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          蒸汽含水量检测装置在烟草烘丝设备的应用

          返回列表发布日期:2020-03-23 13:57:30    |    

          【摘 要】 本文涉及一种蒸汽含水量检测装置,在烟草烘丝设备前蒸汽供应主管道上安装温度传感器,检测和采集蒸汽进气管道蒸汽的实时温度值;安装压力传感器,用于检测蒸汽进气管道的蒸汽的实时气压值;对使用的饱和蒸汽的温度和压力检测和数据采集,转换计算,得到在线实时蒸汽含水量,固化监测范围,超出范围时在操作界面上出现红色闪烁报警,提醒操作人员对异常信息进行确认,必要时做出判断和调整。用于检测烟草滚筒类烘丝设备能改善蒸汽品质,并达到稳定的蒸汽供应,从而稳定和提高烟草制品的加工质量,为更深入研究烟草设备实施增温增湿工艺或干燥工艺基准提供基础信息。

          1、前言
          蒸汽的品质是指蒸汽含杂质的多少,也就是指蒸汽的洁净程度。蒸汽品质应满足工艺、设备的要求。但实际使用的蒸汽,受到蒸汽制造过程、蒸汽压力、输送距离和环境气候变化等因素影响,含有一定的水。烟草制品加工,蒸汽品质应满足工艺、设备的要求,并采取措施降低蒸汽流量和压力波动,部分工序需要通过蒸汽能源转换实现增温增湿或干燥。对于烟草工业烟草制品加工干燥设备来说,保持蒸汽品质稳定非常重要。当前烘丝设备制造厂家没有单独配置有效的蒸汽品质在线自动监测设备,给烟草滚筒类烘丝设备的稳定控制以及烟草加工工艺分析带来了极大的困难和挑战。

          滚筒类烘丝设备在烟草行业制丝线中大力使用,是烟草制丝线中的关键设备,其功能是利用蒸汽交换产生热能,通过传导和对流方式对膨胀后的叶丝进行干燥处理,改善和提高叶丝的感官质量,提高叶丝填充能力和耐加工性,以满足卷烟工艺要求。当季节变化或日温差较大时,主蒸汽管路的含水量升高,疏水情况会有很大变化,从而影响烘丝设备的筒壁温度和热风温度的热能交换,对物料干燥脱水造成影响,从而影响物料的含水率,以及内在品质。

          滚筒类烘丝设备筒体加热器温度(简称筒壁温度)或热风温度两者之间的稳定及配合从而保证烘丝效果和出口含水率的稳定。筒壁温度的高低及稳定在烘丝过程中起主要作用,而蒸汽交换产生的工艺气体(简称热风温度)起调节作用。滚筒类烘丝机控制原理,烘丝机烘干烟丝的热源主要来自两部分,一部分是热风系统,在生产过程中它以设定的温度与烟丝接触;另一部分是筒壁温度,在生产过程中它根据出口水份实时调节,是滚筒类烘丝机出口水份的主要调节量。其工作原理是:烟丝在环形空间内通过时,与筒体加热器及顺向或逆向流动热风充分接触,从而与烟丝充分接触,达到烘丝目的并从出料端排出。烘丝机的加热系统组成主要有筒体的蒸汽交换加热器产生的热辐射(传导)和热风风机通过交换器产生热风对流构成干燥的内环境。

          筒体加热器温度(简称筒壁温度)的高低及稳定在烘丝过程中起主要作用,而蒸汽交换产生的工艺气体(简称热风温度)起调节作用。故而烘丝机所需的热能由饱和蒸汽交换而来,蒸汽质量(含水量的多少)对热能产生较大的影响。

          因此,如何实现对蒸汽含水量的实时自动程序控制检测和监控,便于使用者观察,以便及时对蒸汽含水量进行调整,达到稳定的蒸汽供应,从而达到稳定和提高烟草制品的加工质量,是可以通过技术解决的。

          2 蒸汽检测装置的设计
          通过对烟草设备所使用的饱和蒸汽的温度和压力检测和数据采集,转换计算,得到在线实时蒸汽含水率,改善蒸汽品质,达到稳定的蒸汽供应,从而达到稳定和提高烟草制品的加工质量。蒸汽检测装置实现在线简易安装和数据采集编程转换;自动程序控制检测代替传统烟草设备加热所用的蒸汽手动检测;测量精确度高;实现所用蒸汽含水量的实时检测和监控;实现批量数据统计和分析,可以更好地检测蒸汽含水量,对改善蒸汽品质,以及为更深入研究烟草设备实施增温增湿工艺或干燥工艺基准提供基础信息。

          2.1 蒸汽检测装置的安装设计
          在烟草烘丝设备前蒸汽供应主管道上安装温度传感器,检测和采集蒸汽进气管道蒸汽的实时温度值;安装压力传感器,用于检测蒸汽进气管道的蒸汽的实时气压值,如图1所示。检测系统控制器连接的温度检测???、压力检测???、显示???;温度检测???,设置于烟草烘丝机的蒸汽进气管道,用于检测所述蒸汽进气管道的实时温度值;压力检测???,设置于所述烟草烘丝机的蒸汽进气管道,用于检测所述蒸汽进气管道的实时气压值;显示???,用于显示接收温度检测模所检测蒸汽的实时温度值、接收压力检测模所检测蒸汽的实时压力值,以及通过公式换算的实时蒸汽含水量值,见图2所示。使用的蒸汽进气管路上增加了温度传感器和压力传感器,组成检测系统,通过图2用于烟草滚筒类烘丝设备的蒸汽含水量检测装置的拓展组成结构示意图,实现对所需要的主蒸汽管路蒸汽质量的实时检测、监控和警示。
          2.2 蒸汽检测装置与中控服务器通讯连接
          烟草制丝加工管控系统架构为LAN/FIELDBUSXF结构,分为最高层的数据库系统、中间层的监控软件和最低层的电控系统(PLC控制程序),完成控制系统的人机交互接口,实现数据采集、运算、分析、显示、运行、控制和操作等功能。本检测控制连接的通信???,用于将蒸汽检测实时温度值、气压值和实时含水量向外界发送。

          2.3 蒸汽检测数学模型
          饱和蒸汽含水量与温度、蒸汽压力有关,计算饱和蒸汽含水量可以通过检测蒸汽的温度和压力,利用公式,通过编程,实现自动计算得到不同条件下单位气体的含水量。通过对烟草设备所使用的饱和蒸汽的温度和压力检测和数据采集,转换计算,得
          到在线实时蒸汽含水率。

          不同温度下蒸气饱和时每 m 3 气体的含水量(大气压=760mmHg)可以按下列公式计算如下:
          dv=(Pb/760)*(1000/22.4)*(273+t)*18
          式中,dv:不同温度下蒸气饱和时每m 3 气体的含水量(g);Pb:不同温度下蒸气的饱和蒸气压(mmHg);t:温度( ℃ )。输入烟草设备的一般为饱和蒸汽,而饱和蒸汽的温度和气压值与含水量之间存在着对应关系,控制器可以根据输入的温度值、气压值得到对应的含水量,即单位体积含水量,可以用质量表示,具体可以使用g作为单位。

          2.4 蒸汽含水量检测数据显示
          通过对应关系,可以采用即时计算的方式,即通过上述的公式进行计算,也可以采用数值对应表进行检索的方式,控制器连接着存储有温度值、气压值对应着含水量的对应表,可以通过输入的温度值和气压值进行检索得到含水量,并输入该含水量到显示??榻邢允?。

          需要显示一段时间内含水量随时间的变化曲线,可以选择采用液晶显示器进行显示的方式。另外,显示??榛褂糜谙允臼凳蔽露戎岛褪凳逼怪?,也就是说可以对原始数据和控制器计算得到的数据同时进行显示。能够实时对检测到的含水量进行显示,可以方便使用者观察和监控,以便及时对蒸汽品质进行调整,保证稳定的蒸汽供应,从而达到稳定和提高烟草制品的加工质量。

          3 应用效果分析
          3.1 安装方便
          在烟草烘丝设备供气主管道上安装温度检测和压力检测装置,不会对烘丝设备造成破坏就可以直接安装,不需要占地安装。目前很多烘丝干燥滚筒类设备制造厂家没有配置单独的蒸汽干度检测设备。如果单独引入安装蒸汽干度检测设备需要为设备留有较大位置安装。

          3.2 节约成本,降低能耗
          蒸汽含水量检测系统输出信号,可以与烘丝设备控制系统的总线通信,集成在现有总线网络上,数字显示可以使用在烘丝工序本地操作显示器,无需另外配置显示器。目前烘丝设备单独配置的新型蒸汽干度检测器成本高,在主管道上安装温度传感器和压力传感器成本低。

          3.3 预警功能
          报警??椴捎蒙了窵ED灯和蜂鸣器,蒸汽含水量检测装置控制系统数据采集和运算能够通过PLC控制系统与中控控制系统通信,监测数据以可视化方式在控制画面上显示,并与运行数据相比对,固化监测范围,超出范围时在操作界面上出现红色闪烁报警,提醒操作人员对异常信息进行确认,必要时做出判断和调整,保证烘丝质量,达到指导目的。相关产品推荐:雷达液位计、 电磁流量计、 金属管浮子流量计、 孔板流量计、 磁翻板液位计、 差压变送器、 磁翻板液位计厂家 电接点压力表 北京布莱迪、

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