[发明专利]二元等值替换恒速气力输送法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于被输送物质物理及化学组分特性需保持，且物流供给呈定量随机间歇短时供给多台包装或造型机组的二元等值替换恒速气力输送法。

背景技术

现代工业生产中，特别是食品及烟草行业中存在很多将制成原料或半成品，连续定量供给多台包装或造型机组，最终制成产品的工艺流程或系统。这些被输送的物流的原料或半成品通常都经过了复杂的工艺制备过程，其品质高低实质上表征了产品的内在品质，其耗量与成本密切相关。实践证实，在这类物流呈定量间歇短时供给多机组的系统中，由于工况的不规则变化，使系统内载体气流及物质流速发生了幅度很大的激烈波动：当流速过低时会使物流输送不畅，阻塞而影响生产；当流速过高时，在高速风力的作用下被输送物质与管壁的摩擦及撞击损伤剧增，使被输送物碎裂、粉化度加大，其中的水份、香气散失等损失将成倍数的递增。可见实现均衡平稳输送方式有重要的应用价值。

卷烟行业的风力送丝系统是典型的应用工况之一，其工作特点是：卷烟机组的落丝斗分上下仓，下仓烟丝源源不断供给卷烟机组高速卷制成品烟支，当料往下落到设定光电料位计控制位置时，上仓翻板阀开启，仓中烟丝全部落入下仓，而后即关闭。随后，上仓位气动阀开启，在系统负压作用下，烟丝经过送丝管从远端送丝机吸入，直至上仓设定料位时，气阀关闭。一般这个定量送丝过程约为30秒。由于一个风力送丝系统包含多台卷烟机，通常3≤n≤15台，而卷烟机组十分复杂，经常会发生随机临时停车情况，于是各机组供丝状态就变成了无序随机状态，其工况变化至少有N＝2ⁿ种组合状态。根据质量守恒定律及能量守恒定律，这种无序随机的间歇中断系统内一部分支流运动的情况，必然引发系统内的气流的激烈振荡。现场测试结果都证实了这种情况。当系统设计风速V＝18m/s时，实测V_max＝42.3m/s、V_min＝9.1m/s；供丝时间设定τ＝30″时，实测τ_max＝1′59″ 2、τ_min＝9.8″。过高的风速使烟丝造碎率激剧上升，相当一部分烟丝变成烟尘而遭排放，使单位产品物耗剧增；同时烟丝水份及香气损失量也增大了；另一方面，过低的风速使烟丝输送不畅，甚至阻塞，直接影响生产，这种随机的波动使烟支的内在烟丝结构及水份、香气组合一致性变差，从而使卷烟产品内在质量受到明显影响。显然，在卷烟风力送丝实现均衡平稳物流输送具有控制及提升产品内在质量、降低物耗成本、保证生产等重要技术经济价值。

现有抑制多支管气力稀相输送流速波动的方法评述，仍以卷烟风力送丝系统为例，迄今国内外先后出现了许多种解决方案，可归纳整理为五类方法：

第一类：在主风机前配手动或气动或电动调节阀，根据卷烟机组开机状态进行适量风量调节。

评价：当系统内部分机组长时间停开时，通过调节气动阀有一定抑制过高风速和节能功效，但对动态波动的风量Q、风压P的控制基本无效。

第二类：除尘主风机配变频器，按检测到风量信号，自动变频调速以调节系统总风量。有的还配置了PLC，应用排队理论控制同时供丝机台数以求减少变频调节频度。

评价：其效能近似但优于第一类。应指出，变频调速自动化程度高，节能效果显著。但因风机转动惯量大，此方法难以在短时间内作出有效动态响应，因之对随时都在变化的系统气流波动的抑制作用很有限，在系统组合变化为N＝2ⁿ情况下，即使应用PLC进行排队控制，因其可以预设的变频器频率值是十分有限的。故对系统的调控能力也将十分有限，何况变频后拟达到的风量还有一个响应过程。再者频繁的调速会使风机轴承受到反复的交变应力冲击而过早失效，反而危及到系统本身的安全性和可靠性。

第三类：在系统主管配重力平衡阀，抑制系统风量、风压波动。

评价：显然，其只能对系统气流波动起到较粗略的平衡调节作用。

第四类：在各支管设计气动阀，当某支管工作气流突然中断后，立即补入风量，以抑制系统气流波动。

评价：这种方法简易、投资少、对抑制系统气流波动有一定的效果。其主要问题有二点：

a)、风量Q、风压P是系统内气流运动的两个密切相关的最主要参数。只对其中一个参数风量Q控制显然是不能完全满足系统平衡需要的。

b)、多支管风送系统中，各支管物理长度不一，使其风压不等，而各节点的风压平衡对系统稳定极为重要。因此，仅补入等量风量，而无相应风压量的贡献也不可能有效抑制系统气流波动。所以这类方法仍不完善。