CN108549429A - 一种松散回潮滚筒工艺气温度控制方法 - Google Patents

一种松散回潮滚筒工艺气温度控制方法 Download PDF

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Abstract

一种松散回潮滚筒工艺气温度控制方法，其方法步骤如下：首先设定滚筒的工艺气温度值、加水量标准值和加水量采集周期分别为SP、d和T，然后检测滚筒的工艺气温度实时值和加水量瞬时值分别为PV和dn；将PV与SP进行实时比较，经温度PID控制器运算实时输出蒸汽定位阀开度y1；根据设定的加水量采集周期T，计算加水量瞬时值dn与上一周期加水量dn‑1的差值，经加水量补偿模块运算实时输出用于补偿的蒸汽定位阀开度y水；最后计算出蒸汽阀门开度设定值y并输出给蒸汽阀门定位器，用于控制蒸汽的喷入量。该方法可对烟块加水量变化进行预判，能提前调节蒸汽定位阀开度，快速消除加水量对工艺气温度的影响，降低工艺气温度的波动幅度。

Description

一种松散回潮滚筒工艺气温度控制方法
技术领域
本发明属于烟草加工领域，具体涉及一种烟草制丝生产工艺控制方法，特别涉及一种松散回潮滚筒工艺气温度控制方法。
背景技术
在烟草制丝工艺中，松散回潮属于第一道加工工序，松散回潮滚筒通过加水、加蒸汽对烟块进行松散和增温增湿，同时去除烟叶杂气。在滚筒循环的热风为工艺气，其温度控制的稳定性对烟块松散效果、卷烟感官质量有着重要影响。目前，松散回潮滚筒工艺气温度采用PID控制方式，通过比较温度的实时值与设定值的差值来调节输出蒸汽阀门的开度，以实现闭环控制。同时，为保证出口烟叶水分的稳定性，滚筒在松散烟块的过程中会实时比较水分的瞬时值与设定值来进行加水量的PID控制调节，由于受到来料烟叶含水率变化的影响，加水量波动范围在200L/h-300L/h。然而，滚筒所加的水基本是常温，与工艺气温度存在较大差值，水经压缩空气或蒸汽引射直接喷入滚筒，加水量的突然增大或减小将直接导致工艺气温度的上下波动。此时，通过PID调节蒸汽阀门开度来实现对工艺气温度波动的反馈响应，该工艺气温度控制方法未能提前对加水量变化做出判断，明显存在着滞后性。
中国专利2017年1月24日公开了一种公开号为CN1899136A的专利-一种润叶回潮处温度的两级控制方法，该方法是采用两级串联PID控制蒸汽阀门开度；中国专利2015年3月25日公开了一种公开号为CN104432453A的专利-一种滚筒热风温度的控制方法，该方法是取蒸汽阀门开度中间值做为初始值，从而减小蒸汽阀门的调整幅度；中国专利2016年12月28日公开了一种公开号为CN205837872U的专利-一种烟草用叶丝加料机热风管道温度控制装置，该装置通过电动比例三通阀调节蒸汽与冷风的比例，从而控制加料机热风管道内的温度。上述控制方法和装置均未解决加水量对工艺气温度的影响，蒸汽阀门开度控制仍然存在滞后性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种松散回潮滚筒工艺气温度控制方法，该方法可对烟块加水量变化进行预判，能提前调节蒸汽定位阀开度，能快速消除加水量对工艺气温度的影响，降低工艺气温度的波动幅度，有效稳定烟块的松散回潮过程。
为实现上述目的，一种松散回潮滚筒工艺气温度控制方法，包括如下步骤：
一种松散回潮滚筒工艺气温度控制方法，包括如下步骤：
A：设定配方参数，即根据工艺标准要求，设定滚筒的工艺气温度值为SP，加水量标准值为d，加水量采集周期为T；
B：采集实时数据，通过温度传感器检测滚筒的工艺气温度实时值PV，通过电磁流量计检测加水量瞬时值dn；
C：将工艺气温度实时值PV与工艺气温度设定值SP进行实时比较，经温度PID控制器运算实时输出蒸汽定位阀开度y1；
D：根据设定的加水量采集周期T，记录存储加水量瞬时值dn，计算加水量瞬时值dn与上一周期加水量dn-1的差值，经加水量补偿模块运算实时输出用于补偿的蒸汽定位阀开度y水，计算公式：y水＝k1*(dn-dn-1)/d；所述k1和T均为经验值，根据设备情况和工艺要求进行整定；
E：根据公式：y＝y1+y水，计算出蒸汽阀门开度设定值y并输出给蒸汽阀门定位器，用于控制蒸汽的喷入量；
F：根据周期T记录存储加水量瞬时值dn，计算当前生产批次的加水量平均值，赋值给相同牌号下一批次的加水量标准值d。
优选的，所述用于补偿的蒸汽定位阀开度y水为-0.05～0.05。
优选的，所述蒸汽定位阀开度y1为0～1。
优选的，所述蒸汽阀门开度设定值y为0～1。
与现有技术方案相比，本发明在传统PID控制的基础上，通过引入对加水量变化的误差补偿，来计算蒸汽阀门开度设定值，用于修正传统PID控制的输出值。本发明结合了PID控制和误差补偿的优点，既具有PID闭环控制精度高、稳定性好的特点，又具有对烟块加水量变化的预判性，能提前调节蒸汽定位阀开度。本发明能够快速、精确调节工艺气温度，较好的改善松散回潮滚筒工艺气温度控制的滞后性现象，降低工艺气温度的波动幅度，有效稳定烟块的松散回潮过程。本发明易于电控程序的设计和实现，也适合在其他制丝工序滚筒的温度控制中应用。
附图说明
图1为本发明松散回潮滚筒设备结构示意图；
图2为本发明的工艺气温度控制原理图；
图3为现有控制方式的松散回潮滚筒工艺气温度趋势图；
图4为本发明控制方式的松散回潮滚筒工艺气温度趋势图。
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，生产时，蒸汽通过阀门定位器从滚筒前端喷入，在滚筒内形成对烟块松散、加热的工艺气，再从滚筒后端经循环风机和管道进行循环。将温度传感器检测的工艺气瞬时值与设定值比较，通过蒸汽阀门定位器调节阀门开度，控制蒸汽喷入量，以实现调控工艺气温度的目的。水由蒸汽引射经喷嘴从滚筒前端喷入，加水量通过电磁流量计检测。
如图2所示，本发明首先设定滚筒的工艺气温度值、加水量标准值和加水量采集周期分别为SP、d和T，然后检测滚筒的工艺气温度实时值和加水量瞬时值分别为PV和dn；将PV与SP进行实时比较，经温度PID控制器运算实时输出蒸汽定位阀开度y1；根据设定的加水量采集周期T，计算加水量瞬时值dn与上一周期加水量dn-1的差值，经加水量补偿模块运算实时输出用于补偿的蒸汽定位阀开度y水；最后计算出蒸汽阀门开度设定值y并输出给蒸汽阀门定位器，用于控制蒸汽的喷入量。
实施例1：
本实例牌号a产品松散回潮工序的工艺要求为：工艺气温度为70℃，根据设备情况和工艺要求，整定加水量采集周期T值为15秒，k1值为0.1。
设定y水的补偿上下限范围为-0.05～0.05，y1的范围为0～1，y的范围为0～1，对应的蒸汽阀门开度范围为0～100％。
经过本方法计算得出的上一批次牌号a的加水量平均值为200L/h，作为当前批次加水量标准值d。
实施例具体步骤如下：
A：设定配方参数，即根据工艺标准要求，设定滚筒的工艺气温度值SP为70℃，加水量标准值d为200L/h，加水量采集周期T为15秒；
B：采集实时数据，通过温度传感器检测滚筒的工艺气温度实时值PV为68℃，通过电磁流量计检测加水量瞬时值dn＝210L/h，上一周期加水量dn-1＝206L/h；
C：将工艺气温度实时值68℃与工艺气温度设定值为70℃进行实时比较，经温度PID控制器运算实时输出蒸汽定位阀开度y1为0.65；
D：系统每15秒记录存储一次加水量瞬时值dn，计算加水量瞬时值210L/h与上一周期加水量206L/h的差值，经加水量补偿模块运算实时输出用于补偿的蒸汽定位阀开度y水，计算y水＝k*(dn-dn-1)/d＝0.1*(210-206)/200＝0.002，即用于补偿的y水＝0.002；
E：根据公式：y＝y1+y水，计算得出蒸汽阀门开度设定值y为0.652并输出给蒸汽阀门定位器，对应的蒸汽阀门开度为65.2％；
F:生产结束后，系统根据每15秒记录存储的加水量瞬时值dn，计算当前生产批次牌号a的加水量平均值为204L/h，自动赋值给牌号a下一批次的加水量标准值d。
实施例2：
下一批次牌号a生产时，加水量标准值d为204L/h。
当工艺气温度实时值PV＝72℃，PID控制器实时输出y1＝0.62。
当前周期的加水量瞬时值dn＝200L/h，上一周期加水量dn-1＝210L/h。
计算当前用于补偿的蒸汽定位阀开度y水＝k*(dn-dn-1)/d＝0.1*(200-210)/204＝-0.0049，即用于补偿的y水＝-0.0049，计算当前蒸汽阀门开度设定值y＝0.6151，输出给蒸汽阀门定位器，对应的蒸汽阀门开度为61.51％。
进入下一周期时，当工艺气温度实时值PV＝71℃，PID控制器实时输出y1＝0.615。
当前周期的加水量瞬时值dn＝206L/h，上一周期加水量dn-1＝200L/h。
计算当前y水＝k*(dn-dn-1)/d＝0.1*(206-200)/204＝0.0029，即用于补偿的y水＝0.0029，计算当前蒸汽阀门开度设定值y＝0.6129，输出给蒸汽阀门定位器，对应的蒸汽阀门开度为61.29％。
生产结束后，系统计算当前生产批次牌号a的加水量平均值为203L/h，自动赋值给牌号a下一批次的加水量标准值d。
本实施例的PID算法、加水量补偿算法均通过可编程逻辑控制器PLC实现。
本实施例试验环境为每个生产批次时间在50分钟左右，数据采集分析周期为15秒，即每个生产批次采集的有效数据约为200个。
从图3、图4中比较得出，使用本发明控制的松散回潮滚筒工艺气温度趋势图比原有的控制方式，温度波动幅度减弱，变化趋势明显平稳，本发明方法的控制效果显著。

Claims (4)

1.一种松散回潮滚筒工艺气温度控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
A：设定配方参数，即根据工艺标准要求，设定滚筒的工艺气温度值为SP，加水量标准值为d，加水量采集周期为T；
B：采集实时数据，通过温度传感器检测滚筒的工艺气温度实时值PV，通过电磁流量计检测加水量瞬时值dn；
C：将工艺气温度实时值PV与工艺气温度设定值SP进行实时比较，经温度PID控制器运算实时输出蒸汽定位阀开度y1；
D：根据设定的加水量采集周期T，记录存储加水量瞬时值dn，计算加水量瞬时值dn与上一周期加水量dn-1的差值，经加水量补偿模块运算实时输出用于补偿的蒸汽定位阀开度y水，计算公式：y水＝k1*(dn-dn-1)/d；所述k1和T均为经验值，根据设备情况和工艺要求进行整定；
E：根据公式：y＝y1+y水，计算出蒸汽阀门开度设定值y并输出给蒸汽阀门定位器，用于控制蒸汽的喷入量；
F：根据周期T记录存储加水量瞬时值dn，计算当前生产批次的加水量平均值，赋值给相同牌号下一批次的加水量标准值d。
2.根据权利要求1所述的一种松散回潮滚筒工艺气温度控制方法，其特征在于：所述用于补偿的蒸汽定位阀开度y水为-0.05～0.05。
3.根据权利要求1或2所述的一种松散回潮滚筒工艺气温度控制方法，其特征在于：所述蒸汽定位阀开度y1为0～1。
4.根据权利要求1或2所述的一种松散回潮滚筒工艺气温度控制方法，其特征在于：所述蒸汽阀门开度设定值y为0～1。
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