高速卷烟机组与远方工艺风力除尘系统联动控制的研究

戴子路 张 旗

(安徽省中烟合肥卷烟厂 安徽合肥 230000)

工艺风力除尘系统对卷烟工业企业而言至关重要，直接关系着烟支在生产过程中的质量，为了确保系统风力合理分配到每台卷接机组并能使其自身状态实现动态平衡，通过PLC和PROFIBUS-DP现场总线控制技术，可以实现对系统中各机组工艺风力自动平衡，从而保证对卷接机组所需工艺风力连续、有效、稳定的供给。

一、HF卷烟厂工艺风力除尘系统概况

HF卷烟厂卷接包车间目前所应用的卷烟生产机组包括9台国产PROTOS-ZJ17中速卷烟机组，4台德国Hauni M5高速卷烟机组以及3台国产PROTOS-ZJ116高速卷烟机组。为保证卷烟烟支在生产中的稳定性，技术人员拆除中速机自带的除尘风机，在机组生产平台的二楼建立相应的集中工艺风力除尘系统，对中速机组VE和MAX部分加装风力平衡阀，实现对所有中速卷烟机组的远程自动控制，确保中速机组在生产过程中卷烟质量的稳定性。

二、高速机组与工艺风力除尘系统存在的问题

集中式工艺风力除尘系统由动力中心进行控制，对于高速机组而言，由于机台本身没有供工艺风力除尘系统风机启动的信号位点，所以只能由当班的动力中心工作人员手动开启对应风机，远方对应的除尘风机采用的是频率控制，提前开启除尘风机，不仅容易造成能源的浪费，还会形成强大的吸力，对高速机本身自带除尘风机的运转带来影响。

高速机组生产一段时间会待机，在待机状况下，机台本身的VE部分阀门会关闭，而对应的除尘风机在设定频率下进行运转会由于风力不够产生剧烈的“喘振”现象，负压风力不稳定，变频器的运行功率和电流波动较大，对除尘风机的运转造成非常大的伤害，这种情况在小停机时间段内出现的频次尤为明显。

由于卷烟生产牌名不同，高速机组开机和停机的时间存在随机性，动力中心工作人员无法掌握高速机组的生产状况，但为了不影响卷包车间的正常生产，对应的工艺风力风机只能保持开启状态，这样的生产模式使得高速机组对应的除尘风机一直处于被动的高频运转状态，与企业智能化控制的理念严重相悖。

基于以上问题，动力中心技术人员对高速机组和工艺风力系统之间的控制逻辑和作用机理进行了深入的研究，经过分析，他们发现要实现高速机组和远方工艺风力系统实现联动控制，必须要寻找到一个可靠的控制信号作为开启和关闭除尘风机的控制条件，利用该信号可以使得远方的除尘风机和高速机组自带的高压风机同时启动，并且在高速机自带的高压风机关停时远方的除尘风机延时关机，确保将高速机组自带除尘风机吸取的粉尘清理干净。

三、高速机组工艺风力除尘控制信号的选取

由于高速机组不提供除尘风机的控制信号，所以在控制信号的选取上，动力中心技术人员首先选择从已知的相关控制信号与工艺风力控制信号之间的关联性来进行考虑。动力中心技术人员选择从高速机组电气控制逻辑的角度来寻找突破口，通过对高速机组电气图纸以及现场运转情况进行观察，技术人员发现高速机组自带除尘风机连接在VE部分的控制电路下，当高速机开机时其自带除尘风机自动开机，所以选取VE部分控制电路的电流值将其转换为远方工艺除尘风机的控制信号可以有效解决问题。

随后，技术人员对于该设想进行了论证，在高速机组电气控制柜VE部分安装了电流互感器和信号转换器，在对应远方工艺除尘机组PLC控制箱中加装AI控制位点，使得以高速机组VE部分电流值转换的控制信号可以参与远方工艺风力系统的PLC控制逻辑中。根据现场测验得到的情况，由于高速卷烟机组夜间不断电，部分高速机组件仍处于运转状态，现场采集的VE部分电流始终保持在14-18A之间，而在待机状态下，电流互感器采集到的电流保持在25-40A之间，正常运行状态下采集到的电流值保持在70A左右。在控制逻辑上，这三种情况可以进行不同的定义，当采集电流值小于25A时，高速机组可视为停机状态；当采集电流值在25A和45A之间时，高速机组可视为待机状态；当采集电流值大于45A时，高速机组可视为正常运行状态。远方的负压除尘风机可以在设定的高频状态（42-48HZ）下运转以满足工艺风力的需求[1]。

四、高速机组远方除尘风机“喘振”现象的解决措施

除尘风机发生“喘振”，即风机抽出的风量时大时小，产生的风压时高时低，系统内气体的压力和流量也发生很大的波动，对风机本身也会造成相当大的损伤，对于高速机组而言，工艺除尘风机发生“喘振”最直观的体现就是变频器运行电流和功率波动幅度较大。

由于高速机组工艺风力控制是恒定频率调整压力的方式，只要风机开启，无论何种运行状态，风机都只会以恒定频率进行运转，不会根据需要主动降频，在控制上缺乏灵活性。对此，技术人员通过探索和论证，在控制程序上对除尘风机的运转进行定义，在生产交接期大多数高速机需要待机，当远方工艺风力系统检测到采集电流值在待机状态电流区间范围（25A-45A）内，远方的工艺除尘风机不再需要为高速机组提供巨大的风量，只需要在设定的低频状态（35-40HZ）下运转以降低负压风力值即可。与此同时，当系统检测到采集电流值处于正常生产时期，但波动幅度较大，变频器会自动进行升频，以满足高速机组工艺风力的需求。

五、工艺风力除尘系统控制逻辑上的优化

技术人员通过连续观察高速机从开启到正常运转的运行过程，发现当高速机组在正常运行状态与待机状态之间相互切换时，或者是当高速机处正常运行状态但偶有异常采集到的电流值出现陡降时，远方的除尘风机会在低频和高频之间不停地切换，使得风机发生“喘振”，工艺风力波动剧烈，影响高速机组的正常生产。针对这一情况，技术人员在控制逻辑上对其进行了优化，对高速机组在待机状态和正常运行状态下，PLC程序中风机动作的执行设置了一个10秒钟的延迟信号，当电流值出现陡降或者电流值在待机和正常开启状态下频繁切换，风机会在10秒钟之后才会执行动作，当10秒钟后采集到的电流值仍处于待机或者正常运行状态定义的电流值区间内，PLC程序则会命令风机分别按照不同状态下的运行逻辑进行动作，防止采集电流值异常波动对风机运转带来的不良影响[2]。

六、应用推广及不足

集中工艺风力系统下高速机组负压除尘的运行一直以来是行业内技术人员关注的热点问题，由于在高速机组本身无法寻找到与远方工艺风力系统相关联的控制信号位点，HF卷烟厂技术人员采取了从高速机VE部分采集运行电流，以此作为远方工艺风力除尘的控制信号，实现了对机台高压风机的联动控制，并且在控制逻辑上对负压除尘机组的运行进行了设定，避免了风机“喘振”现象的频繁发生，使得负压除尘机组运行更加智能，解决了行业关于高速机卷烟机组与远方负压除尘系统不能联动控制的难题，可以说为以后开展卷烟机组与负压除尘之间的控制研究提供了重要思路和参考。