CN106974317B - 一种热风润叶设备的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种热风润叶设备的控制方法。本发明属于卷烟加工工艺，具体涉及打叶复烤生产热风润叶设备的控制方法。本方法为，根据热风润叶机烟叶出***水率与入***水率之差值x，从大到小设定出四个连续但不重合的范围区间，即x∈[a,+∞)为范围一，x∈[b,a)为范围二，x∈[0,b)为范围三，x∈[‑∞,0)为范围四，其中0＜b＜a,按所测范围的区别，对设备的加湿量、热风温度、回风温度这三个中间变量对应调整。本发明的方法可以有效避免多参数盲目调整带来的相互干扰，顾此失彼，工序质量控制波动较大的问题。分级控制模式有利于实现“靶向”快速调整控制，使各参数控制和转换有序进行。

Description

一种热风润叶设备的控制方法
技术领域
本发明属于卷烟加工工艺，具体涉及打叶复烤生产热风润叶设备的控制方法。
背景技术
热风润叶是打叶复烤生产工艺过程中一个非常重要的加工工序，该工序的工艺任务是提高烟叶的温度和水分，提高烟叶的机械耐加工强度，同时使其部分感官质量得到一定程度的改善，为后续加工处理准备工艺条件。热风润叶生产过程关键工艺参数的控制是否能够快速响应并达到稳定状态，对加工后烟叶的品质、物料过程损耗等经济技术指标都有着直接影响。
热风润叶工序加工质量的控制一直是烟叶复烤生产企业关注的重点之一。由于热风润叶设备需要实现加工物料的翻滚松散和搅拌增温增湿，因此打叶复烤生产的热风润叶设备通常采用滚筒式热风润叶机。其主要由进出料罩、筒体、蒸汽***、热风循环***、加水***和电控***组成。该设备工作原理为：在滚筒入口端有独立的直喷蒸汽喷嘴、“水—蒸汽”混合喷嘴和和热风喷嘴，烟叶物料经进料罩进入滚筒式热风润叶机滚筒内部，同时与三路喷嘴喷出的气流形成的湿热混合气流在滚筒形成的相对密闭的高温高湿环境中混合，烟叶物料被具有一定倾角的滚筒及滚筒内表面螺旋状分布耙钉的共同作用下不断被搅拌、抛散向出口端做近似螺旋运动的过程中，充分吸收温度、水分， 从而使物料迅速升温和吸湿。
生产实际中，普遍采用物料含水率和温度两个重要的物理指标来表征热风润叶机工序质量，目前通常采用的控制方法是：
1、对烟叶含水率的控制，是通过检测热风润叶机入口、出口的烟叶含水率，采用双闭环PID进行加水量控制，加水方式为通过饱和蒸汽将水分雾化，均匀喷洒在烟叶表面。
2、对烟叶温度的控制，在工艺上主要通过控制热风温度和回风温度来控制烟叶温度。（1）采用PID控制器调整进入热交换器的蒸汽量使热风温度达到标准要求。(2)采用PID控制器调节加入润叶筒内的直喷蒸汽量控制回风温度达到标准要求。
烟叶加湿量、热风温度和回风温度的控制是三套相互独立的***，分别采用独立的PID控制器进行调节控制。而加工的媒介有热风、饱和蒸汽和水，在调节加入蒸汽量的多少来调节回风温度达标的同时，蒸汽中所含的水蒸气也会导致物料水分变化，同时还会对烟叶感官质量产生影响。在实际生产中时常需要对三个参数进行调整控制，由于缺少根据烟叶出***水率与入***水率之差值区间而采取的分级控制模式，凭经验及盲目调整参数，容易造成各个参数间相互干扰、顾此失彼的现象普遍存在，导致加工过程中烟叶含水率和温度质量指标、加工后烟叶感官质量波动较大的问题。
针对目前热风润叶机控制方法的不足，以“分级控制”的理念将相关控制参数进行优化组合，形成更为科学合理的控制模式，对丰富和发展打叶复烤工艺，提升打叶复烤加工技术水平具有十分重要的作用和意义。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种热风润叶机分级控制方法，该方法根据烟叶出***水率与入***水率之差值区间，设定出一种控制优先选择顺序权，使烟叶加湿量、热风温度、回风温度等中间变量可根据烟叶出***水率和温度的状态进行调整，从而获得更为稳定的烟叶加工质量和感官质量。
本发明所采用的技术方案是：先将烟叶出***水率与入***水率之差值进行区间划分，每个区间对应不同层级的控制模式，在每个层级控制模式下，对加湿量、热风温度、回风温度采用不同的控制模式，形成一套分层级控制方法。
本发明的具体内容为：根据热风润叶机烟叶出***水率与入***水率之差值x，从大到小设定出四个连续但不重合的范围区间，即x∈[a,+∞)为范围一， x∈[b,a)为范围二， x∈[0,b)为范围三， x∈[-∞,0)为范围四，其中0＜b＜a, 按所测范围的区别，对设备的加湿量、热风温度、回风温度这三个中间变量对应调整：
（1）x在范围一时，固定原有的热风温度设定值不变，以单闭环PID的控制方式，通过调节进入热交换器的蒸汽量，使热风温度达到设定值；通过单闭环PID的控制方式，调整直喷蒸汽量的大小，来控制和稳定回风温度，使回风温度达到设定值；通过实时采集的烟叶出***水率、烟叶入***水率、烟叶入口流量的数值进行计算，计算出的实时的加水量作为双闭环PID控制中内环PID的设定值，通过调节加水量的大小，来控制烟叶出***水率，使出***水率达到设定值。
（2）当x在范围二时，根据b值的不同和烟叶等级的差别，设定加水量为较小的固定值W，其中W>0；通过改变直喷蒸汽量的大小来控制烟叶出***水率，使烟叶含水率达到设定值；固定原有的回风温度设定值不变，通过改变热风温度的设定值来控制回风温度，热风温度的调节以单闭环PID的控制方式来实现。
（3）当x在范围三时，将加水量设定为0，关闭水汽混合喷嘴。通过改变直喷蒸汽量的大小来控制烟叶出***水率，使烟叶含水率达到设定值；固定原有的回风温度设定值不变，通过改变热风温度的设定值来控制回风温度，热风温度的调节以单闭环PID的控制方式来实现。
（4）当x在范围四时，将加水量设定为0，关闭水汽混合喷嘴。直喷蒸汽量也设定为0，关闭直喷蒸汽喷嘴。同样采用热风温度PID控制方法，通过改变热风温度的设定值，以提高热风温度的方式让热风带走烟叶中多余的水分，来控制烟叶出***水率，使烟叶含水率达到设定值。
根据不同品种等级的烟叶特性，热风润叶机烟叶出***水率与入***水率之差值的a为2～4%，b为1～2%。
通过上述四级控制模式，根据烟叶出***水率与入***水率之差所在区间，***对应地采用相应的控制级别进行控制，从而实现出***水率各个层级控制***有序的选择转换，使物料含水率的控制更加精准、快捷和稳定。
本发明的有益技术效果是：将热风润叶机的烟叶出***水率控制，烟叶温度控制所相关的加湿控制***、热风控制***、回风温度控制***的控制按烟叶出***水率与入***水率之差值区间采用分级控制模式进行控制，可以有效避免多参数盲目调整带来的相互干扰，顾此失彼，工序质量控制波动较大的问题。分级控制模式有利于实现“靶向”快速调整控制，使各参数控制和转换有序进行。
具体实施方式
实施例：假设根据热风润叶机烟叶出***水率与入***水率之差值x进行区间划分设定时，a=3%，b=1%，那么。
（1）当x≥3%（范围一）时，说明烟叶入***水率很小，需大量地对烟叶加水，并适当加蒸汽，此时***进入第一级控制模式进行调节，采用的控制模式为：固定热风温度，通过调整直喷蒸汽量来控制和稳定回风温度，通过控制加水量来控制烟叶出***水率。
（2）当1%≤x＜3%（范围二）时，说明烟叶入***水率较小，只需对烟叶少量加水，再通过所施加蒸汽中含有的水份补偿即可满足对烟叶加湿的要求，此时***进入第二级控制模式进行调节，采用的控制模式为：根据b值的不同和烟叶等级的差别，设定加水量为较小的固定值W，通过调整直喷蒸汽量来控制烟叶出***水率，通过调整热风温度来调节回风温度。
（3）当0≤x＜1%（范围三）时，说明烟叶入***水率非常接近出***水率，此时无需对烟叶加水，只要通过控制所施加蒸汽中含有的水份补偿即可满足对烟叶加湿的要求，此时***进入第三级控制模式进行调节，采用的控制模式为：将加水量设定为0，通过调整直喷蒸汽量加少量蒸汽来控制烟叶出***水率，通过控制热风温度来调节回风温度。
（4）当x＜0（范围四）时，说明烟叶入***水率大于出***水率，此时不仅不能对烟叶加水、加蒸汽，为了达到要求的出***水率，还必须通过热风的干燥作用带走烟叶中超量的水分，此时***进入第四级控制模式进行调节，采用的控制模式为：将加水量设定为0，直喷蒸汽加用量也设定为0，通过调整和提高热风温度来带走烟叶中超量的水分，达到所要求的烟叶出***水率。

Claims (2)

1.一种热风润叶设备的控制方法，其特征是：根据热风润叶设备烟叶出***水率与入***水率之差值x，从大到小设定出四个连续但不重合的范围区间，
即x∈[a,+∞)为范围一， x∈[b,a)为范围二， x∈[0,b)为范围三， x∈[-∞,0)为范围四，其中0＜b＜a, 按所测范围的区别，对热风润叶设备的加湿量、热风温度、回风温度这三个中间变量对应调整；
①x在范围一时，固定原有的热风温度设定值不变，以单闭环PID的控制方式，通过调节进入热交换器的蒸汽量，使热风温度达到设定值；通过单闭环PID的控制方式，调整直喷蒸汽量的大小，来控制和稳定回风温度，使回风温度达到设定值；通过实时采集的烟叶出***水率、烟叶入***水率、烟叶入口流量的数值进行计算，计算出的实时的加水量作为双闭环PID控制中内环PID的设定值，通过调节加水量的大小，来控制烟叶出***水率，使烟叶出口处的含水率达到设定值；
②当x在范围二时，根据实际的b值以及烟叶等级的差别，设定常规对应的加水量；通过改变直喷蒸汽量的大小来控制烟叶出***水率，使烟叶出口处的含水率达到设定值；固定原有的回风温度设定值不变，通过改变热风温度的设定值来控制回风温度，热风温度的调节以单闭环PID的控制方式来实现；
③当x在范围三时，将加水量设定为0，关闭水汽混合喷嘴；通过改变直喷蒸汽量的大小来控制烟叶出***水率，使烟叶出口处的含水率达到设定值；固定原有的回风温度设定值不变，通过改变热风温度的设定值来控制回风温度，热风温度的调节以单闭环PID的控制方式来实现；
④当x在范围四时，将加水量设定为0，关闭水汽混合喷嘴；直喷蒸汽量也设定为0，关闭直喷蒸汽喷嘴；同样采用热风温度PID控制方法，通过改变热风温度的设定值，以提高热风温度的方式让热风带走烟叶中多余的水分，来控制烟叶出***水率，使烟叶出口处的含水率达到设定值。
2.按权利要求1所述的热风润叶设备的控制方法，其特征是：热风润叶设备烟叶出***水率与入***水率之差值的a为2～4%，b为1～2%。
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