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          蒸汽含水量檢測裝置在煙草烘絲設備的應用

          返回列表發布日期:2020-03-23 13:57:30    |    

          【摘 要】 本文涉及一種蒸汽含水量檢測裝置,在煙草烘絲設備前蒸汽供應主管道上安裝溫度傳感器,檢測和采集蒸汽進氣管道蒸汽的實時溫度值;安裝壓力傳感器,用于檢測蒸汽進氣管道的蒸汽的實時氣壓值;對使用的飽和蒸汽的溫度和壓力檢測和數據采集,轉換計算,得到在線實時蒸汽含水量,固化監測范圍,超出范圍時在操作界面上出現紅色閃爍報警,提醒操作人員對異常信息進行確認,必要時做出判斷和調整。用于檢測煙草滾筒類烘絲設備能改善蒸汽品質,并達到穩定的蒸汽供應,從而穩定和提高煙草制品的加工質量,為更深入研究煙草設備實施增溫增濕工藝或干燥工藝基準提供基礎信息。

          1、前言
          蒸汽的品質是指蒸汽含雜質的多少,也就是指蒸汽的潔凈程度。蒸汽品質應滿足工藝、設備的要求。但實際使用的蒸汽,受到蒸汽制造過程、蒸汽壓力、輸送距離和環境氣候變化等因素影響,含有一定的水。煙草制品加工,蒸汽品質應滿足工藝、設備的要求,并采取措施降低蒸汽流量和壓力波動,部分工序需要通過蒸汽能源轉換實現增溫增濕或干燥。對于煙草工業煙草制品加工干燥設備來說,保持蒸汽品質穩定非常重要。當前烘絲設備制造廠家沒有單獨配置有效的蒸汽品質在線自動監測設備,給煙草滾筒類烘絲設備的穩定控制以及煙草加工工藝分析帶來了極大的困難和挑戰。

          滾筒類烘絲設備在煙草行業制絲線中大力使用,是煙草制絲線中的關鍵設備,其功能是利用蒸汽交換產生熱能,通過傳導和對流方式對膨脹后的葉絲進行干燥處理,改善和提高葉絲的感官質量,提高葉絲填充能力和耐加工性,以滿足卷煙工藝要求。當季節變化或日溫差較大時,主蒸汽管路的含水量升高,疏水情況會有很大變化,從而影響烘絲設備的筒壁溫度和熱風溫度的熱能交換,對物料干燥脫水造成影響,從而影響物料的含水率,以及內在品質。

          滾筒類烘絲設備筒體加熱器溫度(簡稱筒壁溫度)或熱風溫度兩者之間的穩定及配合從而保證烘絲效果和出口含水率的穩定。筒壁溫度的高低及穩定在烘絲過程中起主要作用,而蒸汽交換產生的工藝氣體(簡稱熱風溫度)起調節作用。滾筒類烘絲機控制原理,烘絲機烘干煙絲的熱源主要來自兩部分,一部分是熱風系統,在生產過程中它以設定的溫度與煙絲接觸;另一部分是筒壁溫度,在生產過程中它根據出口水份實時調節,是滾筒類烘絲機出口水份的主要調節量。其工作原理是:煙絲在環形空間內通過時,與筒體加熱器及順向或逆向流動熱風充分接觸,從而與煙絲充分接觸,達到烘絲目的并從出料端排出。烘絲機的加熱系統組成主要有筒體的蒸汽交換加熱器產生的熱輻射(傳導)和熱風風機通過交換器產生熱風對流構成干燥的內環境。

          筒體加熱器溫度(簡稱筒壁溫度)的高低及穩定在烘絲過程中起主要作用,而蒸汽交換產生的工藝氣體(簡稱熱風溫度)起調節作用。故而烘絲機所需的熱能由飽和蒸汽交換而來,蒸汽質量(含水量的多少)對熱能產生較大的影響。

          因此,如何實現對蒸汽含水量的實時自動程序控制檢測和監控,便于使用者觀察,以便及時對蒸汽含水量進行調整,達到穩定的蒸汽供應,從而達到穩定和提高煙草制品的加工質量,是可以通過技術解決的。

          2 蒸汽檢測裝置的設計
          通過對煙草設備所使用的飽和蒸汽的溫度和壓力檢測和數據采集,轉換計算,得到在線實時蒸汽含水率,改善蒸汽品質,達到穩定的蒸汽供應,從而達到穩定和提高煙草制品的加工質量。蒸汽檢測裝置實現在線簡易安裝和數據采集編程轉換;自動程序控制檢測代替傳統煙草設備加熱所用的蒸汽手動檢測;測量精確度高;實現所用蒸汽含水量的實時檢測和監控;實現批量數據統計和分析,可以更好地檢測蒸汽含水量,對改善蒸汽品質,以及為更深入研究煙草設備實施增溫增濕工藝或干燥工藝基準提供基礎信息。

          2.1 蒸汽檢測裝置的安裝設計
          在煙草烘絲設備前蒸汽供應主管道上安裝溫度傳感器,檢測和采集蒸汽進氣管道蒸汽的實時溫度值;安裝壓力傳感器,用于檢測蒸汽進氣管道的蒸汽的實時氣壓值,如圖1所示。檢測系統控制器連接的溫度檢測模塊、壓力檢測模塊、顯示模塊;溫度檢測模塊,設置于煙草烘絲機的蒸汽進氣管道,用于檢測所述蒸汽進氣管道的實時溫度值;壓力檢測模塊,設置于所述煙草烘絲機的蒸汽進氣管道,用于檢測所述蒸汽進氣管道的實時氣壓值;顯示模塊,用于顯示接收溫度檢測模所檢測蒸汽的實時溫度值、接收壓力檢測模所檢測蒸汽的實時壓力值,以及通過公式換算的實時蒸汽含水量值,見圖2所示。使用的蒸汽進氣管路上增加了溫度傳感器和壓力傳感器,組成檢測系統,通過圖2用于煙草滾筒類烘絲設備的蒸汽含水量檢測裝置的拓展組成結構示意圖,實現對所需要的主蒸汽管路蒸汽質量的實時檢測、監控和警示。
          2.2 蒸汽檢測裝置與中控服務器通訊連接
          煙草制絲加工管控系統架構為LAN/FIELDBUSXF結構,分為最高層的數據庫系統、中間層的監控軟件和最低層的電控系統(PLC控制程序),完成控制系統的人機交互接口,實現數據采集、運算、分析、顯示、運行、控制和操作等功能。本檢測控制連接的通信模塊,用于將蒸汽檢測實時溫度值、氣壓值和實時含水量向外界發送。

          2.3 蒸汽檢測數學模型
          飽和蒸汽含水量與溫度、蒸汽壓力有關,計算飽和蒸汽含水量可以通過檢測蒸汽的溫度和壓力,利用公式,通過編程,實現自動計算得到不同條件下單位氣體的含水量。通過對煙草設備所使用的飽和蒸汽的溫度和壓力檢測和數據采集,轉換計算,得
          到在線實時蒸汽含水率。

          不同溫度下蒸氣飽和時每 m 3 氣體的含水量(大氣壓=760mmHg)可以按下列公式計算如下:
          dv=(Pb/760)*(1000/22.4)*(273+t)*18
          式中,dv:不同溫度下蒸氣飽和時每m 3 氣體的含水量(g);Pb:不同溫度下蒸氣的飽和蒸氣壓(mmHg);t:溫度( ℃ )。輸入煙草設備的一般為飽和蒸汽,而飽和蒸汽的溫度和氣壓值與含水量之間存在著對應關系,控制器可以根據輸入的溫度值、氣壓值得到對應的含水量,即單位體積含水量,可以用質量表示,具體可以使用g作為單位。

          2.4 蒸汽含水量檢測數據顯示
          通過對應關系,可以采用即時計算的方式,即通過上述的公式進行計算,也可以采用數值對應表進行檢索的方式,控制器連接著存儲有溫度值、氣壓值對應著含水量的對應表,可以通過輸入的溫度值和氣壓值進行檢索得到含水量,并輸入該含水量到顯示模塊進行顯示。

          需要顯示一段時間內含水量隨時間的變化曲線,可以選擇采用液晶顯示器進行顯示的方式。另外,顯示模塊還用于顯示實時溫度值和實時氣壓值,也就是說可以對原始數據和控制器計算得到的數據同時進行顯示。能夠實時對檢測到的含水量進行顯示,可以方便使用者觀察和監控,以便及時對蒸汽品質進行調整,保證穩定的蒸汽供應,從而達到穩定和提高煙草制品的加工質量。

          3 應用效果分析
          3.1 安裝方便
          在煙草烘絲設備供氣主管道上安裝溫度檢測和壓力檢測裝置,不會對烘絲設備造成破壞就可以直接安裝,不需要占地安裝。目前很多烘絲干燥滾筒類設備制造廠家沒有配置單獨的蒸汽干度檢測設備。如果單獨引入安裝蒸汽干度檢測設備需要為設備留有較大位置安裝。

          3.2 節約成本,降低能耗
          蒸汽含水量檢測系統輸出信號,可以與烘絲設備控制系統的總線通信,集成在現有總線網絡上,數字顯示可以使用在烘絲工序本地操作顯示器,無需另外配置顯示器。目前烘絲設備單獨配置的新型蒸汽干度檢測器成本高,在主管道上安裝溫度傳感器和壓力傳感器成本低。

          3.3 預警功能
          報警模塊采用閃爍LED燈和蜂鳴器,蒸汽含水量檢測裝置控制系統數據采集和運算能夠通過PLC控制系統與中控控制系統通信,監測數據以可視化方式在控制畫面上顯示,并與運行數據相比對,固化監測范圍,超出范圍時在操作界面上出現紅色閃爍報警,提醒操作人員對異常信息進行確認,必要時做出判斷和調整,保證烘絲質量,達到指導目的。相關產品推薦:雷達液位計、 電磁流量計、 金屬管浮子流量計、 孔板流量計、 磁翻板液位計、 差壓變送器、 磁翻板液位計廠家 電接點壓力表 北京布萊迪、

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