CN105852187B - 烟草柔性加香系统以及烟草柔性加香控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟草柔性加香系统、加香装置以及烟草柔性加香控制方法，加香系统包括一条香料管路，一条压缩空气管路以及控制器，香料管路的一端和压缩空气管路的一端均连接双介质喷嘴，香料管路上串设有香料泵，香料泵与双介质喷嘴之间的管路上串设有质量流量计，香料泵的进液口和出液口之间连接有一条返回支路，返回支路上串设有一个开度可调的控制阀，控制器采样连接质量流量计，控制连接控制阀和香料泵。该系统中只包括一条加香管路，投入成本大大降低，并且通过控制阀的控制实现调整香料泵工作在线性工作区间，有效地避免了因加香精度不达标而形成的严重的质量事故和经济损失的问题。

Description

烟草柔性加香系统以及烟草柔性加香控制方法

技术领域

本发明涉及烟草柔性加香系统、加香装置以及烟草柔性加香控制方法。

背景技术

烟丝加香是烟草加工的重要工艺，其目的是把事先配制好的香料均匀的施加在烟丝上，烟丝加香对于醇和香气、确立产品风格、弥补烟叶原料吸味质量之不足发挥特殊作用。

目前，烟丝加香大都采用滚筒式加香机，滚筒由传动装置带动旋转，由于滚筒的轴向倾斜及滚筒内扒钉的疏导作用，使得烟丝能够松散、均匀地自动向出料口方向流动。当烟丝运行到滚筒内且离进料口1.5m左右时，加香系统启动开始工作，将预先配制好的香料液连续呈雾状喷射出去，洒落在烟丝上，完成混合及加香处理。香料泵流量由变频器控制，可在一定范围内调整，以满足工艺的要求。

为了适应消费者多样化个性需求，各个烟草生产企业开发出多种风格的卷烟品牌，不同卷烟品牌的加香比例又有所不同，由于香料泵在现场使用时存在非线性工作特性，在对不同的卷烟品牌进行加香时，由于工艺加香比例不同，香料泵及变频器工作区间差别大，极易造成香料泵工作在非线性区间，造成加香精度不达标，形成严重的质量事故和经济损失。

针对上述问题，授权公告日为2015.12.16、公告号为204861128U的中国发明专利公开了一种加香装置，通过采用两种不同的泵和质量流量计对香料进行抽送和流量检测，在不同生产品牌时选择不同的泵和质量流量计对香料进行抽送和流量检测，有效地避免了由于单一的泵和质量流量计在多品牌生产时，可能存在某些品牌设计加香要求不在该泵的线性工作区间，造成加香精度不达标的问题。但是，该方案中设置有多条加香管路，每条加香管路上均设置有与加香工艺相关的关键设备泵和质量流量计，所以，该方案就需要设置多个设备泵和质量流量计，投入的成本较高，实现难度大，对多于两个的品牌需求有局限性；并且，控制较为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟草柔性加香系统，用以解决传统的加香装置投入成本较高的问题。本发明同时提供一种烟草柔性加香装置，以及一种烟草柔性加香控制方法。

为实现上述目的，本发明的方案包括一种烟草柔性加香系统，包括一条香料管路，一条压缩空气管路，双介质喷嘴以及控制器，所述香料管路的一端和所述压缩空气管路的一端均连接所述双介质喷嘴，所述香料管路上串设有香料泵，所述香料泵与所述双介质喷嘴之间的管路上串设有质量流量计，所述香料泵的进液口和出液口之间连接有一条返回支路，所述返回支路上串设有一个开度可调的控制阀，所述控制器采样连接所述质量流量计，控制连接所述控制阀和所述香料泵。

所述香料管路的另一端设置有过滤器。

所述控制器通过一个变频器控制连接所述香料泵。

所述压缩空气管路上串设有气动三联件和电磁阀，所述控制器控制连接所述电磁阀。

一种烟草柔性加香装置，包括香料管路和压缩空气管路，所述香料管路上串设有香料泵，所述香料泵的进液口和出液口之间连接有一条返回支路，所述返回支路上串设有一个开度可调的控制阀。

所述压缩空气管路为一条，所述香料管路为一条，所述香料管路的一端和所述压缩空气管路的一端均连接双介质喷嘴，所述香料泵与所述双介质喷嘴之间的管路上串设有质量流量计。

所述加香装置包括控制器，所述控制器采样连接所述质量流量计，控制连接所述控制阀和所述香料泵。

所述压缩空气管路上串设有气动三联件和电磁阀，所述控制器控制连接所述电磁阀。

所述控制器通过一个变频器控制连接所述香料泵。

一种烟草柔性加香控制方法，包括以下步骤：

(1)、确定香料泵的线性工作区间；

(2)、对于某一个品牌的卷烟，根据其加香工艺配比要求确定在额定生产时返回支路上的控制阀的开度，该开度对应着香料泵工作在线性工作区间；

(3)、控制香料泵工作在线性工作区间，以实现烟草柔性加香的控制。

本发明提供的烟草柔性加香系统中只包括一条加香管路，相对于背景技术中的装置中的多条加香管路，投入成本大大降低，所以，本发明提供的加香系统成本较低，能够很容易实现；并且，该系统中设置有一个返回支路，该返回支路与香料泵并联，在不同生产品牌时控制调整控制阀的开度，从而实现调整香料泵工作在线性工作区间，有效地避免了由于香料泵在多品牌生产时，可能存在某些品牌设计加香要求不在该香料泵的线性工作区间，造成加香精度不达标，形成严重的质量事故和经济损失的问题；该系统能有效降低过程加香波动，提高瞬时加香精度，进一步提升加香系统的柔性化控制效果。该系统在大幅度降低投入成本的前提下，仍旧具有在不同生产品牌时均能够实现香料泵工作在线性工作区间的功能作用。

附图说明

图1是烟草柔性加香装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

装置实施例

本发明提供的烟草柔性加香装置包括香料管路和压缩空气管路，其中，香料管路可以只有一条；也可以是多条，且并联设置，不管设置一条，还是多条，其工作原理相同(具体的连接方式与背景技术中公开的专利文件中的香料管路的连接方式相同)，均是为了加香；而压缩空气管路可以根据具体情况进行设置，可以也为一条，也可以为多条，但是，不管设置多少条压缩空气管路，其功能均为提供压缩空气，所以，本实施例中，烟草柔性加香装置只包括一条香料管路和一条压缩空气管路，如图1所示。

该香料管路的一端和压缩空气管路的一端均连接双介质喷嘴8。并且，在该香料管路上串设有香料泵3，本实施例中，该香料泵3为齿轮泵，当然，其也可以为其他类型的泵。在香料泵3和双介质喷嘴8之间的管路上串设有质量流量计5。香料泵3的出液口和进液口之间连接有一条返回支路，该支路上串设控制阀2，即可以理解为香料泵3与控制阀2并联，该控制阀2为开度可调的控制阀，其有多种类型，比如：气动控制阀、液压控制阀或者电动控制阀等，在本实施例中，控制阀2为气动控制阀。

为了对该加香装置进行自动控制，该加香装置包括一个控制器9，该控制器的功能为：采集对应的参数并输出对应的控制信号。控制器9有多种类型，比如：单片机或者PLC，本实施例中，控制器9为PLC。控制器9采样连接质量流量计5，控制连接控制阀2，另外，香料泵3由变频器4驱动，控制器9 通过变频器4控制连接香料泵3。

压缩空气管路上串设有气动三联件6，气动三联件6用于对空气进行过滤和调压，保证输出符合要求的空气。在气动三联件6与双介质喷嘴8之间的管路上串设有电磁阀7，控制器9控制连接电磁阀7。

为了防止待喷出的香料中混入的杂质堵塞双介质喷嘴8进而影响到烟丝的香味，在香料管道的另一端，即输入端处设置有过滤器1，香料经过过滤器1 的过滤后输出给香料泵3。

该装置在正式投入使用之前，需要进行以下步骤：

S1：利用实验或者查阅该香料泵的相关参数来确定香料泵3的线性工作区间，对由变频器4驱动的香料泵3，香料泵的线性工作区间与变频器的运行频率有对应关系，线性工作区间一般在变频器4运行频率的某一范围，设该线性工作区间对应的频率范围中的运行频率中值为H。

工作在线性工作区间的原因在于：如果变频器4的频率不在上述范围内运行时，控制器给出的一个微小控制量变动就会造成香料流量的较大变动，对控制系统来说，就形成振荡，最终造成误差大，加香精度不达标。

S2：对某品牌卷烟A，由于不同的品牌卷烟对应不同的加香比例及工艺标准，所以，根据卷烟A对应的加香工艺配比要求，额定生产时，调整控制阀2 的开度，使变频器4的运行频率运行在S1确定的与线性工作区间对应的范围内，并且，为了进一步保证工作特性，可以进一步使变频器4运行频率运行在变频器频率范围中值H附近，记下此时的控制阀开度Ka。

S3：在S2完成后，调节控制器9的加香控制程序关键控制参数Kpa、Kia、 Kda，使控制回路稳定，变频器4工作在上述范围内，进而使香料泵3工作在线性工作区间，记下此时Kpa、Kia、Kda。

S4：重复S2-S3，可以分别得到其它品牌卷烟对应参数表。

S5：在控制器编写不同品牌对应加工工单的触发器，某一品牌对应加工工单触发时，把对应实参参数表下达到控制程序相应的变量中。

针对上述过程，以下给出一个应用实例：

S100：实验确定香料泵3线性工作区间，对由变频器4驱动的香料泵3，其线性工作区间对应变频器4的频率范围为12.0Hz-38.0Hz，中值为25.0Hz。

S200：对某品牌卷烟A，根据其加香工艺配比要求，额定生产时，调整控制阀2的开度，使香料泵变频器4运行频率运行在25.0Hz附近，记下此时的控制阀2开度30％。

S300：在变频器4的运行频率运行在25.0Hz附近，控制阀开度2为30％时，调节控制器9的加香控制程序关键控制参数Kpa、Kia、Kda，使控制回路稳定，变频器4工作在上述范围内，进而使香料泵3工作在线性工作区间，记下此时Kpa＝0.9、Kia＝0.68、Kda＝0。

S400：重复S200-S300，分别得到其它品牌卷烟对应参数表。

S500：在控制器9中编写不同品牌对应加工工单的触发器，某一品牌对应加工工单触发时，把对应实参参数表下达到控制9程序相应的变量中。

综上，实现控制香料泵和控制阀的手段为：首先，确定该香料泵3的线性工作区间；其次，额定生产时，根据对应的加香比例及工艺标准来相应调整控制阀2的开度，这样在后续的正式生产时，使变频器4工作在与香料泵3的线性工作区间对应的频率范围内，进一步地，可以运行在频率中值附近；然后，固定控制阀2的开度，调整控制器9的控制程序中的控制参数，使香料泵3工作在线性工作区间；最后，在控制器编程实现该品牌对应加香控制方案，实现正常生产时自动跟踪品牌变化而下达控制方案。

所以，该装置在正常工作时，香料经过过滤器1流入香料泵3入口，香料泵3出口处的香料分两路，一路将香料抽送至双介质喷嘴8处，另一路香料经控制阀2回流至香料泵3的入口，回流量大小由控制阀2的开度决定；质量流量计5采集管道中香料流量数据并通过信号线传送至控制器9，控制器9将该数据与设定参数相比较后发出控制信号并通过信号线传送到变频器4，从而控制香料泵3的香料抽送能力，使香料流量达到设定值，并且调整控制阀2的开度，从而使香料泵3工作在线性工作区间。在香料泵3、控制阀2和质量流量计5工作的同时，压缩空气经气动三联件6的过滤及调整压力后、经电磁阀7 送至双介质喷嘴8。压缩空气与香料通过管道在双介质喷嘴8处混合，通过双介质喷嘴8处雾化后施加于烟丝上，双介质喷嘴的安装角度和开启大小可调。

另外，该装置的发明点在于香料泵3的出液口和进液口之间连接有一条返回支路，该支路上串设控制阀2，所以，该装置并不局限于在此技术方案的基础上进一步限定的技术方案，比如：设置控制器等。

系统实施例

该烟草柔性加香系统的结构以及工作过程与上述装置实施例中的烟草柔性加香装置相同，由于该装置在上述装置实施例中也做出了详细的描述，这里不再赘述。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种烟草柔性加香系统，其特征在于，包括一条香料管路，一条压缩空气管路，双介质喷嘴以及控制器，所述香料管路的一端和所述压缩空气管路的一端均连接所述双介质喷嘴，所述香料管路上串设有香料泵，所述香料泵与所述双介质喷嘴之间的管路上串设有质量流量计，所述香料泵的进液口和出液口之间连接有一条返回支路，所述返回支路上串设有一个开度可调的控制阀，所述控制器采样连接所述质量流量计，控制连接所述控制阀和所述香料泵；

所述烟草柔性加香系统对应的控制方法包括以下步骤：

(1)、确定香料泵的线性工作区间；

(2)、对于某一个品牌的卷烟，根据其加香工艺配比要求确定在额定生产时返回支路上的控制阀的开度，该开度对应着香料泵工作在线性工作区间；

(3)、控制香料泵运行在线性工作区间，控制阀开度为所述步骤(2)中控制阀开度，调节控制程序中的控制参数，使控制回路稳定，并记录此时的控制参数值；

(4)、按照步骤(3)中控制参数值下达控制方案，以实现该品牌对应的加香控制。

2.根据权利要求1所述的烟草柔性加香系统，其特征在于，所述香料管路的另一端设置有过滤器。

3.根据权利要求1所述的烟草柔性加香系统，其特征在于，所述控制器通过一个变频器控制连接所述香料泵。

4.根据权利要求1所述的烟草柔性加香系统，其特征在于，所述压缩空气管路上串设有气动三联件和电磁阀，所述控制器控制连接所述电磁阀。

5.一种烟草柔性加香控制方法，其特征在于，烟草柔性加香系统包括一条香料管路，一条压缩空气管路，双介质喷嘴以及控制器，所述香料管路的一端和所述压缩空气管路的一端均连接所述双介质喷嘴，所述香料管路上串设有香料泵，所述香料泵与所述双介质喷嘴之间的管路上串设有质量流量计，所述香料泵的进液口和出液口之间连接有一条返回支路，所述返回支路上串设有一个开度可调的控制阀，所述控制器采样连接所述质量流量计，控制连接所述控制阀和所述香料泵；

所述烟草柔性加香控制方法包括以下步骤：

(1)、确定香料泵的线性工作区间；

(2)、对于某一个品牌的卷烟，根据其加香工艺配比要求确定在额定生产时返回支路上的控制阀的开度，该开度对应着香料泵工作在线性工作区间；

(3)、控制香料泵运行在线性工作区间，控制阀开度为所述步骤(2)中控制阀开度，调节控制程序中的控制参数，使控制回路稳定，并记录此时的控制参数值；

(4)、按照步骤(3)中控制参数值下达控制方案，以实现该品牌对应的加香控制。