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饼干隧道炉烘烤线温控系统改造
　　Foodjx导读：公司曾购进一条饼干生产线，使用一段时间后，发现该设备隧道炉温控方面存在诸多缺陷，既影响生产效率，又浪费电能，降低了单位的经济效益。针对这种情况，决定成立攻关小组对该设备进行改造，以解决生产过程中电气线路及温控存在问题。实践上证实应用PID数字显示温度控制器、信号变换器及SSR固态等器件，改造激进接触器控制的隧道炉是切实可行的　　　　1生产线存在问题及故障成因　　　　该隧道炉在生产过程中发现存在以下问题：温控局部控制过程缓慢、温差大，温度超调现象突出这些问题降低了产品合格率，增加能耗，另外温控电气线路故障率较高，影响正常生产。因此迫切需要把问题解决。通过实地考察，隧道炉情况如下：该隧道炉全长30米，炉体由钢板和保温材料组成，分为四个区域，即一区、二区、三区、四区，每个区域再分上下区。各个温区中均有设置排气窗口，由电动机强排方式排气。排气装置与温控系统局部、输送传动局部相互配合完成烘烤任务。其中排气装置和输送传动装置均独立采用变频控制而该隧道炉温度控制系统为&指针式温度控制器+接触器+电加热管&控制方式。　　　　造成问题的关键原因是温度控制局部采用较激进接触器控制方式，即指针式温度控制器加接触器。由于控制方式为继电器输出及自身参数所限，致使控制输出不及时及控制精度不够，使温度容易出现超调现象。另一原因采用接触器作为电加热的供电器件，由于接触器本身固有的机械特性，造成接触器在生产过程中由于频繁动作而使触点容损坏，如触点粘连或触点接触不良，导致电气线路故障率高。因此，温控局部器件性质是造成故障的原因所在。　　　　2改造方案及方案实施　　　　根据设备实际情况，该隧道炉温控局部采用&指针式温度控制器+接触器&控制方式，较保守接触器控制方式，此部分需要进行改造。本着节约原则，不影响改造效果前提下，原生产线可利用的器件尽量使用如：输送带控制电路、排气风机控制电路等）对该设备进行改造，　　　　具体改造方案如下：　　　　1各排气风口处装手动调节阀门；　　　　2增加工作指示灯；　　　　3采用SSR固态更换控制接触器，作为发热元件的供电器件；　　　　4应用具有PID功能的数字显示温度控制器代替原来指针式温度控制器；　　　　5用带屏层电缆线更换原来排气电机供电线路；　　　　6数字显示温度控制器与控制发热元件的SSR固态器件之间加装一个信号变换器。改造方案实施如下：　　　　1拆除已不使用线路及器件；　　　　2安装排气风口手动调节阀门；　　　　3装置工作指示灯；　　　　4固定好U型散热片及保险管座；　　　　5装置SSR固态器件；　　　　6安装信号变换器数字显示温度控制器及相关控制器件；　　　　7放置相关供电线路和控制线路；　　　　8连接控制柜相关电气线路。　　　　3系统调试　　　　具有PID功能的数字显示温度控制器比指针式温度控制器性能优异，但在使用中要充分突出其优势，必需使PID参数整定合理、得当。饼干隧道炉设备，饼干生产过程中，隧道炉输送带、排气风机是不停运转的因而在隧道炉内会形成气流流通，造成隧道炉内的热空气是不稳定的动态气流&此特定环境下要实现实时恒温控制是比较困难的因此，要充分发挥数字显示温度控制器PID功能的优异性能PID参数的整定是至关重要的参数整定是否合适直接关系到控制系统的品质指标数字显示温度控制器PID参数整定之前，需要先做以下工作：　　　　1根据饼干烘烤工艺要求调节好输送带转速；　　　　2调节好排气风机的转速、排气风口手动阀门的开度。排气风机转速一般开始暂设为全速一半，手动阀门的开度同样也暂设为全开的一半，调试过程中再根据实际需要配合温度控制器适当&稍调排气风机转速或排气风口手动阀门的开度。然后再对温度控制器PID参数整定，PID参数的整定方法很多，此改造项目，笔者使用&经验整　　　　a基本构造　　　　基本构造及温控流程定法虽然此法在调试过程十分繁琐且比较费时，但它能根据现场实际情况进行整定调节，对PID参数实现最佳设定。调试方法如下。　　　　1先把P比例系数以总值的20%设定为初值，I积分时间常数设为0实际D微分时间常数也设为0数值设好后将控制系统投入使用。观察其使用效果，如果情况跟期望值相差较大时，再将P比例系数值由小到大或由大到小改变进行调试观察其控制过程，根据温度的变化趋势，确定要增加P值还是减少P值，如温度过超调明显时，通常要减少P比例值，反之则要增加P比例值。此工作要经过多次试验比拟，直到温度既稳定又接近期望值为止　　　　2使用P比例环节时，控制系统会存在一定的偏差，存在偏差可通过I积分时间常数来消除，以提高系统的无差度。当初步确定P比例系数后，将其当前的值乘以0.85作为I积分时间常数设定初值，数值设好后再次将控制系统投入使用，观察其使用效果。根据温度的变化趋势确定是否需要改变I积分时间常数，如有需要再由小到大或由大到小改变I积分常数，因I积分作用的强弱取决于积分时间常数的大小，积分时间越大，积分作用越弱，反之则越强。同样观察控制过程多次试验比拟，直至满意为止。　　　　3初步确定好I积分常数后，I积分时间常数保持不变，再次试着改变P比例系数，观察控制效果有无改善，如有改善则继续调整，否则，要坚持已设置的PI数值，继续观察温度变化情况直至满意为止。　　　　4对于温度要求较高的温控系统，确定好P比例系数、I积分常数后，接着应进行D微分时间的设定，微分时间的增加有助于减少系统的超温但也要注意其取值要适度，否则会适得其反。其取值要注意结合I积分时间常数值而定，过大的微分时间将导致对干扰过分敏感。一般设定为I积分时间常数的1/31/5之间。D微分时间数值设好后再次将控制系统投入使用，根据温度的变化趋势适当调整D微分时间数值，以求达到最佳状态。　　　　参考上述规律，此改造项目采用经验整定法。根据隧道炉实际使用环境和要求，该炉最高　　　　加热温度要能达到280摄氏度。因此，试产过程直接在控制系统中进行多次调试PID参数。一温区：P比例系数取该总值的25％、I积分时间常数取200秒、D微分时间常数取60秒。二温区三温区：P比例系数取该总值20％、I积分时间常数取180秒、D微分时间常数取40秒。四温区：P比例系数取该总值的20％、I积分时间常数取170秒、D微分时间常数取40秒。　　　　4系统设备改造后效果改造前该隧道炉温控系统温差较大，而且控温不及时，经常超调10℃～20℃，手工调节受到诸多因素限制，很难做到温度调节及时、恒温的目的改造后，隧道炉经过多次试产，情况是这样的开始加热至温度设定值时的加温时间为2分钟，改造后隧道炉温控系统满足饼干生产要求。该设备性能稳定，控温及时，温度偏差&1℃～2℃；解决了改造前激进接触器系统控制线路故障率高、维修工作量大、温度失调大的问题。统计数据表明产品合格率由原来95%提高97%该生产线每天以十小时生产计算，由原来1425公斤产量增产1455公斤，每天可增产30公斤。　　　　5结束语　　　　该隧道炉改造后运行可靠，温控系统控制效果是原接触器控制方式所无法比拟的既解决原隧道炉存在温控问题、电气线路故障高问题，又满足饼干烘烤要求，产品质量稳定，同时也相应降低电能损耗。但这次改造，也存在一些不尽完善地方。例如：由于SSR器件U型散热片平安管座数量多的原因造成改造工作量大。总之，从实际出发，本次改造在一定水平上提高了该隧道炉性能。
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