CN111728252A - 一种烟草滚筒干燥强度的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种烟草滚筒干燥强度的控制方法及系统，该方法包括：设置烟草滚筒干燥生产线的预期加工强度；获取烟草物料滚筒干燥的出口温度、入口温度、滚筒转速、滚筒干燥段长度和滚筒倾角；根据公式G＝(T‑T₀)+(ln L‑ln Z‑lna)计算得到实际加工强度，其中G表示干燥强度，T表示滚筒出口烟丝温度平均值，T₀表示滚筒入口烟丝温度平均值，L表示滚筒干燥段长度，Z表示滚筒转速，a表示滚筒倾角；判断所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值是否小于设定阈值，如果否，则通过调节所述出口温度或所述滚筒转速，使所述差值小于所述设定阈值。本发明能提高烟草制丝质量一致性，提高卷烟加工的一致性水平。

Description

一种烟草滚筒干燥强度的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及卷烟生产辅助技术领域，尤其涉及一种烟草滚筒干燥强度的控制方法及系统。

背景技术

烟草滚筒干燥是烟草制丝工艺中的关键热加工工序。大量研究表明，制丝工艺流程中滚筒干燥是影响烟草制品物理化学和感官质量的十分关键的加工环节，且烟草制品质量特性的变化程度与该工序加工强度密切相关。随着一些卷烟品牌规模的快速增长，卷烟生产过程中越来越多地存在着多个不同的生产线生产同一牌号卷烟产品的情况。目前，不同加工点所使用的滚筒干燥设备，在生产能力、设备结构与控制方式等方面均存在较大的差异，如何准确表征烟草滚筒干燥机的加工强度以及如何保证该工序的均质化加工成为亟待解决的问题。另一方面，即使使用相同或近似的滚筒干燥设备，由于异地生产的环境气候条件、蒸汽介质条件等差异，也可能导致异线加工干燥后烟丝质量的差异。因此，准确表征烟草滚筒干燥的加工强度和实现烟草滚筒干燥过程的均质化加工，成为烟草制丝工艺中均质化生产的关键。

发明内容

本发明提供一种烟草滚筒干燥强度的控制方法及系统，解决现有烟草滚筒干燥时存在不同加工点干燥后烟丝质量差异大，不能实现均质化加工的问题，能提高烟草制丝质量一致性，提高卷烟加工的一致性水平。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

一种烟草滚筒干燥强度的控制方法，其特征在于，包括：

设置烟草滚筒干燥生产线的预期加工强度；

获取烟草物料滚筒干燥的出口温度、入口温度、滚筒转速、滚筒干燥段长度和滚筒倾角；

根据公式G＝(T-T₀)+(ln L-ln Z-lna)计算得到实际加工强度，其中G表示干燥强度，T表示滚筒出口烟丝温度平均值，T₀表示滚筒入口烟丝温度平均值，L表示滚筒干燥段长度，Z表示滚筒转速，a表示滚筒倾角；

判断所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值是否小于设定阈值，如果否，则通过调节所述出口温度或所述滚筒转速，使所述差值小于所述设定阈值。

优选的，还包括：

通过调节滚筒的入口物料含水率来控制滚筒干燥的加工强度，通过增大或减小所述入口物料含水率来调节所述筒壁温度，进而调整滚筒的物料出口温度。

优选的，所述通过调节所述出口温度或所述滚筒转速，使所述差值小于所述设定阈值，包括：

如果所述实际加工强度小于所述预期加工强度，则提高滚筒干燥入口物料含水率，使所述筒壁温度增大；

如果所述实际加工强度大于所述预期加工强度，通过减小所述入口物料含水率来降低所述筒壁温度。

优选的，还包括：

设置出口物料含水率目标值，并建立滚筒的热风风速与出口物料含水率的PID控制模型，以使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，进而控制滚筒干燥机的加工强度。

优选的，所述使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，包括：

获取滚筒的出口物料含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口物料含水率的目标偏差值；

所述PID控制模型根据所述目标偏差值对所述热风风速进行控制，使所述出口物料含水率按所述目标值进行调节。

优选的，所述使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，还包括：

实时获取设定时间内的所述出口物料含水率和所述热风风速，并按时间关系进行拟合得到出口物料含水率与所述热风风速的拟合曲线；

根据所述拟合曲线对滚筒的所述热风风速进行控制，使滚筒干燥的加工强度得到一致性控制。

本发明还提供一种烟草滚筒干燥强度的控制系统，包括：

第一设置单元，用于设置烟草滚筒干燥生产线的预期加工强度；

第一采集单元，用于获取烟草物料滚筒干燥的出口温度、入口温度、滚筒转速、滚筒干燥段长度和滚筒倾角；

计算单元，用于根据公式G＝(T-T₀)+(ln L-ln Z-lna)计算得到实际加工强度，其中G表示干燥强度，T表示滚筒出口烟丝温度平均值，T₀表示滚筒入口烟丝温度平均值，L表示滚筒干燥段长度，Z表示滚筒转速，a表示滚筒倾角；

第一控制单元，用于判断所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值是否小于设定阈值，如果否，则通过调节所述出口温度或所述滚筒转速，使所述差值小于所述设定阈值。

优选的，还包括：

第二控制单元，用于通过调节滚筒的入口物料含水率来控制滚筒干燥的加工强度，通过增大或减小所述入口物料含水率来调节所述筒壁温度，进而调整滚筒的物料出口温度。

优选的，还包括：

PID控制单元，用于设置出口物料含水率目标值，并建立滚筒的热风风速与出口物料含水率的PID控制模型，以使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，进而控制滚筒干燥机的加工强度。

优选的，所述PID控制单元包括：

偏差值调节单元，用于获取滚筒的出口物料含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口物料含水率的目标偏差值；并由所述PID控制模型根据所述目标偏差值对所述热风风速进行控制，使所述出口物料含水率按所述目标值进行调节；

拟合曲线调节单元，用于实时获取设定时间内的所述出口物料含水率和所述热风风速，并按时间关系进行拟合得到出口物料含水率与所述热风风速的拟合曲线；

所述拟合曲线调节单元还根据所述拟合曲线对滚筒的所述热风风速进行控制，使滚筒干燥的加工强度得到一致性控制。

本发明提供一种烟草滚筒干燥强度的控制方法及系统，通过设置期望烟草滚筒干燥生产线的预期加工强度，并采集烟草物料滚筒干燥的出口温度、入口温度、滚筒转速、滚筒干燥段长度和滚筒倾角，并以此数据为基础，计算滚筒干燥的实际加工强度，进而根据所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值来控制干燥强度。解决现有烟草滚筒干燥时存在不同加工点干燥后烟丝质量差异大，不能实现均质化加工的问题，能提高烟草制丝质量一致性，提高卷烟加工的一致性水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明提供的一种烟草滚筒干燥强度的控制方法示意图；

图2是本发明提供的一种烟草滚筒干燥强度的控制流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

针对当前烟草滚筒干燥时存在不同加工点生产的烟丝质量差异大，不能实现均质化的问题。本发明提供一种烟草滚筒干燥强度的控制方法及系统，通过设置期望烟草滚筒干燥生产线的预期加工强度，并采集烟草物料滚筒干燥的出口温度、入口温度、滚筒转速、滚筒干燥段长度和滚筒倾角，并以此数据为基础，计算滚筒干燥的实际加工强度，进而根据所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值来控制干燥强度。解决现有烟草滚筒干燥时存在不同加工点干燥后烟丝质量差异大，不能实现均质化加工的问题，能提高烟草制丝质量一致性，提高卷烟加工的一致性水平。

如图1所示，一种烟草滚筒干燥强度的控制方法，其特征在于，包括：

S1：设置烟草滚筒干燥生产线的预期加工强度。

S2：获取烟草物料滚筒干燥的出口温度、入口温度、滚筒转速、滚筒干燥段长度和滚筒倾角。

S3：根据公式G＝(T-T₀)+(lnL-lnZ-lna)计算得到实际加工强度，其中G表示干燥强度，T表示滚筒出口烟丝温度平均值，T₀表示滚筒入口烟丝温度平均值，L表示滚筒干燥段长度，Z表示滚筒转速，a表示滚筒倾角。

S4：判断所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值是否小于设定阈值，如果否，则通过调节所述出口温度或所述滚筒转速，使所述差值小于所述设定阈值。

具体地，采集烟草滚筒干燥物料入口及出口物料温度，计算平均值，测量并记录滚筒转速、干燥段长度、倾角，并以此数据为基础，计算确定原加工点滚筒干燥在制品加工强度。以该在制品加工强度指标的一致性控制为准则，检测并计算出另一生产线滚筒设备在制品加工强度，依次改变异线HT工作蒸汽流量和入口物料含水率，调节其加工强度指标与原加工点无明显差异，从而获取一致性的加工条件。所述加工强度表达式为：G＝(T-T₀)+(lnL-lnZ-lna)，其中G表示干燥强度；T表示滚筒出口烟丝温度平均值，单位℃；T0表示滚筒入口烟丝温度平均值，单位℃；L表示滚筒干燥段长度，单位mm；Z表示滚筒转速，单位r/min；a表示滚筒倾角，单位°。

在一实施例中，如图2所示，烟草滚筒干燥异线加工强度一致性的具体调控步骤如下：

1、在A线(为原生产线)正常滚筒烘丝生产，若筒壁温度为126℃，热风温度110℃，并系统检测原生产线滚筒干燥设备的干燥段长度，滚筒转速、倾角，出、入口物料温度。

2、按本发明中介绍的加工强度G的计算方法，计算获得A线的加工强度G0。

3、在B线(为另一生产线)采用同样干燥加工参数(除物料流量外)进行小批量试验，设定热风温度110℃，确保干燥后叶丝含水率满足卷制要求的前提下，通过设定适宜的入口物料含水率、HT工作蒸汽流量，保证筒壁温度126℃，同时记录并测定滚筒干燥设备的干燥段长度，滚筒转速、倾角，出、入口物料温度，计算获得B线加工强度G1。

4、比较G1与G0的大小。若|G₁-G₀|≤0.5，则表明A线与B线的加工强度相近，可以参照B线的试验加工参数进行正常生产。若|G₁-G₀|＞0.5，则需要重新进行小批量试验，调整B线的加工参数对物料的加工强度进行修正。

5、当需要调整B线工艺参数时，优先考虑通过调节HT工作蒸汽流量而调节筒壁温度，小幅度调节B线的加工强度。

(1)当加工强度G1<G0时，采用提高HT工作蒸汽流量而提高筒壁温度的方式使两地加工强度趋于一致。

(2)当加工强度G1>G0时，采用降低HT工作蒸汽流量而降低筒壁温度的方式使两地加工强度趋于一致。

6、若HT工作蒸汽流量适宜的调控范围为100～350kg/h，在HT工作蒸汽流量适宜的调节范围内仍然不能达到两地加工强度一致的要求，则需通过调节加料后物料含水率来调节叶丝干燥入口含水率，从而改变筒壁温度使加工强度一致。

(1)当加工强度G1<G0时，采用通过增加加料后物料含水率来增大叶丝干燥入口含水率，从而提高烘丝机筒壁温度的方式使两地加工强度趋于一致。

(2)当加工强度G1>G0时，采用通过降低加料后物料含水率来降低叶丝干燥入口含水率，从而降低烘丝机筒壁温度的方式使两地加工强度趋于一致。

通过以上调节方法，将B线调整后的加工参数作为该线滚筒干燥设备的质量一致性加工的条件。

如图1所示，该方法还包括：

S5：通过调节滚筒的入口物料含水率来控制滚筒干燥的加工强度，通过增大或减小所述入口物料含水率来调节所述筒壁温度，进而调整滚筒的物料出口温度。

进一步，所述通过调节所述出口温度或所述滚筒转速，使所述差值小于所述设定阈值，包括：如果所述实际加工强度小于所述预期加工强度，则提高滚筒干燥入口物料含水率，使所述筒壁温度增大。如果所述实际加工强度大于所述预期加工强度，通过减小所述入口物料含水率来降低所述筒壁温度。

在实际应用中，当另一生产线加工强度低于原生产线时，在保证设备正常稳定工作的范围内通过增大HT工作蒸汽流量提高筒壁温度。当另一生产线加工强度高于原生产线时，在保证设备正常稳定工作的范围内通过降低HT工作蒸汽流量降低筒壁温度。

如图1所示，该方法还包括：

S6：设置出口物料含水率目标值，并建立滚筒的热风风速与出口物料含水率的PID控制模型，以使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，进而控制滚筒干燥机的加工强度。

进一步，所述使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，包括：

S61：获取滚筒的出口物料含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口物料含水率的目标偏差值；

S62：所述PID控制模型根据所述目标偏差值对所述热风风速进行控制，使所述出口物料含水率按所述目标值进行调节。

更进一步，所述使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，还包括：

S63：实时获取设定时间内的所述出口物料含水率和所述热风风速，并按时间关系进行拟合得到出口物料含水率与所述热风风速的拟合曲线；

S64：根据所述拟合曲线对滚筒的所述热风风速进行控制，使滚筒干燥的加工强度得到一致性控制。

可见，本发明提供一种烟草滚筒干燥强度的控制方法及系统，通过设置期望烟草滚筒干燥生产线的预期加工强度，并采集烟草物料滚筒干燥的出口温度、入口温度、滚筒转速、滚筒干燥段长度和滚筒倾角，并以此数据为基础，计算滚筒干燥的实际加工强度，进而根据所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值来控制干燥强度。解决现有烟草滚筒干燥时存在不同加工点干燥后烟丝质量差异大，不能实现均质化加工的问题，能提高烟草制丝质量一致性，提高卷烟加工的一致性水平。

相应地，本发明还提供一种烟草滚筒干燥强度的控制系统，包括：第一设置单元，用于设置烟草滚筒干燥生产线的预期加工强度。第一采集单元，用于获取烟草物料滚筒干燥的出口温度、入口温度、滚筒转速、滚筒干燥段长度和滚筒倾角。计算单元，用于根据公式G＝(T-T₀)+(ln L-ln Z-lna)计算得到实际加工强度，其中G表示干燥强度，T表示滚筒出口烟丝温度平均值，T₀表示滚筒入口烟丝温度平均值，L表示滚筒干燥段长度，Z表示滚筒转速，a表示滚筒倾角。第一控制单元，用于判断所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值是否小于设定阈值，如果否，则通过调节所述出口温度或所述滚筒转速，使所述差值小于所述设定阈值。

该系统还包括：第二控制单元，用于通过调节滚筒的入口物料含水率来控制滚筒干燥的加工强度，通过增大或减小所述入口物料含水率来调节所述筒壁温度，进而调整滚筒的物料出口温度。

该系统还包括：PID控制单元，用于设置出口物料含水率目标值，并建立滚筒的热风风速与出口物料含水率的PID控制模型，以使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，进而控制滚筒干燥机的加工强度。

进一步，所述PID控制单元包括：偏差值调节单元，用于获取滚筒的出口物料含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口物料含水率的目标偏差值；并由所述PID控制模型根据所述目标偏差值对所述热风风速进行控制，使所述出口物料含水率按所述目标值进行调节。拟合曲线调节单元，用于实时获取设定时间内的所述出口物料含水率和所述热风风速，并按时间关系进行拟合得到出口物料含水率与所述热风风速的拟合曲线。所述拟合曲线调节单元还根据所述拟合曲线对滚筒的所述热风风速进行控制，使滚筒干燥的加工强度得到一致性控制。

可见，本发明提供一种烟草滚筒干燥强度的控制系统，通过设置期望烟草滚筒干燥生产线的预期加工强度，并采集烟草物料滚筒干燥的出口温度、入口温度、滚筒转速、滚筒干燥段长度和滚筒倾角，并以此数据为基础，计算滚筒干燥的实际加工强度，进而根据所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值来控制干燥强度。解决现有烟草滚筒干燥时存在不同加工点干燥后烟丝质量差异大，不能实现均质化加工的问题，能提高烟草制丝质量一致性，提高卷烟加工的一致性水平。

以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种烟草滚筒干燥强度的控制方法，其特征在于，包括：

设置烟草滚筒干燥生产线的预期加工强度；

获取烟草物料滚筒干燥的出口温度、入口温度、滚筒转速、滚筒干燥段长度和滚筒倾角；

根据公式G＝(T-T₀)+(ln L-ln Z-lna)计算得到实际加工强度，其中G表示干燥强度，T表示滚筒出口烟丝温度平均值，T₀表示滚筒入口烟丝温度平均值，L表示滚筒干燥段长度，Z表示滚筒转速，a表示滚筒倾角；

判断所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值是否小于设定阈值，如果否，则通过调节所述出口温度或所述滚筒转速，使所述差值小于所述设定阈值。

2.根据权利要求1所述的烟草滚筒干燥强度的控制方法，其特征在于，还包括：

通过调节滚筒的入口物料含水率来控制滚筒干燥的加工强度，通过增大或减小所述入口物料含水率来调节所述滚筒的筒壁温度，进而调节物料出口温度。

3.根据权利要求2所述的烟草滚筒干燥强度的控制方法，其特征在于，所述通过调节所述出口温度或所述滚筒转速，使所述差值小于所述设定阈值，包括：

如果所述实际加工强度小于所述预期加工强度，则提高滚筒干燥入口物料含水率，使所述筒壁温度增大；

如果所述实际加工强度大于所述预期加工强度，通过减小所述入口物料含水率来降低所述筒壁温度。

4.根据权利要求3所述的烟草滚筒干燥强度的控制方法，其特征在于，还包括：

设置出口物料含水率目标值，并建立滚筒的热风风速与出口物料含水率的PID控制模型，以使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，进而控制滚筒干燥机的加工强度。

5.根据权利要求4所述的烟草滚筒干燥强度的控制方法，其特征在于，所述使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，包括：

获取滚筒的出口物料含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口物料含水率的目标偏差值；

所述PID控制模型根据所述目标偏差值对所述热风风速进行控制，使所述出口物料含水率按所述目标值进行调节。

6.根据权利要求5所述的烟草滚筒干燥强度的控制方法，其特征在于，所述使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，还包括：

实时获取设定时间内的所述出口物料含水率和所述热风风速，并按时间关系进行拟合得到出口物料含水率与所述热风风速的拟合曲线；

根据所述拟合曲线对滚筒的所述热风风速进行控制，使滚筒干燥的加工强度得到一致性控制。

7.一种烟草滚筒干燥强度的控制系统，其特征在于，包括：

第一设置单元，用于设置烟草滚筒干燥生产线的预期加工强度；

第一采集单元，用于获取烟草物料滚筒干燥的出口温度、入口温度、滚筒转速、滚筒干燥段长度和滚筒倾角；

计算单元，用于根据公式G＝(T-T₀)+(ln L-ln Z-lna)计算得到实际加工强度，其中G表示干燥强度，T表示滚筒出口烟丝温度平均值，T₀表示滚筒入口烟丝温度平均值，L表示滚筒干燥段长度，Z表示滚筒转速，a表示滚筒倾角；

第一控制单元，用于判断所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值是否小于设定阈值，如果否，则通过调节所述出口温度或所述滚筒转速，使所述差值小于所述设定阈值。

8.根据权利要求7所述的烟草滚筒干燥强度的控制系统，其特征在于，还包括：

第二控制单元，用于通过调节滚筒的入口物料含水率来控制滚筒干燥的加工强度，通过增大或减小所述入口物料含水率来调节所述筒壁温度，进而调整滚筒的物料出口温度。

9.根据权利要求8所述的烟草滚筒干燥强度的控制系统，其特征在于，还包括：

PID控制单元，用于设置出口物料含水率目标值，并建立滚筒的热风风速与出口物料含水率的PID控制模型，以使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，进而控制滚筒干燥机的加工强度。

10.根据权利要求9所述的烟草滚筒干燥强度的控制系统，其特征在于，所述PID控制单元包括：

偏差值调节单元，用于获取滚筒的出口物料含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口物料含水率的目标偏差值；并由所述PID控制模型根据所述目标偏差值对所述热风风速进行控制，使所述出口物料含水率按所述目标值进行调节；

拟合曲线调节单元，用于实时获取设定时间内的所述出口物料含水率和所述热风风速，并按时间关系进行拟合得到出口物料含水率与所述热风风速的拟合曲线；

所述拟合曲线调节单元还根据所述拟合曲线对滚筒的所述热风风速进行控制，使滚筒干燥的加工强度得到一致性控制。

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