CN111227299B - 滤棒生产过程醋酸纤维和增塑剂在线连续检控系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种针对滤棒在线生产过程的实时检测单支滤棒的醋酸纤维和增塑剂重量的系统及其方法，该方法包括以下步骤：计算该批次生产时单支滤棒中成型纸和胶水的重量；第一液体含量检测传感器检测到醋酸纤维丝束的液体含量为m1％，滤棒条接续进入第二液体含量检测传感器，第二液体含量检测传感器检测滤棒条的液体含量为m2％；增塑剂含量m2％‑m1％＝m3％；滤棒条经过重量传感器，得到单位长度的滤棒条重量w，此重量包含增塑剂w1，醋酸纤维丝束净重w2以及胶水和成型纸的重量w3；计算单位长度滤棒条内的增塑剂重量w1＝w*m3％；根据滤棒规格：L个单位长度，进而可以在线计算出单支滤棒的增塑剂重量。

Description

滤棒生产过程醋酸纤维和增塑剂在线连续检控系统和方法

技术领域

本发明涉及烟草行业滤棒成型机滤棒生产过程单支醋酸纤维和增塑剂在线连续检控的系统和方法。

背景技术

1)在国内外烟草行业，滤棒成型工艺是组成整个卷烟制作工艺的一个很重要的组成部分。滤棒的主要成分包括：醋酸纤维丝束、增塑剂、成型纸及胶水。滤棒工艺主要包括：开松并加增塑剂过程(丝束开包和定位、丝束提取、开松、添加增塑剂)、成型过程(丝束条成型、上粘胶剂、卷制、上搭口胶)以及输出过程(切断、输送、装盘、固化)。这其中，开松的环节的作用和工艺任务是：1)获得良好的开松及提供生产得率；2)稳定展幅；3)控制进入成型过程的丝束量并将其从增塑剂装置中输送至成型环节；添加增塑剂的主要作用和目的是增加滤棒硬度、弹性、改善滤棒的切割、复合以及搓接等加工性能，进而满足消费者的感官要求。因此，上述工艺环节的稳定性是滤棒工艺的关键节点之一，是滤棒物理指标稳定性的基础，也是烟草行业研究滤棒物理指标及其过程控制的主要着力点。

2)比如，就开松环节而言，业内有多批次专家就为有效控制滤棒成型过程中的质量波动,用不同规格的醋酸纤维丝束在滤棒成型机上进行了丝束开松比、螺纹辊压力、空气喷嘴压力及稳定辊压力对滤棒压降(吸阻)、重量和硬度指标稳定性的影响试验，当然也包括就不同醋酸纤维丝束的特性曲线等开展了大量的研究(如常纪恒等，滤棒成型工艺参数与质量稳定性的关系；王坤明等，KDF4_AF4成型机组醋酸纤丝束成型特性曲线分析；谭奇忠等，滤棒质量指标均值控制域的统计学研究；滤棒吸阻的调校方法，CN201110459830等)。从上述已公开的文献和技术中，可以得到以下基本现状：1)滤棒的吸阻与滤棒中纤维丝束重量成正相关；2)滤棒的成型纸及胶水基本较稳定，即滤棒约含成型纸和胶水的均值较为稳定，标准偏差(以下简称SD)值较小；3)单支滤棒中纤维丝束的重量无法在线检测，只能人工剥离称量，因此当滤棒的吸阻波动较大时，一般就是调整辊的速比和压力来调整开松量来实现纤维丝束的重量变化进而确保吸阻能够稳定在设计中心值附近。

3)另外一个方向，就是对增塑剂施加方式及施加量的研究。近年来，国内外烟草行业的成型机中的增塑剂添加方式装置，已经基本从原来的毛刷式更新到了现在的喷洒式，一般的技术方案，正如增塑剂定量喷洒装置(CN200920068158.7)。但是，由于该控制方式是属于开环控制，并不是完全的闭环式控制，因此在线增塑剂喷洒的量实际上是无法定量实时检测的。针对这一情况，在实际生产过程中依旧辅助以两种方式来检定，方法一：在线干湿棒取样测量法(卷烟滤棒增塑剂含量检测取样方法的研究与应用[J].中国高新技术企业,2013(05):46-48.)，该方法首先是将增塑剂喷洒系统装置关闭，取“干棒”(即无增塑剂的成型滤棒)，并将构成中除取样外的干棒要全部剔除，然后再将甘增塑剂喷洒系统装置打开，取“湿棒”。将湿棒的重量-干棒的重量再除以支数，即得到一批样品的添加量均值，再用于校准上述装置的开环标定量。显而易见的，这种方法的缺点是过程中都要人工一直干预、消耗浪费大、存在取样过程残次品流入下一工序的可能性。方法二，用气相色谱法来进行测定，色谱法的实验方式为：取样机稳定运行后的滤棒，得到滤棒后进行撕平摊开后放入密封的实验袋中，再放入色谱仪中，进行滤棒增塑剂的检测。时间大约为：15个小时。色谱法只能在实验室中进行，而且时间比较长，检测过程中对环境的要求比较严苛，所以无法在机台上(即在线生产过程)普及此技术(基于LC-MS/MS技术测定醋纤滤棒中三乙酸甘油酯含量的方法，CN201810946490.2；一种滤棒中三乙酸甘油酯的定量检测方法，CN201910369042.5)等。但是，上述2种主要的方法，均无法在线实时检测出增塑剂的施加量，自动控制更是无法谈起。

4)另外一个技术背景是，微波检测和核扫描的传感器技术在烟草行业应用已久，是卷接机组重量控制系统的核心传感器，其作用就是用来在线实时检测烟支的重量，进而卷烟机才实现了重量控制，该技术已有大量的文献报道(如：汪功明.基于微波检测技术的卷烟机烟支重量控制系统设计[J].食品与机械,2015,31(06):113-116.)，在此，基于微波或者或扫描器法的烟支重量控制系统作为烟草行业的公知，具体技术背景的细节不再展开。

随着技术的进步，微波检测技术在滤棒成型机工艺过程也开始得到在线应用，当前的主要应用是在2个方向：1)在线检测复合滤棒的缝隙，以保障产品质量，如一种用于复合滤棒的微波在线检测剔除方法-CN201210118327.X，该文献涉及一种用于复合滤棒的微波在线检测剔除方法，该方法采用微波检测技术实现了复合滤棒拼接间隙、滤棒错位和相位偏移缺陷的在线检测及剔除。本发明方法能快速、可靠、安全地对烟支复合滤棒的拼接间隙、滤棒错位和相位偏移缺陷进行检测并实时剔除；具有检测速度快，测量结果准确，可靠性高，对操作者人体安全的特点；可对各种复合滤棒进行在线检测并实时剔除有质量缺陷的产品。2)在线检测爆珠滤棒的质量，如微波检测爆珠滤棒质量缺陷的方法及其装置-CN201811361880.X，该公开了一种微波检测爆珠滤棒质量缺陷的方法，具有如下工艺步骤：用具有谐振腔的微波发生器及示波器，先对多种滤棒进行断层扫描，制作标准图表；接着将爆珠滤棒在微波发生器内移动，采用微波对移动的爆珠滤棒进行断层扫描采集图形；然后与标准图表比对，确定滤棒中爆珠分布的形态。本发明的装置构造简单，微波发生器中部具有谐振腔，轴向移动轨道穿越圆柱形谐振腔；采用无损检测，无需剥开或者剖切滤棒，就能快速检测出爆珠滤棒中的爆珠分布状态。从上述技术背景我们可以得知，单支滤棒(也就是湿棒)的密度是可以传感器在线计算得到的，也就是说单支湿棒的重量是可以在线计算的。包括文献一种用于滤棒成型机滤棒成分检测的微波检测装置-CN201821496638.9，也公开了一种用于滤棒成型机的装置。这些公开的技术，就是用微波检测连续的滤棒条，然后使用编码器将其转化为固定长度的滤棒，然后判断复合的间隙或者是爆珠的有无，总体来讲，微波技术在卷烟行业，不仅是卷接工艺，也已经开始在滤棒成型过程得到应用。

5)除此之外，亦有一技术方案于2003年公开了利用两台微波在滤棒成型过程进行醋酸纤维素和增塑剂连续测量的方法，该方法从文本文档上来看，具有一定特点，其技术方案是：必须定量供给增塑剂，在开松阶段部署一个单独检测醋酸纤维丝束的长度相关的质量M1的传感器1，以及用于合并检测包含增塑剂的纤维丝束的长度相关的质量M2的传感器2，然后基于上述2者的差值，求出醋酸纤维丝束的质量(重量)和增塑剂的质量(重量)。该文献在该领域剔除以两个传感器在成型工艺的不同阶段，以质量差来求导两种不同的物质，该方法思路新颖，但是，实际在烟草行业中，采用该技术方案进行实施的案例是没有的。实际的，该方法存在两点为考虑成型工艺特点的方法缺陷：a)方法步骤中缺少了最关键的一步，即没有进行醋酸纤维丝束特性曲线的测量，且在该过程中，没有考虑到成型纸和胶水的因素(这两部分也是质量的重要组成部分)，上述内容对滤棒的重要性见文献(KDF4_AF4成型机组醋纤丝束成型特性曲线分析_王坤明)；b)其次，该方法没有考虑到丝束本身具有的卷曲特性(虽然丝束经过开松，但是实际也是有回弹的，不存在100％开松的丝束，且卷曲经常会产生，对丝束的质量有重要影响，必须要纳入考虑，参见：赵克军聚丙烯烟用丝束卷曲不匀对纤维品质及滤棒质量的影响)，丝束的卷曲特性，在成型工艺的不同阶段是不一样的，这就导致了，成型工艺过程不同阶段，其单位长度所含丝束的长度其实是不一样(即卷曲性的影响)，由此，单一的使用质量加减的连续测量是不准确的。

6)微波传感技术的工业化应用，是一个逐步成熟的过程，前期主要是以密度为主，以及密度相关的水分测量为主，但是，近年来，使用微波进行水分测量进入了新阶段，一种密度无关的水分测量开始得到应用(见文献：基于微波的粮食水分检测密度无关算法_刘培)，这为我们的技术方案提供了新的参考。

7)近年来，太赫兹技术得到研究与应用，包括了2018年国家科技进步奖——毫米波与太赫兹(50GHz-500GHz)测量系统，都证明了该传感技术的成熟。尤其的，太赫兹对水分测量具有红外和微波所不具备的精度及成像性，能够提供其所不能提供的信息。(运用太赫兹光谱技术检测天麻中的水分含量；一种基于太赫兹检测角膜水分的方法；太赫兹光谱技术检测水分及水合作用的研究进展等文献开展了基于太赫兹进行物质水分检测技术的研究。)这些为我们的技术方案提供了新的参考。

8)综上所述，当前技术依然没有述及到单根干棒(基准棒也就是醋酸纤维)或者是增塑剂的精准的检测方法。综合以上文献，我们可以汇总梳理出以下结论：

a)滤棒的吸阻和醋酸纤维的重量成强相关关系，滤棒的硬度和增塑剂的重量在一定范围内有强相关关系，因此醋酸纤维和增塑剂重量稳定是滤棒物理指标的关键；

b)整支滤棒的重量是可以通过微波传感器测量出来的，但是无法分离；

c)滤棒内的醋酸纤维和增塑剂的重量暂时已经有基于前后质量传感从而进行直接测量的手段，但是其技术方案存在明显的不足，精度会较差，但是近年来传感器技术尤其是的发展提供了为滤棒成型工艺技术领域在线实时测量醋酸纤维和增塑剂的净重提供了新的技术发展思路。

发明内容

针对现有技术的无法在成型机在线生产过程实时在线检测单支滤棒醋酸纤维和增塑剂的重量，进而上述2种滤棒的重要组成成分无法进行在线自动控制的不足，本发明的目的在于提供一种针对滤棒在线生产过程的实时检测单支滤棒的醋酸纤维和增塑剂重量的系统和方法，以及基于该检测方法进行滤棒内醋酸纤维和增塑剂重量在线自动控制的方法。

为了实现上述发明目的，第一方面，本发明提供一种针对滤棒在线生产过程的实时检测单支滤棒的醋酸纤维和增塑剂含量的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：当生产某种规格的滤棒时，首先计算该批次生产时单支滤棒中成型纸和胶水的重量，并计算其单位长度的重量并作为一个常数w3；

步骤2：醋酸纤维丝束从丝束包被拉起并从第一液体含量检测传感器穿过，第一液体含量检测传感器检测到醋酸纤维丝束的液体含量为m1％，该含量即纤维丝束的水分含量；

步骤3：醋酸纤维丝束经过开松工序进入增塑剂施加装置，已施加增塑剂后的醋酸纤维丝束进入卷制成型工序得到滤棒条，滤棒条接续进入第二液体含量检测传感器，第二液体含量检测传感器检测滤棒条的液体含量为m2％；增塑剂含量m2％-m1％＝m3％；

步骤4：滤棒条经过重量传感器，得到单位长度的滤棒条重量w，此重量包含增塑剂w1，醋酸纤维丝束净重w2以及胶水和成型纸的重量w3,即w＝w1+w2+w3；

步骤5：计算单位长度滤棒条内的增塑剂重量w1＝w*m3％；

根据滤棒规格：L个单位长度，进而可以在线计算出单支滤棒的增塑剂重量为W5＝L*w1。

在一些实施方式中，所述方法还包括步骤6)：计算单位长度滤棒条内的醋酸纤维丝束净重量为w2＝w-w1-w3；根据滤棒规格：L个单位长度，进而可以在线计算出单支滤棒的醋酸纤维丝束的净重量为W4＝L*w2。

第二方面，本发明还一种滤棒增塑剂施加量自动控制方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，使用上述所述的方法计算得到单支滤棒的增塑剂施加量W5，并依据上述方法，已经实时检测到的单支滤棒中的增塑剂施加量W5，就连续不断地获得N支滤棒的W5，从而我们能计算出其中n支滤棒的增塑剂重量W5的均值AVG(W5)；

步骤2，当AVG(W5)与该规格的增塑剂施加量的设定值有偏差，且偏差超过所设定的允许范围时，控制流程启动：

步骤2.1，首先由步骤1设定本次生产批次的增塑剂施加量的设定值SET(W5)；

步骤2.2，生产开始，并基于前述获得增塑剂施加量的均值，AVG(W5)；

步骤2.3，假设设定的偏差为Δ(W5)，当SET(W5)-Δ(W5)≦AVG(W5)≦SET(W5)+Δ(W5)时，调节不启动；除此之外，启动调节，到步骤2.5；

步骤2.4，设定一调节关系，增塑剂施加装置的活门开度每变化t％对应增塑剂含量p mg；

步骤2.5，根据AVG(W5)和SET(W5)的差值，以及步骤4的关系，求得该计算周期期望的活门开度位置SET(T)％；

步骤2.6，将活门开度位置SET(T)％与活门开度实际位置ACT(T)％进行比较，只要SET(T)％≠ACT(T)％，就启动活门开度控制执行机构的调整，直至SET(T)％≡ACT(T)％；

步骤2.7，循环上述步骤2.1-2.6。

第三方面，本发明再一种滤棒醋酸纤维净重量自动控制方法，该方法包括如下步骤：

步骤1，使用上述所述的方法计算得到单支滤棒的醋酸纤维丝束的净重量W4，得到当前生产所使用规格的丝束的吸阻-重量特性曲线，即PD＝a1*W4+b1。为确保吸阻的稳定，使用行业的常规的丝束特性曲线制作方法得到适应于当前丝束规格的滤棒内纤维丝束净重量的设定值，即SET(W4)；

步骤2，依据上述方法，已经实时检测到的单支滤棒中的醋酸纤维重量W4，就连续不断地获得N支滤棒的W4，从而我们能计算出其中n支滤棒的W4的均值AVG(W4)；

步骤3，当某种原因引起AVG(W4)与该规格的纤维丝束净重的设定值有偏差，且偏差超过所设定的允许范围时，控制流程启动：

步骤3.1，首先由步骤1设定本次生产批次的醋酸纤维丝束净重量的设定值SET(W4)；

步骤3.2，生产开始，并基于前述获得滤棒纤维丝束净重值的均值，AVG(W4)；

步骤3.3，假设设定的偏差为ΔW4，当SET(W4)-ΔW4≦AVG(W4)≦SET(W4)+ΔW4时，调节不启动；除此之外，启动调节，到步骤3.5；

步骤3.4，设定一对应关系，f(W4)＝a*v0+b*v1+c*v2+d*v3，该公式表示W4的变化量由四个棍的速度共同来协调控制，其中，v0、v1、v2以及v3分别代表预张力辊、喂丝辊、比速辊以及输出辊的速度，且a、b、c、d分别代表预张力辊、喂丝辊、比速辊以及输出辊的速度的系数；；

步骤3.5，根据AVG(W4)和SET(W4)的差值，以及步骤4的关系，调节v0～v3，求得该计算周期期望的开松比期望值SET(Ratio)；

步骤3.6，将开松比期望值与开松比实际值ACT(Ratio)进行比较，只要SET(Ratio)≠ACT(Ratio)，就启动预张力辊、喂丝辊、比速辊以及输出辊速度的调整，直至SET(Ratio)≡ACT(Ratio)；

步骤3.7，循环上述步骤3.1-3.6；

步骤4，基于步骤1-3，得到每一支滤棒的W4即醋酸纤维丝束的净值，同时经由吸阻检测器得到每一支滤棒的PD即其吸阻值，在线得到滤棒的吸阻-重量特性曲线PD＝a2*W4+b2(每n支滤棒计算一次)，并与PD＝a1*W4+b1进行实时地比较，得到(a1-a2)和(b1-b2)的偏离程度，进行相应的工艺处理。

第四方面，本发明另提供一种实时检测单支滤棒的醋酸纤维和增塑剂含量的系统，该系统包括滤棒成型机，所述滤棒成型机自上游至下游依次包括丝束包、预张力辊、喂丝辊、比速辊、增塑剂施加装置、输出辊、加胶供纸装置以及切割装置，其特征在于，所述的系统还包括：

第一液体含量检测传感器，其用于检测醋酸纤维丝束从丝束包被拉起时的液体含量，所述的第一液体含量检测传感器设置在丝束包下游且位于增塑剂施加装置的上游；

第二液体含量检测传感器，其用于检测施加有增塑剂的滤棒条的液体含量，所述的第二液体含量检测传感器设置在加胶供纸装置的下游；

第一液体含量检测传感器的作用是基于密度无关的水分算法测量该丝束包的净醋酸纤维丝束的水分；

第二液体含量检测传感器作用是基于密度无关的水分算法测量施加了增塑剂后滤棒条的液体含量，该液体含量可以确定为是其包含的纤维丝素的水分和增塑剂含量的和。(增塑剂里水分含量一般为小于0.05％，且不溶于水，忽略不计；加胶装置17和18施加的胶水在经过烙铁后已经被烘干，也忽略不计所以可以简单地以该原理认为，第二液体含量检测传感器所检测的液体含量即是净丝束中的水分含量+增塑剂含量的和。

重量传感器，其用于测量单位长度的滤棒条的重量，所述的重量传感器布置在切割装置的上游且布置在第二液体含量检测传感器的下游，作用是测量单位长度的滤棒条的重量(该值包含纤维丝束、增塑剂、成型纸、胶水)。

在一些实施方式中，所述的系统还包括单支吸阻检测系统，其布置在滤棒条切割装置的下游，其作用于检测单支滤棒的吸阻，验证特性曲线等。

在一些实施方式中，所述的系统还包括速度计算控制器，其用于将连续的滤棒条从逻辑上分割为单位长度，再由切割装置切割。

在一些实施方式中，所述的第一液体含量检测传感器与第二液体含量检测传感器选用太赫兹型。

在一些实施方式中，所述的重量传感器选择微波型。

通过本发明第一方面，可在线同时实时检测单支滤棒的醋酸纤维丝束和增塑剂含量；基于第一方面获得检测值，可实现滤棒的醋酸纤维和增塑剂含量过程的实时监视和报警。

通过本发明第二方面，可实现滤棒的醋酸纤维和增塑剂含量过程的自动控制。

本发明所涉及的系统及方法可以直接用于滤棒实际生产过程的在线质量控制，填补了滤棒工艺过程装备自动化控制的空白。

附图说明

图1为本发明实施例1提供的系统的示意图；

图2为本发明实施例3提供的增塑剂在线自动控制框图；

图3为本发明实施例4提供的醋酸纤维净重量在线自动控制框图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的技术方案及目的，以下结合说明书附图对本发明的实施方式作进一步描述。

实施例1

请参阅图1，本实施例选择在烟草行业最常见的KDF2型滤棒成型机上实施，醋酸纤维丝束规格选择3.0Y/32000，所生产的滤棒规格的长度为120mm/支，圆周为24.25mm，吸阻中心值为270mm H2O，增塑剂选择三醋酸甘油酯,传感器测量最小单位长度都为1mm。

请参阅图1，本实施例1提供一种针对滤棒在线生产过程的实时检测单支滤棒的醋酸纤维和增塑剂含量的系统，该系统采用现有的滤棒成型机，其主要组成部分为丝束包11规格选择3.0Y/32000，预张力辊12表示v0，喂丝辊13表示v1，比速辊14表示v2，增塑剂施加装置15选择喷雾式，输出辊16表示v3，加胶装置17和18分别施加中心胶和搭口胶，供纸装置19用于输送成型纸，切割装置20用于将连续的滤棒按照将速度计算控制22切割成单支100mm长度的滤棒，

本实施例1创造性地在现有滤棒成型机引入实时检测单支滤棒的醋酸纤维和增塑剂含量组件，具体如下：液体含量检测传感器1选择太赫兹型，液体含量检测传感器2选择太赫兹型,重量传感器3选择微波型，单支滤棒在线吸阻检测装置21选择气流式(11-21是按照实际的成型机工艺顺序排列的)，速度计算控制器22编码器型；

太赫兹型液体含量检测传感器1，部署于丝束包11之后，太赫兹型液体含量检测传感器2和微波型重量传感器3之前，并位于增塑剂施加装置15之前；该传感器的作用是基于密度无关的水分算法测量该丝束包的净醋酸纤维丝束的水分；

太赫兹型液体含量检测传感器2，部署于太赫兹型液体含量检测传感器1和喷雾式三醋酸甘油酯施加装置15及醋酸纤维丝束成型为连续的滤棒条之后，微波重量传感器3之前；该传感器的作用是基于密度无关的水分算法测量施加了增塑剂三醋酸甘油酯后滤棒条的液体含量，该液体含量可以确定为是其包含的纤维丝素的水分和增塑剂含量的和，由于三醋酸甘油酯里水分含量一般为小于0.05％，且不溶于水，忽略不计；加胶装置17施加的中心胶和18施加的搭口胶水在经过成型阶段烙铁后已经被烘干，也忽略不计(行业公知卷制成型工序的加热环节会使得滤棒条胶水中的水分蒸发以利于更快速地使得胶水凝固，而丝束及增塑剂的水分在卷制成型工序不会发生散失)；因此，可以确定是，太赫兹型液体传感器2所检测的液体含量即是净丝束中的水分含量+增塑剂含量的和。

所述的微波重量传感器3，部署于太赫兹型液体含量检测传感器2之后，滤棒条切割装置20之前，其作用是测量单位长度的滤棒条的重量(该值包含纤维丝束、增塑剂、成型纸、胶水)。

所述的单支吸阻检测系统21，位于滤棒条切割装置20之后，用于在线检测单支滤棒的吸阻，验证特性曲线等。

所述的速度计算控制器22选择编码器型，可以用于将连续的滤棒条从逻辑上分割为单位长度，再由切割装置切割。

所述的11-21，如图1所示，按照滤棒成型的工艺顺序，从右到左排列。

实施例2

基于实施例1提供的系统，请再次参阅图1，本实施例提供一种针对滤棒在线生产过程的实时检测单支滤棒的醋酸纤维和增塑剂含量的方法，包含以下步骤：

步骤1：当生产3.0Y/32000规格的滤棒时，首先计算该批次生产时单支滤棒中成型纸和胶水的重量(如背景资料所述，成型纸和胶水占的比例约占整支滤棒的8％左右，不能忽略)，并计算其单位长度的重量并作为一个常数w3，此实施例经试验，w3＝74mg/120mm＝0.62mg/mm。

步骤2：醋酸纤维丝束从丝束包11被拉起并从太赫兹液体含量检测传感器1穿过，此时，太赫兹液体含量检测传感器1检测醋酸纤维丝束的液体含量m1％＝4.5％，该含量即规格纤维丝束的水分含量；

步骤3：从辊12、13和14对应的v0/v1/v2的稳定开松，醋酸纤维丝束进入喷雾式三醋酸甘油酯施加装置15，然后由辊16v3拉出后并卷制成型，然后进入太赫兹液体含量检测传感器2，此时，液体含量检测传感器2检测已施加增塑剂后的醋酸纤维丝束中单位长度的液体含量的总和m2％＝12.7％；此时已施加增塑剂后的醋酸纤维丝束进入卷制成型工序得到滤棒条，且卷制成型工序的加热环节会使得滤棒条胶水中的水分蒸发以利于更快速地使得胶水凝固，而丝束及增塑剂的水分在卷制成型工序不会发生散失，此时可以确定m2％-m1％＝m3％，即三醋酸甘油酯含量m3％＝12.7％-4.5％＝8.2％；

步骤4：滤棒条经过重量传感器3，得到单位长度的滤棒条重量w＝5.67mg/mm,此重量是单位长度总重量，包含增塑剂w1，醋酸纤维丝束净重w2以及胶水和成型纸的重量w3,即w＝w1+w2+w3；；

步骤5：计算单位长度滤棒条内的增塑剂重量w1＝w*m3％＝5.67*8.2％＝0.46mg/mm；

步骤6：计算单位长度滤棒条内的醋酸纤维丝束净重量为w2＝w-w1-w3＝5.67-0.46-0.62＝4.59mg/mm，其中w3为单位长度折算的胶水和和成型纸的特性常数(已经按照步骤1的方法求出)；

步骤7，根据滤棒规格：120个单位长度的滤棒，进而可以在线计算出单支滤棒的醋酸纤维丝束的净重量为W4＝L*w2＝120mm*4.59mg/mm＝550.8mg，增塑剂重量为W5＝L*w1＝120mm*0.46＝55.2mg,即表示该规格120mm的滤棒中，含有醋酸纤维丝束的净重量为550.8mg，三醋酸甘油酯为55.2mg，成型纸+胶水为74mg，总重量为680mg。

实施例3

本实施例提供一种滤棒增塑剂施加量自动控制方法，请参阅图2，该方法包括如下步骤：

步骤1，如实施例2所述，计算得到单支滤棒的增塑剂施加量W5，并依据上述方法，已经实时检测到的单支滤棒中的增塑剂施加量W5，就连续不断地获得N支滤棒的W5，从而我们能计算出其中每100支滤棒的增塑剂重量W5的均值AVG(W5)，使用n支滤棒来进行均值偏差计算的原因是为了使自动控制系统更加平稳，这是自动控制专业领域的公知。

步骤2，当某种原因引起AVG(W5)与该规格的增塑剂施加量的设定值有偏差，且偏差超过所设定的允许范围时，具体控制功能图见图3，控制流程是：

步骤2.1，首先由步骤1设定本次生产批次的增塑剂施加量的设定值SET(W5)＝55mg；

步骤2.2，生产开始，并基于实施例2获得增塑剂施加量的均值，AVG(W5)＝53.5mg，此时活门开度为65％；

步骤2.3，假设设定的偏差为Δ(W5)＝1mg，当SET(W5)-Δ(W5)即54≦AVG(W5)≦SET(W5)+Δ(W5)即56时，调节不启动；除此之外，启动调节，到步骤2.5；

步骤2.4，设定一调节关系，如增塑剂施加装置的活门开度每变化t％对应增塑剂含量pmg，此实施例中活门开度每变化1％对应增塑剂含量0.1mg；

步骤2.5，根据AVG(W5)和SET(W5)的差值，以及步骤4的关系，求得该计算周期期望的活门开度位置SET(T)％＝(55-53.5)/0.1*1％+65％＝80％；

步骤2.6，将活门开度位置SET(T)％与活门开度实际位置ACT(T)％进行比较，只要SET(T)％≠ACT(T)％，就启动活门开度控制执行机构的调整，直至SET(T)％≡ACT(T)％

步骤2.7，循环上述步骤2.1-2.6。

实施例4

本实施例提供一种滤棒醋酸纤维净重量自动控制方法，请参阅图3，该方法包括如下步骤：

步骤1，得到当前生产所使用规格3.0Y/32000的丝束的吸阻-重量特性曲线，即PD＝0.47*W4+11.5。为确保吸阻的稳定，一般使用行业的常规的丝束特性曲线制作方法得到适应于当前丝束规格的滤棒内纤维丝束净重量的设定值，即SET(W4)＝550mg；

步骤2，如实施例2所述，计算得到单支滤棒的醋酸纤维净重量W4，并依据上述方法，已经实时检测到的单支滤棒中的醋酸纤维重量W4，就连续不断地获得N支滤棒的W4，从而我们能计算出其中n支滤棒的W4的均值AVG(W4)，使用均值偏差的原因是为了使自动控制系统更加平稳，这是自动控制专业领域的公知。

步骤3，当某种原因引起AVG(W4)与该规格的纤维丝束净重的设定值有偏差，且偏差超过所设定的允许范围时，具体控制功能图见图3，控制流程是：

步骤3.1，首先由步骤1设定本次生产批次的醋酸纤维净重量的设定值SET(W4)＝550mg；

步骤3.2，生产开始，并基于实施例2获得滤棒纤维丝束净重值的均值，AVG(W4)＝556；

步骤3.3，假设设定的偏差为ΔW4＝3，当SET(W4)-ΔW4即547≦AVG(W4)≦SET(W4)+ΔW4即553时，调节不启动；除此之外，启动调节，到步骤3.5；

步骤3.4，设定一对应关系，如f(W4)＝0.11*v0+0.12*v1+0.13*v2+0.14*v3，该公式表示W4的变化量由四个棍的速度共同来协调控制，其中，v0、v1、v2以及v3分别代表预张力辊、喂丝辊、比速辊以及输出辊的速度；

步骤3.5，根据AVG(W4)和SET(W4)的差值为6mg，需要启动调节，以及步骤4的关系，求得该计算周期期望的开松比期望值SET(Ratio)＝1.35；

步骤3.6，将开松比期望值与开松比实际值ACT(Ratio)＝1.33进行比较(开松比实际值由辊的速比求得)，因为SET(Ratio)≠ACT(Ratio)，所以就启动辊速度的调整(可以同时调整1-4个辊的速度来寻求开松的变化)，直至SET(Ratio)≡ACT(Ratio)

步骤3.7，循环上述步骤3.1-3.6。

步骤4，基于步骤1-3，得到每一支滤棒的W4即醋酸纤维丝束的净值，同时经由吸阻检测器得到每一支滤棒的PD即其吸阻值，在线得到滤棒的吸阻-重量特性曲线PD＝a2*W4+b2(每100支滤棒计算1次)，得在线的吸阻-重量特性曲线为PD＝0.46*W4+11.7并与在线的吸阻-重量特性曲线PD＝0.47*W4+11.5进行比较，得到在线计算和离线模型的数据偏离程度即计算[(a1-a2)，(b1-b2)]，进行相应的工艺处理：或保持、或报警、或停机，具体采用何种方式可由各使用者来决定。

Claims (3)

1.一种针对滤棒在线生产过程的实时检测单支滤棒的醋酸纤维和增塑剂含量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：当生产某种规格的滤棒时，首先计算该滤棒所在批次生产时单支滤棒中成型纸和胶水的重量，并计算其单位长度的重量并作为一个常数w3；

步骤2：醋酸纤维丝束从丝束包被拉起并从第一液体含量检测传感器穿过，第一液体含量检测传感器检测到醋酸纤维丝束的液体含量为m1%，该含量即纤维丝束的水分含量；

步骤3：醋酸纤维丝束经过开松工序进入增塑剂施加装置，已施加增塑剂后的醋酸纤维丝束进入卷制成型工序得到滤棒条，所述滤棒条接续进入第二液体含量检测传感器，第二液体含量检测传感器检测滤棒条的液体含量为m2%；增塑剂含量m2%- m1%=m3%，所述的第一液体含量检测传感器与第二液体含量检测传感器选用太赫兹型；

步骤4：滤棒条经过重量传感器，得到单位长度的滤棒条重量w，此重量包含增塑剂w1，醋酸纤维丝束净重w2以及胶水和成型纸的重量w3，即w=w1+w2+w3；

步骤5：计算单位长度滤棒条内的增塑剂重量w1=w*m3%；

根据滤棒规格：L个单位长度，进而可以在线计算出单支滤棒的增塑剂重量为W5=L*w1;

步骤6：计算单位长度滤棒条内的醋酸纤维丝束净重量为w2=w-w1-w3；根据滤棒规格：L个单位长度，进而可以在线计算出单支滤棒的醋酸纤维丝束的净重量为W4=L*w2。

2.一种滤棒增塑剂施加量自动控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1，使用权利要求1所述的方法计算得到单支滤棒的增塑剂施加量W5，并依据上述方法，已经实时检测到的单支滤棒中的增塑剂施加量W5，就连续不断地获得N支滤棒的W5，从而能计算出其中n支滤棒的增塑剂重量W5的均值AVG(W5)；

步骤2，当AVG(W5)与该规格的增塑剂施加量的设定值有偏差，且偏差超过所设定的允许范围时，控制流程启动：

步骤2.1，首先设定本次生产批次的增塑剂施加量的设定值SET（W5）；

步骤2.2，生产开始，并基于步骤1获得增塑剂施加量的均值，AVG(W5)；

步骤2.3，假设设定的偏差为ΔW5，当SET（W5）-ΔW5≦AVG(W5)≦SET（W5）+ΔW5时，调节不启动；除此之外，启动调节，到步骤2.5；

步骤2.4，设定一调节关系，增塑剂施加装置的活门开度每变化t%对应增塑剂含量p，mg；

步骤2.5，根据AVG(W5)和SET（W5）的差值，以及步骤2.4的关系，求得所期望的活门开度位置 SET（T）%；

步骤2.6，将活门开度位置 SET（T）%与活门开度实际位置ACT（T）%进行比较，只要SET（T）%≠ACT（T）%，就启动活门开度控制执行机构的调整，直至SET（T）%≡ACT（T）%；

步骤2.7，循环上述步骤2.1-2.6。

3.一种滤棒醋酸纤维净重量自动控制方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤1，使用权利要求1所述的方法计算得到单支滤棒的醋酸纤维丝束的净重量W4，得到当前生产所使用规格的丝束的吸阻-重量特性曲线，即PD=a1*W4+b1，为确保吸阻的稳定，使用行业的常规的丝束特性曲线制作方法得到适应于当前丝束规格的滤棒内纤维丝束净重量的设定值，即SET(W4)；

步骤2，依据上述方法，已经实时检测到的单支滤棒中的醋酸纤维重量W4，就连续不断地获得N支滤棒的W4，从而能计算出其中n支滤棒的W4的均值AVG(W4)；

步骤3，当AVG(W4)与该规格的纤维丝束净重的设定值有偏差，且偏差超过所设定的允许范围时，控制流程启动：

步骤3.1，首先由步骤1设定本次生产批次的滤棒醋酸纤维净重量的设定值SET（W4）；

步骤3.2，生产开始，并基于步骤2获得滤棒纤维丝束净重值的均值，AVG(W4)；

步骤3.3，假设设定的偏差为ΔW4，当SET（W4）-ΔW4≦AVG(W4)≦SET（W4）+ΔW4时，调节不启动；除此之外，启动调节，到步骤3.5；

步骤3.4，设定一对应关系， f(W4)=a*v0+b*v1+c*v2+d*v3，该公式表示W4的变化量由四个棍的速度共同来协调控制，其中，v0、v1、v2以及v3分别代表预张力辊、喂丝辊、比速辊以及输出辊的速度，且a、b、c、d分别代表预张力辊、喂丝辊、比速辊以及输出辊的速度的系数；

步骤3.5，根据AVG(W4)和SET（W4）的差值，以及步骤3.4的关系，调节v0~v3，求得所期望的开松比期望值 SET（Ratio）；

步骤3.6，将开松比期望值与开松比实际值ACT（Ratio）进行比较，只要SET（Ratio）≠ACT（Ratio），就启动预张力辊、喂丝辊、比速辊以及输出辊速度的调整，直至SET（Ratio）≡ACT（Ratio）；

步骤3.7，循环上述步骤3.1-3.6；

步骤4，基于步骤1-3，得到每一支滤棒的W4即醋酸纤维丝束的净值，同时经由吸阻检测器得到每一支滤棒的PD1即其吸阻值，在线得到滤棒的吸阻-重量特性曲线PD1=a2*W4+b2，每n支滤棒计算一次，并与PD=a1*W4+b1进行实时地比较，得到（a1-a2）和（b1-b2）的偏离程度，进行相应的工艺处理。

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