CN104886751A - 一种基于切叶丝含水率的烘丝机筒壁温度预测模型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于切叶丝含水率的烘丝机筒壁温度预测模型，包括以下步骤：1)通过烟丝暂存柜入口皮带处的水分仪采集切后叶丝含水率(W1)；2)根据叶丝干燥出口含水率设定值(SPW₄)计算实际脱水量△F_W；3)根据脱水量-筒壁温度逐步回归方程，计算筒壁温度的设定值T_SP；4)操作人员将T_SP值输入配方单，烘丝机进入启动阶段，按公式进行前馈控制，计算得到T_pv；该基于切叶丝含水率的烘丝机筒壁温度预测模型通过减小启动阶段筒壁温度设定值与生产稳态下筒壁温度实际值的差值，缩短启动阶段的非稳态时间，实现薄板干燥工序干头物料数量的减少和出料含水率过程能力指数的提升。

Description

一种基于切叶丝含水率的烘丝机筒壁温度预测模型

技术领域

本发明涉及烟丝生产过程中的含水率预测模型，特别涉及一种基于切叶丝含水率的烘丝机筒壁温度预测模型。

背景技术

薄板烘丝机的工作状态包括预热、启动、生产和倒料。在启动状态时，由于烟丝尚未到达滚筒出口处，烘丝机无法实现水分的反馈控制，筒壁温度主要由前馈控制来决定，计算公式为：T_pv＝T_sp+(△F_W-NOP△F_W)×d_c×ck，其中，T_pv为前馈控制计算得到的筒壁温度值；T_sp为配方参数中筒壁温度的设定值；△F_W为实际脱水量；NOP△F_W为配方参数中脱水量设定值；d_c为配方参数中设定的薄板干燥能力；ck为薄板的干燥因子。

通常，NOP△F_W、d_c和ck作为配方的固定参数不予调整。因此，T_SP和△F_W计算的准确性将直接影响烘丝机启动阶段前馈控制的精度，决定了启动阶段筒壁温度非稳态时间的长短和干头、湿头物料数量的多少。生产过程中，操作人员依靠经验设定T_SP，由于切叶丝含水率检测数据滞后且人为因素影响较大，造成筒壁温度修正频繁、料头非稳态时间较长。

中国专利申请号201110415916.X(公开号CN102511912A)提供了一种烘丝机筒壁温度的多项式拟合方法，提高饱和水蒸气压力和温度间的换算精度；较好的保护了数据的变化对执行机构造成的冲击。中国专利申请号201110318598.5(公开号CN102507031A)将多个热电偶安装在滚筒加热薄板表面不同位置，通过温度记录器中的遥测套件将采集的温度数据由温度分析软件进行温度采集、分析，对滚筒烘丝机、滚筒加料机、滚筒润叶机等加热型滚筒式设备筒壁温度在线实时监测。中国专利申请号201320362266.1(公开号CN203337288U)公开了一种薄板式烘丝机温度检测装置，包括安装于烘丝机滚筒筒壁内的温度传感器，温度传感器连接温度信号传输模块的输入端，信息传输模块的输出端连接中央处理单元的输入端，实现准确、稳定、快速地检测烘丝机滚筒温度。上述几例均侧重于筒壁温度的实时检测，无法实现烘丝机启动阶段筒壁温度的精准预测。

综上所述，需要发明一种新的薄板烘丝机控制方法，将切后叶丝的含水率差异这一变量纳入烘丝机筒壁温度预测模型，从而提升烘丝机启动阶段前馈控制的准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种通过减小启动阶段筒壁温度设定值与生产稳态下筒壁温度实际值的差值，缩短启动阶段的非稳态时间，实现薄板干燥工序干头物料数量的减少和出料含水率过程能力指数的提升的基于切叶丝含水率的烘丝机筒壁温度预测模型。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于切叶丝含水率的烘丝机筒壁温度预测模型，将切叶丝含水率的实测数据代入脱水量-筒壁温度逐步回归方程，即可得到启动阶段筒壁温度设定值，由叶丝干燥工序操作人员录入配方参数，提高薄板烘丝机前馈控制的准确性，包括以下步骤：

1)通过烟丝暂存柜入口皮带处的水分仪采集切后叶丝含水率(W1)；

2)根据叶丝干燥出口含水率设定值(SPW₄)计算实际脱水量△F_W；公式如下：△F_W＝F₁×(100-W₁)/(100-W₂)-F₁×(100-W₁)/(100-SPW₄)；

3)根据脱水量-筒壁温度逐步回归方程，计算筒壁温度的设定值T_SP；公式如下：T_SP＝54.949+0.099×△F_W-0.238×P；

4)操作人员将T_SP值输入配方单，烘丝机进入启动阶段，按公式进行前馈控制，计算得到T_pv，公式为：T_pv＝T_sp+(△F_W-NOP△F_W)×d_c×ck，其中，T_pv为前馈控制计算得到的筒壁温度值；T_sp为配方参数中筒壁温度的设定值；△F_W为实际脱水量；NOP△F_W为配方参数中脱水量设定值；d_c为配方参数中设定的薄板干燥能力；ck为薄板的干燥因子。

本发明的有益效果是：1)围绕前馈控制筒壁温度扰动这一主要原因，基于烟丝暂存柜入口皮带处水分仪的实测值来计算启动阶段筒壁温度设定值，有效提高筒壁温度设定值的准确性；2)增加薄板烘丝机生产过程的稳态时间，提升出口含水率过程控制能力的同时减少干头物料的数量。

附图说明

图1为按照本发明一种基于切叶丝含水率的烘丝机筒壁温度预测模型实施的薄板烘丝机启动阶段筒壁温度预测模型图；

图2为按照本发明一种基于切叶丝含水率的烘丝机筒壁温度预测模型实施的工序布局图；

其中，1切丝机、2增温增湿设备、3烘丝机、4冷却装置、5烟丝暂存柜入口皮带处水分仪、6电子秤上方的水分仪、7冷却装置出口水分仪。

具体实施方式

参阅图2所示，一种基于切叶丝含水率的烘丝机筒壁温度预测模型，包括切丝机1、增温增湿设备2、烘丝机3、冷却装置4、烟丝暂存柜入口皮带处水分仪5、电子秤上方的水分仪6、和冷却装置出口水分仪7，所述切丝机1、烟丝暂存柜入口皮带处水分仪5、电子秤上方的水分仪6、增温增湿设备2、烘丝机3、冷却装置4和冷却装置出口水分仪7依次设置。

实施例1：

参阅图1所示，一种基于切叶丝含水率的烘丝机筒壁温度预测模型，所采用的烟丝为云烟(软珍品)牌号，包括以下步骤：

1、叶丝薄板干燥工序采集5分钟切后叶丝含水率，W1均值为20.673％；

2、根据工艺技术标准SPW4设定值12.7％，依据公式2计算得到△F_W为824.9187l/h；

3、根据工艺技术标准P设定值为-30ubar，依据公式3计算得到T_SP为143.76℃；

4、操作人员将T_SP值输入配方单后，烘丝机前馈控制计算得到筒壁温度T_pv为144.0℃；进入生产稳态5分钟筒壁温度的均值为144.1℃，差值为0.1℃。

与现有控制方式比较，采用本发明方法后，干头数量由26.76kg/批减少至14.7kg/批，叶丝冷却工序出料含水率的标准偏差由0.12降低至0.08，过程能力指数Cpk值由1.9提高至2.7。

本发明的有益效果是：1)围绕前馈控制筒壁温度扰动这一主要原因，基于烟丝暂存柜入口皮带处水分仪的实测值来计算启动阶段筒壁温度设定值，有效提高筒壁温度设定值的准确性；2)增加薄板烘丝机生产过程的稳态时间，提升出口含水率过程控制能力的同时减少干头物料的数量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.一种基于切叶丝含水率的烘丝机筒壁温度预测模型，其特征在于：包括以下步骤：

1)通过烟丝暂存柜入口皮带处的水分仪采集切后叶丝含水率(W1)；

2)根据叶丝干燥出口含水率设定值(SPW₄)计算实际脱水量△F_W；公式如下：△F_W＝F₁×(100-W₁)/(100-W₂)-F₁×(100-W₁)/(100-SPW₄)；

3)根据脱水量-筒壁温度逐步回归方程，计算筒壁温度的设定值T_SP；公式如下：T_SP＝54.949+0.099×△F_W-0.238×P；

4)操作人员将T_SP值输入配方单，烘丝机进入启动阶段，按公式进行前馈控制，计算得到T_pv，公式为：T_pv＝T_sp+(△F_W-NOP△F_W)×d_c×ck，其中，T_pv为前馈控制计算得到的筒壁温度值；T_sp为配方参数中筒壁温度的设定值；△F_W为实际脱水量；NOP△F_W为配方参数中脱水量设定值；d_c为配方参数中设定的薄板干燥能力；ck为薄板的干燥因子。