制主要过
程如下。
(
1
)升温过程。热压床及模具从室温到工作温度
650益
,需
要
14h
。
(
2
)零件压制过程。每个零件压制仅需(
2耀3
)
min
。
图
82015
年一线二润流量、水分、出口温度统计信息
图
92003
年一号线烤片机入口瞬时流量曲线
线烟叶有近
3000kg
的波动。图
10
是
2009
年在叶烤机
2
条线
电子秤后各增加储存喂料仓,实现了综合流量控制,是
2015
年
(共
4h
)一线烤机入口的流量、烤机冷
12
月
1
日
18
:
30耀22
:
30
房温度以及出口水分趋势。系统统计的标准偏差为(流量为
温度稳定性,实现烤机复烤的均质化生产。
5
结束语
图
102015
年一号线烤片机入口瞬时流量曲线
关键是要有稳定的流量基准。流量控制稳衡是打叶复烤生产线
至关重要控制指标,变频器、电子称、喂料仓在控制中起到关键
作用。
参考文献
.
北京:[
1
]《卷烟工艺》第
2
版编写组
.
卷烟工艺(第
2
版)[
M
]北京出版
水分
0.89%
,温度
0.12益
)。说明其控制流量、水分、
80.61kg/h
,
社,
2000.
.2010.
[
2
]黄长庚
.
变频调速技术在烟草设备中的应用[
Z
]
通过以上对流量、水分、温度历史趋势的综合分析说明,打
叶复烤生产线流量控制稳定是基础,水分、温度控制稳定的前提
[
3
]北京长高科技有限公司
.CK
、[
Z
]
CJ
、
CP
系列电子皮带秤说明书
.
〔编辑吴建卿〕
髒髉骳
设备管理与维修
(上)
2019翼3
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