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        降低烘絲出口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差探討

        2015-06-24 23:35:51史小濤等
        中國高新技術(shù)企業(yè) 2015年23期
        關(guān)鍵詞:烘絲機(jī)

        史小濤等

        摘要:在烘絲過程中,熱風(fēng)溫度不穩(wěn)定會導(dǎo)致出口水分波動。為了解決此問題,設(shè)計了烘絲機(jī)熱風(fēng)溫度快速跟蹤功能軟件,實際使用表明,該軟件有效地解決了熱風(fēng)溫度不穩(wěn)定和出口水分波動問題。改進(jìn)后,A牌號出口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差從0.148降低至0.133;B牌號出口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差從0.146降低至0.132,保障了產(chǎn)品質(zhì)量。

        關(guān)鍵詞:烘絲機(jī);熱風(fēng)溫度;水分標(biāo)準(zhǔn);快速跟蹤功能軟件;出口水分波動 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        中圖分類號:TS452 文章編號:1009-2374(2015)25-0066-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.033

        1 現(xiàn)狀調(diào)查

        在烘絲過程中,熱風(fēng)溫度的波動會導(dǎo)致出口水分不穩(wěn)定。經(jīng)統(tǒng)計,2014年1~3月份烘絲工序A牌號熱風(fēng)溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.167,出口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.148;B牌號熱風(fēng)溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.175,出口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.146。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出熱風(fēng)溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差較大。

        2 原因分析

        2.1 SH313C管板式烘絲機(jī)排潮和熱風(fēng)流量控制系統(tǒng)存在線性和非線性區(qū)域

        烘絲工序中,煙絲流量、來料水分、筒溫、熱風(fēng)溫度等參數(shù)的綜合設(shè)置至關(guān)重要,如果烘絲工序工藝參數(shù)設(shè)置合理,烘絲機(jī)排潮比例閥開度在線性區(qū)域(在25%~85%范圍)時,烘絲機(jī)容易實現(xiàn)穩(wěn)定控制,快速跟蹤。如果參數(shù)設(shè)置不科學(xué),烘絲機(jī)排潮比例閥開度在非線性區(qū)域(在0%~25%范圍)時,烘絲機(jī)不容易實現(xiàn)穩(wěn)定控制。

        烘絲機(jī)水分控制主要是兩個方面:(1)筒溫;(2)熱風(fēng)和排潮風(fēng)量。對烘絲水分進(jìn)行精確控制的是三個比例閥:(1)熱風(fēng)溫度控制比例閥(按冷熱風(fēng)不同比例進(jìn)入加熱器及冷風(fēng)道,從而調(diào)節(jié)熱風(fēng)溫度);(2)熱風(fēng)流量比例閥(控制進(jìn)入烘絲機(jī)內(nèi)部熱風(fēng)的流量);(3)排潮比例閥(從烘絲機(jī)內(nèi)部抽走潮氣,調(diào)節(jié)烘絲水分)。熱風(fēng)流量調(diào)節(jié)比例閥和排潮比例閥采用同步聯(lián)動控制模式。PLC接收烘絲機(jī)出口水分儀信號,與設(shè)定值進(jìn)行比較后,發(fā)送控制信號對熱風(fēng)流量調(diào)節(jié)比例閥和排潮比例閥進(jìn)行同步聯(lián)動控制,達(dá)到對出口水分進(jìn)行PID閉環(huán)控制。

        測試表明,SH313C管板式烘絲機(jī)排潮控制系統(tǒng)和熱風(fēng)流量控制系統(tǒng)存在線性和非線性區(qū)域(見圖1、圖2),烘絲機(jī)排潮比例閥和熱風(fēng)流量比例閥開度在線性區(qū)域(在25%~85%范圍)時,烘絲機(jī)穩(wěn)定性好,容易實現(xiàn)對水分和熱風(fēng)溫度穩(wěn)定控制,快速跟蹤功能。

        當(dāng)排潮比例閥開度在非線性區(qū)域(在0%~25%范圍)時,烘絲機(jī)的穩(wěn)定性差,排潮比例閥開度在0%~5%范圍變化時,風(fēng)速幾乎為零,對出口水分控制作用非常微弱。當(dāng)排潮比例閥開度在5%~10%范圍變化時,對出口水分控制作用較為緩慢。

        當(dāng)排潮比例閥開度在15%~25%范圍變化時,對出口水分的控制作用劇增,排潮比例閥開度微小變化,就會使出口水分出現(xiàn)劇烈的變化。同樣,SH313C管板式烘絲機(jī)熱風(fēng)流量控制系統(tǒng)也存在非線性區(qū)域,測試表明,烘絲機(jī)排潮比例閥從85%降至25%時(由于采用同步聯(lián)動控制,熱風(fēng)流量比例閥開度也同時從85%降至25%),熱風(fēng)流量比例閥開度的變化,對熱風(fēng)溫度造成的擾動量為0.3℃(熱風(fēng)溫度下降0.3℃),擾動率為0.5%。

        當(dāng)烘絲機(jī)排潮比例閥開度為50%時,熱風(fēng)溫度設(shè)定值從100℃降至90℃后,熱風(fēng)溫度控制回路只需4分鐘就能夠達(dá)到設(shè)定值,而且很穩(wěn)定。

        測試表明,烘絲機(jī)排潮比例閥從25%降至5%時(由于采用同步聯(lián)動控制,熱風(fēng)流量比例閥開度也同時從25%降至5%),熱風(fēng)流量比例閥開度的變化,對熱風(fēng)溫度造成的擾動量為19.3℃(熱風(fēng)溫度下降19.3℃)。擾動率為96.5%,當(dāng)烘絲機(jī)排潮比例閥開度從50%降至11%后,熱風(fēng)溫度控制回路需要26分鐘才達(dá)到設(shè)定值,而且非常不穩(wěn)定。

        2.2 A、B牌號烘絲過程中排潮比例閥開度工作在非線性區(qū)域

        A、B牌號在烘絲工序中,烘絲排潮比例閥開度在5.6%~13.5%非線性區(qū)域,導(dǎo)致熱風(fēng)溫度不穩(wěn)定,影響了烘絲后煙絲水分的控制精度。統(tǒng)計2014年2月份數(shù)據(jù),A、B牌號烘絲機(jī)排潮比例閥平均開度為10.1%。

        2.3 熱風(fēng)溫度的波動導(dǎo)致出口水分不穩(wěn)定性加劇

        通過現(xiàn)場試驗,當(dāng)熱風(fēng)溫度波動時,出口水分不穩(wěn)定性明顯加??;當(dāng)熱風(fēng)溫度平穩(wěn)時,出口水分穩(wěn)定性提高,烘絲出口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差明顯降低。因此,解決熱風(fēng)溫度波動問題,就能夠降低出口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差。

        3 改進(jìn)烘絲機(jī)熱風(fēng)溫度控制原理

        熱風(fēng)溫度快速跟蹤功能控制軟件分別采用智能PID控制技術(shù)、變參數(shù)PID控制方法,常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)等特點,但是對于非線性的復(fù)雜系統(tǒng),采用常規(guī)的PID控制器較難獲得良好的控制效果,智能PID控制是在常規(guī)PID算法的基礎(chǔ)上,引入專家規(guī)則集及操作者的經(jīng)驗值,它不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,對系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感,具有較強(qiáng)的魯棒性和抗干擾能力,智能PID控制器的核心為知識庫的建立。烘絲排潮比例閥、熱風(fēng)流量比例閥開度在5.6%~13.5%非線性區(qū)域,常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器不易使熱風(fēng)溫度穩(wěn)定,影響了烘絲后煙絲水分的控制精度,為了解決此問題,利于操作者收集的經(jīng)驗數(shù)據(jù),采用智能PID控制方法,就能夠縮小熱風(fēng)流量比例閥門的調(diào)節(jié)幅度和調(diào)節(jié)頻次,從而減少熱風(fēng)流量對熱風(fēng)溫度的擾動,減少了熱風(fēng)溫度波動,降低了出口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差。

        SH313C管板式烘絲機(jī)熱風(fēng)溫度具有大滯后的特性,容易出現(xiàn)超調(diào)的問題,一旦出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象,就會產(chǎn)生震蕩,必然延長了調(diào)節(jié)時間,熱風(fēng)溫度的穩(wěn)定性大幅度下降,為了解決此問題,采用智能PID控制方法,就能夠減少熱風(fēng)溫度比例閥門的超調(diào)量,從而減少了熱風(fēng)溫度波動,降低了出口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差,烘絲機(jī)熱風(fēng)溫度智能PID控制原理參見圖3所示:

        熱風(fēng)溫度PID控制參數(shù)如果設(shè)定過大,雖然跟蹤速度加快,但是不穩(wěn)定性增加;熱風(fēng)溫度PID控制參數(shù)如果設(shè)定過小,雖然穩(wěn)定性增加,但是跟蹤速度太慢。用一組事先整定的PID參數(shù)實施控制,難以達(dá)到很好的控制效果,尤其當(dāng)對象參數(shù)變化超過一定的范圍時,系統(tǒng)性能會明顯變差,甚至超出許可范圍,為了解決此問題,采用變參數(shù)PID控制方法,當(dāng)熱風(fēng)溫度偏差≤設(shè)定值2時,采用PID參數(shù)1,當(dāng)熱風(fēng)溫度偏差≥設(shè)定值1時,采用PID參數(shù)3,當(dāng)熱風(fēng)溫度偏差在設(shè)定值1和設(shè)定值2之間時,采用PID參數(shù)2,從而既保障熱風(fēng)溫度的穩(wěn)定性,又保障熱風(fēng)溫度的快速跟蹤性,減少了熱風(fēng)溫度波動,降低了出口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差,烘絲機(jī)熱風(fēng)溫度變參數(shù)PID控制原理參見圖4所示:

        4 使用效果

        新增控制軟件在烘絲機(jī)應(yīng)用后統(tǒng)計2014年9~11月份數(shù)據(jù):A牌號熱風(fēng)溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差由1.167降低到0.661,口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差從0.148%降低至0.133%;B牌號熱風(fēng)溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差由1.175降低到0.622,出口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差從0.146%降低至0.132%,效果明顯。

        5 結(jié)語

        該項軟件技術(shù)在烘絲機(jī)應(yīng)用后,能夠有效解決熱風(fēng)溫度不穩(wěn)定造成SH313C管板式烘絲機(jī)出口水分波動問題,降低了烘絲出口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差,有效保障了產(chǎn)品

        質(zhì)量。

        (責(zé)任編輯:黃銀芳)

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