CN104913624B - 一种湿法制革干燥***及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种湿法制革干燥***及控制方法，将热风干燥与烘缸干燥相结合，使得基布在低温段进行热压熨平，提高基布表面质量，同时三段供汽实现了能量的梯形利用，使得基布得到干燥同时减少新鲜蒸汽的用量，达到节能降耗的目的；蒸汽的使用弥补了导热油加热的安全性问题；而且多段供热控制***能够将蒸汽冷凝水的热量充分回用，实现了节能降耗；同时，控制***的设计实现了干燥部的自动化生产；此外，该***可根据工况调节蒸汽量，以适应不同合成革工艺的生产要求。
Description
技术领域
本发明属于皮革制造技术领域，具体涉及一种湿法制革干燥***及控制方法。
背景技术
合成革是天然皮革的最佳替代品，目前PU合成革湿法生产工艺流程是将基材一次经过浸渍、刮涂、凝固、水洗，然后使用热风烘干得到成品。其中，干燥的目的是通过干燥调整基布形态结构使基布定型的同时去除基布中的水分。传统基布干燥所用装置为烘箱，所用热源为导热油加热冷空气形成的热风，热风通过热风循环***对烘箱内湿基布进行吹风干燥。直接使用吹热风干燥使得基布表面以凹凸不平，表面质量差。同时使用的导热油属于易燃易爆物，安全性差；导热油热量回收率小，能耗大。因此，在基布表面质量、节能降耗和安全性问题上，用导热油加热冷空气且只采用烘箱对基布进行吹热风干燥不甚理想。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种湿法制革干燥***及控制方法，提高基布干燥表面质量，实现节能降耗，解决导热油加热的安全性问题，使得干燥过程更加节能和自动化。
为了达到上述目的，一种湿法制革干燥***包括高温换热器、中温换热器和烘缸组，烘缸组包括若干烘缸，高温换热器和中温换热器管程的一端分别通过高温阀门和中温阀门连接蒸汽管道，另一端分别接入第一闪蒸罐和第二闪蒸罐，高温换热器和中温换热器壳程的一端均连接冷空气管，另一端均连接热风管道，第一闪蒸罐的蒸汽出口接入中温换热器，第二闪蒸罐的蒸汽出口接入烘缸，第一闪蒸罐的冷凝水通过第二闪蒸罐接入冷凝水罐，烘缸组的一端通过烘缸阀门连接蒸汽管道，另一端通过孔板接入冷凝水罐；
所述烘缸组下游设置有烘箱，烘箱分为中温段和高温段，高温段设置在中温段的下游，高温换热器和中温换热器的热风管道分别接入烘箱的高温段和中温段；
所述高温阀门上连接控制其开度的温度流量测控回路TLIC-101，温度流量测控回路TLIC-101采集冷空气管的流量和高温换热器热风管道的温度；
所述中温阀门上连接控制其开度的温度流量测控回路TLIC-102，温度流量测控回路TLIC-102采集冷空气管的流量和中温换热器热风管道的温度；
所述烘缸阀门上连接有控制器开度的压力测控回路PIC-101，压力测控回路PIC-101采集烘缸内的蒸汽压力。
所述第二闪蒸罐的蒸汽出口通过热泵提升压力后通入烘缸，热泵的另一个输入端连接蒸汽管道。
所述第一闪蒸罐和第二闪蒸罐间设置有第一阀门，第一阀门连接有控制其开度的液位测控回路LIC-101，液位测控回路LIC-101采集第一闪蒸罐内的液位高度；
所述第二闪蒸罐和冷凝水罐间设置有第二阀门，第二阀门连接有控制其开度的液位测控回路LIC-102，液位测控回路LIC-102采集第二闪蒸罐内的液位高度。
所述冷凝水罐的蒸汽接入水利喷射器的一个输入端，水力喷射器的另一个输入端接入通过冷水泵输送的冷水，冷水泵连接控制其开度的压差测控回路DPIC-101，压差测控回路DPIC-101采集烘缸内压力。
所述冷凝水罐通过冷凝水泵输出冷凝水，冷凝水泵连接控制其开度的液位测控回路LIC-103，液位测控回路LIC-103采集冷凝水槽内的液位高度。
所述温度流量测控回路TLIC-101和温度流量测控回路TLIC-102均采用串级控制***，串级控制***包括设置在高温换热器和中温换热器冷空气入口的流量传感器FT，流量传感器FT连接流量调节器FC，高温换热器和中温换热器的热风管道设置有温度传感器TT，温度传感器TT连接有温度调节器TC，流量调节器FC和温度调节器TC共同控制蒸汽阀门。
一种湿法制革干燥***的控制方法，以换热器出口温度作为串级控制***中主回路的被控参数，以冷空气流量作为副回路的被控参数,在整个控制过程中，温度调节器TC对主被控参数精确控制与流量调节器FC对来自冷空气流量变化的干扰的及时控制相结合，先根据副回路中流量传感器FT测得的冷空气流量的变化，控制蒸汽阀门，改变蒸汽量，快速消除来自冷空气的干扰；然后再根据温度传感器TT测得的热风出口温度与设定值的偏差，改变流量调节值的设定值，进一步调节蒸汽量，使得热风出口温度恒定，达到温度控制的目的。
Gc1(s)为换热器的热风出口温度调节器，Gc2(s)为换热器的冷空气流量调节器，Gv(s)为换热器的蒸汽调节阀，Go1(s)为换热器的温度控制对象，Go2(s)为换热器的流量控制对象，Gm2(s)为换热器的冷空气流量测量变送器；
温度调节器Gc1(s)与热风出口温度Go1(s)以及出口热风温度测量变送器Gm1(s)构成主控制回路，流量调节器Gc2(s)与冷空气流量Go2(s)以及冷空气流量变送器Gm2(s)构成副控制回路，在副回路中，流量变送器将冷空气流量检测值进行反馈，与流量设定值的偏差送入流量控制器，调节蒸汽阀门，克服上述冷空气流量的扰动；在主控制回路中，温度变送器将热风出口温度检测值进行反馈，与温度设定值的偏差送入温度控制器，温度控制器通过改变流量调节值的设定值，进一步调节蒸汽调节阀，使得热风出口温度更快达到设定值；
把副回路记作G′o2(s)，则副回路传递函数为
***输出对输入的传递函数为
与现有技术相比，一种湿法制革干燥***将热风干燥与烘缸干燥相结合，使得基布在低温段进行热压熨平，提高基布表面质量，同时三段供汽实现了能量的梯形利用，使得基布得到干燥同时减少新鲜蒸汽的用量，达到节能降耗的目的；蒸汽的使用弥补了导热油加热的安全性问题；而且多段供热控制***能够将蒸汽冷凝水的热量充分回用，实现了节能降耗；同时，控制***的设计实现了干燥部的自动化生产；此外，该***可根据工况调节蒸汽量，以适应不同合成革工艺的生产要求。
一种湿法制革干燥***的控制方法是使得冷空气流量变化产生的扰动在副回路得到有效的控制；同时，温度控制是一个时滞过程，通过串级控制设计的主回路与副回路共同作用下，使得热风出口温度控制***的响应更快，控制更及时；而冷空气温度、蒸汽压力等扰动可在副回路中进行校正和克服；因此，使用串级控制能有效地保证热风出口温度控制精度，能很好的满足生产需求。
附图说明
图1是一种湿法制革干燥***的多段供汽控制***流程图；
图2是一种湿法制革干燥的干燥***示意图；
图3是本发明涉及的串级控制方案示意图；
图4是本发明涉及的串级控制***框图。
具体实施方式
下面结合附图对发明做进一步说明。
参见图1，一种湿法制革干燥***包括高温换热器1、中温换热器2和烘缸组3，烘缸组3包括若干烘缸22，高温换热器1和中温换热器2管程的一端分别通过高温阀门11和中温阀门12连接蒸汽管道，另一端分别接入第一闪蒸罐4和第二闪蒸罐5，高温换热器1和中温换热器2壳程的一端均连接冷空气管，另一端均连接热风管道，第一闪蒸罐4的蒸汽出口接入中温换热器2，第二闪蒸罐5的蒸汽出口接入烘缸22，第一闪蒸罐4的冷凝水通过第二闪蒸罐5接入冷凝水罐6，烘缸组3的一端通过烘缸阀门13连接蒸汽管道，另一端通过孔板19接入冷凝水罐6；
参见图2，烘缸组3下游设置有烘箱21，烘箱21分为中温段和高温段，高温段设置在中温段的下游，高温换热器1和中温换热器2的热风管道分别接入烘箱21的高温段和中温段；
高温阀门11上连接控制其开度的温度流量测控回路TLIC-101，温度流量测控回路TLIC-101采集冷空气管的流量和高温换热器1热风管道的温度；
中温阀门12上连接控制其开度的温度流量测控回路TLIC-102，温度流量测控回路TLIC-102采集冷空气管的流量和中温换热器2热风管道的温度；
烘缸阀门13上连接有控制器开度的压力测控回路PIC-101，压力测控回路PIC-101采集烘缸2内的蒸汽压力。
第二闪蒸罐5的蒸汽出口通过热泵20提升压力后通入烘缸22，热泵20的另一个输入端连接蒸汽管道。
第一闪蒸罐4和第二闪蒸罐5间设置有第一阀门14，第一阀门14连接有控制其开度的液位测控回路LIC-101，液位测控回路LIC-101采集第一闪蒸罐4内的液位高度；
第二闪蒸罐5和冷凝水罐6间设置有第二阀门15，第二阀门15连接有控制其开度的液位测控回路LIC-102，液位测控回路LIC-102采集第二闪蒸罐5内的液位高度。
冷凝水罐6的蒸汽接入水利喷射器18的一个输入端，水力喷射器18的另一个输入端接入通过冷水泵9输送的冷水，冷水泵9连接控制其开度的压差测控回路DPIC-101，压差测控回路DPIC-101采集烘缸22内压力。
冷凝水罐6通过冷凝水泵10输出冷凝水，冷凝水泵10连接控制其开度的液位测控回路LIC-103，液位测控回路LIC-103采集冷凝水罐6内的液位高度。
参见图3，温度流量测控回路TLIC-101和温度流量测控回路TLIC-102均采用串级控制***，串级控制***包括设置在高温换热器1和中温换热器2冷空气入口的流量传感器FT，流量传感器FT连接流量调节器FC，高温换热器1和中温换热器2的热风管道设置有温度传感器TT，温度传感器TT连接有温度调节器TC，流量调节器FC和温度调节器TC共同控制蒸汽阀门。
一种湿法制革干燥***，用于实现换热器热风出口温度的控制。其中，以换热器出口温度作为串级控制***中主回路的被控参数，以冷空气流量作为副回路的被控参数。在整个控制过程中，温度调节器TC对主被控参数精确控制与流量调节器FC对来自冷空气流量变化的干扰的及时控制相结合，先根据副回路中流量传感器FT测得的冷空气流量的变化，控制蒸汽阀门，改变蒸汽量，快速消除来自冷空气的干扰；然后再根据温度传感器TT测得的热风出口温度与设定值的偏差，改变流量调节值的设定值，进一步调节蒸汽量，使得热风出口温度恒定，达到温度控制的目的。
参见图4，其中Gc1(s)为热风出口温度调节器，Gc2(s)为冷空气流量调节器，Gv(s)为蒸汽调节阀，Go1(s)为温度控制对象，Go2(s)为流量控制对象，Gm2(s)为冷空气流量测量变送器。如图,温度调节器Gc1(s)与热风出口温度Go1(s)以及出口热风温度测量变送器Gm1(s)构成主控制回路，流量调节器Gc2(s)与冷空气流量Go2(s)以及冷空气流量变送器Gm2(s)构成副控制回路，在副回路中，流量变送器将冷空气流量检测值进行反馈，与流量设定值的偏差送入流量控制器，调节蒸汽阀门，克服上述冷空气流量的扰动。在主控制回路中，温度变送器将热风出口温度检测值进行反馈，与温度设定值的偏差送入温度控制器，温度控制器通过改变流量调节值的设定值，进一步调节蒸汽调节阀，使得热风出口温度更快达到设定值。
把副回路记作G′o2(s)，则副回路传递函数为
***输出对输入的传递函数为
新鲜蒸汽通入高温段的高温换热器1将冷空气加热成热风，热风通入到烘箱高温段对基布进行干燥，从高温换热器1冷凝的冷凝水进入第一闪蒸罐4进行闪蒸，闪蒸后的二次蒸汽通入中温换热器2使用，第一闪蒸罐4中余下的冷凝水流入第二闪蒸罐5；从高温段来的二次蒸汽通入中温换热器2将冷空气加热成热风，当二次蒸汽温度达不到加热要求时，由新鲜蒸汽进行补汽，热风通入到烘箱21中温段对基布进行干燥，从中温换热器2冷凝的冷凝水进入第二闪蒸罐5进行闪蒸，闪蒸后的二次蒸汽经热泵由有一部分新鲜蒸汽引射增压后供烘缸组3使用，第二闪蒸罐5中余下的冷凝水流入冷凝水槽；从中温段来的二次蒸汽通入烘缸组5，将热量由烘缸壁传递给基布进行干燥，当二次蒸汽温度达不到加热要求时，由新鲜蒸汽进行补汽，从烘缸组5冷凝的冷凝水进入冷凝水罐6，由冷凝水泵10泵送到水洗工段进行回用。冷凝水罐6内的蒸汽送入水力喷射器18，蒸汽冷凝成水且将冷水加热成热水进行利用。其中在高温段和中温段的各段换热器设置了TLIC-101等温度流量测控回路，通过调节蒸汽管道上的阀门改变通入蒸汽流量，来对进入烘箱内的热风温度进行自动控制。在低温段烘缸进气端设置了PIC-101压力测控回路，对进入烘缸内的蒸汽压力控制，以确保进入烘缸内的压力稳定。烘缸进出口设置了DPIC-101压差测控回路，防止烘缸内积水，保证烘缸排水畅通。并在每段的闪蒸罐和冷凝水槽设置了LIC-101等液位测控回路。
该***的最大特点是使得冷空气流量变化产生的扰动在副回路得到有效的控制。同时，温度控制是一个时滞过程，通过串级控制设计的主回路与副回路共同作用下，使得热风出口温度控制***的响应更快，控制更及时。而冷空气温度、蒸汽压力等扰动可在副回路中进行校正和克服。因此，使用串级控制能有效地保证热风出口温度控制精度，能很好的满足生产需求。
Claims (4)
1.一种湿法制革干燥***，其特征在于：包括高温换热器(1)、中温换热器(2)和烘缸组(3)，烘缸组(3)包括若干烘缸(22)，高温换热器(1)和中温换热器(2)管程的一端分别通过高温阀门(11)和中温阀门(12)连接蒸汽管道，另一端分别接入第一闪蒸罐(4)和第二闪蒸罐(5)，高温换热器(1)和中温换热器(2)壳程的一端均连接冷空气管，另一端均连接热风管道，第一闪蒸罐(4)的蒸汽出口接入中温换热器(2)，第二闪蒸罐(5)的蒸汽出口接入烘缸(22)，第一闪蒸罐(4)的冷凝水通过第二闪蒸罐(5)接入冷凝水罐(6)，烘缸组(3)的一端通过烘缸阀门(13)连接蒸汽管道，另一端通过孔板(19)接入冷凝水罐(6)；
所述烘缸组(3)下游设置有烘箱(21)，烘箱(21)分为中温段和高温段，高温段设置在中温段的下游，高温换热器(1)和中温换热器(2)的热风管道分别接入烘箱(21)的高温段和中温段；
所述高温阀门(11)上连接控制其开度的温度流量测控回路TLIC-101，温度流量测控回路TLIC-101采集冷空气管的流量和高温换热器(1)热风管道的温度；
所述中温阀门(12)上连接控制其开度的温度流量测控回路TLIC-102，温度流量测控回路TLIC-102采集冷空气管的流量和中温换热器(2)热风管道的温度；
所述烘缸阀门(13)上连接有控制器开度的压力测控回路PIC-101，压力测控回路PIC-101采集烘缸(2)内的蒸汽压力；
所述第二闪蒸罐(5)的蒸汽出口通过热泵(20)提升压力后通入烘缸(22)，热泵(20)的另一个输入端连接蒸汽管道；
所述冷凝水罐(6)的蒸汽接入水利喷射器(18)的一个输入端，水力喷射器(18)的另一个输入端接入通过冷水泵(9)输送的冷水，冷水泵(9)连接控制其开度的压差测控回路DPIC-101，压差测控回路DPIC-101采集烘缸(22)内压力；
所述冷凝水罐(6)通过冷凝水泵(10)输出冷凝水，冷凝水泵(10)连接控制其开度的液位测控回路LIC-103，液位测控回路LIC-103采集冷凝水罐(6)内的液位高度；
所述温度流量测控回路TLIC-101和温度流量测控回路TLIC-102均采用串级控制***，串级控制***包括设置在高温换热器(1)和中温换热器(2)冷空气入口的流量传感器FT，流量传感器FT连接流量调节器FC，高温换热器(1)和中温换热器(2)的热风管道设置有温度传感器TT，温度传感器TT连接有温度调节器TC，流量调节器FC和温度调节器TC共同控制蒸汽阀门。
2.根据权利要求1所述的一种湿法制革干燥***，其特征在于：所述第一闪蒸罐(4)和第二闪蒸罐(5)间设置有第一阀门(14)，第一阀门(14)连接有控制其开度的液位测控回路LIC-101，液位测控回路LIC-101采集第一闪蒸罐(4)内的液位高度；
所述第二闪蒸罐(5)和冷凝水罐(6)间设置有第二阀门(15)，第二阀门(15)连接有控制其开度的液位测控回路LIC-102，液位测控回路LIC-102采集第二闪蒸罐(5)内的液位高度。
3.权利要求1所述的一种湿法制革干燥***的控制方法，其特征在于：以换热器出口温度作为串级控制***中主回路的被控参数，以冷空气流量作为副回路的被控参数,在整个控制过程中，温度调节器TC对主被控参数精确控制与流量调节器FC对来自冷空气流量变化的干扰的及时控制相结合，先根据副回路中流量传感器FT测得的冷空气流量的变化，控制蒸汽阀门，改变蒸汽量，快速消除来自冷空气的干扰；然后再根据温度传感器TT测得的热风出口温度与设定值的偏差，改变流量调节值的设定值，进一步调节蒸汽量，使得热风出口温度恒定，达到温度控制的目的。
4.根据权利要求3所述的一种湿法制革干燥***的控制方法，其特征在于：Gc1(s)为换热器的热风出口温度调节器，Gc2(s)为换热器的冷空气流量调节器，Gv(s)为换热器的蒸汽调节阀，Go1(s)为换热器的温度控制对象，Go2(s)为换热器的流量控制对象，Gm2(s)为换热器的冷空气流量测量变送器；
温度调节器Gc1(s)与热风出口温度Go1(s)以及出口热风温度测量变送器Gm1(s)构成主控制回路，流量调节器Gc2(s)与冷空气流量Go2(s)以及冷空气流量变送器Gm2(s)构成副控制回路，在副回路中，流量变送器将冷空气流量检测值进行反馈，与流量设定值的偏差送入流量控制器，调节蒸汽阀门，克服上述冷空气流量的扰动；在主控制回路中，温度变送器将热风出口温度检测值进行反馈，与温度设定值的偏差送入温度控制器，温度控制器通过改变流量调节值的设定值，进一步调节蒸汽调节阀，使得热风出口温度更快达到设定值；
把副回路记作G′o2(s)，则副回路传递函数为
***输出对输入的传递函数为
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |