王志國 朱曉 高金良

[摘? ? 要]卷煙企業(yè)的發(fā)展逐漸趨向于工藝精細(xì)化管理，不僅體現(xiàn)在煙草生產(chǎn)的過程中對于溫濕度控制的更高要求，同時對該行業(yè)內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)的把控也愈發(fā)嚴(yán)格，在降低能耗、提高環(huán)境溫濕度以及控制精度方面都提出了較高的要求。在研究中通過對于新排風(fēng)熱回收裝置、冷凍水變水溫控制、空壓冷卻水熱回收裝置以及表冷器實現(xiàn)降低蒸汽的使用量進(jìn)行進(jìn)一步的整合，來達(dá)到節(jié)能減排與降低能源消耗的目的。

[關(guān)鍵詞]精益管理;卷煙空調(diào)系統(tǒng);熱回收裝置;節(jié)能減耗

[中圖分類號]F426.8 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）10–0–03

Research on Energy-Saving operation of Cigarette Air-conditioning

System based on Lean Management Mode

Wang Zhi-guo，Zhu Xiao，Gao Jin-liang

[Abstract]The development of cigarette companies gradually tends to refined management， which is not only reflected in the higher requirements for temperature and humidity control in the process of tobacco production， but also more stringent control of the air-conditioning system in the industry， reducing energy consumption ， Improve the environmental temperature and humidity and control accuracy have put forward higher requirements. In the research， the new exhaust air heat recovery device， the chilled water variable water temperature control， the air pressure cooling water heat recovery device and the surface cooler are further integrated to reduce the amount of steam used to achieve energy saving， emission reduction and energy consumption.

[Keywords]lean management; cigarette air-conditioning system; heat recovery device; energy saving and consumption reduction

1 加裝轉(zhuǎn)輪熱回收裝置

按照相反的流向新風(fēng)與排風(fēng)會分別通過轉(zhuǎn)輪的上下兩部分。作為一種可以在輸送過程中循環(huán)使用的介質(zhì)，轉(zhuǎn)輪蜂窩在使用過程中，通過暫時存留暖氣流中的熱量與濕量，再通過冷空氣的經(jīng)過釋放熱量來存儲風(fēng)味中的吸濕涂層來達(dá)到更利于回收濕度的目的。對于冬季時的運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)輪蜂窩在回收濕氣與熱量的過程中存在著可降低加濕負(fù)荷的顯著特點。該裝置在配絲房空調(diào)機(jī)組前段，增加轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的使用中，通過改造原空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)及排風(fēng)管路，并入轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的同時依然可以保證其原管路系統(tǒng)的完整性，為在不適宜使用轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)的情況下提供了可以使用原系統(tǒng)封路的二次選擇性。

本次研究中的轉(zhuǎn)輪熱回收裝置的處風(fēng)量可達(dá)到18 000 m3/h。在對于吸濕材料的選擇上具有較高要求，采用具有選擇性吸收特性，僅容許水分子通過的同時可拒絕其他污染物，并將其存留在排風(fēng)系統(tǒng)中。轉(zhuǎn)輪裝置的箱體應(yīng)預(yù)留排污口，除此之外應(yīng)便于清洗維護(hù)?？稍谠撗b置的表面噴射壓縮空氣、低溫蒸汽以及熱水等，在不影響該裝置回收吸濕性能的同時達(dá)到稀釋清潔劑或真空吸塵的目的。以高強(qiáng)度耐腐蝕鋁合金作為風(fēng)閥葉片原材料，四周框架采用2 mm熱鍍鋅材料，具有強(qiáng)耐腐蝕性與強(qiáng)密封性的特點。初效過濾器采用級別不低于G3級的不銹鋼纖維氈板式過濾器，初始阻力在60 Pa以下，可定期反復(fù)清洗。為實現(xiàn)轉(zhuǎn)輪熱回收裝置和新、回風(fēng)及旁通閥的自動運行，可置入一套自動控制系統(tǒng)。與此同時對新風(fēng)量、轉(zhuǎn)輪后排風(fēng)溫濕度以及新風(fēng)溫濕度進(jìn)行檢測與記錄，建立數(shù)據(jù)庫，便于計算分析熱回收裝置能量轉(zhuǎn)移效率。轉(zhuǎn)輪的熱回收裝置在冬季與夏季工作時，在新風(fēng)與回風(fēng)閥開始的狀態(tài)下，旁通閥應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。自控制系統(tǒng)通過計算新風(fēng)量與溫濕度數(shù)據(jù)而得出熱回收轉(zhuǎn)移效率。

2 改造空壓冷卻塔冷卻水系統(tǒng)

2.1 對原冷卻水管路進(jìn)行改造

將一條管路放到空調(diào)機(jī)組內(nèi)，主要是通過電動閥完成管路切換，如圖1所示。

2.2 優(yōu)化控制系統(tǒng)

針對原熱閥的控制中，需要實現(xiàn)分程輸出，并且對于原加熱閥達(dá)到0～30 %時，需要將冷卻水進(jìn)行加熱。若是已經(jīng)處于40%～100 %的狀態(tài)，就需要進(jìn)行蒸汽加熱。

若是空調(diào)處于加熱的狀態(tài)，水汽加熱閥需要按照實際的需求完成加熱處理，若是水汽加熱無法保障空調(diào)的正常運行，就要打開蒸汽加熱模式。因為水、汽在加熱的過程中，會產(chǎn)生速度差，所以就會導(dǎo)致蒸汽閥的開關(guān)次數(shù)增加，因此，在設(shè)計的過程中，設(shè)計了緩沖區(qū)，也就是在30%～40%的狀態(tài)中，水加熱的開啟會處于最大的狀態(tài)，汽加熱閥依舊處于靜止，這種方式就是為了能夠放置蒸汽浪費。

3 表冷器分組控制改造

在配絲房空調(diào)機(jī)組中，處于并聯(lián)狀態(tài)的三臺表冷器需要分組完成控制，其中兩臺的儀器管路還需要安裝電動蝶閥，并且利用程序完成狀態(tài)、開關(guān)的控制。因為PLC按照機(jī)組濕負(fù)荷需要在很對冷媒水需求的情況進(jìn)行調(diào)整，而且在機(jī)組原來的表冷調(diào)節(jié)閥功能、控制都沒有太大的變化。

4 制冷機(jī)機(jī)組變水溫控制

通常情況，夏季的負(fù)荷是最大的，冷水機(jī)組的運行狀態(tài)時，供水溫度7 ℃，回水溫度12 ℃，在此狀態(tài)之下，空氣經(jīng)表冷盤管的出入溫度分別為12.2 ℃、26 ℃，平均的溫度是19.1 ℃?；诖?，空調(diào)末端設(shè)備、冷水機(jī)組正常運行，但是要想減少能耗幾乎不可能。在空調(diào)末端負(fù)荷減少時，能夠保障供水溫度處于穩(wěn)定的狀態(tài)，在該狀態(tài)下的表冷盤管，其出水溫度會出現(xiàn)變化，而且機(jī)器露點溫度也會有所提升。因此，空調(diào)末端負(fù)荷開始下降，部分的冷凍水會直接回到冷水機(jī)組，這也就造成能源的浪費。

若需要保障冷水機(jī)組的回水溫度一般處于恒定的狀態(tài)，以此促進(jìn)供水溫度的增加。若機(jī)器露點的溫度出現(xiàn)了下降的情況，是所有的冷凍水全部進(jìn)入了表冷盤管，進(jìn)而提升了傳熱率，可以達(dá)到換熱、除濕的目的。

若空調(diào)末端中的負(fù)荷出現(xiàn)了下降的情況，那么冷凍水中的供水溫度也能夠得到減少能源消耗的目的。除此之外，還可以提升除濕、換熱的成效。

按照上述的研究可知，若空調(diào)末端負(fù)荷降低，通過提升冷凍供水溫度，即可實現(xiàn)減少能源消耗和提升冷盤管換熱率。在自控系統(tǒng)中，需要完成對露點溫度需求的計算、表冷閥開度監(jiān)測分析等，進(jìn)而了解系統(tǒng)對于冷凍供水溫度的需求情況，以此完成冷水機(jī)組供水溫度數(shù)值的設(shè)置，最終實現(xiàn)減少能源消耗的目的。

5 基于模糊控制算法優(yōu)化空調(diào)控制程序

按照工業(yè)組合式空調(diào)系統(tǒng)控制方式進(jìn)行設(shè)計，并且參考空氣參數(shù)，針對空調(diào)機(jī)組的新風(fēng)、過濾器等設(shè)備的信號進(jìn)行采集，以及完成對送回風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的控制等，進(jìn)而使得表冷加熱加濕閥門處于開度的狀態(tài)，最終完成空調(diào)的控制，若是處于生產(chǎn)區(qū)域中的空氣模式，可以按照生產(chǎn)區(qū)域、空氣環(huán)境等情況，完成系統(tǒng)運行狀態(tài)的確認(rèn)?；谏a(chǎn)工藝需求，保障空調(diào)系統(tǒng)的運行能夠始終處于合理、安全的狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到最佳的控制狀態(tài)。因為卷煙工藝在生產(chǎn)的過程中，環(huán)境的溫度和濕度一定要達(dá)到要求，否則就會影響到正常的生產(chǎn)。因此，空調(diào)的控制系統(tǒng)就是同時具備多輸入、輸出的能力，在生產(chǎn)的區(qū)域中，需要保障平均的溫、濕度始終處于被控參數(shù)的狀態(tài)。然而，因為空調(diào)系統(tǒng)中的帶有一定的滯后性等特征，所以若要將所有的參數(shù)實現(xiàn)統(tǒng)一控制，是很難的。因此，需要提前設(shè)計好參數(shù)，以此提升控制的成效。若思參數(shù)的轉(zhuǎn)變超過了相應(yīng)的范圍，那么系統(tǒng)的控制成效就會下降，進(jìn)而造成PID控制無法達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，如圖2所示。

在虛線的框圖中，屬于PID控制器，預(yù)設(shè)值為r（t），其和被控對象實測值y（t）進(jìn)行結(jié)算，就能夠得到e（t）的具體數(shù)值：

e（t）=y（t）-r（t）

因為輸出的是偏差信號，具體包含的是該信號的比例、積分等數(shù)據(jù)的線性組合，也就是PID控制律：

其中，KP為比例系數(shù);TI為積分時間常數(shù);TD為微分時間常數(shù)。

在實踐的過程中，就是為了能夠保障控制系統(tǒng)可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，通過公式變化的方式，形成差分方程。其中，T進(jìn)而K分別為采用周期、采用序號，計算公式如下：

將近似表達(dá)式方如到PID公式中進(jìn)行計算：

因為想要將工藝生產(chǎn)中的空調(diào)系統(tǒng)控制問題進(jìn)行處理，需要使用的是模糊控制策略，并且還需要保障PID控制的優(yōu)化發(fā)展，通過提升空調(diào)控制系統(tǒng)中的魯棒性等方面對于系統(tǒng)的影響，對于系統(tǒng)中非線性等問題也可以有效解決，進(jìn)而促進(jìn)工業(yè)空調(diào)系統(tǒng)的適應(yīng)性，實現(xiàn)節(jié)能降耗。

PID參數(shù)模糊自整定實際上就是為了能夠確定PID參數(shù)和e、ec的關(guān)系情況，通過運行進(jìn)而檢測出e、ec的數(shù)值。結(jié)合模糊控制原理，完成PID參數(shù)的調(diào)整，進(jìn)而能夠達(dá)到e、ec狀態(tài)下，控制參數(shù)的各種需求，而且被控制的目標(biāo)，其本身也需要具備一定的動、靜能力。單純模糊控制若是將偏差及其變化率作為輸入值，那么也就是PD控制模式，其控制動態(tài)性較好，但是靜態(tài)較差。在工業(yè)空調(diào)控制系統(tǒng)之中，基本上是多輸入、輸出的系統(tǒng)，而且影響控制因素較多，如溫度、濕度等。所以，工業(yè)空調(diào)控制系統(tǒng)帶有一定的強(qiáng)時滯等特點。若是單純利用PID控制，其效果并不是很理想。因此，此次的系統(tǒng)設(shè)計中結(jié)合了模糊控制算法，通過一種參數(shù)進(jìn)行模糊自整定，進(jìn)而實施PID控制，就可以有效降低超調(diào)量。通過時間的調(diào)解、系統(tǒng)的振蕩，提升控制能力，并且促進(jìn)系統(tǒng)控制精確度的提升。

6 結(jié)束語

在此項項目之中，是針對動力車間空調(diào)系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)實施計算和分析，進(jìn)而能夠了解整個系統(tǒng)的運行情況，以此知曉能耗的狀態(tài)等方面。通過上述的分析找到系統(tǒng)中問題的所在，特別是關(guān)鍵工序中冷、熱量損失等情況。通過針對空調(diào)熱回收裝置進(jìn)行設(shè)計，將模糊控制技術(shù)和控制系統(tǒng)相互融合，以此保障熱回收裝置等功能能夠更加穩(wěn)定，還需要提升節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)而保障相同類型的空調(diào)能夠達(dá)到領(lǐng)先地位。還可以在使用的過程中，達(dá)到工藝空調(diào)的使用需求，以及減少能源的消耗。基于此次的研究，為之后的系統(tǒng)改造、節(jié)能提供合理化的意見。

參考文獻(xiàn)

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