提高松散回潮熱風溫度CPK

劉忠胤 羅玉廷 熊亮 李元發

摘要：文章主要針對贛州卷煙廠制絲生產線豪尼TB-L型葉片松散回潮機熱風溫度調節速率低，穩定耗時長，CPK偏低等問題，通過優化PID程序控制和加裝機械改進等方法，提高送出回潮熱風溫度CPK。

關鍵詞：松散回潮；CPK；PID

CPK是Complex Process Capability index 的縮寫，是現代企業用于表示制程能力的指標，其實質作用是反映制程合格率的高低，依據 Cpk的評級標準，制程能力的指標最低應達到 B 級（CPK≥1），才能穩定控制。

滾筒式葉片松散回潮機用于卷煙廠制絲線的葉片預處理段，主要用來增加片煙的含水率和溫度，提高片煙的耐加工性等。豪尼公司生產的TB-L 型滾筒式葉片松散回潮機（以下簡稱TB-L），控制系統是采用現場總線技術的西門子S7-400 PLC。在實際生產過程中，回潮后葉片循環風風溫（以下簡稱熱風）從生產初期至穩定狀態時波動大，調整速率慢，穩定性差，造成整個生產批次熱風CPK（CPK≤1）不合格。針對上述問題，通過實驗，優化原有PID控制參數，增加新的控制回路和PID控制，對其系統的熱風控制模式進行了改進，旨在提高熱風的控制精度，提升熱風CPK，保證產品質量。

一、存在問題

原理：熱風循環系統主要有循環風機、熱交換器、和蒸汽管路組成。其主要作用是循環利用滾筒內部的高溫高濕工藝氣體，再次加熱后注入滾筒中，起到節能作用。循環風機將從后室抽出的溫熱氣體經風管送至滾筒上方的熱交換器，經加熱后和噴射的蒸汽混合，由進料端送入滾筒內，對物料進行增溫增濕。熱交換器用于預熱時產生干熱風將滾筒加熱，在生產時對熱風溫度進行調節；同時在回風側裝有溫度傳感器用于檢測熱風溫度，由系統PID運算，當溫度低時，熱交換器蒸汽調節閥開大，注入熱交換器蒸汽開大，當溫度超過設定值時蒸汽關小。

在實際運用中，上述控制模式存在實際生產過程中有一些問題：①循環風風溫控制系統的調節能力差，調節頻次高，穩定需時長。在原設計控制模式下，KP值為1.2、TN值為36、修正極限調節量最大值為80、最小值為10。當由預熱狀態轉為生產狀態時，熱風溫度需經多次振蕩，需時27min才能趨近與目標值，此過程造成熱風風溫頻繁大幅波動；②熱風管路結構設計不當，即當熱風偏高時沒有一個相應的冷卻系統對高熱風進行中和調節，實現迅速降溫的目的。在生產過程中整個滾筒處于一個密閉的環境中，當熱風溫度偏高時，整個密閉環境中除了降低熱交換器輸入蒸汽和通過物料吸收外，無法通過其他方式進行物理降溫，致使整個過程耗時長，進而降低熱風CPK。統計3個月生產的部分品牌規格共計228批次，CPK均值為1.73，平均合格率為86.9%。

二、改進方法

（1）循環風風溫控制的改進

將KP值由原設定值1.2調為3.5、TN值由原36調為15、修正極限調節量最大值由原80%調為100%、最小值由原10%調為5%。降低熱風調節的振蕩頻次，提升調節速率，減少調節過程波動；

（2）循環風風溫輔助控制裝置設計

新增降溫旁路，取304不銹鋼管φ 250*1.5mm 不銹鋼管，當熱風溫度過高時，通過引入較低溫度的回風（以下簡稱冷風）與交換器出口的高溫熱風中和，以實現快速控溫的目的，設計如圖2

（3）循環風風溫輔助控制程序設計

根據控制需求，新增設計FC1000等控制模塊和DB1212等數據模塊，在轉入生產時，根據溫度傳感器檢測數據，計算出角執行器開度，控制冷風的傳送量，與交換器出口的高溫熱風中和，實現溫度的快速調節。

三、改進效果

（1）熱風調整速率大幅提升，熱風溫度從開始生產至物料要求的規格中線需時由原來27min縮短至7min，調整時間下降20min，過程控制更趨于穩定。

（2）改進后跟蹤總計3個月生產的部分品牌規格共計317批次，熱風CPK均值為2.67，較改進前提高0.95；合格率為98.7%，較改進前提升11.8%。

結論：

可以看出，通過優化循環風風溫控制參數，加裝設計輔助控制裝置及配套PID控制程序，有效地提高了松散回潮熱風溫度的調控速率，提升了熱風CPK值，保證了熱風穩定性。

四、結語

通過研究分析松散回潮熱風工作原理，優化系統原本控制參數，改進熱風溫度控制機械結構及配置設計PID控制模塊，提升熱風控制響應速率，有效提升了熱風溫度CPK，CPK均值由原來的1.73調升至2.67，合格率由原來的86.9%提升至98.7%。

參考文獻

[1]劉俊峰.滾筒式葉片松散回潮機控制系統改進[J].設備與維修，2016.

（作者單位：江西中煙工業有限責任公司贛州卷煙廠）