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卷烟厂卷接负压系统的改进

时间:2014-07-30 14:20 点击:
[摘 要]卷烟厂卷接包车间生产用负压系统对产品质量影响很大。实际生产中,设备有此开彼停现象,而风机一直满负荷运行,导致负压供大于求且波动大,甚至造成设备故障,影响卷烟质量,同时也造成能源浪费。本文就此做深入研究,根据开启设备台数来决定风机运行

  [摘 要]卷烟厂卷接包车间生产用负压系统对产品质量影响很大。实际生产中,设备有此开彼停现象,而风机一直满负荷运行,导致负压供大于求且波动大,甚至造成设备故障,影响卷烟质量,同时也造成能源浪费。本文就此做深入研究,根据开启设备台数来决定风机运行频率,既稳定了负压,又节约了能源。

  [关键词]稳定;负压;系统;节能

  中图分类号:TS43 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)20-0102-01

  0 引言

  每台设备开启时,都会送要风信号给S7-300PLC(下称S7-300),由S7-300送一信号给控制风机运行的S7-400PLC(下称S7-400),S7-400收到信号后就启动风机并满负荷运行,向卷接机组提供负压。我厂卷接包设备分为四组,每组各有一台负压风机,风机均用变频器驱动。

  1 负压系统生产现状

  我厂三组、四组生产计划不均衡,因此对负压需求也存在差异。实际生产中,三组、四组不论开几台设备,风机均以50Hz满负荷运行,造成负压供大于求,加之泄压方式较随意,造成负压波动大,影响卷烟质量和产量,同时也造成能源浪费。基于稳定负压系统、提高产品质量及节能降耗需要,稳定和匹配负压系统就显得很重要。

  2 负压系统的改进措施

  从理论上讲,设备开启台数不同,对负压的需求一定不同。因此可根据设备开启台数不同,设定不同的风机运行频率,使负压供给与每组设备需求总体平衡,以满足生产需要。为此,需搞清不同的设备开启台数时风机运行频率、每台设备的要风信号及把信号送到S7-400等问题。

  2.1 除尘风机频率测定

  我厂风机均用变频器控制,这样便于改变频率、调节电机转速。以三组设备为例,确定设备不同的开启台数时风机运行频率。

  (1)分别开启三组中的一台设备,风机频率从40Hz逐渐增大,保证每台设备负压都能满足生产要求且稳定,频率值分别是44Hz、45 Hz、45 Hz。为确保满足工艺要求,频率定为45Hz。

  (2)单独开启三组中的任两台设备,风机频率从44Hz逐渐增大,保证每台设备负压都能满足生产要求且稳定,频率值分别是45Hz、45 Hz、46 Hz。为确保满足工艺要求,频率定为46Hz。

  (3)三组三台设备都运行时,调整风机频率,使三组各机台负压都满足工艺要求且稳定。此时风机运行频率即为三台设备都开启时的风机运行频率,频率确定为48Hz。

  (4)用同样方法,可得出四组不同的设备开启台数时的五个频率。

  满足生产需要时,三组开启一台、两台、三台设备时频率分别是45Hz、46Hz和48Hz,四组开启一台、两台、三台、四台、五台设备的频率分别是:43Hz、44Hz、45Hz、46Hz和48 Hz。

  2.2 负压系统的控制电路设计

  2.2.1 S7-300输入点设计

  确定三组各机台(三组三台设备分别称为3-1、3-2、3-3)要风信号对应S7-300输入依次是I6.1、I7.1和I7.4,四组各机台(四组五台设备分别称为4-1、4-2、4-3、4-4、4-5)要风信号的输入依次是:I4.2、I4.5、I5.0、I5.3和I5.6。

  2.2.2 S7-300输出点设计

  根据要风信号,由S7-300分别计算出每组开启设备的台数后,然后输出一个信号来表示,故S7-300需八个输出点。三组开启一台、两台、三台时输出分别是:Q16.7、Q17.1和 Q17.2,四组开启一台、两台、三台、四台、五台时输出分别是:Q16.1、Q16.2、Q16.3、Q16.5和Q16.6。

  3.2.3 绘制硬件连接图

  根据2.2.1和2.2.2可绘制出输入输出图1,图1中,输入是各机台要风信号。输出表示各组设备开起台数。为实现此功能,需编相应的S7-300程序。

  2.2.4 S7-400的输入点设计

  除尘风机由S7-400控制,因此最终是让S7-400根据每组设备开启台数对风机进行控制。图1中每个输出驱动一个继电器。通过继电器送一信号给S7-400以启动风机并以相应频率运行。根据图1, S7-400需八个输入点,地址如下:三组开启一台、两台、三台设备对应S7-400的输入分别是:I49.5、I49.6和I49.7。四组开启一台、两台、三台、四台、五台设备对应输入分别I49.0、I49.1、I49.2、I49.3和I49.4,绘制出如图2的连接图。

  因S7-300和S7-400电源不同,故不能把S7-300的输出直接接到S7-400的输入上,须用继电器解决二者不同源问题。

  2.3 编写S7-400控制程序

  S7-400得到每组设备开启台数后,编写S7-400程序,将风机运行频率值写入程序中的数据块。在运行时,按写入的频率值自动改变风机运行频率,以驱动风机向开启的卷接包机组提供满足工艺要求的负压。

  2.4 改进泄压方式

  针对三组和四组设备的负压过大现状,通过设计并增设可调节泄压阀装置,对其负压进行调节,适当开启泄压阀开度,以稳定设备负压。

  4、改进效果

  3.1 负压稳定性

  测定频率就是以设备负压稳定为前提的。改进后,经过两个月的实际测试,发现各设备负压均能满足要求,且稳定性有很大提高,负压波动很小。

  3.2 节能效果

  3.2.1 理论分析

  频率由50Hz降到45—48Hz,电机功率(假定频率降低过程中,M保持不变)也将下降。

  3.2.2 节能验证

  频率f下降,转速也下降,风速和负压值都降低,转矩M也下降。故风机能耗降低远比理论值要大得多。我厂用Danfoss变频器可直接读出运行时电机功率。

  经测算,三组、四组风机(额定功率均为110KW)去年十月能耗分别下降约7800KWh和2900KWh,节能效果非常明显。

  4 结束语

  本次卷接包车间负压系统的优化和改进,提升了论文答辩卷接包车间的负压系统稳定性,稳定了产品质量,而且达到了节能的效果。

  参考文献

  [1] 廖常初等.S7300/400 PLC应用教程.北京:机械工业出版社.2011.6.

  [2] 刘艳蔚等.机床电气控制.北京:北京交通大学出版社.2012.8.

  [3] 任艳君.电机与拖动.北京:机械工业出版社.2011.1.

  [4] Danfoss公司Danfoss变频器操作手册.2013.5.


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