CN112335923B - 一种烟草烘干机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种烟草烘干机，包括有：机体，在机体内部形成有烘干室，在机体上设置有与烘干室连通的排湿部；设备室，设备室和烘干室连通，在设备室上设置有第一风门；循环风机，设在设备室内，用于驱动从第一风门进入的气流从在设备室进入到烘干室内并将烘干室中的至少部分气流从排湿部排出；温湿度检测元件，设置在烘干室内，用于检测烘干室中的湿度和温度；控制器，与循环风机以及温湿度检测元件通讯连接，并能够通过检测在第一温度区间内对应的多组湿度值，获得烘干室的实际湿度值，并根据实际湿度值、在此温度区间内预存在控制器中的预设湿度值、以及此温度区间内的湿度变化率通过PD控制算法获得第一风门的开启角度。通过本发明解决现有技术的烟草烘干因湿度检测不精确导致的热量浪费的问题。

Description

一种烟草烘干机

技术领域

本发明涉及烟草烘干技术领域，尤其涉及一种烟草烘干机结构的改进。

背景技术

烟草热泵烘干是近几年新兴的一个产业，以前烟草都是通过烧煤来进行烘干的。现在国家为了控制烧煤量，减少环境污染，大力推广热泵烘干，2020年河南作为第一个省首先进行烟草热泵烘干的推广。

烧煤烘干的时候，都配有烘干师傅，负责往烘干炉里加煤，同时调整烤房温度和湿度，保证烟叶烘干质量。很多烘干师傅都是凭借多年烘干经验来自己调整新风门的角度，但是如果观察不及时就会导致湿球温度过高或者过低，导致烟叶质量下降，而且如果湿球温度过低，热量排出过多，浪费能源。

目前大部分烟草烘干机的湿度控制方式都是通过实时的检测湿球的温度来进行实时控制风门的打开角度，但是湿球温度会随干球温度波动变化，当干球温度大于设定温度时，测得的湿球温度也是相对偏大的，此时，由于湿球温度偏高会导致新风门打开排湿，一部分热量也被排出，造成能源浪费。

发明内容

为解决现有技术中的烟草烘干其湿球温度检测不精确导致的热量浪费的问题，本发明提供一种新型的烟草烘干机，能够通过获取到实际湿度值、预设湿度值以及一时间段内的湿度变化率来控制风门的开启角度，可以准确地控制排湿，减少热量浪费，节能。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种烟草烘干机，机体，在所述机体内部形成有烘干室，在所述机体上设置有与所述烘干室连通的排湿部；

设备室，所述设备室和所述烘干室连通，在所述设备室上设置有第一风门；

循环风机，设在所述设备室内，用于驱动从第一风门进入的气流从在设备室进入到烘干室内并将烘干室中的至少部分气流从排湿部排出；

温湿度检测元件，设置在烘干室内，用于检测烘干室中的湿度和温度；

控制器，与所述循环风机以及温湿度检测元件通讯连接，并能够通过检测在第一温度区间内对应的多组湿度值，获得烘干室的实际湿度值，并根据实际湿度值、在此温度区间内预存在控制器中的预设湿度值、以及此温度区间内的湿度变化率通过PD控制算法获得第一风门的开启角度。

在本申请的一些实施例中：烟草烘干机还包括有：

加热装置，设在所述设备室内；

温度检测元件，设置在所述烘干室内；

所述控制器还配置为：与所述加热装置和所述温度检测元件通讯连接，并在检测到烘干室中的温度和预设温度存在有差值时控制加热装置动作。

在本申请的一些实施例中，烟草烘干机还包括有：

控制器配置为：

在检测到烘干室中温度大于预设温度时，控制加热装置停止；

在检测到烘干室中温度小于预设温度时，控制加热装置开启。

在本申请的一些实施例中，烟草烘干机还包括有：第二风门，第二风门的面积小于第一风门的面积。

在本申请的一些实施例中：所述实际湿度值通过采取的多组湿度值采样滑动平移算法获得。

在本申请的一些实施例中：所述第一风门的开门角度设为A，其通过公式：A =P*（湿度差+D*湿度变化率）*90°获得。

在本申请的一些实施例中，所述湿度差为：所述实际湿度值和所述预设湿度值之差，烘干室温度从第一温度区间的下限上升到第一温度区间的上限所需时间为第一时间段，所述湿度变化率为：所述湿度变化率为：第一时间段的初始时刻对应的湿度差和末端时刻对应的湿度差的差值与第一时间段的比值。

在本申请的一些实施例中，当控制器获得A≤0°时，控制第一风门关闭，当控制器获得A≥90°时，控制第一风门完全打开, 当 0°＜A＜90°时，控制第一风门打开角度为 A°。

在本申请的一些实施例中，还包括有隔断部件，其设置在所述机体内，将所述机体分割形成所述烘干室和所述设备室，在所述隔断部件上设置有连通所述烘干室和所述设备室的连通部。

在本申请的一些实施例中，所述加热装置设置在所述循环风机的下方。

本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：

本发明中提出的烟草烘干机，能够通过湿度检测元件采集到在第一温度区间内对应的多组湿度值，然后计算获得此温度区间内的实际湿度值，并根据实际湿度值、预存在控制器中的预设湿度值和湿度变化率的通过PD算法来获得第一风门的开启角度，避免了因测量湿度存在偏差进行开关风门导致多余热量被排出，造成能源浪费的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中烟草烘干机的整体结构示意图；

图2为本发明实施例中烟草烘干机的第一风门和第二风门安装在设备室中的结构示意图；

图3为本发明实施例中烟草烘干机的在通过加热装置加热升温后处于不同阶段的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例一

本发明提供了一种烟草烘干机的实施例，参照图1-图3所示，包括有：

机体100，在所述机体100内部形成有烘干室110和设备室130，在所述机体100上设置有与所述烘干室110连通的排湿部120，排湿部120优选为设在烘干室110壁上的排湿口。

在本申请的一些实施例中，还包括有隔断部件600，其设置在所述机体100内，将所述机体100分割形成所述烘干室110和所述设备室130，所述设备室130和所述烘干室110连通，在所述隔断部件600上设置有连通所述烘干室110和所述设备室130的连通部610。

连通部610为开设在隔断部件600上的连通口，连通口包括有第一连通口，设在隔断部件600上贯穿隔断部件600，在所述设备室130上设置有第一风门200。

循环风机300，设在所述设备室130内，用于驱动从第一风门200进入的气流从设备室130进入到烘干室110内并将烘干室110中的至少部分气流从排湿部120排出；

温湿度检测元件，设置在烘干室110内，用于检测烘干室110中的湿度和温度，温湿度检测元件在一些实施例中包括有干球和湿球，干球反应的为烘干室110中的温度值，湿球对应的反应的为烘干室110中的湿度值。

控制器，与所述循环风机300以及温湿度检测元件通讯连接，并能够通过检测在第一温度区间内的多组湿度值，获得烘干室110的实际湿度值，并根据实际湿度值、此温度区间对应的预存在控制器中的预设湿度值、以及此温度区间内的湿度变化率通过PD控制算法获得第一风门200的开启角度。

烟草烘干过程其实就是水分被加热的条件下从烟叶中蒸发出来的过程，但是加热温度、加热、湿球温度必须严格遵守烟草烘干工艺，才能保证烘干后的烟叶色泽和香味属于高级烟叶。

烟叶的烘焙阶段一般分为几个阶段进行：如稳温阶段1，烘干室110内的干球温度为T1℃，保持t1小时，然后进入升温阶段1，烘干室110内的干球温度从T1℃上升到T2℃，用时t2小时，通过此种方式来控制干球，而在控制干球温度时也对应的对湿球温度进行控制，如在稳温阶段1、升温阶段1均控制湿球温度为N1。

即本实施例中的第一温度区间指代的为某一温度变化区间，其可以为稳温阶段的温度变化区间，也可以对应为升温阶段的温度变化区间，无论哪个温度变化区间，均可通过获取到此温度变化区间的实际湿度值、预设湿度值和湿度变化率来对应的获得第一风门200的开启角度。

本实施例中的烘干室110中湿度的调节控制主要通过第一风门200的打开角度来进行控制，在湿度检测元件检测到湿度值传递给控制器，控制器经过判定判断出需要进行排湿时，则会控制第一风门200开启、循环风机300启动，第一风门200开启后，外部的新风会通过循环风机300作用被吸入到设备室130内，然后从设备室130进入到与其连通的烘干室110内，新风进入到烘干室110内后由于压力作用会将排湿口处的排湿部120件打开，进而将位于烘干室110内的湿气向外排出，实现排湿，以保证整个烘干室110内的湿度的恒定。

第一风门200打开的角度对于排湿量以及烘干室110内的湿度变化影响较大，当第一风门200开启角度与烘干室110中湿度不匹配时，都会造成烘干室110中的湿度产生变化波动和偏差，本实施例中设置的烟草烘干机则可以根据烘干室110中则对应通过采集到的实际湿度值、预存在控制器中的预设湿度值、以及湿度变化率通过PD控制算法实时计算获取到合适的开启角度，以保证烘干室110中湿度的恒定。

在本申请的一些实施例中：烟草烘干机还包括有：

加热装置400，设在所述设备室130内，通过加热装置400可对烘干室110内的温度进行控制，加热装置400可选用加热片或加热盘管等加热部件。

在本申请的一些实施例中，所述加热装置400设置在所述循环风机300的下方。

加热装置400也可以设置在循环风机300的上方，对应的在隔断部件600上还设置有第二连通口，第一连通口和第二连通口沿隔断部件600高度方向呈一定间距布置。

在一些实施例中，可将湿度检测和温度检测采用集成功能的温湿度检测元件来实现。

所述控制器还配置为：与所述加热装置400和所述温度检测元件通讯连接，并在检测到烘干室110中的温度和预设温度存在有差值时控制加热装置400动作。

在本申请的一些实施例中， 控制器配置为：

在检测到烘干室110中温度大于预设温度时，控制加热装置400停止；

在检测到烘干室110中温度小于预设温度时，控制加热装置400开启。

具体的，在对烘干室110内温度进行调节控制时，可通过控制器控制循环风机300、加热装置400开启，循环风机300工作，驱动气流从第一连通口或第二连通口进入到烘干室110内，然后从第二连通口或第一连通口流出使得气流不断的在设备室130和烘干室110之间循环流动，气流在流动过程中会流经过加热装置400，带走加热装置400上产生的热量，进入到烘干室110内实现对烘干室110的温度调节控制并使得烘干室110内温度均匀，烘干室110内放置有待烘烤的烟叶。

干球温度在某一个温度阶段的温度变化控制是通过加热装置400加热来控制，干球温度的控制精度是±1℃，

控制过程如下：比如设定在某一个升温阶段其对应的预设温度为T0℃，当控制器检测到烘干室110内的干球的温度降至T0-1℃时，加热装置400开始进行加热，当控制器检测到干球的温度达到T0+1℃时，停止加热，烘干室110内温度会逐渐降低，当将至T0-1℃时，加热装置400再次开启进行加热，如此循环，以保证整个烘干室110内的温度的相对恒定。

湿球的温度受到干球温度的变化影响，所以，湿球温度也会跟随其来回波动，不能正确反映T0温度下的真正湿球温度，当干球温度＞T0时，湿球温度也是数据偏大的，导致第一风门200频繁打开排湿，一方面湿球温度控制不稳，另一方面排湿时导致热量的浪费。

在本申请的一些实施例中，烟草烘干机还包括有：第二风门500，第二风门500的面积小于第一风门200的面积。

在设置时，在设备室130的侧壁上开设有第一风口和第二风口，第一风门200对应设置在第一风口位置处，第二风门500对应设置在第二风口位置处。

第一风门200能够相对第一风口转动以打开或闭合第一风口，在一些优选的实施例中，第一风门200为自动风门，其设置时，对应设置有驱动电机，通过驱动电机连接第一风门200来驱动第一风门200转动打开的角度。通过将第一风门200设置成自动风门，可便于整个烟草烘干机对进风量进行自动控制。

同时，为方便烟农进行手动控制，第二风门500对应设置为手动风门，其在设置时，可设置旋拧调节手柄，通过旋拧手柄带动第二风门500转动。

将第一风门200设置的面积大于第二风门500，第二风门500面积为第一风门200面积的1/3或者1/4等均可。在调节控制时，可通过第一风门200和第二风门500配合保证整个烘干室110温度和湿度的恒定。

在设置时，将第一风门200设置为面积较大，可用于整个烘干室110湿度的自动控制调节，通过自动控制调节来保持烘干室110内湿度的相对恒定；

而第二风门500设置为面积较小且远远小于第一风门200面积，使其不仅可保证烟农能够根据需要随意控制第二风门500打开角度进行排湿，而且还能够减少因烟农随意打开第二风门500排湿对烘干室110内温度和湿度的影响，通过第一风门200和第二风门500的配合使用能够使得整个烘干室110中的温度和湿度能够保持相对稳定，保证烟叶的烘烤质量。

在本申请的一些实施例中：所述实际湿度值即湿球温度值主要通过采取的多组湿度值采样滑动平移算法获得。如：将采集的湿球温度设定为一个数组{HT0-1.0 ，HT0-0.9 ，HT0-0.8 ，HT0-0.7 ，HT0-0.6 ，HT0-0.5 ，HT0-0.4 ，HT0-0.3 ，HT0-0.2 ，HT0-0.1 ，HT0 ，HT0+0.1 ，，HT0+0.2 ，HT0+0.3 ，HT0+0.4 ，HT0+0.5 ，HT0+0.6 ，HT0+0.7 ，HT0+0.8 ，HT0+0.9，HT0+1.0 }，其对应的采集初始时间点为T0时刻，末端时间点为T1时刻，其对应的时间段为T1-T0，将采集的数组取平均值就是实际的湿球温度。采集过程中，采用滑动平均算法，保证数据实时更新，保证采集到的湿球温度为实时更新的温度，进而保证了温度采集的精确性。

滑动平均算法即为维护一定长队列，每在队尾插入一个元素就在队列头部删除一个元素，然后对其求出均值。

在本申请的一些实施例中：所述第一风门200的开门角度设为A，其通过公式：A =P*（湿度差+D*湿度变化率）*90°获得。

具体的，所述湿度差为：所述实际湿度值和所述预设湿度值之差即：湿球温度差=实际湿球温度-预设湿球温度，实际湿球温度即为通过上述滑动平移算法获取，预设湿球温度为在干球对应的第一温度区间对应的预存在控制器中的湿度。

设烘干室 110 温度从第一温度区间的下限上升到第一温度区间的上限

所需时间为第一时间段，所述湿度变化率为：第一时间段的初始时刻对应的湿度差和末端时刻对应的湿度差的差值与第一时间段的比值。

设第一时间段的初始时刻为 T0、第一时间段的末端时刻为 T1。

第一时间段对应为：T1-T0。

初始时刻的湿度差为 T0 时刻对应的实际湿球温度和预设湿球湿度之差，

末端时刻的湿度差为 T1 时刻对应的实际湿球温度和预设湿球湿度之差。

湿度变化率即为湿球湿度变化率，湿球湿度变化率= （T1 时刻的湿度差-T0时刻的湿度差）/（T1-T0）。

P为比例常数，其通过在实验室中测量获得，具体的，将烟草烘干机放置到实验室内，通过在实验室内的相关设备将烘干室110内湿度初始状态调节为第一湿度，并给P设定初始预设值，然后开启烟草烘干机，在控制器上设定第一目标湿度，经过时间M后，通过滑动平移算法计算烘干室110的实际湿度，比较实际湿度和第一目标湿度的差值，若差值较小，则代表此时P值选取较好，若实际湿度和第一目标湿度差值较大，则更换P值，通过多次试验不断的调整P的数值，最终选取到最优的P值。

D为微分常数，其通过在实验室中测量获得，具体的，将烟草烘干机放置到实验室内，通过在实验室内的相关设备将烘干室110内湿度初始状态调节为第二湿度，并给D设定初始预设值，然后开启烟草烘干机，在控制器上设定第二目标湿度，经过时间M后，通过滑动平移算法计算烘干室110的实际湿度，比较实际湿度和第二目标湿度的差值，若差值较小，则代表此时D值选取较好，若实际湿度和第二目标湿度差值较大，则更换D值，通过多次试验不断的调整D的数值，最终选取到最优的D值。

在本申请的一些实施例中，当控制器获得A≤0°时，控制第一风门200关闭，当控制器获得A≥90°时，控制第一风门200完全打开。

当0℃＜A＜90°时，控制第一风门200的打开角度为A°，通过公式计算获得。

本实施例中的烟草烘干机，能够通过湿度检测元件采集到在第一温度区间内对应的多组湿度值，然后计算获得此温度区间内的实际湿度值，并根据实际湿度值、预存在控制器中的预设湿度值和湿度变化率的通过PD算法来获得第一风门200的开启角度，避免了因测量湿度存在偏差进行开关风门导致多余热量被排出，造成能源浪费的问题。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种烟草烘干机，包括有：

机体，在所述机体内部形成有烘干室，在所述机体上设置有与所述烘干室连通的排湿部；

设备室，所述设备室和所述烘干室连通，在所述设备室上设置有第一风门；

循环风机，设在所述设备室内，用于驱动从第一风门进入的气流从设备室进入到烘干室内并将烘干室中的至少部分气流从排湿部排出；

温湿度检测元件，设置在烘干室内，用于检测烘干室中的湿度和温度,其特征在于，

控制器，与所述循环风机以及温湿度检测元件通讯连接，并能够通过检测在第一温度区间内对应的多组湿度值，获得烘干室的实际湿度值，并根据实际湿度值、在此温度区间内预存在控制器中的预设湿度值、以及此温度区间内的湿度变化率通过PD控制算法获得第一风门的开启角度；

加热装置，设在所述设备室内；

所述控制器还配置为：与所述加热装置通讯连接，并在检测到烘干室中的温度和预设温度存在有差值时控制加热装置动作；

所述第一风门的开门角度设为A，其通过公式：A =P*（湿度差+D*湿度变化率）*90°获得，其中P：P为比例常数； D：为微分常数；

所述湿度差为：所述实际湿度值和所述预设湿度值之差，烘干室温度从第一温度区间的下限上升到第一温度区间的上限所需时间为第一时间段，所述湿度变化率为：第一时间段的初始时刻对应的湿度差和末端时刻对应的湿度差的差值与第一时间段的比值；

当控制器获得A≤0°时，控制第一风门关闭，当控制器获得A≥90°时，控制第一风门完全打开, 当 0°＜A＜90°时，控制第一风门打开角度为 A°。

2.根据权利要求1所述的烟草烘干机，其特征在于：还包括有：第二风门，第二风门的面积小于第一风门的面积。

3.根据权利要求1所述的烟草烘干机，其特征在于：所述实际湿度值通过采取的多组湿度值采样滑动平移算法获得。

4.根据权利要求1所述的烟草烘干机，其特征在于：还包括有隔断部件，其设置在所述机体内，将所述机体分割形成所述烘干室和所述设备室，在所述隔断部件上设置有连通所述烘干室和所述设备室的连通部。

5.根据权利要求1所述的烟草烘干机，其特征在于，所述加热装置设置在所述循环风机的下方。

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