摘 要：氣流烘絲機（HXD）的132kW風機運行時需要對軸承箱進行水冷，冷卻水是動力車間處理過的軟水，冷卻后直接排入下水道，每年浪費約2500噸的軟水。文章通過改造氣流烘絲機軟水系統(tǒng)管路，增加電磁閥、溫度傳感器、I/O模塊等電控元件，修改PLC控制程序，實現(xiàn)了風機冷卻水的循環(huán)利用，減少水資源的浪費。

關鍵詞：氣流烘絲機；循環(huán)風機；冷卻水；軟水管路；PLC控制程序

引言

氣流烘絲機的循環(huán)風機為132kW電機，電機運行時需要進行水冷，目前，氣流烘絲機循環(huán)風機使用的冷卻水是由動力車間處理過輸送至我車間的軟水，此軟水流經(jīng)風機軸承箱進行冷卻后直接排入下水道，經(jīng)統(tǒng)計生產(chǎn)一批次煙絲會消耗掉大約7噸的軟水，每年要生產(chǎn)約360批次，合計會浪費2500余噸的軟水，是極大的水資源浪費。

1 氣流烘絲機軟水系統(tǒng)

1.1 軟水系統(tǒng)現(xiàn)狀

HXD的軟水系統(tǒng)主要有兩個用途：（1）給生產(chǎn)用模擬水供應，經(jīng)水箱流出后利用齒輪泵以均勻的流量供應給生產(chǎn)物流，使用電磁液位計檢測水箱液位，并控制電磁閥打開供水管路給水箱供水，模擬水管路由E+H流量計檢測加水流量，通過PLC調(diào)節(jié)齒輪泵的變頻器頻率來保證供水流量的穩(wěn)定；（2）給循環(huán)風機軸承箱供應冷卻水，當HXD風機啟動后就打開電磁閥進行水冷卻，風機停止后電磁閥關閉。

循環(huán)風機啟動后必須供應冷卻水，而模擬水是在氣流烘絲機生產(chǎn)的預熱過程和冷卻過程使用。氣流烘絲機的生產(chǎn)過程分為預熱、生產(chǎn)、冷卻三階段，冷卻水在三階段均需供應；模擬水僅需在預熱、冷卻階段供應。

1.2 解決方案

要解決HXD風機冷卻水浪費嚴重的問題，最好的辦法就是將循環(huán)風機冷卻水回收再利用。最有效的辦法就是將冷卻水管路改造，使冷卻水能夠循環(huán)使用。圖1為擬改造后的軟水管路，將冷卻水排放進入水箱，并通過齒輪泵把水箱中的水分別供應給冷卻水和模擬水。當僅需冷卻水時生產(chǎn)物流用水截止（如圖1所示，B部分），打開冷卻水管路的電磁閥，利用齒輪泵電機將冷卻水送入風機軸承箱冷卻（如圖1所示，A部分），冷卻后的水排放進入水箱二，水箱二中的水通過滴漏方式進行冷卻后滴入水箱一循環(huán)使用。

2.1 軟水管路改造

（1）在原模擬水管路上與流量計并聯(lián)一路管路作為冷卻水的上水管路，并且在流量計前的支路上安裝一個電磁閥，控制模擬水管路的通斷。

（2）利用現(xiàn)場的模擬水水箱，保留原來的所有管路，在原水箱一上方重新安裝一個水箱二，把冷卻水的下水管接到水箱二上，并且在水箱二下部打孔，使水流經(jīng)過孔洞散失熱量降溫后流回到原來的水箱中，使循環(huán)風機冷卻水能夠回收再利用。

2.2 電控元件改造

（1）如圖2所示，在齒輪泵前的管路上通過一個三通接頭安裝一個溫度傳感器，用來檢測水溫。

（2）在水箱的排水管路上安裝一個電磁閥，當水溫或水位超過設定值后控制閥門打開排水。

（3）在電控柜i/o箱中新增加一塊DO模塊和2個繼電器，接入新增電磁閥的線圈。

（4）將新加的溫度傳感器連接到氣流烘絲機電控系統(tǒng)中的PA網(wǎng)絡上，并且設置通訊地址41，通過Profibus PA現(xiàn)場總線采集水溫值。

2.3 PLC控制程序以及HMI操作界面改造

（1）如圖3所示，對HXD氣流烘絲機PLC程序的硬件組態(tài)進行修改，增加電磁閥及溫度傳感器。

（2）將原來模擬水的控制程序進行了修改，使齒輪泵不僅供應模擬水還要供應循環(huán)風機的冷卻水，并且要保證模擬水的流量要求和冷卻水的冷卻效果。

（3）如圖4所示，對新添加的電磁閥和溫度傳感器進行PLC編程，將溫度傳感器的溫度實時采集上來，參與電磁閥的控制，即當水溫過高不能保證冷卻效果時要排水，同時還要進冷水來降低水溫，或者水箱水位低時也要進水。

（4）對齒輪泵變頻器頻率相關程序修改，使其在模擬水開與不開兩種情況下自動轉(zhuǎn)換頻率。

（5）如圖5示，對觸摸屏監(jiān)控畫面編程，把畫面中的軟水管路重新進行布局設計，將電磁閥、溫度傳感器等電氣器件按照實際位置布置，并且做好數(shù)據(jù)連接，保證與PLC的正常通訊。

（6）在參數(shù)界面中進行編程，添加水箱溫度上限設置值及電磁閥的手動操作等畫面，并且做好數(shù)據(jù)連接，保證與PLC的正常通訊。

3 改進效果

3.1 冷卻效果良好

將循環(huán)風機冷卻水系統(tǒng)引入到模擬水系統(tǒng)中，通過管路及電氣的改造及對水溫的檢測、循環(huán)回收、晾曬散熱、混合排放，經(jīng)過試驗，當水溫設定為30℃時，由于預熱與冷卻階段消耗模擬水時補充了冷水，能保證風機軸承的冷卻效果，生產(chǎn)中不會出現(xiàn)排水現(xiàn)象，確保了冷卻水的循環(huán)利用。

3.2 直接經(jīng)濟效益

實現(xiàn)循環(huán)風機冷卻水的循環(huán)再利用，減少水資源的浪費，達到節(jié)能降耗的目的。HXD氣流烘絲機年均生產(chǎn)361批煙絲，每批節(jié)省7t軟水，軟水價格約為10元/t。每年節(jié)省費用為：

單批煙節(jié)水量（t/批）×年產(chǎn)量（批）×軟水價格（元/t）=7×361×10=25270元

經(jīng)計算，改造后每年可節(jié)約25270元。

3.3 間接經(jīng)濟效益

節(jié)約了大量生產(chǎn)軟水所需的樹脂、工業(yè)用鹽、自來水及電力等物資，并降低了大量排污費用，為洛陽卷煙廠節(jié)能減排工作作出了貢獻，為更為廣泛的開展低碳生產(chǎn)，開闊了思路、拓展了視野。

3.4 推廣應用

HXD氣流烘絲機在煙草行業(yè)內(nèi)廣泛應用，其循環(huán)風機冷卻水直排問題普遍存在，此次改造適用于SH8、SH9系列的氣流烘絲機上，能夠達到減少水資源的浪費、達到節(jié)能降耗的目的，具有較高的推廣價值。

參考文獻

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[4]李順喜.解決HXD出口煙絲結(jié)團問題的方法[A].中國煙草學會工藝學術研討會論文集[C].2008：329.

作者簡介：何文婕（1974-），女，本科，助理工程師，研究方向：工藝管理和工藝研究。

李國棟（1982-），男，本科，助理工程師，研究方向：電氣設備維修與技術革新。