气流烘丝机软水系统节水改造

气流烘丝机软水系统节水改造
气流烘丝机（HXD）的132kW风机运行时需要对轴承箱进行水冷，冷却水是动力车间处理过的软水，冷却后直接排入下水道，每年浪费约2500吨的软水。

文章通过改造气流烘丝机软水系统管路，增加电磁阀、温度传感器、I/O模块等电控元件，修改PLC控制程序，实现了风机冷却水的循环利用，减少水资源的浪费。

标签：气流烘丝机；循环风机；冷却水；软水管路；PLC控制程序
引言
气流烘丝机的循环风机为132kW电机，电机运行时需要进行水冷，目前，气流烘丝机循环风机使用的冷却水是由动力车间处理过输送至我车间的软水，此软水流经风机轴承箱进行冷却后直接排入下水道，经统计生产一批次烟丝会消耗掉大约7吨的软水，每年要生产约360批次，合计会浪费2500余吨的软水，是极大的水资源浪费。

1 气流烘丝机软水系统
1.1 软水系统现状
HXD的软水系统主要有两个用途：（1）给生产用模拟水供应，经水箱流出后利用齿轮泵以均匀的流量供应给生产物流，使用电磁液位计检测水箱液位，并控制电磁阀打开供水管路给水箱供水，模拟水管路由E+H流量计检测加水流量，通过PLC调节齿轮泵的变频器频率来保证供水流量的稳定；（2）给循环风机轴承箱供应冷却水，当HXD风机启动后就打开电磁阀进行水冷却，风机停止后电磁阀关闭。

循环风机启动后必须供应冷却水，而模拟水是在气流烘丝机生产的预热过程和冷却过程使用。

气流烘丝机的生产过程分为预热、生产、冷却三阶段，冷却水在三阶段均需供应；模拟水仅需在预热、冷却阶段供应。

1.2 解决方案
要解决HXD风机冷却水浪费严重的问题，最好的办法就是将循环风机冷却水回收再利用。

最有效的办法就是将冷却水管路改造，使冷却水能够循环使用。

图1为拟改造后的软水管路，将冷却水排放进入水箱，并通过齿轮泵把水箱中的水分别供应给冷却水和模拟水。

当仅需冷却水时生产物流用水截止（如图1所示，B部分），打开冷却水管路的电磁阀，利用齿轮泵电机将冷却水送入风机轴承箱冷却（如图1所示，A部分），冷却后的水排放进入水箱二，水箱二中的水通过滴漏方式进行冷却后滴入水箱一循环使用。

2.1 软水管路改造
（1）在原模拟水管路上与流量计并联一路管路作为冷却水的上水管路，并且在流量计前的支路上安装一个电磁阀，控制模拟水管路的通断。

（2）利用现场的模拟水水箱，保留原来的所有管路，在原水箱一上方重新安装一个水箱二，把冷却水的下水管接到水箱二上，并且在水箱二下部打孔，使水流经过孔洞散失热量降温后流回到原来的水箱中，使循环风机冷却水能够回收再利用。

2.2 电控元件改造
（1）如图2所示，在齿轮泵前的管路上通过一个三通接头安装一个温度传感器，用来检测水温。

（2）在水箱的排水管路上安装一个电磁阀，当水温或水位超过设定值后控制阀门打开排水。

（3）在电控柜i/o箱中新增加一块DO模块和2个继电器，接入新增电磁阀的线圈。

（4）将新加的温度传感器连接到气流烘丝机电控系统中的PA网络上，并且设置通讯地址41，通过Profibus PA现场总线采集水温值。

2.3 PLC控制程序以及HMI操作界面改造
（1）如图3所示，对HXD气流烘丝机PLC程序的硬件组态进行修改，增加电磁阀及温度传感器。

（2）将原来模拟水的控制程序进行了修改，使齿轮泵不仅供应模拟水还要供应循环风机的冷却水，并且要保证模拟水的流量要求和冷却水的冷却效果。

（3）如图4所示，对新添加的电磁阀和温度传感器进行PLC编程，将温度传感器的温度实时采集上来，参与电磁阀的控制，即当水温过高不能保证冷却效果时要排水，同时还要进冷水来降低水温，或者水箱水位低时也要进水。

（4）对齿轮泵变频器频率相关程序修改，使其在模拟水开与不开两种情况下自动转换频率。

（5）如图5示，对触摸屏监控画面编程，把画面中的软水管路重新进行布局设计，将电磁阀、温度传感器等电气器件按照实际位置布置，并且做好数据连接，保证与PLC的正常通讯。

（6）在参数界面中进行编程，添加水箱温度上限设置值及电磁阀的手动操
作等画面，并且做好数据连接，保证与PLC的正常通讯。

3 改进效果
3.1 冷却效果良好
将循环风机冷却水系统引入到模拟水系统中，通过管路及电气的改造及对水温的检测、循环回收、晾晒散热、混合排放，经过试验，当水温设定为30℃时，由于预热与冷却阶段消耗模拟水时补充了冷水，能保证风机轴承的冷却效果，生产中不会出现排水现象，确保了冷却水的循环利用。

3.2 直接经济效益
实现循环风机冷却水的循环再利用，减少水资源的浪费，达到节能降耗的目的。

HXD气流烘丝机年均生产361批烟丝，每批节省7t软水，软水价格约为10元/t。

每年节省费用为：
单批烟节水量（t/批）×年产量（批）×软水价格（元/t）=7×361×10=25270元
经计算，改造后每年可节约25270元。

3.3 间接经济效益
节约了大量生产软水所需的树脂、工业用盐、自来水及电力等物资，并降低了大量排污费用，为洛阳卷烟厂节能减排工作作出了贡献，为更为广泛的开展低碳生产，开阔了思路、拓展了视野。

3.4 推广应用
HXD气流烘丝机在烟草行业内广泛应用，其循环风机冷却水直排问题普遍存在，此次改造适用于SH8、SH9系列的气流烘丝机上，能够达到减少水资源的浪费、达到节能降耗的目的，具有较高的推广价值。

参考文献
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李国栋（1982-），男，本科，助理工程师，研究方向：电气设备维修与技术革新。