我公司粘膠長絲烘干工序原采用雙金屬溫度計(jì)顯示烘干機(jī)內(nèi)的溫度。雙金屬溫度計(jì)是一種測(cè)量中低溫度的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表，只是單純顯示溫度，并無自動(dòng)控制功能，通過溫度計(jì)刻度顯示了解烘干機(jī)內(nèi)溫度高低，再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)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(shí)、精確度低，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且烘干時(shí)間過長或溫度過高會(huì)造成絲的顏色發(fā)黃、韌性變差。鑒于此方法存在的缺點(diǎn)，為了及時(shí)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(jì)控制，烘干溫度調(diào)節(jié)及時(shí)、快速、精度高，并節(jié)約了烘干所需蒸汽用量，達(dá)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(jī)，機(jī)內(nèi)設(shè)有有四個(gè)烘干段，每個(gè)烘干段有七個(gè)烘干區(qū)，每個(gè)烘干區(qū)的溫度各異。原采用雙金屬溫度計(jì)顯示各烘干區(qū)溫度，通過溫度計(jì)刻度顯示了解烘干機(jī)內(nèi)溫度狀況，再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)調(diào)節(jié)蒸汽閥門來調(diào)節(jié)烘干溫度。七個(gè)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(shí)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。

        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)。

        從圖 2 可以看到，當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度在68℃以下時(shí)，因?yàn)槭侨斯ふ{(diào)節(jié)所以可能要經(jīng)過120s 或更長的滯后時(shí)間才開始調(diào)節(jié)，再經(jīng)過600s 時(shí)間的調(diào)節(jié)才能基本達(dá)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，溫度振幅最高可達(dá)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(shí)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(shí)間過長，且要經(jīng)過多次調(diào)節(jié)才能基本達(dá)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(shí)且調(diào)節(jié)過程時(shí)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(jì)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(jì)。因?yàn)?PID 控制儀可根據(jù)被控對(duì)象 (如溫度、壓力)，自動(dòng)演算出最佳 PID 控制參數(shù)，來改變輸出電流的大小，輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu) (如閥門等) 來實(shí)現(xiàn)控制功能，適用各種測(cè)量控制場(chǎng)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(hào)輸出到 PID 控制儀，設(shè)定值與實(shí)際值對(duì)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。

        在烘干工序的溫度調(diào)節(jié)控制中，溫度傳感器檢測(cè)溫度并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化成 4 － 20mA 的電信號(hào)輸出給 PID 自整定控制儀，控制儀根據(jù)溫度的變化而自動(dòng)演算出最佳 PID 控制參數(shù)，從而改變輸出電流的大小來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，保證烘干區(qū)溫度達(dá)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(dòng)或改變溫度設(shè)定值時(shí)，實(shí)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(shí)，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(shí)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(shí)間延續(xù)，電流就自動(dòng)達(dá)到某一個(gè)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。

        

        從圖 4 可以看出，當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度在68℃以下時(shí)，PID 自整定控制儀及時(shí)作出調(diào)節(jié)，沒有滯后時(shí)間，調(diào)節(jié)時(shí)間 180s 就達(dá)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，而且溫度振幅最高為 4℃。可見，PID 自整定控制儀在烘干溫度出現(xiàn)偏差時(shí)能夠及時(shí)調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)時(shí)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(jì)相比，PID 控制儀優(yōu)勢(shì)明顯。當(dāng)烘干溫度出現(xiàn)偏差，PID 控制儀立刻進(jìn)入調(diào)節(jié)狀態(tài)，不存在滯后時(shí)間，而且溫度調(diào)節(jié)時(shí)間短、振幅小、振蕩次數(shù)少、調(diào)節(jié)精度高，對(duì)保持烘干溫度的穩(wěn)定其效果非常顯著。

 

        原雙金屬溫度計(jì)控制系統(tǒng)和現(xiàn)有 PID 自整定控制儀控制系統(tǒng)對(duì)烘干溫度調(diào)節(jié)的對(duì)比如下表所示:

        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(jì)系統(tǒng)。

 

3. 2 節(jié)省人工

        原雙金屬溫度計(jì)控制系統(tǒng)因?yàn)闊o自動(dòng)控制功能，烘干溫度的調(diào)節(jié)完全是依靠操作工不定時(shí)的巡查來觀測(cè)烘干機(jī)各烘干區(qū)溫度變化并進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)現(xiàn)了烘干溫度的自動(dòng)控制，只需 1 人來維護(hù)管理。并且，烘干溫度調(diào)節(jié)整個(gè)過程不需要操作工參與，不會(huì)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(dòng)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。