CN113778012B - 一种烘丝机蒸汽使用管控方法 - Google Patents

一种烘丝机蒸汽使用管控方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烘丝机蒸汽使用管控方法，是在烘丝机热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道上均安装有流量计，并通过PLC进行实时采集蒸汽流量，再利用微积分方程进行积分得到烘实时蒸汽使用量和累计蒸汽使用量，然后计算预热每批次蒸汽流量均值、预热完成条件判断、预热时间、预热蒸汽使用总量记录、预热阶段预警报警；并计算生产每批次蒸汽流量均值、生产完成判断、生产时间和生产蒸汽使用总量记录、生产阶段预警报警。本发明能实现设备的蒸汽消耗量的有效管控和预警，从而减少蒸汽的异常消耗量，并替代人工进行判断识别蒸汽异常情况，极大的提高异常响应效率，此外本方法不会造成生产中断，并为事后数据分析提供了依据，保证了生产的安全稳定性。

Description

一种烘丝机蒸汽使用管控方法
技术领域
本发明属于卷烟生产过程中烘丝机蒸汽系统领域，具体地说是一种烘丝机蒸汽使用管控方法。
背景技术
卷烟厂制丝车间蒸汽消耗主要集中在滚筒类等关键设备中，烘丝机是制丝车间蒸汽消耗最大的单机设备，直接影响蒸汽的消耗量。因此，对烘丝机的蒸汽消耗情况进行管控，一方面，可以了解实时蒸汽消耗；另一方面，可以排查蒸汽消耗存在的问题，有利于节能减排。
烘丝机蒸汽消耗在设备上分为热风蒸汽消耗和筒壁蒸汽消耗，在工艺上分为预热阶段和生产阶段，管道的跑冒滴漏、疏水不畅、生产过程中牌号切换不及时、预热时间过长、进料工序准备不足等都会造成蒸汽系统异常，在日常工作中依靠人工进行判断识别，缺少不要的智能诊断措施和方法。
烘丝机蒸汽的各个管道上安装有蒸汽流量计，PLC只能采集到瞬时值，无法直接读取累计值，就无法进行通过蒸汽的消耗量进行分析烘丝机的蒸汽系统异常情况，从而带来蒸汽消耗量的增大和异常停机等状况，影响生产效率和安全性。
发明内容
本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种烘丝机蒸汽使用管控方法，以期能实现设备的蒸汽消耗量的有效管控和预警，从而减少蒸汽的异常消耗量，并替代人工进行判断识别蒸汽异常情况，能极大地提高异常响应效率。
本发明为达到上述发明目的，采用如下技术方案：
本发明一种烘丝机蒸汽使用管控方法的特点在于，包括如下步骤：
步骤1、在烘丝机的热风蒸汽管道上和筒壁蒸汽管道上分别安装流量计；
步骤2、PLC控制器控制热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道上的电动阀开启时，开始计时；并利用所述流量计分别采集热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道上的实时蒸汽流量；
步骤3、所述PLC控制器利用如式(1)所示的微积分方程：
Figure BDA0003267568570000011
式(1)中，f(t)为热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道上的实时蒸汽流量之和；a为起始时间；b为结束时间；
步骤4、烘丝机在预热阶段的蒸汽管控：
步骤4.1所述PLC控制器判断是否达到第i批次的预热完成条件；若达到，则记录第i批次的预热完成时间为time_i预热，执行步骤4.2，否则，继续判断；
所述预热完成条件为：当热风蒸汽管道中的热风温度在热风时间阈值time1内达到热风设定值T1且筒壁蒸汽管道中的筒壁温度在筒壁时间阈值time2内达到筒壁设定值T2；
步骤4.2若达到热风时间阈值time1的热风持续时间超过所设定的热风时间上限t_limt1，或达到筒壁时间阈值time2的筒壁持续时间超过所设定的筒壁时间上限t_limt2；则判断相应蒸汽管道中的蒸汽消耗异常并报警；否则，执行步骤4.3；
步骤4.3所述PLC控制器利用式(2)计算预热阶段每批次的蒸汽流量均值
Figure BDA0003267568570000021
Figure BDA0003267568570000022
式(2)中，Fi(t)表示第i批次预热次热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道的累计蒸汽使用量之和；n表示预热批次的总数；
步骤4.4判断time_i预热是否超过平均预热时间与预热缓冲时间δ1之和，若超过，则判断第i批次蒸汽消耗量异常并报警；否则，执行步骤4.5；
步骤4.5判断第i批次预热的累计蒸汽使用量Fi(t)是否超过蒸汽流量均值
Figure BDA0003267568570000023
与预热缓冲流量之和，若超过，则判断第i批次蒸汽消耗量异常并报警；否则，执行步骤5；
步骤5、烘丝机在生产阶段的蒸汽管控：
步骤5.1当第i批次预热结束后，开始向烘丝机进行投料，所述PLC控制器重新开始计时；
步骤5.2当电子秤上显示没有物料时，表示第i批次生产结束，所述PLC控制器停止计时，从而得到第i批次的生产完成时间为time_i生产；
步骤5.3所述PLC控制器利用式(3)计算生产阶段每批次的蒸汽流量均值
Figure BDA0003267568570000024
Figure BDA0003267568570000025
式(3)中，Fi′(t)表示第i批次生产的热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道的累计蒸汽使用量之和；n′表示生产批次的总数；且n′＝n；
步骤5.4、判断time_i生产是否超过平均生产时间与生产缓冲时间δ2之和，当超过，则表示第i批次蒸汽消耗量异常并报警；
步骤5.5判断第i批次生产累计蒸汽使用量Fi′(t)是否超过蒸汽流量均值
Figure BDA0003267568570000031
与生产缓冲流量之和，若超过，则表示第i批次蒸汽消耗量异常并报警；否则，将i+1赋值给i后，返回步骤4顺序执行。
本发明所述的一种烘丝机蒸汽使用管控方法的特点也在于，所述微积分方程是利用如式(4)所示的区间分割、近似求和的方法求出当a+Δt＝b时的累计蒸汽使用量F(t)：
Figure BDA0003267568570000032
式(4)中，I为蒸汽实时流量，Δt表示无限趋近于零的时间；d表示微分符号。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明利用PLC进行实时监控烘丝机的热风蒸汽管道上和筒壁蒸汽管道上的蒸汽流量，并在PLC的循环功能块OB35上利用微积分方程进行积分得到烘丝机的热风蒸汽管道上和筒壁蒸汽管道上实时蒸汽使用量和累计蒸汽使用量，然后计算预热每批次蒸汽流量均值、预热完成条件判断、预热时间、预热蒸汽使用总量记录、预热阶段预警报警；并计算生产每批次蒸汽流量均值、生产完成判断、生产时间和生产蒸汽使用总量记录、生产阶段预警报警，从而通过分析烘丝机预热和生产阶段的时间以及蒸汽使用量，能够及时发现蒸汽系统的异常情况并发出报警，从而减少了蒸汽的异常消耗量，并替代人工进行判断识别蒸汽异常情况，极大的提高了异常响应效率，此外本方法不会造成生产中断，并为事后数据分析提供了依据，保证了生产的安全稳定性。
具体实施方式
本实施例中，一种烘丝机蒸汽使用管控方法，包括如下步骤：
步骤1、在烘丝机的热风蒸汽管道上和筒壁蒸汽管道上分别安装流量计；
步骤2、PLC控制器控制热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道上的电动阀开启时，开始计时；并利用流量计分别采集热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道上的实时蒸汽流量；
步骤3、PLC控制器利用如式(1)所示的微积分方程，得到时间段(a,b)的累计蒸汽使用量F(t)：
Figure BDA0003267568570000033
式(1)中，f(t)为热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道上的实时蒸汽流量之和；a为起始时间，预热时通过“预热”状态上升沿记录，生产时通过“生产”状态上升沿记录；b为结束时间，预热时通过“预热”状态下降沿记录，生产时HMI标签“生产”状态下降沿记录。
具体实施中，微积分方程在PLC循环功能块OB35中利用如式(2)所示的区间分割、近似求和的方法求出当a+Δt＝b时的累计蒸汽使用量F(t)：
Figure BDA0003267568570000041
式(2)中，I为蒸汽实时流量，Δt表示无限趋近于零的时间，例如取0.1-1s；d表示微分符号。
在PLC中创建专门的数据块用来存储F(t)、f(t)、a和b，其中，F(t)存储在DB302.DBD100；f(t)存储在DB303.DBD100；当预热时a存储在DB300.BDX0.1，b存储在DB300.DBX0.2，当生产时a存储在DB301.BDX0.1，b存储在DB301.DBX0.2。
步骤4、烘丝机在预热阶段的蒸汽管控：
步骤4.1PLC控制器判断是否达到第i批次的预热完成条件；若达到，则记录第i批次的预热完成时间为time_i预热，执行步骤4.2，否则，继续判断；
预热完成条件为：当热风蒸汽管道中的热风温度在热风时间阈值time1(例如：15min)内达到热风设定值T1(例如130℃)且筒壁蒸汽管道中的筒壁温度在筒壁时间阈值time2(例如：20min)内达到筒壁设定值T2(例如150℃)；当预热完成后在IFIX上显示“烘丝机预热完成”，方便中控人员进行操作叶丝进料或工艺参数调整。
步骤4.2若达到热风时间阈值time1的热风持续时间超过所设定的热风时间上限t_limt1，或达到筒壁时间阈值time2的筒壁持续时间超过所设定的筒壁时间上限t_limt2；则判断相应蒸汽管道中的蒸汽消耗异常并报警；否则，执行步骤4.3；
步骤4.3PLC控制器利用式(3)计算预热阶段每批次的蒸汽流量均值
Figure BDA0003267568570000042
Figure BDA0003267568570000043
式(3)中，Fi(t)表示第i批次预热次热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道的累计蒸汽使用量之和；n表示预热批次的总数；
步骤4.4判断time_i预热是否超过平均预热时间与预热缓冲时间δ1(例如：5min)之和，若超过，则判断第i批次蒸汽消耗量异常并报警；否则，执行步骤4.5；
步骤4.5判断第i批次预热的累计蒸汽使用量Fi(t)是否超过蒸汽流量均值
Figure BDA0003267568570000044
与预热缓冲流量之和，若超过，则判断第i批次蒸汽消耗量异常并报警；否则，执行步骤5；
步骤5、烘丝机在生产阶段的蒸汽管控：
步骤5.1当第i批次预热结束后，开始向烘丝机进行投料，PLC控制器重新开始计时；
步骤5.2当电子秤上显示没有物料时，表示第i批次生产结束，PLC控制器停止计时，从而得到第i批次的生产完成时间为time_i生产；
步骤5.3PLC控制器利用式(4)计算生产阶段每批次的蒸汽流量均值
Figure BDA0003267568570000051
Figure BDA0003267568570000052
式(4)中，Fi′(t)表示第i批次生产的热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道的累计蒸汽使用量之和；n′表示生产批次的总数；且n′＝n；
步骤5.4、判断time_i生产是否超过平均生产时间与生产缓冲时间δ2(例如：10min)之和，当超过，则表示第i批次蒸汽消耗量异常并报警；
步骤5.5判断第i批次生产累计蒸汽使用量Fi′(t)是否超过蒸汽流量均值
Figure BDA0003267568570000053
与生产缓冲流量之和，若超过，则表示第i批次蒸汽消耗量异常并报警；否则，将i+1赋值给i后，返回步骤4顺序执行。

Claims (2)

1.一种烘丝机蒸汽使用管控方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、在烘丝机的热风蒸汽管道上和筒壁蒸汽管道上分别安装流量计；
步骤2、PLC控制器控制热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道上的电动阀开启时，开始计时；并利用所述流量计分别采集热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道上的实时蒸汽流量；
步骤3、所述PLC控制器利用如式(1)所示的微积分方程：
Figure FDA0003267568560000011
式(1)中，f(t)为热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道上的实时蒸汽流量之和；a为起始时间；b为结束时间；
步骤4、烘丝机在预热阶段的蒸汽管控：
步骤4.1所述PLC控制器判断是否达到第i批次的预热完成条件；若达到，则记录第i批次的预热完成时间为time_i预热，执行步骤4.2，否则，继续判断；
所述预热完成条件为：当热风蒸汽管道中的热风温度在热风时间阈值time1内达到热风设定值T1且筒壁蒸汽管道中的筒壁温度在筒壁时间阈值time2内达到筒壁设定值T2；
步骤4.2若达到热风时间阈值time1的热风持续时间超过所设定的热风时间上限t_limt1，或达到筒壁时间阈值time2的筒壁持续时间超过所设定的筒壁时间上限t_limt2；则判断相应蒸汽管道中的蒸汽消耗异常并报警；否则，执行步骤4.3；
步骤4.3所述PLC控制器利用式(2)计算预热阶段每批次的蒸汽流量均值
Figure FDA0003267568560000012
Figure FDA0003267568560000013
式(2)中，Fi(t)表示第i批次预热次热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道的累计蒸汽使用量之和；n表示预热批次的总数；
步骤4.4判断time_i预热是否超过平均预热时间与预热缓冲时间δ1之和，若超过，则判断第i批次蒸汽消耗量异常并报警；否则，执行步骤4.5；
步骤4.5判断第i批次预热的累计蒸汽使用量Fi(t)是否超过蒸汽流量均值
Figure FDA0003267568560000014
与预热缓冲流量之和，若超过，则判断第i批次蒸汽消耗量异常并报警；否则，执行步骤5；
步骤5、烘丝机在生产阶段的蒸汽管控：
步骤5.1当第i批次预热结束后，开始向烘丝机进行投料，所述PLC控制器重新开始计时；
步骤5.2当电子秤上显示没有物料时，表示第i批次生产结束，所述PLC控制器停止计时，从而得到第i批次的生产完成时间为time_i生产；
步骤5.3所述PLC控制器利用式(3)计算生产阶段每批次的蒸汽流量均值
Figure FDA0003267568560000021
Figure FDA0003267568560000022
式(3)中，Fi′(t)表示第i批次生产的热风蒸汽管道和筒壁蒸汽管道的累计蒸汽使用量之和；n′表示生产批次的总数；且n′＝n；
步骤5.4、判断time_i生产是否超过平均生产时间与生产缓冲时间δ2之和，当超过，则表示第i批次蒸汽消耗量异常并报警；
步骤5.5判断第i批次生产累计蒸汽使用量Fi′(t)是否超过蒸汽流量均值
Figure FDA0003267568560000023
与生产缓冲流量之和，若超过，则表示第i批次蒸汽消耗量异常并报警；否则，将i+1赋值给i后，返回步骤4顺序执行。
2.根据权利要求1中所述的一种烘丝机蒸汽使用管控方法，其特征在于，所述微积分方程是利用如式(4)所示的区间分割、近似求和的方法求出当a+Δt＝b时的累计蒸汽使用量F(t)：
Figure FDA0003267568560000024
式(4)中，I为蒸汽实时流量，Δt表示无限趋近于零的时间；d表示微分符号。
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