RCC热风回路工艺技术改造

王忠燕 于文艳

引言

针对增温增湿设备RCC的热风回路，在某些特定时刻不能很好反映烟丝的真实温度，指导工艺生产加工需要的现实和滚筒类加工设备热交换器-循环风管路的典型案例，对应实施了本改造，即：增设滚筒出口测温仪器，并连接到PLC，实现双路控制、相互对照、函数补偿。本改造措施针对性实用性极强，完全解决了RCC热交换器-循环风管路存在的问题，减小了加工偏差，更加吻合工艺要求，切实提高了RCC系统的热风工艺控制精度。RCC全名Return Conditioning Cylinder，即热风循环式烟丝回潮机。目前，我厂的RCC设备为英国狄更生公司进口，其主要作用是对烟丝进行自动增温增湿，为后续加工工序服务，其主体结构包括：筒体和驱动电机、热交换器和热风循环风机、测温热电偶、带水箱的加水控制管路等，入口水分18%增湿至出口水分32%的烟丝加工过程，热风温度可控范围在55～75℃（目前，根据我厂工艺技术标准要求其热风温度为65℃）。我厂RCC设备投入运行以来，总体运行稳定，但也存在某些情况下设备不能精确的发挥其作用和性能，影响工艺控制精度，其中以热交换器-循环风管路最为典型。尤其在近期，现今高档烟研发，RCC批次生产需求增多，在这种情况下严重影响了设备热风控制精度，进而影响了工艺质量。

1.循环风回路的主要结构及功能简介

由于滚筒加工方式为筒两端旋转进出料，利用内腔环境改善产品温湿度。所以循环风设置布局采用典型的蒸汽热交换器-热风风机构造。即：热风在滚筒内顺流循环，携带的杂质通过可拆卸清洁的筛网过滤，通过热风使烟丝增温增湿更充分，满足工艺加工要求，其中热风风温的测温热电偶布置在滚筒循环风的外管路上。在控制方面，热电偶采集的模拟量通过程序换算为实数，PLC比对计算热电偶采集实际温度值和工艺要求设定值之差，通过S7程序中的FB41功能块，调节热交换器蒸汽开度阀大小，从而控制进入热交换器蒸汽流量大小，在恒速风机的作用下，调节热风温度升降，使加工温度满足工艺要求。需要注意的是，在循环风外管路的热电偶探头位置，以及整个循环风回路，并没有设置排潮装置，因此整个热风管路携带的滚筒内潮湿的气体是循环作用并再次被烟丝吸收的，因此称为再循环风管路。此管路另一作用是生产时，一定温度的热风可以折算为一定数值的烟丝增湿能力，起到补偿加水作用。PLC为了避免加水回路向滚筒加水过度造成水分过大，程序内充分考虑了这一点，做出了加水补偿。因为热风回路的精确控制，不仅仅作用于热风指数，也会间接影响加水精度。

2.改造原因及现状

我厂RCC设备进口于2007年，以当时的品牌生产情况，结构档次偏低，同牌号之间经常不间断生产，设备连续运行，因此会掩盖一些问题现象，基本可以满足要求。现在我厂提出精细化加工和异地同质化加工要求，本设备负责的加工品牌越来越多，很多新品牌要求工艺精度很高，且要求全过程精准控制，于是就暴露出现了以下问题：保养后初次生產或者平时料头生产时，滚筒内温度非常低，通常蒸汽入热交换器需要提供极大的流量才能满足工艺要求，但是当生产5分钟后，滚筒内环境温度已经足够了，蒸汽入热交换器流量会相应降低，其实在这个过程中，出料端烟丝温度有一个大起大落过程，对于工艺要求的精确控制非常不利，而且在现有的情况下，很难进行有效的控制调节，或者管路控制改造，如采用饱和蒸汽压力-温度换算等控制方式，造价比较高，而且进口设备此处结构紧凑不易于安装实施。

3.改造措施

3.1红外测温基础：

任何物体都有红外辐射，辐射强度随着温度的变化而变化，红外测温使用的热辐射中的波长范围为1μm-20μm.物体的辐射强度取决于物体的材料，一般用发射率来表征各种材料的发射红外辐射的特性。

3.2红外测温仪功能与组成：

红外测温仪是一种光电子传感器，它接受红外辐射并将其转换成可测量的电信号，主要包括以下组成

透镜--光谱滤波器--探测器--电子线路

3.3主要技术要素：

发射率：是指表征物体向外发射红外辐射强度大小的参数。发射率的取值范围可以从0-100%，通常我们说的黑体是指发射率为1.0的理想辐射源，而镜子的发射率为0.1，如果红外测温仪测量温度时，选择的发射率过高，测温仪显示的的温度将低于被测目标的真实温度。低发射率（反光表面）物体由于其他外辐射的干扰或背景目标而易造成测量误差，在这种情况下，要减少测量误差，要非常仔细的安装且保护探头避开反射的辐射源。实际材料的发射率取决于下列因素：

--温度--测量角度--表面的几何形状--材料厚度--材料的表面结构--测量的光谱范围--透射率（如薄膜）

3.4具体改造实施：

我们在滚筒烟丝出口处，安装雷泰红外测温仪，利用红外线经过烟丝吸收-反射作用，直接检测烟丝出口温度，从而克服原有循环风回路的先天性控制缺陷，而原循环风测温控制回路仍然保留。在控制方面，原循环风测温数据和新式雷泰红外测温仪同时采集数据，当生产开始时，前5分钟，使用新式红外测温仪控制，之后平滑过渡到原控制方式。在应用方面，两套系统相互比对，除去料头料尾阶段，差值过大，则出现报警，会提示相关维修人员前来校对。且双系统可以自由切换控制，一套系统的控制出现问题，可以直接切换到另一套系统控制，这样避免了生产中断和故障时间。

4.改造效果

成果达到的主要技术指标（改造前、后对比）改造前：原热电偶测得的物料温度属于间接测量换算，在生产特定阶段，热量散失较多，出口温度与热风温度相差高达7-10度，且波动比较大，且受季节因素影响，工艺规范上制定出口温度指标比较困难。改造后：红外测温仪测得物料温度直接作用于实物，热量散失较少，比较接近滚筒内的实际料温，出口温度与热风温度相差1-3度，且稳定性好，基本不受季节影响。上述改造完成后，原控制系统不变，不影响操作习惯，对于生产自动化控制毫无影响。弥补了循环风控制回路的先天性不足，双系统相互比对冗余切换，减少故障保证工艺标准要求，达到了更精准高效科学的效果。