CN104489889A - 一种烘丝机筒壁温度在线检测装置及方法 - Google Patents

一种烘丝机筒壁温度在线检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种烘丝机筒壁温度在线检测装置及方法。检测装置包括：烘丝机筒壁薄板与设置在烘丝机筒壁薄板外的烘丝机外壁，所述烘丝机筒壁薄板的外侧设有至少一个无线温度传感器；接收所述无线温度传感器信号并安装于烘丝机筒壁外侧的无线温度测温模块；通过无线网络与无线温度测温模块相适配的无线温度记录仪；与所述无线温度记录仪相连接的控制系统；其中，所述控制系统具有显示屏。本发明所提供的检测装置，通过在烘丝机筒壁薄板上设置多个温度传感器，实现了对烘丝机筒壁薄板温度的准确测量，解决了现有技术中间接测量存在误差的弊端。

Description

一种烘丝机筒壁温度在线检测装置及方法
技术领域
本发明涉及烟草设备领域，具体的说，是涉及一种烘丝机筒壁温度在线检测装置及方法。
背景技术
烘丝机是烟草制丝生产最重要的工艺设备，其采用蒸汽加热烘丝机薄板，辅以热风和排潮风控制，实现对烟丝的快速加温烘烤脱水，满足烟丝的特殊加工需求。
烘丝机的筒壁温度控制系统一般是由蒸汽管路、蒸汽控制阀、蒸汽压力传感器、蒸汽旋转接头、烘丝机筒壁薄板、蒸汽疏水装置组成。筒壁温度控制原理为：通过控制蒸汽阀的开度，调节流经烘丝机筒壁薄板的蒸汽流量和压力，从而调节烘丝机薄板的温度。控制系统实时采集蒸汽传感器的压力值，按照饱和蒸汽的压力和温度对应关系表，间接计算出当前的筒壁温度。根据测算温度与工艺设定温度的差值，由控制系统采用PID控制，调节蒸汽控制阀的开度，使得筒壁温度达到工艺温度要求。烘丝机筒壁温度是烘丝机的重要控制参数，对烘后烟丝的内在质量有较大影响，要求其控制越精确越好。
在实际检测中，因测算出的筒壁温度会受到饱和蒸汽质量以及蒸汽系统的故障的影响，测量到的温度为间接测量，因此存在测算出的筒壁温度与筒壁实际温度存在差值和时间不同步现象。
申请号为201010276728.9的中国文献记载了一种测定加工过程中滚筒类设备内烟草物料温度的装置及方法，该装置包括滚筒筒体以及用于测定滚筒内物料温度的相互电连接的红外测温仪、测温同步控制单元和数据采集单元。该方案通过固定在滚筒机架上的红外测温仪透过筒体测量窗直接测定加工过程中滚筒内烟草物料温度，并实时将数据传输给数据采集系统，能够反映物料在加工过程中的受热状态，从而为实现有效控制烟草物料在滚筒类设备加工过程中的烟草物料受热状态，进而提高烟草物料加工质量提供了手段，也为烟草物料在滚筒内加热过程中的感官质量分析、化学成分变化提供了技术数据支持。
但是，上述专利文献中，无法直接对烘丝机筒壁进行温度实时监测，其原因为：该方案的筒体上呈轴向分布有若个测量窗，且测温探头射出的光斑恰好落于筒体测量窗中心位置，探头距筒体测量窗距离10～50cm。该方案实际应用存在局限性，一是红外测温仪有一定的响应时间，当滚筒转动时，滚筒上的光窗恰好对准红外测温仪的时间非常短，如此短的时间，红外测温仪测量很难准确。二是烘丝机工作时，由于烟丝处于高温脱水状态，滚筒内湿度大，此时的光窗由于潮湿气体还有烟油等污染物影响，会导致光窗的透光效果变差，且随着时间推移越来越差，从而影响测量精度。三是红外测温仪由于体积大，电路板复杂，导致耗电量远远高于无线测温传感器，无法采用电池供电模式，所以只能采用固定安装方式。红外测温仪的测量窗口，在烘丝机环境中容易粘结灰尘，导致测量不准确。四是红外测温方式本身存在精度误差大的因素，由于滚筒转动，红外光斑无法形成垂直照射测量，导致测量出的结果会有较大波动。
且烘丝机一般采用密闭结构，平时人员很难进入其中，所以烘丝机筒壁上的光窗内壁难以进行清洁。在实际工作中，很快光窗内壁就会被烟碱、烟油覆盖，导致无法测量。所以该方案难以长时间准确测量烘丝机筒壁温度。
因此，如何设计一种能够直接对烘丝机筒壁薄板温度进行实时监测的装置及方法，是本领域技术人员函需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种烘丝机筒壁温度在线检测装置及方法。本发明所提供的检测装置，通过在烘丝机筒壁薄板上设置多个温度传感器，实现了对烘丝机筒壁温度的直接测量，解决了现有技术中间接测量存在误差的弊端。
为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种烘丝机筒壁温度在线检测装置，包括：
烘丝机筒壁薄板与设置在烘丝机筒壁薄板外的烘丝机外壁，
所述烘丝机筒壁薄板的外侧设有至少一个无线温度传感器；
接收所述无线温度传感器信号并安装于烘丝机筒壁外侧的无线温度测温模块；
通过无线网络与无线温度测温模块相适配的无线温度记录仪；
与所述无线温度记录仪相连接的控制系统；
其中，所述控制系统具有显示屏。
优选的，所述烘丝机外壁上设置有通孔，无线温度传感器设于通孔中，无线温度传感器的探测端与烘丝机筒壁薄板外壁紧密接触；作用是直接测量烘丝机筒壁薄板外侧的温度。
优选的，所述控制系统为PLC控制系统。
优选的，所述温度传感器为Pt1000传感器。
优选的，所述无线温度测温模块通过433M无线信号与无线温度记录仪相适配。
优选的，所述温度传感器为三个，三个温度传感器在烘丝机筒壁的周向上均匀分布。
本发明还提供了应用上述温度在线检测装置的方法，包括如下步骤：
(1)通过无线温度记录仪，建立筒温与蒸汽压力的模型函数Y＝a*x^b+c；x为压力，压力单位是兆帕，Y为筒温；
95％置信度条件下：
a的取值范围为(108.3至110.7)；
b的取值范围为(0.3668至0.3776)；
c的取值范围为(72.99至75.26)；
较佳的选择为：
a＝109.5；
b＝0.3722；
c＝74.12；
(2)系统初始化，确保无线温度传感器发出的信号经无线温度测温模块后经无线温度记录仪计算并记录再传递至控制系统；
(3)控制系统采用平均值法求出温度值，即为烘丝机内壁温度。
本发明的有益效果是：
(1)通过在烘丝机筒壁薄板上均布三个温度传感器，可实现烘丝机筒壁薄板温度的直接测量，测量结果在控制系统上显示，测量结果直观，准确，有效的保证了烟丝的生产质量。
(2)Pt1000传感器与红外测温探头相比，精度至少高了一个数量级，能较精确的完成烘丝机筒壁薄板温度的测量。
附图说明：
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的电路原理图；
其中：1、无线温度测温模块，2、无线温度传感器，3、烘丝机筒壁薄板，4、烘丝机外壁。
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：如图1-2所示：一种烘丝机筒壁温度在线检测装置，包括：
烘丝机筒壁薄板3与设置在烘丝机筒壁薄板3外的烘丝机外壁4，
所述烘丝机筒壁薄板3的外侧设有至少一个无线温度传感器2；
接收所述无线温度传感器2信号并安装于烘丝机筒壁4外侧的无线温度测温模块1；
通过433M无线信号与无线温度测温模块1相适配且具有显示屏的无线温度记录仪；该无线温度记录仪通过模块转换模块与控制系统相连，同时，无线温度记录仪还与以太网相连。
较佳的选择为，控制系统为PLC控制系统。
具体而言，在烘丝机外壁4上设置有通孔，无线温度传感器2设置于该通孔中，无线温度传感器2的探测端与烘丝机筒壁薄板3紧密接触；作用是直接测量烘丝机筒壁薄板3外侧的温度。
温度传感器2可选择Pt1000传感器，温度传感器2为三个，三个温度传感器2在烘丝机筒壁的周向上均匀分布(即三个温度传感器2之间的夹角为120°)。
本发明还提供了应用上述温度在线检测装置的方法，包括如下步骤：
(1)通过无线温度记录仪，建立筒温与蒸汽压力的模型函数Y＝a*x^b+c；x为压力，压力单位是兆帕，Y为筒温；
95％置信度条件下：
a的取值范围为(108.3至110.7)；
b的取值范围为(0.3668至0.3776)；
c的取值范围为(72.99至75.26)；
较佳的选择为：
a＝109.5；
b＝0.3722；
c＝74.12；
(2)系统初始化，确保无线温度传感器2发出的信号经无线温度测温模块1后经无线温度记录仪计算并记录再传递至控制系统；
(3)控制系统采用平均值法求出温度值，即为烘丝机内壁温度。
本发明的原理是：温度传感器2直接测量烘丝机筒壁薄板3外壁的温度，温度传感器2将信号传递给与各自相适配的无线温度测温模块2，无线温度测温模块2通过433M无线信号将温度信号传输至无线温度记录仪。无线温度记录仪同时接收多路温度传感器2的信号，通过模型函数计算出烘丝机薄板3的内壁温度，并将温度信号通过模拟量转换模块转换后传送至PLC控制系统，温度信号也可以通过以太网由计算机读取。PLC系统根据检测到的各温度信号，采用算数平均法求出最终温度，并在PLC控制程序中以此进行温度控制，实现烘丝机筒壁薄板3温度的准确控制。
本方案中，无线温度记录仪可同时与多只无线温度测温模块1通讯，通过模型函数计算出烘丝机薄板3的内壁温度，并将各测量温度值在其自身的屏幕上显示。无线温度记录仪通过485总线通讯，把温度信号值发送至模拟量转换模块，模拟量转换模块将数字信号转化为模拟量信号后，接入PLC控制系统中。PLC控制系统采集到多路温度信号后，采用算数平均法求出筒壁内壁温度值，再修改原来的温度控制程序，直接将平均温度值作为烘丝机筒壁薄板的实际筒壁温度，并纳入程序控制、监控。
采用了上述结构后，本方案可以较准确的检测烘丝机筒壁薄板3的温度，解决了现有技术中间接计算温度值而产生的误差问题较大，有效的保证了烘后烟丝的质量。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种烘丝机筒壁温度在线检测装置，包括：
烘丝机筒壁薄板与设置在烘丝机筒壁薄板外的烘丝机外壁，
其特征在于，所述烘丝机筒壁薄板的外侧设有至少一个无线温度传感器；
接收所述无线温度传感器信号并安装于烘丝机筒壁外侧的无线温度测温模块；
通过无线网络与无线温度测温模块相适配的无线温度记录仪；
与所述无线温度记录仪相连接的控制系统；
其中，所述控制系统具有显示屏。
2.根据权利要求1所述的烘丝机筒壁温度在线检测装置，其特征在于，所述烘丝机外壁上设置有通孔，无线温度传感器设于通孔中，无线温度传感器的探测端与烘丝机筒壁薄板外壁相接触。
3.根据权利要求2所述的烘丝机筒壁温度在线检测装置，其特征在于，所述控制系统为PLC控制系统。
4.根据权利要求3所述的烘丝机筒壁温度在线检测装置，其特征在于，所述温度传感器为Pt1000传感器。
5.根据权利要求4所述的烘丝机筒壁温度在线检测装置，其特征在于，所述无线温度测温模块通过433M无线信号与无线温度记录仪相适配。
6.根据权利要求3所述的烘丝机筒壁温度在线检测装置，其特征在于，所述温度传感器为三个，三个温度传感器在烘丝机筒壁的周向上均匀分布。
7.一种应用权利要求1-6任一项所述的烘丝机筒壁温度在线检测装置的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过无线温度记录仪，建立筒温与蒸汽压力的模型函数Y＝a*x^b+c；x为压力，压力单位是兆帕，Y为筒温；
95％置信度条件下：
a的取值范围为(108.3至110.7)；
b的取值范围为(0.3668至0.3776)；
c的取值范围为(72.99至75.26)；
(2)系统初始化，确保无线温度传感器发出的信号经无线温度测温模块后经无线温度记录仪计算并记录再传递至控制系统；
(3)控制系统采用平均值法求出温度值，即为烘丝机内壁温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，a＝109.5。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，b＝0.3722。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，c＝74.12。
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