提高松散回潮热风温度CPK

　　摘要：文章主要针对赣州卷烟厂制丝生产线豪尼TB-L型叶片松散回潮机热风温度调节速率低，稳定耗时长，CPK偏低等问题，通过优化PID程序控制和加装机械改进等方法，提高送出回潮热风温度CPK。
　　关键词：松散回潮；CPK；PID
　　CPK是Complex Process Capability index 的缩写，是现代企业用于表示制程能力的指标，其实质作用是反映制程合格率的高低，依据 Cpk的评级标准，制程能力的指标最低应达到 B 级（CPK≥1），才能稳定控制。
　　滚筒式叶片松散回潮机用于卷烟厂制丝线的叶片预处理段，主要用来增加片烟的含水率和温度，提高片烟的耐加工性等。豪尼公司生产的TB-L 型滚筒式叶片松散回潮机（以下简称TB-L），控制系统是采用现场总线技术的西门子S7-400 PLC。在实际生产过程中，回潮后叶片循环风风温（以下简称热风）从生产初期至稳定状态时波动大，调整速率慢，稳定性差，造成整个生产批次热风CPK（CPK≤1）不合格。针对上述问题，通过实验，优化原有PID控制参数，增加新的控制回路和PID控制，对其系统的热风控制模式进行了改进，旨在提高热风的控制精度，提升热风CPK，保证产品质量。
　　一、存在问题
　　原理：热风循环系统主要有循环风机、热交换器、和蒸汽管路组成。其主要作用是循环利用滚筒内部的高温高湿工艺气体，再次加热后注入滚筒中，起到节能作用。循环风机将从后室抽出的温热气体经风管送至滚筒上方的热交换器，经加热后和喷射的蒸汽混合，由进料端送入滚筒内，对物料进行增温增湿。热交换器用于预热时产生干热风将滚筒加热，在生产时对热风温度进行调节；同时在回风侧装有温度传感器用于检测热风温度，由系统PID运算，当温度低时，热交换器蒸汽调节阀开大，注入热交换器蒸汽开大，当温度超过设定值时蒸汽关小。
　　在实际运用中，上述控制模式存在实际生产过程中有一些问题：①循环风风温控制系统的调节能力差，调节频次高，稳定需时长。在原设计控制模式下，KP值为1.2、TN值为36、修正极限调节量最大值为80、最小值为10。当由预热状态转为生产状态时，热风温度需经多次振荡，需时27min才能趋近与目标值，此过程造成热风风温频繁大幅波动；②热风管路结构设计不当，即当热风偏高时没有一个相应的冷却系统对高热风进行中和调节，实现迅速降温的目的。在生产过程中整个滚筒处于一个密闭的环境中，当热风温度偏高时，整个密闭环境中除了降低热交换器输入蒸汽和通过物料吸收外，无法通过其他方式进行物理降温，致使整个过程耗时长，进而降低热风CPK。统计3个月生产的部分品牌规格共计228批次，CPK均值为1.73，平均合格率为86.9%。
　　二、改进方法
　　（1）循环风风温控制的改进
　　将KP值由原设定值1.2调为3.5、TN值由原36调为15、修正极限调节量最大值由原80%调为100%、最小值由原10%调为5%。降低热风调节的振荡频次，提升调节速率，减少调节过程波动；
　　（2）循环风风温辅助控制装置设计
　　新增降温旁路，取304不锈钢管φ 250*1.5mm 不锈钢管，当热风温度过高时，通过引入较低温度的回风（以下简称冷风）与交换器出口的高温热风中和，以实现快速控温的目的，設计如图2
　　（3）循环风风温辅助控制程序设计
　　根据控制需求，新增设计FC1000等控制模块和DB1212等数据模块，在转入生产时，根据温度传感器检测数据，计算出角执行器开度，控制冷风的传送量，与交换器出口的高温热风中和，实现温度的快速调节。
　　三、改进效果
　　（1）热风调整速率大幅提升，热风温度从开始生产至物料要求的规格中线需时由原来27min缩短至7min，调整时间下降20min，过程控制更趋于稳定。
　　（2）改进后跟踪总计3个月生产的部分品牌规格共计317批次，热风CPK均值为2.67，较改进前提高0.95；合格率为98.7%，较改进前提升11.8%。
　　结论：
　　可以看出，通过优化循环风风温控制参数，加装设计辅助控制装置及配套PID控制程序，有效地提高了松散回潮热风温度的调控速率，提升了热风CPK值，保证了热风稳定性。
　　四、结语
　　通过研究分析松散回潮热风工作原理，优化系统原本控制参数，改进热风温度控制机械结构及配置设计PID控制模块，提升热风控制响应速率，有效提升了热风温度CPK，CPK均值由原来的1.73调升至2.67，合格率由原来的86.9%提升至98.7%。
　　参考文献
　　[1]刘俊峰.滚筒式叶片松散回潮机控制系统改进[J].设备与维修，2016.
　　（作者单位：江西中烟工业有限责任公司赣州卷烟厂）

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