浙江中烟技术中心ZJ112卷烟机VE循环风冷却系统的研制

ZJ112卷烟机VE循环风冷却系统的研制,浙江中烟工业有限责任公司,技术中心工艺装备QC小组,前言PREFACE,ZJ112、ZJ116、ZJ118等机型为行业内近年来主推的国产高速机型，已被多家工业公司作为生产主力机型。自“十二五”以来，随着设备的升级换代，上述机型也已经成为浙江中烟的主力设备，产能占比逐年上升。,为此，小组对ZJ112、ZJ116等机型展开系统研究，发现其供丝、供风机构与Protos70等传统卷烟机存在较大差异，找到其循环风温度过高是造成两类机型感官质量差异的主要原因。在与行业内多家工业公司技术人员交流时，也发现该类机型存在类似的情况，同时，常德烟机公司对此也十分重视。,但在对ZJ112、ZJ116等国产高速、超高速机型开展工艺验证工作时发现：ZJ112、ZJ116等机型卷烟感官质量与Protos-70等传统机型相比，其口味、烟气特征及香韵表现等感官质量方面存在较大差异。,故本课题为解决该类卷烟机循环风温度过高的问题，以ZJ112为试点机型，研制了一种循环风冷却系统，有效的将循环风温度降至目标值，实现了循环风温度的精准控制。本课题的成果可推广至ZJ116、ZJ118等国产烟机主推机型，对提高国产高速、超高速卷烟机与Protos70等传统卷烟机产品感官质量的一致性具有十分重要的意义。,前言PREFACE,目录CONTENT,02,选择课题,03,目标设定及可行性分析,04,提出方案并确定方案,05,对策制定,06,对策实施,07,效果检查,08,标准化,09,总结及下一步打算,01,小组简介,01,小组简介,小组成员概况,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,选择课题,02,自“十二五”以来，随着设备的升级换代，ZJ112、ZJ116、ZJ118型卷烟机已逐渐成为浙江中烟的主力设备，其产能占比逐年上升，但由于浙江中烟对利群系列严苛的感官质量要求，ZJ112、ZJ116等国产高速、超高速卷烟机的感官质量一致性问题，无法生产利群系列牌号。,为此，公司领导非常重视，在公司战略层面，提出了“三机打通”的要求，即不同机型一定要实现产品打通，包括产品系列全打通等，并将该工作任务列入公司“十三五”规划措施体系中，这就要求我们在保持产品一致性的工艺实现方式上加紧深入研究，实现利群全系列打通，以市场驱动各牌号间的“柔性化”生产，从而更好地保证卷烟产品供应，实现设备产能的最大化。,需求一满足国产高速、超高速卷烟机柔性化生产的需求,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,提出需求,提出需求,差异,针对ZJ112、ZJ116等机型和Protos70等传统卷烟机型感官质量存在较大差异的情况，小组首先从与烟丝接触的设备内的各部位进行研究比较，在对两类机型的供丝（VE）部分结构比较时发现，两种机型在供风系统上存在较大差异。,由于ZJ112、ZJ116、ZJ118机型的供丝结构部分相似，小组选择以ZJ112卷烟机为试点机型，其供风/丝系统机构与Protos70等机型的差异如图,需求二：满足国产高速、超高速机与Protos70感官质量一致性的需求,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,差异,Protos70机型是由小正压风机将外界空气提供给一次风分和抛丝辊上方吹气槽（与烟丝直接接触），该部分气流的主要流向为中央除尘系统，气流不循环。,而ZJ112机型是由循环风机输出输送烟丝的气流（提供给一次风分、流化床内吹气槽等），绝大部分气流经由流化床顶部吸气槽，再经旋风除尘器除尘后，重新回到循环风机，此过程仅有少量环境空气流入，可能会导致循环风温度过高进而影响加香后的成品烟丝。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,提出需求,需求二：满足国产高速、超高速机与Protos70感官质量一致性的需求,为确认两种机型与烟丝接触的气流温度是否存在明显差异，小组对气流温度进行测试，两种机型的供风系统流程示意图及测试的温度如图所示。从测试结果可看出，对于两种机型的VE部分，与烟丝直接接触的气流温度存在非常大的差异，Protos70机型的气流温度在34-35C，而ZJ112机型的气流温度高达近45C。,Protos70供风系统示意图及温度测试结果,ZJ112供风系统示意图及温度测试结果,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,提出需求,需求二：满足国产高速、超高速机与Protos70感官质量一致性的需求,为验证与烟丝直接接触的气流温度是否是影响卷烟感官质量的主要因素，小组以利群A牌号（中档）和B牌号（高档）两个牌号，分别试制ZJ112机型不同温度下的卷烟样品及两种机型（ZJ112和Protos70）卷烟产品用于感官质量评价。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,提出需求,需求二：满足国产高速、超高速机与Protos70感官质量一致性的需求,根据上述表1分别试制Protos70和不同气流温度下的ZJ112机型样品，针对ZJ112机型，通过对气配箱内放置温度传感器，实时监测气配箱内气流温度，随着ZJ112设备连续运转时间的增加，气配箱气流温度逐渐上升，分别在不同时间取不同温度梯度下（36、39、42、45C）的卷烟样品,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,提出需求,需求二：满足国产高速、超高速机与Protos70感官质量一致性的需求,由15位评吸人员（取得感官质量检验证书）对ZJ112机型试制的两个牌号、每牌号四个温度梯度的样品进行暗评，感官评价结果如表所示,维度一,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,提出需求,需求二：满足国产高速、超高速机与Protos70感官质量一致性的需求,利群A、B牌号表现出的规律一致，循环风温度为36度和39度样品的感官质量整体接近，明显优于42度、45度的样品，当温度降低至39度以下时，感官质量的差异不明显。从分项指标表现出的规律来看，随着循环风温度的降低，烟气的香气量明显增加，香气烟气细腻度及圆润感也有明显提升，刺激性和余味也有明显改善。,由15位评吸人员（取得感官质量检验证书）对ZJ112机型试制的两个牌号、每牌号四个温度梯度的样品进行暗评，感官评价结果如表所示,维度一,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,提出需求,需求二：满足国产高速、超高速机与Protos70感官质量一致性的需求,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,提出需求,由15位评吸人员采用三点评吸法进行评价，评价结果按照三点检验法评价是否存在显著差异（5%显著水平），计算公式如下,正确答案最少数取最接近的整数值，当置信水平为5%时，即Z=1.64，评价人数n=15,即当15个评委中，有9个人及以上选择出正确答案，则在5%的显著水平上确定两个产品有差异。,维度二,需求二：满足国产高速、超高速机与Protos70感官质量一致性的需求,提出需求,当ZJ112循环风温度上升至42度、45度时，均有9名以上的评委正确找出有差异的样品，说明ZJ112卷烟机温度为42C、45C时，ZJ112与Protos70机型卷烟样品感官质量存在显著差异，当循环风温度为39C和36C时，两种机型的产品无法正确区分，说明此时两种机型的产品感官质量无显著差异,由15位评吸人员采用三点评吸法进行评价，评价结果按照三点检验法评价是否存在显著差异（5%显著水平），计算公式如下,正确答案最少数取最接近的整数值，当置信水平为5%时，即Z=1.64，评价人数n=15,即当15个评委中，有9个人及以上选择出正确答案，则在5%的显著水平上确定两个产品有差异。,维度二,需求二：满足国产高速、超高速机与Protos70感官质量一致性的需求,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,需求总结,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,借鉴查新-文献查新,从查新结果可以看出，在卷烟机降温、冷却方面，目前主要是针对润滑系统、电机系统的降温，未涉及到降低循环风温度的相关内容，但在其他领域方面，有很多关于冷却装置的相关文献可供参考借鉴。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,借鉴查新-文献查新,带冷却装置的厌氧高温干燥箱,该装置通过加装由冷却器、冷却风机、离心风机和换热器组成的风冷冷却装置，其工作原理是：气体在冷却器、离心风机及换热器间循环流动，空气在冷却器内被冷却后，经过离心风机鼓吹后，进入室内换热器进行换热，热量被带出至冷却器通过热交换释放到外界，如此循环，以达到快速降温的效果，ZJ112机型可借鉴此方法，通过在风机外壳上增加罩壳，以流动的冷却介质，对风机进行降温的思路与方法,一种新型的燃气轮机进气冷却装置等文献,通过降低燃气轮机的进气温度、提高进气总空气量的方式冷却，最终提高燃气轮发电机组的输出功率和效率，借鉴此方法，对于ZJ112型卷烟机，可在不影响工艺压力的情况下，提供了在风机出入口温差恒定，通过提高进气总空气量的方式，降低风机出口温度的思路与方法,船用同步发电机温升试验的分析及其冷却器的改进等文献,可通过风冷、水冷等方式间接对容器内气体进行冷却，提供了可通过水冷、风冷等方式对ZJ112气配箱或循环风机内的气流冷却的思路与方法,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,借鉴查新-文献查新,借鉴一：Protos-M8供风系统,通过查阅应用流化床式供丝型卷烟机资料，发现Protos-M8机型的供风系统和电机冷却系统可供参考借鉴,即由鼓风机直接将环境空气供给流化床送丝，该部分气流提供给流化床内吹气槽，然后直接进中央除尘系统，不重新回到风机内循环，由此，ZJ112机型也可借鉴该种方式，将循环风机改为外循环，通过降低风机入口气流温度，有效降低风机出口气流温度。,借鉴二：Protos-M8冷却系统,Protos-M8内部的冷却系统由一条冷却回路构成，由泵通过冷却回路输送冷却剂，冷却液将电机和热交换器产生的热量输送到水-水冷却器，热交换器在封闭的情况下按照空气循环的原理工作，由此，ZJ112机型也可借鉴此方法，通过在风机外壁增加罩壳，以冷却水等为介质，对风机本身进行冷却，以降低风机入口与出口的温差。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,提出创新思路,通过上述文献查新的情况，目前行业内针对卷烟机循环风温度，尚无一套完善的降温系统，根据查新借鉴的结果，小组成员集中讨论，提出的创新思路为：通过水冷、风冷为冷却介质，以增加罩壳等方式，对气配箱或循环风机内的气流进行冷却；在风机出入口温差恒定，通过降低进入循环风机的气流温度、提高进气总空气量的方式，降低风机出口温度。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,确定课题,根据技术中心层面感官评价，可得出，当ZJ112循环风气流温度降至39度以下时，卷烟产品感官质量可与Protos70保持较好的一致性。,“ZJ112卷烟机VE循环风冷却系统的研制”,按照设备现循环风气流温度情况，无法满足39以下的要求,39,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,活动计划,为推进QC活动有序开展，小组成员经过讨论，依据PDCA循环四个阶段，制订了严密的活动计划,选择课题设定目标及可行性分析提出方案并确定方案制定对策,对策实施,效果检查,标准化总结和今后打算,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,活动计划,为推进QC活动有序开展，小组成员经过讨论，依据PDCA循环四个阶段，制订了严密的活动计划,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,03,目标设定及可行性分析,目标设定,小组成员对此次课题提出目标：将与烟丝直接接触的循环风温度降低至39C以下,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,可行性分析-定量分析与借鉴,小组选取了杭州卷烟厂卷包车间B8机组（ZJ112型卷烟机）作为对象，对循环风机入口（A点）、出口（B点）和气配箱（C点）的气流温度进行同步测量及采集,ZJ112机型VE气路结构示意及测量点,（1）随着设备全速连续生产的时间增加，风机入口、风机出口和气配箱温度均逐步上升，在设备全速运转30min后达到峰值，风机出口和气配箱的气流温度约为45C，风机入口气流的温度约为36C。（2）在设备运转过程中，风机出口和气配箱温度基本相同，风机入口和出口温度的差值约为9C。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,分析可见，空气通过风机后温度升高是引起流化床内部温度过高的主要原因,温差计算公式为:(参考借鉴住房和城乡建设部工程质量安全监管司，中国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调动力M.中国计划出版社，2009),风机理论温差8.7C与实测温差9C非常接近,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,可行性分析-定量分析与借鉴,风机出口温度,循环风温度（气配箱）,上述数据表明，与烟丝直接接触的循环风温度（气配箱）取决于风机出口温度，而风机出口温度取决于风机入口气流温度和经过风机后升高的气流温度，假设经过风机后升高的气流温度稳定在9C，若本课题设定目标-风机出口/气配箱温度低于39C，只要控制风机入口气流温度低于30C，即可达到本目标，而目前卷包车间环境温度为24C，即极端情况下，若彻底更改设备循环风结构，风机入口气源为环境温度，理论上可以达到气配箱温度低于39C的目标。,低于39,风机入口温度,稳定升高9C,低于30,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,可行性分析-定量分析与借鉴,Protos-M8机型的供风系统结构示意图,由鼓风机直接将环境空气供给流化床送丝，该部分气流提供给流化床内吹气槽，然后直接进中央除尘系统，不重新回到风机内循环,Protos-M8卷烟机VE供风系统流程图,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,可行性分析-定量分析与借鉴,Protos-M8机型借鉴,卷包生产环境温度为24C，通过上表数据可看出，Protos-M8的气配箱出口温度低于35，随着设备连续生产时间的增加，气配箱出口温度无显著升高的趋势，即在极端情况下，若ZJ112改为Protos-M8相同的气流管路，可达到气配箱温度低于39C的目标。,低于35,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,可行性分析-定量分析与借鉴,Protos-M8机型借鉴,人员技术能力/资源保障分析,小组能够调动QC活动所需的相关资源，“三机打通”工作是浙江中烟在公司战略层面提出的要求，并被列入浙江中烟“十二五规划”课题及公司年度重点工作项目。,项目组成员为跨部门组建的团队，涵盖机械、电气、工艺等各专业人员，具有设备改进、软件开发、工艺验证等各领域较多的实际工作经验，且项目组各成员长期活跃在创新改进工作中，技术力量雄厚。小组骨干成员曾获“浙江省十佳QC小组”、“2015年国际质量管理小组大会（ICQCC）银奖奖杯”、“2017年国际质量管理小组大会（ICQCC）金奖奖杯”、“2015年全国“海洋王杯”优胜奖等奖项，有资质及能力完成本课题。,人员技术能力,资源保障,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,提出方案并确定方案,04,整体方案的提出,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,方案选择-方案要求,便捷性,对设备改进尽可能小，施工周期5天/台,4,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,方案选择,方案一气配箱冷却系统,便捷性,对设备改进尽可能小，施工周期5天/台,4,方案二气流外循环冷却系统,方案三循环风机和部分气流外循环组合冷却系统,降温效果一般，预计可达到40度以下，可通过冷却水阀门调节气流温度，调节简单,降温效果最好，预计可达35度以下，由于彻底更改了之前气流循环的方式，调控气流温度的同时需考虑工艺压力的符合性，温度调节过程非常复杂,降温效果一般，预计可达到38度以下，可通过调节气流外循环风量调节气流温度，调节简单,ZJ112机型通用，ZJ116、ZJ118等国产高速、超高速机型不通用,需购置相关控制元件及左右空气分配向连接管道中的循环组件，涉及改造气配箱，总费用可控制在30万元左右,需对原气配箱进行拆卸加装新气配箱及链接管路后，安装气配箱时需拆卸大量VE部件。每台施工周期为7天,ZJ112机型通用，ZJ116、ZJ118等国产高速、超高速机型不通用,需重新设计与购置供料系统内的所有管路及风机，总费用在100万元左右,需重新设计ZJ112的VE部分整个气流管路，需拆卸大量VE部件，每台施工周期为14天左右,ZJ112、ZJ116、ZJ118等国产高速、超高速机型均通用,需购置温控调节器、相关控制元件及风机罩壳。总费用可控制在30万元左右,将风机增加罩壳，同时对VE侧壁加装温控调节器，每台施工周期为4天,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,方案选择,方案一气配箱冷却系统,便捷性,对设备改进尽可能小，施工周期5天/台,4,方案二气流外循环冷却系统,方案三循环风机和部分气流外循环组合冷却系统,该方案成本低，但降温效果存在一定的不确定性，对原有设备改动大，风险一般，通用性也较差,该方案降温效果最好，但成本高，对原有设备改动非常大，风险较高，通用性也较差,该方案功能全面实现且具有较好的实施便利性及通用性，风险较低,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,方案分解表,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,循环风机和气流外循环系统的设计和安装,进风位置选择,进风源选择,排风点选择,循环风机冷却方式选择,排风位置选择,方案一循环风机入口前,方案二循环风机出口后,测量方法：气配箱压力：该压力值本身有机械表显示，后通过杭州厂数字化改造后，现可通过采集系统中采集的数据，对两种方案下的气配箱压力波动进行评价。数据频次：2秒钟一个点，10分钟的数据，共300个点进行评价。,选择依据：判定排风对气配箱出口压力稳定性的影响，按照工艺要求，循环风压力的SD值应小于1mbar,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,进风位置选择,进风源选择,排风点选择,循环风机冷却方式选择,排风位置选择,方案一循环风机入口前,方案二循环风机出口后,调查分析：从气配箱压力的波动情况来看，采用方案二导致的气配箱压力波动不符合工艺要求，方案二的气配箱压力标准差（1.767）明显大于方案一（0.620），故选择循环风机入口作为排风位置。,选择依据：判定排风对气配箱出口压力稳定性的影响，按照工艺要求，循环风压力的SD值应小于1mbar,循环风机和气流外循环系统的设计和安装,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,循环风机和气流外循环系统的设计和安装,进风位置选择,进风源选择,循环风机冷却方式选择,排风位置选择,方案一中央除尘系统,方案二环境,测量方法：在气配箱内，放入温度传感器，分别在两种方案下记录温度数据，评价降温效果，数据频次为1分钟一个点，记录时间为40分钟。,选择依据：1、降温效果2、安装便捷性,排风点选择,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,循环风机和气流外循环系统的设计和安装,进风位置选择,进风源选择,循环风机冷却方式选择,排风位置选择,方案一中央除尘系统,方案二环境,选择依据：1、降温效果2、安装便捷性,排风点选择,调查分析：从降温效果看，当外接中央除尘后，降温的幅度约为2C，且外接中央除尘不需铺设新管道，外接负压风机出口连接的除尘管道即可。,调查分析：从降温的效果看，排放至环境后，降温幅度约为1C，由于直接排放至环境，排出的风量有限，若加大排出风量，需增加额外风机。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,循环风机和气流外循环系统的设计和安装,进风源选择,排风点选择,循环风机冷却方式选择,排风位置选择,方案一循环风机入口前,方案二一次风分前,测量方法：在流化床的横截面内等间隔放置五个温度传感器，分别在两种方案下记录温度数据。数据采集频次为1分钟一个点，记录时间为40分钟。,选择依据：1、流化床内气流温度的均匀性2、降温效果,进风位置选择,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,循环风机和气流外循环系统的设计和安装,进风源选择,排风点选择,循环风机冷却方式选择,排风位置选择,方案一循环风机入口前,方案二一次风分前,选择依据：1、流化床内气流温度的均匀性2、降温效果,进风位置选择,1、流化床内气流温度的均匀性,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,循环风机和气流外循环系统的设计和安装,进风源选择,排风点选择,循环风机冷却方式选择,排风位置选择,方案一循环风机入口前,方案二一次风分前,选择依据：1、流化床内气流温度的均匀性2、降温效果,进风位置选择,2、降温效果,调查分析：1、从流化床内气流温度的均匀性来看，各时间点下，流化床内五点温度SD的均值约为0.2C。2、从降温效果来看，降温的幅度约为1.5C。,调查分析：1、从流化床内气流温度的均匀性来看，各时间点下，流化床内五点温度SD的均值约为0.5C。2、从降温效果来看，降温的幅度小于1C。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,循环风机和气流外循环系统的设计和安装,进风位置选择,循环风机冷却方式选择,排风位置选择,方案一环境空气（24C）,方案二低温空气（20C）,测量方法：在气配箱内放入温度传感器，分别在两种方案下记录温度数据，评价降温效果，数据频次为1分钟一个点，记录时间为40分钟,选择依据：1、降温效果2、可实施性,排风点选择,进风源选择,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,循环风机和气流外循环系统的设计和安装,进风位置选择,循环风机冷却方式选择,排风位置选择,方案一环境空气（24C）,方案二低温空气（20C）,排风点选择,进风源选择,选择依据：1、降温效果2、可实施性,调查分析：从降温效果来看，低温空气（降温幅度约为2.5C）的效果明显好于环境空气（降温幅度约为1.5C），从可实施性来看，两者均需安装新进风口，区别在于若选择环境空气，需在进风口处加装风扇，若选低温空气，需在进风口加装小型热交换器，两者实施周期均小于1天。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,循环风机和气流外循环系统的设计和安装,进风位置选择,进风源选择,排风点选择,排风位置选择,方案一直接冷却,方案二间接冷却,测量方法：通过在气配箱内放置温度传感器，每分钟采集一个数据，时间为40分钟，比较两种方案下的降温效果。,选择依据：降温效果,循环风机冷却方式选择,方案：由于使用冷却介质直接冷却循环风机外壁需对风机实施改造，故临时使用冰袋包裹循环风机外壁进行模拟,方案：打开VE侧门和底门（二次风分附近），放置风扇，用于循环风机散热,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,循环风机和气流外循环系统的设计和安装,进风位置选择,进风源选择,排风点选择,排风位置选择,选择依据：降温效果,循环风机冷却方式选择,调查分析：1、从气配箱温度的降温效果来看，方案一降温效果约为1.5C，效果明显。2、综合上述进气方式的选择来看，可综合考虑使用冷却水作为介质对循环风机直接降温，该方案具有较强的灵活性。,调查分析：从气配箱温度的降温效果来看，降温效果不明显，总体降温效果低于0.5C。,方案一直接冷却,方案二间接冷却,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,循环风机和气流外循环系统的设计和安装,进风位置选择,进风源选择,排风点选择,排风位置选择,方案一动力车间供应,方案二本地供应,选择依据：1、实施便捷性；2、维护便捷性。,循环风机冷却方式选择,调查分析：可与设备自身电机冷却水使用同一冷却水管路，增加一路冷却水支路即可，实施和维护均较为便捷。,调查分析：需购置热交换器，实施和维护相对没有方案一便捷。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,控制方法设计,阀门控制方式选择,冷源温度采集方式选择,控制系统执行机构选择,温度传感器数据传输方式选择,方案一采用0-10V变送器,方案二采用4-20mA变送器,选择依据：线缆长度约15米的情况下，数据传输稳定，连续测试100个点，静态漂移1%的点要求小于2个,测量方法：通过离线实验测试在电缆长度为15米的情况下，相同的温度传感器，使用不同的模拟量变送器进行静态数据观测。将温度传感器插入恒温测试台，再将变送器接入控制系统进行数据传递的观测，每2秒钟取1个点，连续取100个点，跨越5个梯度，每个梯度记录20个点，观测3次，要求每次静态漂移1%的点要求小于2个。,第一次测试,第二次测试,第三次测试,调查分析：0-10V和4-20mA变送器传输传感器信号是IEC过程控制系统用模拟信号标准，其中4-20mA一般输入阻抗250-300欧姆，不易受干扰。但维修测量比较麻；0-10v一般都是高阻抗输入，易受干扰，但维修、测量、算都很方便。通俗地来讲，1）4-20mA可以长距离传输，0-10V不行。2）盘后布线0-10V有优势，可以并联。针对于我们的项目需求，15米左右的布线长度考虑，不算长也不算短，但是在卷接机机身内部走线，受到干扰的可能性相对还是存在的，所以使用静态测试法观测漂移是否有1%的来选择方案，因为1%的漂移偏移对于本项目所涉及的温度控制来讲，相对范围已经比较宽了。根据上述测试结果，我们应该选择4-20mA变送器来传输温度数据。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,控制方法设计,阀门控制方式选择,温度传感器数据传输方式选择,方案一采用气动阀门,方案二采用电动伺服阀门,选择依据：因成本所限，较难开展实物验证，但是我们可以选择杭州厂现场非常相似的一个应用场景，就是风力送丝系统的风速控制。杭州厂风力送丝控制装置，有一部分采用的是气动阀，有一部分采用的是电动伺服阀门。其风速控制均值偏移、风速SD值，极差、超调量、调节时间ts的作为选择对象的依据。,冷源温度采集方式选择,控制系统执行机构选择,测量方法：选择两台相邻的卷接机组，处于同一喂丝单元（同一除尘系统），其中1台的风力送丝控制装置使用的气动阀门，另外一台使用的是电动伺服阀门,测量数据归纳如下，其中风速设定值为18m/s，分析观察数据量为8小时，数据点间隔为2s。,调查分析：从测试的结果看，两者的测试数据都不差，都是符合浙江中烟的工艺要求的，但是电动伺服阀门的性能是更加优秀的。性能是首要的考虑因素，但是在性能差距不是特别大的情况下，我们就需要再综合从供货周期、耐用程度、维护的便利性、工程实施复杂程度以及价格5个维度来综合考量，比较结果如下：,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,控制方法设计,温度传感器数据传输方式选择,方案一出口阀门单闭环,方案二进出口阀门双闭环,选择依据：对循环风的进口、出口分别加装调节阀进行模拟试验，以循环风压力的波动情况作为评价指标：即工艺要求循环风压力在10分钟内的SD值应小于1mbr。,冷源温度采集方式选择,控制系统执行机构选择,阀门控制方式选择,测量方法：进行测试性控制系统建立后，主要观测循环风的压力，该压力值本身有机械表显示，需要进行数字化改造，再经过数据采集系统的采集可以传递至中央数据采集系统，并进行评价。数据频次：2秒钟1个点，10分钟数据，共300个点来进行评价。,调查分析：由于双闭环控制需要非常严谨的数学模型，我们内置的线性模型并不适用于该工况下的双闭环控制。在此情况下，单闭环PID控制的模式应能够满足工艺要求，且投资额只有双闭环控制的一半，我们没有必要再去使用流体力学的知识创建双闭环控制的数学模型，实施进度也能相应的加快，因此我们应选择单闭环控制。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,控制方法设计,温度传感器数据传输方式选择,方案一现场安装冷源温度传感器,方案二直接从冷水系统获取,控制系统执行机构选择,冷源温度采集方式选择,阀门控制方式选择,经济性,能省则省,4,需要重新开孔，安排停产时间进行冷却水排空，再安装传感器。需要1天。,动力冷水系统在联合工房2层，距离较远，需要布置光纤通讯再经网络路由后到卷包数采系统进行网络集成，再进行网络通讯的编程，预计时间为2天。,PLC直接采集不会丢失数据,可接入卷烟机PLC系统。,主要新增器件：温度传感器、PLC模块、线缆等费用约5000元。,数采一般丢失率在0.01%，不影响监控。,可接入卷烟机PLC系统，但是需要通过远传通讯。,需要向冷水机组供应商购买远程通讯授权，20000元左右,选择依据,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,温度显示界面的选择,方案一本地触摸屏显示,方案二数采系统显示与监控,选择依据：1.实施便捷性2.操作便捷性,方案三本地和数采系统显示和监控,调查分析：1.本地和数采系统显示与监控均可独立实施。2.本地上位机触摸屏可实现操作人员实施监控，但监控频次有限，若实现本地上位机触摸屏显示，则数字化管理监控系统仅需增加采集点即可，实施便捷，最终选择本地和数采系统显示和监控的方式。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,确定最佳方案,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,05,对策制定,对策表,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,对策实施,06,水冷风机的设计与加工-实施过程,为降低循环风机出风口与入风口之间的温差，重新定制了一台循环风机，风机型号为S-HP395-30/SL（德国Elektror公司生产），其主要技术参数与原风机参数基本相同，风机尺寸图如图所示：,根在原风机基础上，加装外壳，加装后的风机总体结构分为3层：内层循环风机、中间多面包覆水冷装置、外覆隔热保温层。根据风机尺寸，设计水冷罩壳尺寸，如图所示：,实施三,实施四,实施二,实施一,实施五,一、水冷风机,工作原理：循环风机工作时，空气在风机叶轮带动下与风机外壳摩擦所产生的热能，被多面包覆水冷装置吸收后使出风口温度降低；外覆隔热保温层阻断冷却水与环境空气进行热能交换，防止外表面出现冷凝现象。,目标：加工实物尺寸100%符合设计、使用要求。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,水冷风机的设计与加工-实施过程,风机连接的支架尺寸图如下图所示,实施三,实施四,实施二,实施一,实施五,二、风机连接支架,目标：加工实物尺寸100%符合设计、使用要求。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,水冷风机的设计与加工-实施过程,风机轴的尺寸图和结构如下图所示,实施三,实施四,实施二,实施一,实施五,三、风机轴,目标：加工实物尺寸100%符合设计、使用要求。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,水冷风机的设计与加工-实施过程,入口连接法兰的尺寸图和结构如下图所示,实施三,实施四,实施二,实施一,实施五,四、入口连接法兰,目标：加工实物尺寸100%符合设计、使用要求。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,水冷风机的设计与加工-目标检查,经验证，尺寸、材料满足要求且经现场测试，风机可达到工艺压力要求，现场外接冷却水测试，测试正常。,实施三,实施四,实施二,实施一,实施五,目标检查,目标：加工实物尺寸100%符合设计、使用要求。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,气流外循环系统的设计与加工-实施过程,实施三,实施四,实施一,实施五,目标：加工实物尺寸100%符合设计、使用要求。,实施二,通过在循环风机入风口补充适量的低温空气，以降低入风口处的温度。改进后选用了一台水汽式热交换器，设备型号为TAW2000（广州市雷子克电气机械有限公司生产）。该热交换器在冷却水温度15的条件下能够将流量为600m3/h的空气温度由24降低到18，连接简单，安装方便。其接口包括：冷却水入口、冷却水出口、新鲜风入口、低温新鲜风出口，热交换器的结构和性能曲线图如下图所示：,一、热交换器,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,气流外循环系统的设计与加工-实施过程,实施三,实施四,实施一,实施五,目标：加工实物尺寸100%符合设计、使用要求。,实施二,根据水冷风机和热交换器的要求，水冷管路的设计如下：小组成员对冷却水管路机构进行了设计，包括：分水块、第一进水管、第一回水管、第二进水管、第二回水管、球阀、管接头等的设计、选型与布局。其中：第一进水管与第一回水管分别连接车间提供的循环冷却水系统，来自第一进水管的循环冷却水经分水块、第二进水管分配至水冷风机，循环冷却水经过热交换后，带走风机气流与流道摩擦所产生的热能，降低水冷风机的温升。冷却水经风机水冷装置层后由第二回水管回流至分水块。第二进水管、第二回水管分别通过管接头和球阀与分水块相连，球阀用来调节循环风机内的水压大小。管路结构图如右所示：,二、水冷管路,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,气流外循环系统的设计与加工-实施过程,实施三,实施四,实施一,实施五,目标：加工实物尺寸100%符合设计、使用要求。,实施二,根据热交换器的外形尺寸和安装方式，设计了安装支架并将其安装在ZJ112供料成条机的右罩壳部分，如图所示：,三、安装支架,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,气流外循环系统的设计与加工-实施过程,实施三,实施四,实施一,实施五,目标：加工实物尺寸100%符合设计、使用要求。,实施二,四、补风口,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,气流外循环系统的设计与加工-实施过程,实施三,实施四,实施一,实施五,实施二,四、补风口,补风口设计图如下图所示,经验证，加工实物尺寸均符合设计、使用要求。,目标：加工实物尺寸100%符合设计、使用要求。,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,水冷风机、气流外循环系统及配套管路的安装与调试-实施过程,实施四,实施一,实施五,目标：1、安装位置满足设备要求。2、各零部件配合良好。3、循环风气流温度可降低至39度以下。,实施二,一、水冷风机的安装,实施三,安装好的水冷风机如下图所示,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,水冷风机、气流外循环系统及配套管路的安装与调试-实施过程,实施四,实施一,实施五,目标：1、安装位置满足设备要求。2、各零部件配合良好。3、循环风气流温度可降低至39度以下。,实施二,二、冷却水管路的安装,实施三,安装好的冷却水管路如下图所示,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,水冷风机、气流外循环系统及配套管路的安装与调试-实施过程,实施四,实施一,实施五,目标：1、安装位置满足设备要求。2、各零部件配合良好。3、循环风气流温度可降低至39度以下。,实施二,三、进风及出风管路的安装,实施三,安装好的进风及出风管路如下图所示,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,水冷风机、气流外循环系统及配套管路的安装与调试-目标检查,实施四,实施一,实施五,目标：1、安装位置满足设备要求。2、各零部件配合良好。3、循环风气流温度可降低至39度以下。,实施二,目标检查,实施三,通过在气配箱中内置温度传感器，检测、验证循环风气流温度。根据采集温度传感器数据(数据频率为每分钟1个，采集时间为60min)，如图所示,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,自动控制系统的设计与安装-实施过程,实施一,实施五,目标：1、温度传感器和变送器可实现4-20mA信号输出，量程在0-50C。2、电动伺服调节阀固定可靠、控制可靠、调节灵敏。3.数据符合实际生产需要：在循环风压力在4060mbar的前提下，进行调节阀边界锁定（即调节阀的上下限），并在此范围内进行温度调节。,实施二,一、温度传感器和变送器的选择和安装,实施三,根据4-20mA的数据传输及量程在050的要求，最终确定Baumer的RCR1系列温度传感器和变送器，安装至气配箱预留口，再配置相应的模拟量模块，系统可以直接采集。,实施四,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,自动控制系统的设计与安装-实施过程,实施一,实施五,目标：1、温度传感器和变送器可实现4-20mA信号输出，量程在0-50C。2、电动伺服调节阀固定可靠、控制可靠、调节灵敏。3.数据符合实际生产需要：在循环风压力在4060mbar的前提下，进行调节阀边界锁定（即调节阀的上下限），并在此范围内进行温度调节。,实施二,二、电动伺服阀调节阀的安装,实施三,将电动伺服调节阀安装在出风口，来调节控制风门的开度。,实施四,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,自动控制系统的设计与安装-实施过程,实施一,实施五,目标：1、温度传感器和变送器可实现4-20mA信号输出，量程在0-50C。2、电动伺服调节阀固定可靠、控制可靠、调节灵敏。3.数据符合实际生产需要：在循环风压力在4060mbar的前提下，进行调节阀边界锁定（即调节阀的上下限），并在此范围内进行温度调节。,实施二,三、编制单闭环PID控制程序,实施三,实施四,（1）测试卷烟机正常运行所需要的循环风压力，确定伺服阀调节边界,根据实测，在单闭环控制的情况下，手动调节电动伺服阀门，得到循环风压力和伺服调节阀的关系如下：,（2）制定控制流图,所以，在建立PID控制程序时，伺服阀的调节限是60%100%,（3）编制PID程序的参数,小组简介选择课题目标设定及可行性分析提出方案并确定方案对策制定对策实施效果检查标准化总结及下一步打算,自动控制系统的设计与安装-目标检查,实施一,实施五,目标：1、温度传感器和变送器可实现4-20mA信号输出，量程在0-50C。2、电动伺服调节阀固定可靠、控制可靠、调节灵敏。3.数据符合实际生产需要：在循环风压力在4060mbar的前提下，进行调节阀边界锁定（即调节阀的上下限），并在此范围内进行温度调节。,实施二,目标检查,实施三,