卷煙廠工藝空調超聲波加濕機控制系統的設計與實現

摘要：為進一步提高卷煙生產區域溫濕度控制水平，通過設計一套基于PLC控制的超聲波加濕電控系統，優化工藝空調現有加濕控制模式，提高生產區域濕度控制穩定性，尤其是滿足過渡季節卷煙工廠生產工藝對濕度的控制精度的要求。

Abstract： In order to further improve the temperature and humidity control level in the cigarette production area， an ultrasonic humidification electronic control system based on PLC control is designed to optimize the existing humidification control mode of the process air conditioner， and improve the humidity control stability in the production area， especially to meet the requirement of humidity control accuracy of the production process of cigarette factory in transition season.

關鍵詞：工藝空調;溫度濕度控制;超聲波加濕;PLC

Key words： process air conditioning;temperature and humidity control;ultrasonic humidification;PLC

中圖分類號：TU831.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）29-0171-03

0? 引言

由于在卷煙煙絲生產與卷制過程中濕度過低會造成煙絲燥碎等生產問題。因此，在生產環境中生產工藝對溫濕度的波動較為敏感，為保證工藝質量的穩定性，在重要的卷煙生產環節溫濕度控制快速響應，根據現場參數反饋，快速對濕度進行補償。[1]

當前，在卷煙工廠使用廣泛的加濕方式有氣水加濕、蒸汽加濕等。蒸汽加濕為等溫補償，蒸汽在加濕過程中帶來溫度的上升，為消除加濕帶來的高溫，需要通過制冷配合，因此，該種方式帶來能源的消耗較大。而汽水加濕通過壓縮空氣與水源的共同作用實現的。氣水加濕器使用初期效果良好，但隨著使用時間的增長，出現噴頭霧化效果差的情況，加濕量遠遠低于實際需求。因此，在過渡季節需要大量使用蒸汽加濕器，造成溫濕度指標的不穩定，增加了空調系統的能耗。[2]而超聲波加濕原理與蒸汽加濕不同，加濕強度大，加濕均勻，加濕效率高;可實現濕度自動平衡，同時具有無水自動保護等安全保護功能，因此，超聲波加濕方式有其獨特的優點。

1? 超聲波加濕系統原理

超聲波加濕器系統為等焓加濕，其采用電子超頻震蕩（震蕩頻率為1.7MHz），通過霧化片的高頻諧振，將水拋離水面而產生自然飄逸的水霧，不需要加熱或化學劑而產生1-5微米的水顆粒漂浮于空氣中，從而達到提高空氣相對濕度的作用。

2? 超聲波加濕機控制系統設計

超聲波加濕是當前加濕方式中較為成熟的等晗加濕的方式之一。因在工藝空調送風中滿足工藝需要的著水量，為工藝空調送風提高那個高度致密的、均勻的水霧，以達到最佳著水的效果。

2.1 超聲波加濕機主要參數

超聲波加濕機應用于工藝空調箱體內部，系統由霧化箱部分、控制箱部分、電源、通訊、供水組成。

2.1.1 霧化箱

霧化箱包括為加濕提供水源的儲水池，安裝于儲水池底部的霧化片，以及水位監測等模塊。為保證霧化加濕效果，同時保證設備安全，超聲波加濕選用24V，5.5A霧化片提供震蕩霧化，并通過空調內送風量帶入生產區域。每片霧化片均配有檢流模塊一支，檢測霧化片工作電流，正常工作電流約為5.5A，模塊正常檢測電流范圍為4.8～5.8A，工作電流超出此范圍模塊檢測異常輸出，控制柜面板左側紅色指示燈亮起。如果檢流模塊仍檢測到霧化片電流異常，控制柜面板左側紅色指示燈會再次亮起，則該霧化板出現故障需更換相應霧化片。為保證霧化效果及設備運行，在儲水池內安裝液位檢測，當液位過低時，無法保證霧化效果時進行報警提示。

2.1.2 控制箱

為保證生產區域加濕工藝要求同時考慮加濕機安裝控件，通過測算，安裝42塊霧化片，并對42塊霧化片進行控制布局。通過測算，分成6檔，每檔分別需要6組、6組、6組、9組、6組、9組。可靈活開啟霧化片，達到霧化效果的同時，實現能源高效利用。

2.1.3 電源模塊

加濕機電源模塊主要涉及動力電及控制電兩部分。動力電主要涉及霧化片供電，控制電主要涉及PLC供電及控制面板供電等。霧化器功能比較簡單，為了實現良好的用戶界面，采用了觸摸屏，并且增加了4個LED來指示。同時，為了控制霧化器的功率，使用了MOSFET來控制電源，采用PWM進行功率的控制。此外，為了保證能夠可切斷超聲波驅動電路，增加了繼電器。電路原理如圖1所示。

2.2 控制系統設計

2.2.1 啟停控制

加濕機電控系統主要涉及加濕量控制模塊，加濕機清潔模塊，加濕機安全模塊。（圖2）

超聲波加濕機可分為本地和遠程兩種模式，可通過本地控制柜自由切換模式。當遠程控制時，可通過本地控制柜選擇，進入遠程模式，此時可有遠程工控機控制加濕機霧化片的運行臺數，當切換到本地，遠程控制失效，由本地進行控制。為保證設備安全運行，在開啟之前，應先有系統檢查空調風機是否開啟，霧化儲水池內是否有水，電源狀態是否正常。若正常后，可進行開啟與停止操作。若不正常，對故障報警，設備開啟被鎖定，需解除故障后，方可使用，并通過PLC程序將上述功能予以實現。如圖3所示。

2.2.2 箱體清潔控制

為避免箱體內水質存放時間過長而變質粘稠，影響空氣以及設備正常使用。在本地觸摸屏中，點擊“參數設置”，進入參數設置界面，可設置紫外線運行時間為每次運行時間，紫外線停止時間為兩次紫外線開啟時的間隔。

在日常運維中，可根據運行情況自行設置清洗時間以及紫外線運行時間及間隔時間。定期（設備停機時）檢查控制箱電源組件，定期（30天）打開過濾器排污閥排污，以達到定期清理維護霧化箱的目的。

2.3 項目實現

通過改造，超聲波加濕機可實現遠程與本地控制兩種模式，并可在遠程進行啟停與加適量控制操作，同時，可及時獲取設備遠程報警。如圖4所示，通過工控機實現遠程自動控制功能，提高了設備控制和維護的便利性。

參考文獻：

[1]黃偉，熊偉鵬，車文學.模糊控制在風光混合儲能微網系統中的應用[J].現代電力，2017，34（1）.

[2]蔡君巍，尚昆，楊川.卷煙廠空調機組氣水加濕器的改進與應用[J].山東工業技術，2016.

[3]楊川.濟南卷煙廠能耗數據管理與可視分析軟件系統的設計與實現[D].山東大學，2014.

[4]曾娟.某項目空調冷源配置方案研究[J].價值工程，2019，38（22）：202-203.