高温火腿肠生产线节能设计

2011-01-19胡树杰

制造业自动化 2011年10期

关键词：处理机设定值排风

胡树杰

（沈阳理工大学信息科学与工程学院，沈阳 110168）

高温火腿肠生产线节能设计

胡树杰

（沈阳理工大学信息科学与工程学院，沈阳 110168）

高温火腿肠烘干加工线在设计及实现中过于考虑产品去湿的效果，而忽略了能源的利用率。通过加工线运行的数据及对空气处理机的分析，提出改进方案。经过对PLC及变频器编程调试达到设计要求。运行结果证明，系统在自动运行的情况下节能明显。

能源；设计；生产线

0 引言

随着节能环保的意识逐渐增强，对设备的节能提出了更高的要求。高温火腿肠加工线的设计由于国内外没有相关的参照，且包括自控、暖通及机械传输等多个专业的设计配合，在设计及实现中又过于考虑产品去湿的效果[1]，而忽略了能源的利用率。

在自动加工线的运行中传输带的能耗较小，而能耗主要部分为空气处理机。一般空气处理机的应用大部分用作人工环境的处理，因此可参考的相关数据及经验值也少。在设计上为保证去湿的效果，设计参数上均取了上限值。而大量的能耗消耗在冷热风上。根据加工线运行数据及对空气处理机等的分析，在满足系统要求的基础上，对系统进行了节能的设计。运行结果证明，设计的节能较明显，自控系统复杂程度不变。

1 加工线的结构特点

传输线（包括震动和提升）及倒料槽对能量消耗较小，因此不做过多的分析和改动。

1.1 空气处理机控制参数精度

人工环境用空气处理机往往强调温湿度控制精度，并且送风温差小。而本系统热风温度较高（35-55度）且风压大，风速高，通过高速的热风将产品湿气带走，对温度的精度要求不高，两者区别较大。

1.2 实际负荷特点

传输线的产品为湿负荷，由于大部分水分在沥水震动已被去掉，主要在肠衣两头及叠处存有少量湿气，产品对回风的绝对湿度及相对湿度影响不大。因此空气处理机采用部分回风不会影响系统的除湿效果。

1.3 原有系统方案

原K1系统直接利用新风，没加回风主要考虑回风同新风混合增加送风湿度，影响热风除湿效果。经实际测试：上、中层产品温度较均匀，与送风温度差8度左右。上层产品去湿接近90%，要求中层去湿程度低。从数据看中层除湿负担不大，上层回风含湿小，可以利用其作为中层的送风，并采用回风。

原K2系统直接利用新风主要考虑利用回风会加大送风的含湿量，而且送风温差大使产生冷凝水。原K2系统实际测试：下层产品的温差较大，前端与中层接近，末端接近送风温度。说明适当降低中层温度有利下层的处理。

2 改进的方案

改进后的风系统如图1、图2所示。两个系统比原系统增加了回风，新风阀、回风阀及排风阀为连续可调。K1的送风由同时送上下层改为送上层再送中层再回风。

由于中层产品除湿只剩10%的量，利用上层的回风对中层进行除湿，这减轻了K1空气处理机的热风量。

通过PLC的控制实现不同工况的调节。在夏季工况下加大新风量，使加热量降低；在冬季时加大回风量，同样降低了能量的消耗。新风含湿很低，加大回风对送风湿度影响很小[2]。

中层送风方式的改变使中层产品温度有所降低，使下层送风温度与产品温差降低，即减轻了下层送风的量。运行中下层产品没有冷凝水的产生。

改进后主要解决的问题是系统冷热风机组新风没有利用季节的变化，而直接靠冷热源对空气处理，从而加重了冷热源的消耗。

图1 K1热风系统结构图

图2 K2冷风系统结构图

3 硬件电路

自控系统均采用西门子产品。根据工艺要求,综合输入输出点数,具体硬件配置如下： PLC采用CPU226 一台，EM235 一台，EM232 三台，EM231 二台，TP7 一台；

检测及执行部分如图1、2及对应的点，具体：变频器ECO-3700/3、ECO-7500/3、ECO1500/3各一台，变频器控制风机使压力达到设定值；传感器采用温度传感器TE200 三个，检测新风及送风温度；压力传感器QBM62两个；压差传感器QBM81两个，检测过滤网压力；风阀驱动器GIB161四个,驱动新、回风阀使调节到控制要求的开度；二通阀及驱动器VVF41.90+SKC62,VVF5 2.40+SKB62,VVF45.65+SKC62,PLC控制驱动器调节冷水或蒸汽的流量，使温度达到设定值。

4 控制方法的实现及数据比较

自控系统分为三部分：热风系统控制、冷风系统控制和传输系统控制。传输系统主要靠PLC控制变频器带动传输带运行，根据产品型号的不同选择相应的速度。系统启动时新、回风及排风联动，保持总风量的平衡。当有加工线停机时，通过压力检测，自动调节变频器使风压达到设定值。风系统如果按焓值控制，系统硬件投入将加大很多，并且控制程序不宜实现[3]。不同工况控制运行如下：冬季工况：当室外温度低于10度时，K1随着温度的降低逐渐关小新风阀、排风阀，开大回风阀；而K2随着温度的降低逐渐关小新风阀、排风阀，开大回风阀，直至温度5度时风阀分别开到最小和最大。同时分别调节冷水阀及蒸汽阀，使送风温度达到设定值[4]。

从表1可以看出，冬季工况下K1可以节省（2842-1621）/2842＝43%的热量；K2可节省（345-311）/345＝10%的热量。而热量的绝对值大，使得节能效果比较理想。

夏季工况：当室外温度高于20度时，K1随着室外温度的升高逐渐开大新风阀、排风阀，关小回风阀；而K2机组随着温度的增大逐渐关小新风阀、排风阀，开大回风阀，直至温度30度时风阀分别开到最小和最大限值。同时分别调节冷水阀及蒸汽阀，使送风温度达到设定值。

从表1可以看出，夏季工况下K1可以节省（432-354）/432＝18%的热量；K2可节省（45-14）/45＝69%的热量。K2节省冷量（322-210）/322＝35%。节省能量很明显。

过渡季节：当室外温度大于10度小于20度时，新风阀、排风阀均开在最大位置，关闭回风。同时分别调节冷水阀及蒸汽阀，使送风温度达到设定值。

从表1可以看出，过度季节下K1可以节省（570-534）/570＝6%的热量；K2可节省（35-24）/35＝31%的热量。K2节省冷量（120-95）/120＝21%。节省能量也较明显。