加料机自动温控加水装置的研制与应用

王建刚　李国霞

【摘要】加料机物料水分和温度是产品最重要的工艺参数，它的好坏直接判定产品质量是否合格。一直以来，水分和温度控制[1]也是生产中的重点和难点，水、气、汽的温度和压力都会对它造成影响和干扰。本项目研制出一种加料机自动温控加水装置，重新设计、改造加料机加水系统模式，解决实际生产过程中出现的水分、温度标偏较大的问题。

【关键词】加料机；温度控制；水分；标偏

我厂在用加料机是秦皇岛烟草机械有限责任公司生产的SZ14C型加料机。该加料机加水系统由蒸汽管路和水管路构成，水、汽共用一个喷嘴，加水功能靠蒸汽引射、雾化软化水（纯净水）来实现，同时该蒸汽还起到加水预热、筒体内物料温度的补偿调整功能。我们在现场调研时，时常发现因物料水分温度波动，导致物料水分标偏较高，出现不合格产品的现象。根据我厂制丝设备现状，要想采用更换整台加料设备的方式存在困难。为此，我们开展了“研制加料机自动温控加水装置”的研究与推广。

1、试验目的意义

本项目主要是解决实际生产过程中出现的水分、温度标偏较大的问题的加料机自动温控加水装置研制。本装置实现水、汽分离，杜绝生产用水、水蒸汽之间因各自所需压力变化调节而造成的相互干扰；水路加设自动温控装置，对生产用水进行预加热处理，利用温度变送器根据加料机筒内生产物料所需工艺温度不同而对水箱内生产用水设置相应的水温控制指标，使水箱瞬时供给加料机筒内的生产用水水温与筒内瞬时温度保持一致，从而消除了因加料机筒内体积小，易受供水水温变化而导致筒内温度波动、控制精度不高，甚至不易控制的缺憾。加水、温控过程通过程序编写，全部实现网络自动控制，一键触发、自动完成，杜绝人工干预，降低现场操作人员操作难度、减轻工作量，提高了产品同质化生产的加工精度。

2、试验材料与方法

2.1试验地点

青州卷烟厂制丝车间梗加料机

2.2试验材料

中间继电器、高性能馈电器、温度变送器、液位开关、水泵、不锈钢箱体、两位两通电磁阀、ET200S 151-3 PN、指示灯等。

2.3试验设计

整套装置分为自动恒温水预处理单元、恒温水施加单元、控制单元3部分。

2.3.1自动恒温水预处理单元

我们知道，自动恒温水预处理系统包括保温水箱箱体、进水管路、出水管路、蒸汽加热管路、排水管路。水箱箱体内设置液位控制器[2]5、温度变送器7、蒸汽喷射器6，水箱进水管路上设置两位两通电磁阀10，水箱出水管路设置水过滤器4、水泵11，蒸汽加热管路设置球墨铸铁减压阀1、气动球阀2，排水管路设置球阀3。

生产开始，启动烟丝加料工艺段设备，加料机自带预热系统对筒体进行加热（预热20分钟），自动温控加水系统同时启动，进水管路上的两位两通电磁阀10打开对水箱供水。水箱内置液位控制开关5（上下两个，控制高、低水位）控制水箱水位。当水位到达高水位时，两位两通电磁阀10自动关闭，切断供水管路，停止供水。当水位达到低水位以上时，蒸汽管路气动球阀2打开，通过蒸汽喷射器6对水进行加热。水箱内安装温度变送器7控制水箱内水温，水箱内水温预先根据加料机内生产物料所需工艺温度设定，当达到预设温度时，蒸汽管路气动球阀2关闭，停止加热。

2.3.2恒温水施加单元

当加料机筒温达到物料所需工艺温度时，前端设备对加料机进行供料。加料机前配备电子皮带秤和水分仪，当电子皮带秤检测到物料信号时，控制程序发出指令启动自动温控水箱出水水泵11向加料机内物料加水，加水量的多少由加料机前水分仪采集数据上传PLC，PLC根据来料水分对比工艺所需水分进行计算，得出加料机筒内物料瞬时所需水分，并发出指令给加料机定位器自动调节气动薄膜阀开度，实现加水量的精确供给。水泵输出的多余的温水通过节流阀8、溢流阀[3]9流回温控水箱循环使用，也保证水压力恒定。

2.3.3控制单元

控制单元由ET200S子站、控制程序、intouch操作画面组成。可根据不同物料所需工艺温度和加水量的不同，通过控制程序实现生产控制中心微机画面一键选择、自动转换功能。

3、试验结果与分析

3.1操作稳定性、便捷性分析

改造完成后，我们对该装置进行了操作稳定性、便捷性跟踪回访，了解到的情况是操作简便，中控室微机画面一键操作、自动控制；实现了水、汽分离，避免了水、汽之间的相互干扰；装置具有自动温控特性，可以自由设定温控范围以适应不同牌号的工艺要求；杜绝了人工干预、减少劳动强度。

3.2加水效果

为了验证装置的效果，我们统计了2014年3月到11月的出口水分標偏数据，通过对比结果显示：8-11月出口水分标偏分别为0.143%、0.138%、0.126%、0.121%，均小于0.15%。

4、结论

本装置实现水、汽分离，单独控制，杜绝了蒸汽和水因各自所需压力的调整而产生相互干扰，影响产品的水分控制精度，提高了产品质量。装置可根据不同物料所需工艺温度和加水量的不同，通过控制程序修改实现生产控制中心微机画面一键选择、自动转换功能。还可以满足单机台运行需要，具备手动/自动控制转换功能，也方便日常维修和调试工作。向加料机筒内喷射的生产用水的水温可根据在产物料所需工艺温度而设定的，从而确保了加料机筒内温度的恒定，实现了物料温度精确控制。另外自动温控水箱箱体采用保温设计，箱体内生产用水水温不受外界环境温度的变化而变化，既保证水温恒定又节能。装置具有溢流回水装置，保证了水压恒定。

本项目极具推广价值，加香加料类设备、增温增湿类设备全部能够得到推广和应用，适应性强，推广前景十分巨大。研制加料机自动温控加水装置，降低出口水份标偏。

参考文献

[1]王玉琦，熊葵容.可编程序控制器在温度控制中的应用[J].传感器世界，1998（04）：34-36.

[2]朱鹰屏，王耀南，黄芷定.基于模糊PID原理的液位控制器的设计[J].自动化与仪表，2004，19（5）：48-50.

[3]夏立超，张文康.水液压溢流阀的设计及研究[J].科技创新与应用，2014年21期.

作者简介

王建刚（1976--），本科，工程师，长期从事可编程控制及机电一体化技术研究工作.