CN107411164B - 用于松散回潮滚筒后室三段式加水装置及加水控制方法 - Google Patents
用于松散回潮滚筒后室三段式加水装置及加水控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于松散回潮滚筒后室三段式加水装置,包括设于后室出料口端的烟叶水分采集机构、后室水量供给系统、后室引射蒸汽系统、双介质喷嘴和中央控制器;所述的后室水量供给系统包括储水箱、过滤器、螺杆泵、流量计和气动切断阀;所述的后室引射蒸汽系统包括由汽水分离器、减压阀、气动薄膜阀依次连接组成的引射蒸汽管路,引射蒸汽管路上设有压力表和压力传感器,汽水分离器还连接冷凝水排放管路;利用本装置能够对后室进行加水量的动态控制,从而满足烟叶出口含水率,有效提高出口含水率稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及烟草生产设备技术领域,尤其涉及一种用于松散回潮滚筒后室三段式加水装置及加水控制方法。
背景技术
松散回潮是制丝叶片处理过程中的重要工序,其作用是对真空回潮后的烟片进行松散、回潮、加湿,使烟片温度和含水率达到工艺技术的要求,为下道工序提供合格的烟片。近期的一些研究结果表明,松散回潮过程除影响烟片的物理质量外,对其感官质量的影响也较大,新版《卷烟工艺规范》中明确提出松散回潮过程还应注重改善烟片的感官质量。在实际生产过程中,由于受加水均匀性和准时性、热风温度的稳定性以及蒸汽压力等交互作用的影响,存在着回潮处理后的烟片含水率不稳定的现象,直接影响后工序的质量控制和加香料的准确性。因此,提高烟片松散回潮后含水率的均匀性,对过程质量稳定性的控制至关重要。
近年来,随着烟草加工工艺向精细化方向发展,现有的松散回潮含水率控制模式已不能满足加工要求。对此,已有相关技术人员在系统含水率控制方面进行了研究与改进,如通过修订电子秤堆栈时间,编制料头程序和优化控制参数;在松散回潮滚筒出口处加装双介质二元喷嘴,将现有加水量进行分割控制;采用带前馈——串级双闭环控制方式,对润叶加料工序的含水率控制及其控制算法进行了优化改进;设计了基于级联型PID控制模型的加料含水率自动控制系统。这些方法对于稳定含水率都具有一定作用,但并未从根本上解决松散回潮出口含水率稳定性的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于松散回潮滚筒后室三段式加水装置及加水控制方法,根据烟叶流量、前室进口含水率、出口设定含水率和加水系数计算出后室反馈加水量,并将后室反馈加水量进行动态分析、控制,从而满足烟叶出口含水率,有效提高出口含水率稳定性。
本发明采用的技术方案为:
一种用于松散回潮滚筒后室三段式加水装置,设松散回潮滚筒内靠近进料口端设为前室,靠近出料口端设为后室,包括设于后室出料口端的烟叶水分采集机构、后室水量供给系统、后室引射蒸汽系统、双介质喷嘴和中央控制器;
所述的后室水量供给系统包括储水箱、过滤器、螺杆泵、流量计和气动切断阀,储水箱的出水口依次通过过滤器、螺杆泵、流量计和气动切断阀连接双介质喷嘴的第一入口;
所述的后室引射蒸汽系统包括由汽水分离器、减压阀、气动薄膜阀依次连接组成的引射蒸汽管路,引射蒸汽管路的入口连接蒸汽源,引射蒸汽管路的出口连接到双介质喷嘴的第二入口,引射蒸汽管路上设有压力表和压力传感器,汽水分离器还连接冷凝水排放管路;
所述的烟叶水分采集机构采用水分检测仪,水分检测仪的采集信息输出端连接中央控制器的出口水分采样接收端;
中央控制器的水流量采集接收端连接流量计的信号输出端,中央控制器的压力采集接收端连接压力传感器的信号输出端,中央控制器的第一控制端连接气动切断阀的受控端,中央控制器的第二控制端连接螺杆泵的受控端,中央控制器的第三控制端连接气动薄膜阀的受控端。
所述的螺杆泵上并联有手动微调针阀。
所述的水分检测仪采用红外水分仪。
用于松散回潮滚筒后室三段式加水装置的加水控制方法,包括以下步骤:
A:首先,根据设定的松散回潮滚筒的物料流量Lkg/h和松散回潮滚筒的后室出口设定含水率a 2 ,再通过松散回潮滚筒的前室采集到的进口含水率a 1 ,利用公式(1)计算出此批烟叶的总加水量为Mkg;
公式(1):Mkg=(a 1 - a 2 )×Lkg/h
B:设定后室加水量/前室加水量比例为1:5,即加水系数k=1/6,计算得出前室的加水量为m 1 kg,后室的加水量为m 2 kg;
C:中央控制器将计算得到的前室的加水量和后室的加水量信息分别发送给前室加水系统和后室加水系统;
D:利用设于后室出料口端的烟叶水分采集机构实时采集后室出料口的烟叶出口实际含水率a 22,根据采集的后室出料口烟叶出口实际含水率a 22与设定的松散回潮滚筒的后室出口设定含水率a 2 进行比较,将松散回潮滚筒的后室出口含水率分为三个阶段:
(1):当出口实际含水率a 22:a 22<(a 2-0.1%)时,设为定量加水模式;
(2):当出口实际含水率a 22:(a 2-0.1%)<a 22<(a 2+0.3%)时,设为动态加水模式;
(3):当出口实际含水率a 22:a 22>(a 2+0.3%)时,设为零加水模式;
E:当出口实际含水率a 22为定量加水模式时,根据进口含水率a 1 、出口设定含水率a 2 、物料流量Lkg/h和加水系数k,按照公式(2)计算得出后室的反馈加水量为M 2 kg:
反馈加水量M 2 =(出口设定含水率a 2-进口含水率a 1)×烟叶流量L×加水系数k (2);
F:当出口实际含水率a 22为动态加水模式时,根据进口含水率a1、出口设定含水率a2、物料流量Lkg/h和加水系数k,按照公式(3)计算得出后室的反馈加水量为M2kg:
反馈加水量M 2 =[(出口设定含水率a 2-进口含水率a 1)×烟叶流量L +(出口设定含水率a 2 -出口实际含水率a 22)×烟叶流量L]×加水系数k (3);
G:当出口实际含水率a 22为零加水模式时,反馈加水量M 2 =0;
H:针对步骤E、F和G的情况,中央控制器再通过工业以太网将反馈加水量信息发送给螺杆泵和气动切断阀,控制气动切断阀打开,调整螺杆泵的变频器频率,使其满足反馈加水量,同时根据流量计实时采集、监控,然后将实时加水量反馈至中央控制器中,当实际加水量与反馈加水量数值产生偏差时,通过中央控制器调整螺杆泵的变频器频率,进一步调整加水量,保证加水量的精度;
同时,高压蒸汽通过引射蒸汽管路进行水汽分离,使干燥的蒸汽进入后续工序,然后手动调整减压阀进行减压,观察压力表,使其达到生产工艺要求的压力值,再通过压力传感器实时监控引射蒸汽管路压力,当压力达不到工艺要求时,通过中央控制器控制气动薄膜调节阀进行实时调整,使其满足所需引射压力;
通过上述的方式,根据步骤E、F和G的情况,按需控制,完成松散回潮滚筒后室三段式加水,使得松散回潮滚筒后室出料口烟叶出口实际含水率a 22与后室出口设定含水率a 2 相一致。
所述的步骤H中的螺杆泵上并联有手动微调针阀,通过手动调整手动微调针阀,实时稳定后室水量供给系统压力,保证供水管路内水压稳定。
本发明在松散回潮滚筒后室添加后室出料口端的烟叶水分采集机构、后室水量供给系统、后室引射蒸汽系统、双介质喷嘴和中央控制器;利用后室水量供给系统为后室提供水分,再利用高压蒸汽,通过引射蒸汽管路进行水汽分离,使干燥的蒸汽进入后续工序,引射蒸汽的作用是使生产用水雾化,提高水分施加的均匀性。
进一步地,根据进口含水率a 1 、出口设定含水率a 2 、物料流量L kg/h和加水系数k,还有采集到的出口实际含水率a 22 的情况,中央控制器将各项信息处理计算分析,再通过工业以太网将反馈加水量信息发送给螺杆泵和气动切断阀,控制气动切断阀打开,调整螺杆泵的变频器频率,将贮存在储水箱内的生产用水进行供给,使其满足反馈加水量,同时根据流量计实时采集、监控,然后将实时加水量反馈至中央控制器中,当实际加水量与反馈加水量数值产生偏差时,通过中央控制器调整螺杆泵的变频器频率,进一步调整加水量,保证加水量的精度。
同时,高压蒸汽通过引射蒸汽管路进行水汽分离,使干燥的蒸汽进入后续工序,引射蒸汽的作用是使生产用水雾化,提高水分施加的均匀性。然后手动调整减压阀进行减压,观察压力表,使其达到生产工艺要求的压力值,再通过压力传感器实时监控引射蒸汽管路压力,当压力达不到工艺要求时,通过中央控制器控制气动薄膜调节阀进行实时调整,使其满足所需引射压力。
通过上述的方式,按需控制,完成松散回潮滚筒后室三段式加水,使得松散回潮滚筒后室出料口烟叶出口实际含水率与后室出口设定含水率相一致。。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明的流程图。
具体实施方式
如图1所示,本发明包括设于后室出料口端的烟叶水分采集机构、后室水量供给系统、后室引射蒸汽系统、双介质喷嘴和中央控制器;设松散回潮滚筒内靠近进料口端设为前室,靠近出料口端设为后室。
所述的后室水量供给系统包括储水箱、过滤器、螺杆泵、流量计和气动切断阀,储水箱的出水口依次通过过滤器、螺杆泵、流量计和气动切断阀连接双介质喷嘴的第一入口;所述的螺杆泵上并联有手动微调针阀。
所述的后室引射蒸汽系统包括由汽水分离器、减压阀、气动薄膜阀依次连接组成的引射蒸汽管路,引射蒸汽管路的入口连接蒸汽源,引射蒸汽管路的出口连接到双介质喷嘴的第二入口,引射蒸汽管路上设有压力表和压力传感器,汽水分离器还连接冷凝水排放管路;
所述的烟叶水分采集机构采用水分检测仪,水分检测仪的采集信息输出端连接中央控制器的出口水分采样接收端;所述的水分检测仪采用红外水分仪。
中央控制器的水流量采集接收端连接流量计的信号输出端,中央控制器的压力采集接收端连接压力传感器的信号输出端,中央控制器的第一控制端连接气动切断阀的受控端,中央控制器的第二控制端连接螺杆泵的受控端,中央控制器的第三控制端连接气动薄膜阀的受控端。
一种用于松散回潮滚筒后室三段式加水装置的加水控制方法,如图2所示,包括以下步骤:
A:首先,根据设定的松散回潮滚筒的物料流量Lkg/h和松散回潮滚筒的后室出口设定含水率a 2 ,再通过松散回潮滚筒的前室采集到的进口含水率a 1 ,利用公式(1)计算出此批烟叶的总加水量为Mkg;
公式(1):Mkg=(a 1 - a 2 )×Lkg/h
B:设定后室加水量/前室加水量比例为1:5,即加水系数k=1/6,计算得出前室的加水量为m 1 kg,后室的加水量为m 2 kg;
C:中央控制器将计算得到的前室的加水量和后室的加水量信息分别发送给前室加水系统和后室加水系统;
D:利用设于后室出料口端的烟叶水分采集机构实时采集后室出料口的烟叶出口实际含水率a 22,根据采集的后室出料口烟叶出口实际含水率a 22与设定的松散回潮滚筒的后室出口设定含水率a 2 进行比较,将松散回潮滚筒的后室出口含水率分为三个阶段:
(1):当出口实际含水率a 22:a 22<(a 2-0.1%)时,设为定量加水模式;
(2):当出口实际含水率a 22:(a 2-0.1%)<a 22<(a 2+0.3%)时,设为动态加水模式;
(3):当出口实际含水率a 22:a 22>(a 2+0.3%)时,设为零加水模式;
E:当出口实际含水率a 22为定量加水模式时,根据进口含水率a 1 、出口设定含水率a 2 、物料流量Lkg/h和加水系数k,按照公式(2)计算得出后室的反馈加水量为M 2 kg:
反馈加水量M 2 =(出口设定含水率a 2-进口含水率a 1)×烟叶流量L×加水系数k (2);
F:当出口实际含水率a 22为动态加水模式时,根据进口含水率a1、出口设定含水率a2、物料流量Lkg/h和加水系数k,按照公式(3)计算得出后室的反馈加水量为M2kg:
反馈加水量M 2 =[(出口设定含水率a 2-进口含水率a 1)×烟叶流量L +(出口设定含水率a 2 -出口实际含水率a 22)×烟叶流量L]×加水系数k (3);
G:当出口实际含水率a 22为零加水模式时,反馈加水量M 2 =0;
H:针对步骤E、F和G的情况,中央控制器再通过工业以太网将反馈加水量信息发送给螺杆泵和气动切断阀,控制气动切断阀打开,调整螺杆泵的变频器频率,使其满足反馈加水量,同时根据流量计实时采集、监控,然后将实时加水量反馈至中央控制器中,当实际加水量与反馈加水量数值产生偏差时,通过中央控制器调整螺杆泵的变频器频率,进一步调整加水量,保证加水量的精度;
同时,高压蒸汽通过引射蒸汽管路进行水汽分离,使干燥的蒸汽进入后续工序,然后手动调整减压阀进行减压,观察压力表,使其达到生产工艺要求的压力值,再通过压力传感器实时监控引射蒸汽管路压力,当压力达不到工艺要求时,通过中央控制器控制气动薄膜调节阀进行实时调整,使其满足所需引射压力;
通过上述的方式,根据步骤E、F和G的情况,按需控制,完成松散回潮滚筒后室三段式加水,使得松散回潮滚筒后室出料口烟叶出口实际含水率a 22与后室出口设定含水率a 2 相一致。
所述的步骤H中的螺杆泵上并联有手动微调针阀,通过手动调整手动微调针阀,实时稳定后室水量供给系统压力,保证供水管路内水压稳定。
下面具体说明本发明的实施方式:
投入10000kg烟叶到生产线,此时松散回潮滚筒进口处设有的水分仪检测到烟叶进口含水率a 1为16.0%,物料流量L设定为6500kg/h,出口设定含水率a 2设定值为18.5%,根据公式(1)计算,此批物料的总加水量Mkg为(18.5%-16.0%)×6500=162.5kg;
按照后室加水量/前室加水量比例为1:5,则加水系数k=1/6计算,前室的加水量为135.4166kg,则后室的加水量为162.5 kg -135 kg =27.0833kg;
假如此时松散回潮滚筒出口实际含水率为18.0%,低于设定值18.5%-0.1%=18.4%,低了0.4个百分点,则中央控制器判定为定量加水模式,再根据公式(2)计算得出后室的反馈加水量,反馈加水量M 2 =(18.5%-16.0%)×6500kg/h×1/6=27.0833 kg/h,可保持在27.0833 kg/h;
假如此时松散回潮滚筒出口实际含水率为18.7%时,(a 2-0.1%)<a 22<(a 2+0.3%)时, (18.5%-0.1%)<18.7%<(18.5%+0.3%),即18.4%<18.7%<18.8%范围内时,则中央控制器判定为动态加水模式,按照公式(3)计算得出后室的反馈加水量:加水系数 k=1/6,可按照一定的加水系数k下进行加水;
M 2 =[(18.5%-16.0%)×6500kg/h +(18.5%-18.7%)×6500kg/h]×1/6=24.9167kg/h ;
假如此时松散回潮滚筒出口实际含水率为18.4%时,介于18.4%≤18.4%<18.8%范围内,则中央控制器判定为动态加水模式,按照公式(3)计算得出后室的反馈加水量:加水系数 k=1/6,可按照一定的加水系数k下进行加水;
M 2 =[(18.5%-16.0%)×6500 kg/h +(18.5%-18.4%)×6500 kg/h]×1/6=28.17kg/h;
假如此时松散回潮滚筒出口实际含水率为19.0%,高于设定值18.5%,已经超过了0.5个百分点,则后室加水功能关闭;
如图1所示,生产用水贮存在储水箱内,生产时,根据进口含水率a 1 、出口设定含水率a 2 、物料流量Lkg/h和加水系数k,还有采集到的出口实际含水率a 22 的情况,中央控制器将各项信息处理计算分析,再通过工业以太网将反馈加水量信息发送给螺杆泵和气动切断阀,控制气动切断阀打开,调整螺杆泵的变频器频率,使其满足反馈加水量,同时根据流量计实时采集、监控,然后将实时加水量反馈至中央控制器中,当实际加水量与反馈加水量数值产生偏差时,通过中央控制器调整螺杆泵的变频器频率,进一步调整加水量,保证加水量的精度。
同时,高压蒸汽通过引射蒸汽管路进行水汽分离,使干燥的蒸汽进入后续工序,引射蒸汽的作用是使生产用水雾化,提高水分施加的均匀性。然后手动调整减压阀进行减压,观察压力表,使其达到生产工艺要求的压力值,再通过压力传感器实时监控引射蒸汽管路压力,当压力达不到工艺要求时,通过中央控制器控制气动薄膜调节阀进行实时调整,使其满足所需引射压力;
其中,进口含水率a 1 和出口实际含水率a 2 的数据,由松散回潮机设于滚筒前室和后室的红外水分仪读取;烟叶流量L数据由松散回潮机前室的电子皮带秤读取;
通过上述的方式,按需控制,完成松散回潮滚筒后室三段式加水,使得松散回潮滚筒后室出料口烟叶出口实际含水率a 22与后室出口设定含水率a 2 相一致。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (2)
1.一种用于松散回潮滚筒后室三段式加水控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
A:首先,根据设定的松散回潮滚筒的物料流量L kg/h和松散回潮滚筒的后室出口设定含水率a 2 ,再通过松散回潮滚筒的前室采集到的进口含水率a 1 ,利用公式(1)计算出此批烟叶的总加水量为M kg;
公式(1):M kg=(a 1 - a 2 )×L kg/h
B:设定后室加水量/前室加水量比例为1:5,即加水系数k=1/6,计算得出前室的加水量为m 1 kg,后室的加水量为m 2 kg;
C:中央控制器将计算得到的前室的加水量和后室的加水量信息分别发送给前室加水系统和后室加水系统;
D:利用设于后室出料口端的烟叶水分采集机构实时采集后室出料口的烟叶出口实际含水率a 22,根据采集的后室出料口烟叶出口实际含水率a 22与设定的松散回潮滚筒的后室出口设定含水率a 2 进行比较,将松散回潮滚筒的后室出口含水率分为三个阶段:
(1):当出口实际含水率a 22:a 22<(a 2-0.1%)时,设为定量加水模式;
(2):当出口实际含水率a 22:(a 2-0.1%)<a 22<(a 2+0.3%)时,设为动态加水模式;
(3):当出口实际含水率a 22:a 22>(a 2+0.3%)时,设为零加水模式;
E:当出口实际含水率a 22为定量加水模式时,根据进口含水率a 1 、出口设定含水率a 2 、物料流量L kg/h和加水系数k,按照公式(2)计算得出后室的反馈加水量为M 2 kg:
反馈加水量M 2 =(出口设定含水率a 2-进口含水率a 1)×烟叶流量L×加水系数k (2);
F:当出口实际含水率a 22为动态加水模式时,根据进口含水率a1、出口设定含水率a2、物料流量L kg/h和加水系数k,按照公式(3)计算得出后室的反馈加水量为M2kg:
反馈加水量M 2 =[(出口设定含水率a 2-进口含水率a 1)×烟叶流量L +(出口设定含水率a 2-出口实际含水率a 22)×烟叶流量L]×加水系数k (3);
G:当出口实际含水率a 22为零加水模式时,反馈加水量M 2 =0;
H:针对步骤E、F和G的情况,中央控制器再通过工业以太网将反馈加水量信息发送给螺杆泵和气动切断阀,控制气动切断阀打开,调整螺杆泵的变频器频率,使其满足反馈加水量,同时根据流量计实时采集、监控,然后将实时加水量反馈至中央控制器中,当实际加水量与反馈加水量数值产生偏差时,通过中央控制器调整螺杆泵的变频器频率,进一步调整加水量,保证加水量的精度;
同时,高压蒸汽通过引射蒸汽管路进行水汽分离,使干燥的蒸汽进入后续工序,然后手动调整减压阀进行减压,观察压力表,使其达到生产工艺要求的压力值,再通过压力传感器实时监控引射蒸汽管路压力,当压力达不到工艺要求时,通过中央控制器控制气动薄膜调节阀进行实时调整,使其满足所需引射压力;
通过上述的方式,根据步骤E、F和G的情况,按需控制,完成松散回潮滚筒后室三段式加水,使得松散回潮滚筒后室出料口烟叶出口实际含水率a 22与后室出口设定含水率a 2 相一致。
2.根据权利要求1所述的用于松散回潮滚筒后室三段式加水控制方法,其特征在于:所述的步骤H中的螺杆泵上并联有手动微调针阀,通过手动调整手动微调针阀,实时稳定后室水量供给系统压力,保证供水管路内水压稳定。
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