烤机风机频率自动切换功能的实现

徐 超　顾 晶　蔡学忠　卢保高

摘 要：为充分挖掘节能降耗空间，笔者结合一线复烤烤机工艺生产过程，考虑当预热温度达到时，在烤机没有进料之前，使预热启动后的14台风机由高频率运行方式切换并保持一定低频率运转，生产条件满足后，风机频率再次切换至正常生产频率，以此达到降低能耗的目的。

关键词：节能降耗;风机;频率

中图分类号：TS44 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）35-0076-03

The Realization of the Automatic Frequency Switch

Function of the Toaster Fan

XU Chao GU Jing CAI Xuezhong LU Baogao

（Honghe Cigarette Factory， Hongyunhonghe Group，Mile Yunnan 652399）

Abstract： In order to fully explore the space of energy saving and consumption reduction， the author  combined with the production process of the first-line redrying toaster， considers that when the preheating temperature reaches， before the toaster does not feed， the 14 fans after the preheating start shall be switched from the high-frequency operation mode and keep a certain low-frequency operation. When the production conditions meet， the fan frequency shall be switched to the normal production frequency again， so as to achieve the goal of energy conservation .

Keywords： energy saving and consumption reduction;fan;frequency

1 研究背景

復烤工段设备由缓储柜、控制型电子称、叶片烤机组成，对叶片进行针对性加工。而烟叶复烤流程为叶片经打叶汇集皮带送到缓储柜，横跑车往复运动，将叶片呈S形布到直跑车，直跑车以垂直布料的方式将叶片送入缓储柜内。当预热温度、生产条件满足要求时，缓储柜内的叶片经皮运机、控制型电子称、刮板喂料机、仓式喂料机均匀稳定地被送入叶片复烤机，干燥、冷却、回潮处理后，把温度、水分符合工艺要求的叶片送入打包工序[1]。

通过对烤机工艺生产和运行模式进行长期跟踪与分析发现，一线烤机在早班预热达到设定温度至缓储柜出料到达烤机入口处，大约还有5min的间隔时间（见图1和图2）。其间有干燥区的7台7.5kW（M1、M2、M3、M4、M5、M6、M31）和4台11kW（M7、M8、M9、M10）电机，冷却区的2台11kW（M11、M12）电机及1台5.5kW（M19）排潮风机一直处于高频率运行状态，运行频率保持在48Hz左右，这就造成电能浪费。

图1 生产流程

图2 温度、PID趋势

2 对功能完善的思考

第一，当烤机预热温度达到后，将所有风机运行频率降到低频，其间是否会导致干燥区温度降低，影响烤机头料的烘烤效果？针对此问题，早班生产期间，当预热温度达到后，先对局部的风机频率进行人为降频操作测试，没有发现异常情况后，再次将14台风机全部降至低频运行操作。多天实验证明，在烤机预热温度达到后，风机频率降低不会造成烤机内部预热后温度降低，且烤机内部温度比高频率运行期间略有升高[2]。

第二，如何做到根据烤机的物料状态来实现电机运行频率的自动切换，保证生产稳定控制？对于一线烤机干燥风机，其需要在什么情况下处于低频运行，才不会影响内部烟叶烘烤效果？主要有以下几种情况：在烤机早班预热温度达到且烟叶又没有到达烤机入口期间;或在物料换级期间烤机待料运行;或是夜班生产结束风机保持运行且干燥区内部无烟叶时，均可实现风机的降频运行。当烤机入口的喂料提升底带有烟，检测光电开关连续被烟叶遮挡触发15s后，才会自动将风机频率恢复到之前的高频率设定值运行。

第三，如何保证在烟叶到达烤机入口时能及时将所有风机运行频率由低频恢复到之前的设定频率运行？为实现此功能，在进行低频切换前，先将每一台风机的设定运行频率分别缓存于PLC内部的寄存器中，直到烤机入口喂料机底带检测开关检测到有料到达烤机入口时，再将每台风机所对应的寄存器内存储的设定频率值传输出作为风机的设定频率。

3 功能的实施和程序改进

对于自动切换风机频率功能，主要通过增加PLC内部控制程序来实现，其间并没涉及相关硬件增加及相应的接线工作。所增加原程序逻辑为FC89功能中的第161到178段。

FC89功能增加程序逻辑的功能说明如下。

3.1 高低速切换的控制条件

通过预热温度是否达到及烤机喂料机底带有料检测光电管是否被遮住这两个条件来控制风机频率的切换。当预热启动且温度达到预热设定温度值时，如果烤机喂料机底带没有物料遮挡检测光电开关，在M302.1接通的瞬间，实现风机由高速向低速切换，直到烤机喂料机底带检测光电开关被物料遮挡并延时15s后，在M302.1断开瞬间，将所有风机恢复到之前的设定频率运行。生产期间遇到换级待料或停机时，需要喂料机底检测光电开关连续报空3min，才能将运行频率自动由高速切换到低速度运行。

3.2 设置高速频率缓存与低速频率传送的时间间隔

在M302.1接通瞬间，先将变频器当前运行设定频率存储到PLC的内部寄存器，2s后接通M302.2瞬间，才将低频运行频率传送给各台变频器，使所有风机以低速运行，有效防止变频器高速设定频率的暂存与低速度频率传送之间的冲突。设定频率时间控制如图3所示。

3.3 生产运行频率缓存与传送控制

以M1、M2、M3为例，在M302.1接通瞬间，分别将M1～M3的生产运行频率缓存到MD314、MD318、MD322中，在M302.1断开瞬间，把之前保存的数据反传回来，实现高速切換。

3.4 低速频率传送

为方便调整和传送各台风机低速时的运行频率，把低速度运行频率设定为15Hz（在复烤15Hz被通用到怠速运行中）存储到MD310，并将MD310分别传送到每一台风机。以下是M1、M2、M3的低速度运行频率控制程序，在M302.1、M302.2同时接通瞬间，分别把存储于MD310中的低速运行频率（15Hz）传送给M1、M2、M3风机，实现风机的低速运行。其他风机的低速频率传送程序与M1、M2、M3类似。频率切换控制如图4所示。

4 完善控制程序后的烤机风机运行模式

预热启动或组合启动模式下，当预热温度达到设定值，且烤机内部无烟叶或非生产状态下，所有干燥区11台、冷却区2台和1台排潮风机频率自动降至15Hz运行。直到烤机喂料机底带烟叶检测光电开关持续被遮挡15s后，所有风机将由低速运行频率15Hz自动恢复到设定的正常生产设定频率运行，执行带料生产。换级待料和夜班停机期间，烤机喂料机底带烟叶检测光电开关持续报空3min，风机也将由生产设定频率切换至15Hz的低频频率运行。通过生产过程中的自动控制速度切换，达到节能降耗的工作目的。

5 改进后的效果

对不同风机在高、低速情况运行的电流进行测量，能耗对比情况如表1所示。

通过表1的数据统计可以看出，低速运行期间，电机能耗远远低于正常生产速度下的能耗，仅以每天从烤机预热达到预热设定温度至烤机入口有料的5min时间间隔计算，每天至少可节约电能7kW·h，以每个烤机生产200天计算，最少可节约电能1 400kW·h。

6 结语

改造前和改造后对干燥区温度没有多大影响，风机频率在要求下可以顺畅切换，不会影响物料产品质量的变化，资源利用效率得到全面提升，同时实现节约能耗的目的，为部门高效低耗发展奠定更加坚实的基础。

参考文献：

[1]崔海涛，张国俊.复烤后叶片结构对卷烟加工整丝率及填充性的影响[J].科技创新与应用，2018（19）：63-64.

[2]高伟，王晶，米锋，等.打叶器结构对打后片烟片形的影响[J].烟草科技，2018（1）：93-97.