卷烟厂联合工房空调控制精度提升研究

张 兢 马凯瑞 齐建峰 刘海文

1.陕西中烟工业有限责任公司 陕西 西安 710000；2.陕西中烟工业有限责任公司延安卷烟厂 陕西 延安 716000

1 卷烟厂联合工房空调设计及控制现状

我厂联合工房项目自整改以来，空调设计充分结合各车间的用途、功能及工艺要求，但在各区域差异化精准调控上，仍存在一些不足。经调查，这些不足情况主要体现在对现有空调系统的控制上，由于不能做到对空调系统的精准控制，导致车间内出现人员舒适度不足，车间内温度及湿度不合理、车间内新风量不足或者过大等情况。基于此，必须从根源上予以改善。

2 卷烟厂空调的精准控制措施

2.1 空调控制原理

检测联合工房各区域温湿度参数，结合所在区域内近年来的气象参数以及区域内的热湿负荷性，对全年生产工况进行区分，并划分工况区域，针对不同工况区域针对性创建相应的温湿度控制模型，通过模型中对不同区域温湿度控制回路执行机构的设置，使其具备自动调节功能，实现各区域恒温恒湿控制。工况区域见图1。

图1 工况区域图

上述十个工况区域的分区边界条件、工况转换、空气热湿处理过程、焓湿图分析及温湿度调节执行机构汇总、焓湿图（i—d 图）中各状态点见表1、表2。

表1 状态点含义表

表2 各工况控制方案表

工况 焓湿图分析 边界条件及控制方案 说明Ⅴ区images/BZ_125_306_401_852_791.png空气处理过程：W5±N→C5→O→N 此工况区由Ⅳ区过渡来，也属于高温低湿区，但不用开制冷机，需要使用加湿器冷却空气并进行加湿处理。通过对新回风比进行调节使得混合状态点刚好落在iOS 上。边界条件 iw＜ios tW≥tOS温度调节 新风（正作用）湿度调节 新回风比与加湿阀分程调节，高压微雾加湿（反作用）新回风比 调节，保证最小新风量变风量调节 保持｜tS-tOS ｜最大Ⅵ区Ⅶ区Ⅷ区Ⅸ区images/BZ_125_381_855_776_1245.pngimages/BZ_125_356_1295_802_1685.pngimages/BZ_125_362_1745_796_2135.pngimages/BZ_125_407_2221_750_2611.png空气处理过程：W6±N→C6→O→N边界条件 twx＜tw≤tOS dw＜dos，与Ⅶ区分程温度调节 加热阀（反作用）湿度调节 新回风比新回风比 调节变风量调节 保持｜tS-tOS ｜最大空气处理过程：W7±N→C7→O→N边界条件温度调节湿度调节新回风比twx＜tw≤tOS dw＜dos，与Ⅵ区分程新回风比加湿阀（反作用）调节变风量调节 保持｜tO-tOS ｜最大空气处理过程：W8±N→C8→S8→O→N边界条件 tw＇＜tw≤tWX dw＜dos温度调节 加热阀（反作用）湿度调节 加湿阀（反作用）新回风比 最小新风变风量调节 保持｜tO-tOS ｜最大空气处理过程：W9→W′9→C9→S9→O→N边界条件 tw≤tw＇dw＜dos预热调节 预热阀（反作用）温度调节 加热阀（反作用）湿度调节 加湿阀（反作用）新回风比变风量调节最小新风保持｜tO-tOS ｜最大此工况区为过渡季节，属低温低湿区。此区与Ⅶ区通过热湿比线分开，自控系统无法识别，采用分程调节。此工况区为过渡季节，通过调节新回风比使混合状态点正好落在tO上，经干蒸汽加湿后送至车间。此工况为冬季工况，采用最小新风与回风混合后，再热、加湿后送入车间。此工况区一般发生在北方地区冬季，室外新风先经预热后再与回风混合。否则，新回风混合点落在饱和区域内，易在空调机组的新回风混合段发生冷凝水现象。

在对空调进行处理时，各区域的分区依据主要如下：

（1）除湿区与加湿区：以新回风的绝对含水率为依据，当此指标值不低于混合状态点的同一参数时，应对空气采取除湿处理，反之则应加湿；

（2）加热区与冷却区：以混合状态点的温度为依据，当此指标值不低于t0 时，应冷却空气，反之应加热。

（3）新风雨回风比例节能调节：以设备工况为依据，当dc 不低于do 时，若iw 不低于in，则系统应启动最小新风模式，若iw＜iN，则开启最大新风模式。

2.2 PI 自适应控制

空调系统温湿度控制回路一般采用PI（比例积分）闭环控制，常规的PI 控制算法一般是在调试阶段根据温湿度曲线手动进行比例常数（P）和积分常数（I）参数整定，整定后PI 参数一般就不再改变。鉴于联合工房车间的热物理特性以及室外的气象条件经常处于动态的变化过程中，因此若要实现精准的控制效果，温湿度控制回路的PI参数也应随之动态适应，否则会发生温湿度超调和振荡现象。为提高车间恒温恒湿控制精度，空调控制软件策略嵌入PI 自适应控制算法，通过结合联合工房车间及外部气象条件的变化情况，对PI 参数进行自动修正，保证车间温湿度控制稳、准、快。控制软件的PI 自适应控制原理示意图见图2。

图2 PI 自适应控制原理示意图

在实现PI 自适应控制时，其主要内容进行应当对工艺环境指标所允许的偏差实现合理利用，在最大工艺指标允许范围内确保区域内温湿度始终在限制范围内，以此来更好的空调精准控制效果。

3 提升效果分析

空调区域内温湿度受外界干扰度降低，主要表现在原来发生窜风的部位。经测量湿度原最大相差4%RH，现在只有1.5%RH，温度原为1.5℃，现在只有0.5℃(以k7为例见表3)。

表3 K7 区域温湿度记录表