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PID控制儀替換雙金屬溫度計在粘膠長絲烘干中的應(yīng)用

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 【摘要】介紹了 PID 自整定控制儀在粘膠長絲烘干溫度控制中的應(yīng)用,該控制儀與原采用的雙金屬溫度計相比,具有烘干溫度調(diào)控全程自動化和溫度調(diào)節(jié)及時、時間短、振幅小、振蕩次數(shù)少、精度高的顯著優(yōu)勢,且節(jié)約蒸汽量明顯。fFD壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

 
        我公司粘膠長絲烘干工序原采用雙金屬溫度計顯示烘干機內(nèi)的溫度。雙金屬溫度計是一種測量中低溫度的現(xiàn)場檢測儀表,只是單純顯示溫度,并無自動控制功能,通過溫度計刻度顯示了解烘干機內(nèi)溫度高低,再根據(jù)經(jīng)驗手動調(diào)節(jié)蒸汽閥門開度來調(diào)節(jié)烘干溫度。此方法全為人工操作調(diào)節(jié)烘干溫度,調(diào)節(jié)不及時、精que度低,不僅費時費力,而且烘干時間過長或溫度過高會造成絲的顏色發(fā)黃、韌性變差。鑒于此方法存在的缺點,為了及時調(diào)整烘干溫度并保持烘干溫度的穩(wěn)定,我們采用 PID 自整定控制儀取代了原來的雙金屬溫度計控制,烘干溫度調(diào)節(jié)及時、快速、精度高,并節(jié)約了烘干所需蒸汽用量,達到了較為理想的效果。
 
1 原烘干工序溫度控制系統(tǒng)
1. 1 原烘干溫度控制系統(tǒng)及溫度調(diào)節(jié)
        我公司粘膠長絲烘干工序使用的是隧道式烘干機,機內(nèi)設(shè)有有四個烘干段,每個烘干段有七個烘干區(qū),每個烘干區(qū)的溫度各異。原采用雙金屬溫度計顯示各烘干區(qū)溫度,通過溫度計刻度顯示了解烘干機內(nèi)溫度狀況,再根據(jù)經(jīng)驗手動調(diào)節(jié)蒸汽閥門來調(diào)節(jié)烘干溫度。七個區(qū)的溫 度 要 求 為: 70℃、75℃、83℃、85℃、83℃、75℃、70℃,溫度偏差不能大于 ±2℃,調(diào)節(jié)時間不能超過 600s。如果溫度偏差大或溫度不穩(wěn)定,將影響絲餅的烘干效果而降低成品絲質(zhì)量。烘干工序溫度控制系統(tǒng)如圖1 所示。
烘干工序溫度控制系統(tǒng)
        如一區(qū)的烘干溫度設(shè)定為 70℃,其溫度調(diào)節(jié)曲線如圖 2 所示 (見下頁)。
溫度調(diào)節(jié)曲線圖
        從圖 2 可以看到,當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度在68℃以下時,因為是人工調(diào)節(jié)所以可能要經(jīng)過120s 或更長的滯后時間才開始調(diào)節(jié),再經(jīng)過600s 時間的調(diào)節(jié)才能基本達到設(shè)定值,調(diào)節(jié)后大約還有0.4℃的溫度偏差。在調(diào)節(jié)的過程中要經(jīng)過5 次溫度振蕩,溫度振幅#高可達6.5℃。
 
1. 2 原烘干溫度控制系統(tǒng)存在的問題
        原烘干溫度調(diào)節(jié)為人工調(diào)節(jié),當(dāng)溫度出現(xiàn)偏差未能及時發(fā)現(xiàn),就有可能出現(xiàn)較大的溫度偏差,從發(fā)現(xiàn)偏差到完成溫度調(diào)節(jié)的時間過長,且要經(jīng)過多次調(diào)節(jié)才能基本達到設(shè)定溫度,調(diào)節(jié)過程中的溫度振幅也不能控制。歸納起來系統(tǒng)存在的問題是:
        ①溫度調(diào)節(jié)不及時且調(diào)節(jié)過程時間過長;
        ②振幅大、振蕩次數(shù)多,調(diào)節(jié)精度低。
 
2 PID 自整定控制儀在烘干工序溫度控制中的應(yīng)用
        鑒于使用雙金屬溫度計系統(tǒng)控制粘膠長絲烘干溫度存在的問題,我們以 PID 自整定控制儀取代了雙金屬溫度計。因為 PID 控制儀可根據(jù)被控對象 (如溫度、壓力),自動演算出#佳 PID 控制參數(shù),來改變輸出電流的大小,輸出給執(zhí)行機構(gòu) (如閥門等) 來實現(xiàn)控制功能,適用各種測量控制場合。我們采用昌暉 SWP - NS. NST80 PID 控制儀,利用溫度傳感器把溫度值轉(zhuǎn)換為 4 ~20mA 電信號輸出到 PID 控制儀,設(shè)定值與實際值對比,再經(jīng)過 PID 控制儀控制輸出電流大小來調(diào)節(jié)蒸汽閥門開度,控制蒸汽量的大小,使烘干區(qū)保持恒定的溫度。PID 控制儀烘干溫度控制系統(tǒng)如圖 3 所示。
PID 控制儀烘干溫 度控制系統(tǒng)
        在烘干工序的溫度調(diào)節(jié)控制中,溫度傳感器檢測溫度并把溫度信號轉(zhuǎn)化成 4 - 20mA 的電信號輸出給 PID 自整定控制儀,控制儀根據(jù)溫度的變化而自動演算出#佳 PID 控制參數(shù),從而改變輸出電流的大小來實現(xiàn)自動控制,保證烘干區(qū)溫度達到設(shè)定要求且精度高。其控溫過程為: 當(dāng)烘干區(qū)內(nèi)溫度受外界擾動或改變溫度設(shè)定值時,實際溫度與設(shè)定值之間就有偏差,就要調(diào)節(jié)蒸汽閥門的開度大小,改變蒸汽輸出量來調(diào)節(jié)溫度。開始溫度偏差較大時,PID 溫度控制儀輸出電流大,蒸汽閥門開度大,烘干區(qū)內(nèi)溫度上升的快; 當(dāng)溫度逐漸接近設(shè)定值,偏差也逐漸減小,這時電流輸出較小,蒸汽閥門開度變小,溫度向設(shè)定值靠近; 只要溫度偏差還存在,隨著時間延續(xù),電流就自動達到某一個值,直至溫度偏差等于零,并維持蒸汽閥門適宜的開度。如一區(qū)的烘干溫度設(shè)定為 70℃,PID 自整定控制儀溫度調(diào)節(jié)曲線如圖 4 所示。
        PID 自整 定控制儀溫度調(diào)節(jié)曲線
        從圖 4 可以看出,當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度在68℃以下時,PID 自整定控制儀及時作出調(diào)節(jié),沒有滯后時間,調(diào)節(jié)時間 180s 就達到設(shè)定值,且不存在溫度偏差。在調(diào)節(jié)過程中僅經(jīng)過 3 次溫度振蕩,而且溫度振幅#高為 4℃�?梢�,PID 自整定控制儀在烘干溫度出現(xiàn)偏差時能夠及時調(diào)節(jié),且調(diào)節(jié)時間短、振幅小、振蕩次數(shù)少、精度高。
 
3 PID 自整定控制儀在烘干工序應(yīng)用的效果
 
3. 1 保持烘干溫度穩(wěn)定效果顯著
        在粘膠長絲烘干工序應(yīng)用 PID 自整定控制儀后,與以前采用雙金屬溫度計相比,PID 控制儀優(yōu)勢明顯。當(dāng)烘干溫度出現(xiàn)偏差,PID 控制儀立刻進入調(diào)節(jié)狀態(tài),不存在滯后時間,而且溫度調(diào)節(jié)時間短、振幅小、振蕩次數(shù)少、調(diào)節(jié)精度高,對保持烘干溫度的穩(wěn)定其效果非常顯著。
 
        原雙金屬溫度計控制系統(tǒng)和現(xiàn)有 PID 自整定控制儀控制系統(tǒng)對烘干溫度調(diào)節(jié)的對比如下表所示:
烘干溫度調(diào)節(jié)對比
        由上表數(shù)據(jù)可見,PID 控制系統(tǒng)明顯優(yōu)于雙金屬溫度計系統(tǒng)。
 
3. 2 節(jié)省人工
        原雙金屬溫度計控制系統(tǒng)因為無自動控制功能,烘干溫度的調(diào)節(jié)完全是依靠操作工不定時的巡查來觀測烘干機各烘干區(qū)溫度變化并進行手動調(diào)節(jié),生產(chǎn)現(xiàn)場需要 6 人來分工協(xié)作。采用 PID 自整定控制儀控制系統(tǒng)后,完全實現(xiàn)了烘干溫度的自動控制,只需 1 人來維護管理。并且,烘干溫度調(diào)節(jié)整個過程不需要操作工參與,不會受人為因素影響,保證了溫度調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性。
 
3. 3 節(jié)約蒸汽
        采用 PID 自整定控制儀控制烘干溫度后,蒸汽閥門開度根據(jù)烘干溫度變化自動調(diào)整,避免了過量輸出蒸汽,比原控制系統(tǒng)節(jié)約蒸汽量在 40%以上。

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