一种闪蒸机清洗过程自适应控制方法

DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.07.133
一种闪蒸机清洗过程自适应控制方法
廖晓宁 孙常荣 丁岩
（四川中烟工业有限责任公司成都卷烟厂 四川成都 610066）
摘 要：本文介绍一种闪蒸机清洗过程自适应控制方法。

首先，确立一种新的闪蒸机清洗方案，即两段式蒸汽喷吹方案；其次，设定蒸汽流量稳定时间为清洗过程自适应阈值指标，在此基础上，提出了闪蒸汽清洗过程自适应控制算法；最后，应用PLC编程，实现闪蒸机清洗过程自适应控制。

本方法实现了闪蒸机清洗过程的自适应控制，解决了闪蒸机清洗过程中蒸汽消耗量大、噪声超标的问题。

关键词：闪蒸 过程改善 能耗和环境改善中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)03(a)-0133-02
近年来，卷烟工艺与设备有了很大的进步，工艺管控越来越严谨，对能耗降低和环境影响的要求也越来越高。

本项目就是针对工厂闪蒸系统的清洗过程中造成的能耗浪费与噪声污染进行深入研究。

1 项目背景
闪蒸机是烟草行业制丝生产线膨胀干燥工艺中的重要设备。

闪蒸机工作过程包括：清洗过程和生产过程。

清洗过程的工艺用途：在高压蒸汽喷吹作用下，将上一批次残余物料（烟丝或梗丝）和冷凝水，从文氏管喷吹至机体外，以保证生产过程中物料的纯净度。

本厂闪蒸机是SH85型闪蒸膨化装置，操作工采用人工控制方式进行清洗，即手动打开蒸汽薄膜阀进行喷吹。

为保证清洗效果，清洗过程薄膜阀开度为60%，此时蒸汽流量为1150kg/h；清洗时间持续至流化床（下游设备）预热结束，从而转为生产过程。

这种传统的清洗方式存在以下问题：(1)蒸汽流量大。

蒸汽流量大于完成清洗过程所需最小蒸汽流量，造成不必要的蒸汽消耗；(2)蒸汽喷吹时间长。

清洗时间持续至流化床预热结束，蒸汽喷吹持续时间大于完成清洗过程所需最小喷吹时间，造成不必要的蒸汽消耗；(3)高压蒸汽在文氏管中喷吹，易产生高分贝噪声；(4)人工操作所引起的误操作。

2 方法内容
鉴于此，本方法目的在于提供一种低蒸汽消耗、低噪声的闪蒸机清洗过程自适应控制方法，其主要内容如下。

2.1 确定两段式清洗方案
两段式清洗过程蒸汽流量示意图如图1所示。

(1)A阶段，加压喷吹，蒸汽薄膜阀开度为45%～60%；(2)B、C、D……阶段，正常喷吹，薄膜阀开度为25%～35%；(3)每段喷吹过程薄膜阀打开45～65s，再关闭15～20s，以此循环。

2.2 设定清洗过程自适应阈值指标
2.2.1 蒸汽流量稳定时间定义：两段式清洗过程中，当蒸汽流量Q 达到该薄膜阀开度下所能实现的最大蒸汽流量时，所经历的累计时间。

公式如下：
t n tn=Σm
i=1t(i)
t n ——蒸汽流量稳定时间；
t (i )——第i 个喷吹阶段中，蒸汽流量达到该薄膜阀开度
下所能实现的最大蒸汽流量时，所经历的时间；
2.2.2 设定自适应阈值指标
设定蒸汽流量稳定时间为清洗过程自适应的阈值指标，其表征的意义：当蒸汽流量（经验值为大于700k g/h）稳定时间达到某一特定值时，文氏管中的残余物料已完全被蒸汽喷出，即闪蒸机完成清洗过程。

2.2.3 设定闪蒸机清洗过程自适应阈值经测试，蒸汽流量稳定时间达到150s 时，文氏管中的残余物料已完全被蒸汽喷出，闪蒸机完成清洗过程。

故，设定：设定蒸汽流量稳定时间为清洗过程自适应的阈值指标，其阈值为150s。

清洗过程所用时间可用如下公式描述：
t e =t m +t n +t 关闭=t m +t n +Nt 单词关闭式中：t c ——清洗过程所用时间；t m ——蒸汽薄膜阀打开时，蒸汽流量未达到该阀门开度下所能实现的最大蒸汽流量时，所经历的时间；
t n ——蒸汽流量稳定时间，设定值为150s；——清洗过程中，蒸汽薄膜阀关闭状态下所经历的总时间；
N ——清洗过程中，蒸汽薄膜阀打开—关闭的次数；——清洗过程中，蒸汽薄膜阀单次关闭所经历的总时间，设定值为20s；
不同批次清洗过程中，残余物料量不同，文氏管堵塞程度不同，清洗过程持续时间也随之发生变化。

当残余物料量较大时，t m 将随之增加，清洗过程所用时间t c 也随之增加，系统将会根据t m 时间的增加，调整N的次数，以适应蒸汽流
图1 两段式清洗过程蒸汽流量示意图
(下转135页)
温度、光照的外部因素，实现林业育苗栽培管理工作的系统落实，为提高林业育苗栽培管理工作质量提供技术保证。

3 做好林业育苗环节的管理技术应用
管理林业育苗的环节是整个现代化林业育苗栽培管理技术体系的关键，也是决定林业育苗栽培管理技术应用质量的核心。

在林业育苗栽培管理体系中要突出如下主要内容。

3.1 优选林业育苗栽培的地形条件
现代林业育苗栽培管理技术倡导空间资源、水土资源的有效利用，因此在林业育苗栽培管理工作中要首先选择地势、地利等基本条件，要将地势平坦、起伏较小的区域确定为林业育苗栽培基地，既利于育苗苗木的栽培和生长，也利于对育苗苗木的管理和养护，还有利于采用现代设备对苗木进行灌溉、施肥和抚育，实现苗木健康、快速地生长和繁育。

3.2 优选林业育苗栽培的土壤环境
管理技术环节中要强调育苗地土壤环境的技术选择和有效改造，首先要控制林业育苗栽培的土壤条件，确保林业育苗栽培中苗木得到生长和发育所需的水分和养分。

其次要控制土壤中的生态环境，采取主动干预和改造的措施杀消各类影响林业育苗苗木的病虫害，建立起有利于林业育苗栽培的土壤条件和环境，确保林业育苗栽培苗木生长和发育的速度和质量。

最后要根据林业育苗栽培的需要及时调整土壤的水分、养分、酸碱度、有机质的含量和占比，根据具体的情况为林业育苗栽培苗木提供生长和发展的基本土壤前提。

4 结语
林业育苗栽培管理技术的现代化是林业工作质量提升、林区产能提升的基础，是推动林区各县干事业发展的关键，要将育苗栽培管理技术的推广和应用与林区长期建设联系在一起，不断推进林业育苗栽培管理技术的系统化、现代化进程，不断提升林区森林覆盖面积，进一步优化林区生态和环境，挖掘林业育苗栽培管理技术的经济、生态和综合效益，真正推进林区和周边发展的可持续性和和谐性，做到科技振兴和发展林业目标的有效支持。

参考文献
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[5] 刘红梅，项必达，王英杰，等.现代林业育苗栽培管理技术
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量稳定时间（自适应阈值150s）恒定不变，即系统将依据残余物料量，自动调整蒸汽薄膜阀打开—关闭的次数N，以保证蒸汽流量稳定时间恒定不变，进而实现闪蒸机清洗过程的自适应控制。

2.3 闪蒸机清洗过程自适应控制方法
2.3.1 清洗过程自适应控制算法
闪蒸机清洗过程自适应控制算法流程，具体步骤如下：(1)打开蒸汽薄膜阀，开度为45%，加压喷射65s;(2)关闭蒸汽薄膜阀，停止喷射，持续时间20s;(3)打开蒸汽薄膜阀，开度为30%，持续喷射65s;(4)关闭蒸汽薄膜阀，停止喷射，持续时间20s;(5)判断蒸汽流量稳定时间t
n
是否达到150s，若达到，则清洗过程结束，进入生产过程；若未达到，则对蒸汽薄膜阀打开——关闭次数N进行判断；(6)判断蒸汽薄膜阀打开——关闭次数N是否达到9次，若达到，则系统报警：堵料严重，清洗未完成，须人工清理；若未达到，则进入流程2.3），以此循环。

2.3.2 闪蒸机清洗过程自适应控制方法
应用PLC编程，将闪蒸机清洗过程自适应算法程序化，实现自动控制。

3 效果验证
与现有人工控制技术相比，本方法的有益效果是：
(1)闪蒸机清洗过程中，新方法与传统方法蒸汽流量对比，新方法单批次蒸汽消耗量约为65.5kg；而传统方法单批次蒸汽消耗量约为581.4kg，新方法单批次蒸汽消耗量节约515.9k g。

(2)闪蒸机清洗过程中，新方法与传统方法噪声情况对比，新方法噪声声压最大为87d B；而传统方法噪声声压最大为97dB，新方法噪声降低了10dB。

(3)本方法对操作人员无任何增加要求，完全在自动情况下进行。

4 结语
此次的技术改造改善了闪蒸造成的能耗浪费和噪声污染，简化了人员的操作流程，达到了设想的目的。

参考文献
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