CN109998141B

CN109998141B - 一种烘丝机出口水分的控制方法

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Publication number: CN109998141B
Application number: CN201910363664.7A
Authority: CN
Inventors: 李贵川; 袁洪流; 张文; 惠建权; 杨盛刚; 黄正虹; 王敏; 黄新民; 丁根胜; 李永青; 杨超; 万里兴; 穆林; 陶世春; 刘舒畅
Original assignee: China Tobacco Guizhou Industrial Co Ltd
Current assignee: China Tobacco Guizhou Industrial Co Ltd
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2022-08-30
Anticipated expiration: 2039-04-30
Also published as: CN109998141A

Abstract

本发明公开了一种烘丝机出口水分的控制方法，通过在同一叶丝流量下，取多组烟丝样品使用烘箱法检测计算水分平均增加量，从而获取不同蒸汽工作压力下对应的水分增加量。然后以叶丝流量、来料水分、蒸汽工作压力、水分增加、出口水分建立的数学模型为基础，代入不同来料水分取得对应的脱水量，生产控制过程中，以上述方法确定的水分增加和脱水量作为配方库设定值，精准控制烘丝的出口水分。

Description

一种烘丝机出口水分的控制方法

技术领域

本发明属于烟草行业中的制丝技术领域，具体涉及制丝过程中KLD-2烘丝机出口水分的控制方法。

背景技术

KLD-2为德国毫尼公司生产的蒸汽加热滚筒式烘丝机，因设备体积小、运行稳定、控制能力强、造碎低等特点，被烟草制造行业广泛使用。

KLD-2的工作原理是：一定流量的蒸汽通过筒体薄板内壁，蒸汽在蒸汽道中凝结使热量有效的传导给薄板至烟丝上，同时，风机将环境空气送入蒸汽加热的热交换器产生的热风，流过滚筒期间，通过对流方式将热量传递给烟丝并带走水分，使烟丝达到均匀干燥、均匀加热和填充力均匀的增加，以及恒定的出口水分和温度。

KLD-2烘丝滚筒直径有800mm、1100mm、1440mm、1650mm、1900mm和2200mm六个规格，无论哪个规格的滚筒，其控制软件为“固定筒温”控制模式或“固定风温”控制模式，烟草企业可根据自己需求选择其一。

“固定筒温”控制模式是指：筒体温度设定值固定，自动调节风温、风速来实现脱水。“固定筒温”控制模式对批内和批间来料水分的稳定性要求极高，自动调节范围小，因而在国内的大多企业没有采用“固定筒温”控制模式。

“固定风温”控制模式：热风温度设定值固定，自动调节筒温、风速来实现脱水。“固定风温”控制模式对批内和批间来料水分稳定性的要求没有“固定筒温”控制模式的要求那么高，自动调节的范围比较大，在国内烟草行业中，90％以上的企业均采用“固定风温”控制模式。

对于“固定风温”控制模式下的KLD-2烘丝机，为便于生产过程的控制，品牌经过多批次生产后，确定在稳定状态下最优的相关参数并建立“配方”库，后续生产时均按所建“配方”组织生产。因受加料出口水分、加料出口温度、贮叶时间、贮叶环境等因素的影响，烘前来料水分并非固定值，在生产过程中，当批间来料水分波动时，需要操作人员依靠经验对配方库中的关键参数进行修正。

在KLD-2烘丝机“配方”库中，主要与烘丝出口水分稳定性相关的参数包括“水分增加”、“干燥机温度标准工作点(简称“筒体温度”)、“热风温度额定值”(简称“热风温度”)、“除水标准工作点”(也称“脱水量”)、“蒸汽压力额定值”、“卸出罩压力额定值”(简称“罩压力”)、“干燥机出口处水分额定值”(即“烘丝出口水分”)等参数。其中，“筒体温度”、“热风温度”、“蒸汽压力额定值”、“罩压力”、“烘丝出口水分”为自动调节或品牌标准中规定值，在配方库中确定后就不再更改。而“水分增加”和“脱水量”参数则不同，“水分增加”是烟丝通过HT增温增湿机或SIROX膨胀单元时，蒸汽加热烟丝出现水分的增加，施加不同的蒸汽流量(或蒸汽压力)，水分增加的量是不同的，需检测获得。通常同台设备流量不变的情况下，一定蒸汽工作压力有一个相对应的水分增加量；“脱水量”参数与来料水分、水分增加和烘丝出口水分设定值相关联，需进行计算获得。

“水分增加”和“脱水量”参数与筒体温度一样重要。因“水分增加”参数参与“脱水量”的计算，“水分增加”设置的准确性会直接影响到“脱水量”的计算结果。在设备控制中，KLD-2烘丝机上的计算机根据设置的“脱水量”参数和实际出口水分，自动调节蒸汽施加量，即筒体温度的调节，并计算时时的“脱水量”跟踪值。在实际生产过程中，当“脱水量”参数设定值小于实际脱水量时，初始烘丝出口水分显示值上升速度快，且会出现“冒头”现象(注明：冒头是指跟踪曲线突然超高的现象)，设定值与实际值偏离越大，“冒头”越明显，“冒头”的时间也越长。“脱水量”参数设定值大于实际脱水量时，初始烘丝出口水分显示值上升速度减缓，往往在低于出口水分设定值的某一值上停滞不前，设定值与实际值偏离越大，初始出口水分上升阶段的时间越长，干头的现象越明显。从中可以看出：“水分增加”和“脱水量”设置准确与否，直接影响烘丝机上的自动调节速度，最终影响到烘丝出口水分的稳定性。

当前人工控制“水分增加”和“脱水量”参数的方法有两种：一种是查找历史记录的数据对设定值进行修正，另一种是借鉴计算机显示屏上显示的跟踪值对参数设定值进行修正。这两种方法都存在弊端，一是它是基于出口水分出现异常后再进行的调整，调整滞后，二是调整的时间比较长，加之参数调整后出口水分滞后约有5分钟的时间，是否调整到位并不确定，必须对出口水分进行时时观察，这种方法对烘丝出口水分的精准控制是极其不利的。因此，快速准确获取“水分增加”和“脱水量”参数，是KLD-2烘丝机出口水分精准控制的关键所在。

发明内容

本发明旨在针对KLD-2烘丝机，提供一种烘丝机出口水分的控制方法，快速获得“水分增加”和“脱水量”的准确参数，以达到精准控制烘丝出口水分的目的。

为了解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

一种烘丝机前水分增加参数的确定方法，包括以下步骤：

步骤一，设计HT或SIROX一系列呈梯度分布的蒸汽工作压力；

步骤二，在叶丝流量相同的条件下，分别获取步骤一中HT或SIROX一系列蒸汽工作压力对应的烟丝样品；

步骤三，针对步骤二中获得的烟丝样品测量水分增加，得到HT或SIROX蒸汽工作压力与水分增加的对应关系。

优选的，所述步骤一中，蒸汽工作压力为HT或SIROX常用工作压力；所述步骤二中，烟丝样品的取样位置为电子秤在线水分仪探头处和HT或SIROX出口处，每个蒸汽工作压力取样数量大于两个；所述步骤三中，采用烘箱法测量水分增加，取多个烟丝样品的平均值作为最终水分增加。

进一步，要求所述电子秤在线水分仪的显示值与来料水分的实测值偏差≤±0.3％。

一种烘丝机脱水量参数的确定方法，包括以下步骤：

步骤一，建立脱水量与叶丝流量、来料水分、HT或SIROX蒸汽工作压力、HT或SIROX水分增加、出口水分的数学模型；

步骤二，确定叶丝流量、来料水分、HT或SIROX蒸汽工作压力、HT或SIROX水分增加、出口水分的取值；

步骤三，保持叶丝流量、蒸汽工作压力、HT或SIROX水分增加和出口水分取值为常量并代入步骤一中建立的数学模型，获得不同来料水分与脱水量的数值对应关系。

作为一种选择，所述烘丝机脱水量参数确定方法步骤一中的数学模型为：

L＝A×(1-H1)×((H1+△Hn)/(1-H1-△Hn)-H3/(1-H3))，其中：L为脱水量；

A为叶丝流量；H1为来料水分；Hn为水分增加；H3为出口水分。

进一步，所述步骤二中，来料水分的取值为以该品牌历史来料水分均值或来料水分预测值为中心值的一系列等差数列。

进一步，所述步骤二中，HT或SIROX蒸汽工作压力和出口水分的取值来自品牌标准设定值，HT或SIROX水分增加的取值根据HT或SIROX蒸汽工作压力按照前述烘丝机前水分增加参数的确定方法确定。

进一步，所述步骤三中，建立以叶丝流量、来料水分、HT或SIROX蒸汽工作压力、HT或SIROX水分增加、出口水分和脱水量为表头的不同来料水分与脱水量对应关系的表格。

一种烘丝机出口水分的控制方法，采用前述烘丝机前水分增加参数确定方法确定的水分增加，以及前述烘丝机脱水量确定方法确定的脱水量作为烘丝机的设定参数。

进一步，烘丝机出口水分的控制方法包括以下步骤：

步骤一，以烟丝通过HT或SIROX前的电子秤时在线水分仪的稳定显示值作为来料水分；

步骤二，根据步骤一中的来料水分查询按照前述烘丝机前水分增加参数确定方法获得的表格，获取相应的脱水量；

步骤三，将来料水分和脱水量输入烘丝机的配方库中。

与现有调整控制方法相比，由于“水分增加”和“脱水量”参数的提前预算，KLD-2烘丝机从待机状态转换到生产状态期间，就可以通过查表获得准确的参数值。

本发明的优势主要表现在以下五个方面：

第一，KLD-2烘丝机出口水分仪显示从0快速平稳的达到设定值，并在设定值±0.2％范围波动；

第二，杜绝了“冒头”或显示值上升速度过慢或停滞不前的问题；

第三，烘丝过程基本不再调整参数，KLD-2烘丝机上的计算机自动进行修正就能达到出口水分的精准控制；

第四，烘丝出口水分稳定性得到明显提升，按常规的操作模式，烘丝出口水分标准偏差通常在0.12％～0.18％之间，而在贵定卷烟厂的四个品牌生产中，烘丝出口水分标准偏差分别是0.11％、0.08％、0.09％和0.08％，如果批量生产后，效果还会更加明显；

第五，烘丝出口干头量[出口水分显示值低于(设定值-2.5％)]的明显降低，常规的操作模式的干头量一般都在15kg以上，而应用本技术，干头量均在10kg左右。

附图说明

图1是本发明中KLD-2烘丝工序如流程图；

图2是本发明中水分增加参数确定方法的流程图；

图3是本发明中脱水量参数确定方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述。

如图1所示，为KLD-2烘丝工序如流程，图中

代表在线水分仪，A为叶丝流量，H0为烘箱法检测来料水分，H1为在线水分仪显示来料水分，H2为烘箱法检测HT或SIROX出口水分，H3为烘丝机出口水分设定值，△H代表水分增加,即△H＝H2-H0。

以下将分别介绍关于烘丝机水分增加参数和脱水量参数的确定方法：

一、确定“水分增加”量，其流程如图2所示。

1、设计HT或SIROX所需的蒸汽工作压力梯度,常用的蒸汽工作压力如表一所示：

表一蒸汽工作压力的梯度设计

(注：根据烘丝工序批间来料水分的波动大小，设计蒸汽工作压力的梯度间隔可放大，也可缩小)

2、在叶丝流量A的条件下，测试并记录物料从电子秤上端在线水分仪探头处至HT或SIROX出口处通过的时间，以秒为单位。

3、取样：批次生产过程中，在叶丝流量A满足品牌设计要求条件下，可任选一个品牌，按蒸汽工作压力的梯度设计，调整HT或SIROX蒸汽工作压力值，然后在电子秤在线水分仪探头处和HT或SIROX出口处一一对应取样，每个蒸汽工作压力各取5组样。样品用烘箱法检测，计算水分平均增加量。如表二所示。

表二水分增加(△Hn)测试记录

注明：1)平均值(H2-H0)为HT或SIROX在某一蒸汽工作压力(i)状态下的水分增加量△Hi。

2)“i”包含表一中设计的所有蒸汽工作压力。

4、通过第“3”步骤，对表一涉及的所有蒸汽工作压力进行测试统计，获得不同蒸汽工作压力的水分增加量△Hi，如表三所示：

表三不同蒸汽工作压力水分增加量(叶丝流量：A kg/h)

(注明：①表三的检测结果，适用于该条生产线烘丝工序叶丝流量＝A的所有品牌。②当蒸汽质量发生变化时，需进行从新测试。)

5、根据配方参数中HT或SIROX设置的蒸汽工作压力值或品牌所需的蒸汽工作压力要求，查表三，预先将蒸汽工作压力值对应的“水分增加”值设置在配方库中。二、“脱水量”的计算，其流程如图3所示。

1、根据KLD-2烘丝工序品牌历史来料水分均值或来料水分预测值为中心值

对HT或SIROX来料水分可能的范围进行预估计，记：

或

2、根据品牌标准要求：

1)获取烘丝出口水分设定值H3；

2)品牌在HT或SIROX所需的蒸汽工作压力查表三得到“水分增加”△Hn值；

3、脱水量的计算公式为：

脱水量L(kg/h)＝A*(1-H1)*((H1+△Hn)/(1-H1-△Hn)-H3/(1-H3))

(注明：公式中：A*(1-H1)为干物质烟丝)

4、在Excel中列表，输入叶丝流量、来料水分、蒸汽工作压力、水分增加、出口水分设定值的具体数值，然后在“脱水量”单元输入脱水量的计算公式(同时设定好公式中变量在表格中的引用关系，利用Excel自动填充功能)，计算预测的来料水分

或

范围的脱水量，按0.1％的梯度进行计算，如表四所示：

表四预测来料水分与脱水量的计算

(注明：为便于计算，H1、△Hn、H3需用小数取代百分数。如H1＝20.5％，在表中填写为0.205)

5、确定电子皮带秤上的在线水分仪显示的准确性，显示(H1)与实测(H0)误差要求在±0.3％范围，误差越小，计算获得的脱水量越准确，此时可视为H0≈H1。

三、生产控制

1、烟丝通过HT或SIROX前的电子皮带秤，在线水分仪探头照到烟丝后，约二十秒左右，显示值从0达到一个最高值并处于相对稳定状态，这时的显示值则视为烟丝来料水分H1。

2、操作人员获取显示的来料水分值后，立即查表四，得到具体的脱水量(注明：此时烟丝还未进入或刚进入烘丝滚筒内)。

3、将得到的数值输入到配方库中，得到较为准确的脱水量参数。这时KLD-2烘丝机正由待机状态转换成生产工作状态。

4、KLD-2烘丝机上的计算机根据设定参数，快速进行自动调节，正常情况下无需人为再进行干预。

以下以本发明应用于贵州中烟工业有限责任公司贵定卷烟厂的生产控制为例。

贵定卷烟厂制丝线生产能力为3500kg/h，而烘丝工序设计的生产能力A＝3800kg/h。

在工艺验证前，按照品牌的要求，先对SIROX蒸汽工作压力区间范围进行了初步设计：

SIROX蒸汽工作压力(bar)

2.0

2.2

2.4

2.8

3.0

选择采用“黄果树(yy)”品牌进行本发明的控制方法验证。

经测试：烟丝从烘丝工序电子秤上端的在线水分仪探头至SIROX出口所需时间为17秒。

“黄果树(yy)”在烘丝过程中，调整SIROX蒸汽工作压力，并用秒表卡时一一对应取样，用烘箱法检测水分后获得“水分增加”参数如下：

SIROX蒸汽工作压力(bar)	2.0	2.2	2.4	2.8	3.0
						水分增加△Hn(％)	2.5	2.7	2.9	3.3	3.5

对贵定卷烟厂拟定“黄果树(xx)”品牌转移方案，其中：加料出口水分设计值21.5％，烘丝工序流量A＝3800kg/h，烘丝出口水分设定值H3＝12.9％，筒体温度设计为145±3℃，热风温度100℃，烘丝前SIROX蒸汽工作压力设计值2.4bar(其余参数略)。

在工艺验证期间，“黄果树(yy)”品牌的在线水分仪通道已校准准确，因而“黄果树(xx)”品牌在线水分仪通道用“黄果树(yy)”通道进行了复制。

根据在工艺验证时，“黄果树(yy)”品牌从加料后至烘丝前电子秤处的水分损失量约为1.5％进行估算，如果“黄果树(xx)”在线水分仪通道显示准确的话，烘丝工序来料水分

但因烟叶等级、产地、贮叶时间、在线水分仪准确性等因素，来料水分估算的20.0％并没有把握，于是以20.0％为中心值，以±1.0％为范围，对“脱水量”参数进行了预先测算如下。

正式在贵定卷烟厂进行“黄果树(xx)”品牌的转移放样。

制叶过程：加料出口水分显示平均值21.53％，烘箱法比对实测值21.59％，在线水分仪显示误差为-0.06％，水分仪通道显示较为准确，基本推断烘丝工序复制的水分仪通道的准确性。

切丝后的烟丝经过电子皮带秤时，在线水分仪显示定格在20.1％～20.2％之间，于是查表获得脱水量为457kg/h～462kg/h范围，折中后将460kg/h输入到配方库中的脱水量参数中。

从KLD-2烘丝机上计算机自动调整的“脱水量”参数464kg/h来看，在配方库中设置的计算值460kg/h差异不大且较为接近。整批生产的设定一次到位，烘丝出口水分稳定，出口水分标偏0.11％。

同样的，后续在贵定卷烟厂转移的四个品牌，采用本技术，烘丝出口水分标准偏差分别为0.11％、0.08％、0.09％和0.08％，效果较为显著。

Claims

1.一种烘丝机脱水量参数的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述步骤一中的数学模型为：

L＝A×(1-H1)×((H1+△Hn)/(1-H1-△Hn)-H3/(1-H3))，其中：

L为脱水量；

A为叶丝流量；

H1为来料水分；

△Hn为HT或SIROX水分增加；

H3为出口水分；

2.根据权利要求1所述的烘丝机脱水量参数的确定方法，其特征在于：

所述步骤二中，来料水分的取值为以品牌历史来料水分均值或来料水分预测值为中心值的一系列等差数列。

3.根据权利要求1所述的烘丝机脱水量参数的确定方法，其特征在于：

所述步骤二中，HT或SIROX蒸汽工作压力和出口水分的取值来自品牌标准设定值，HT或SIROX水分增加的取值根据蒸汽工作压力按照以下方法确定，包括以下步骤：

步骤一，设计HT或SIROX一系列呈梯度分布的蒸汽工作压力；

4.根据权利要求1所述的烘丝机脱水量参数的确定方法，其特征在于：

步骤一，设计HT或SIROX一系列呈梯度分布的蒸汽工作压力，蒸汽工作压力为HT或SIROX常用工作压力；

步骤二，在叶丝流量相同的条件下，分别获取步骤一中HT或SIROX一系列蒸汽工作压力对应的烟丝样品，烟丝样品的取样位置为电子秤在线水分仪探头处和HT或SIROX出口处，每个蒸汽工作压力取样数量大于两个；

步骤三，针对步骤二中获得的烟丝样品测量水分增加，得到HT或SIROX蒸汽工作压力与水分增加的对应关系，采用烘箱法测量HT或SIROX水分增加，取多个烟丝样品的平均值作为最终HT或SIROX水分增加。

5.根据权利要求1所述的烘丝机脱水量参数的确定方法，其特征在于：所述步骤三中，建立以叶丝流量、来料水分、HT或SIROX蒸汽工作压力、HT或SIROX水分增加、出口水分和脱水量为表头的不同来料水分与脱水量对应关系的表格。

6.一种烘丝机出口水分的控制方法，其特征在于：

采用权利要求1中确定的脱水量作为烘丝机的设定参数；

采用以下方法确定HT或SIROX水分增加，包括以下步骤，

步骤一，设计HT或SIROX一系列呈梯度分布的蒸汽工作压力；

7.一种烘丝机出口水分的控制方法，其特征在于：

采用权利要求1中确定的脱水量作为烘丝机的设定参数；

采用以下方法确定HT或SIROX水分增加，包括以下步骤，

8.根据权利要求6或7所述的烘丝机出口水分的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤二，根据步骤一中的来料水分查询按照权利要求5获得的表格，获取相应的脱水量；

步骤三，将来料水分和脱水量输入烘丝机的配方库中。