CN113576017A - 烘丝水分控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烘丝水分控制方法，本发明的设计构思在于考虑到烘丝工序中湿度变化和脱水速度并不成线性关系，因而设定了一个湿度变化的范围作为调节基础，接着可以根据来料水分的大小，在一定的热风风门开度范围内调控热风风速并确保出口水分达到预设期待水分值。本发明能够使原料脱水速度稳定，保障热风风速稳定在固定区间，从而保障原料在滚筒中受热时间稳定，以此保障了原料的内在质量稳定性，降低了批次之间的差异性。

Description

烘丝水分控制方法

技术领域

本发明涉及卷烟加工制造领域，尤其涉及一种烘丝水分控制方法。

背景技术

在烟草制造加工过程中，烘丝工序是制丝加工极其重要的一环。薄板烘丝机一般由滚筒、薄板、热风系统、排潮系统组成，热风系统将循环热空气送入滚筒中对原料进行加热脱水；排潮系统将滚筒中的部分的热湿空气抽走排出，降低滚筒中的空气湿度。一般生产时将恒定温度的热风送入滚筒，将滚筒预先加热到一定温度。然后通过烘丝机进口和出口要求的物料含水率，计算需要的脱水速度，然后设定一定的滚筒内热风风速进行脱水。

正常生产时通过出口水分的偏差调节热风风速保持出口水分的稳定。这种调节方式因入口水分的不稳定，造成风速调整较大。热风风速大时，热量进入滚筒较多，脱水速度快，且风量也较大，造成原料在滚筒中停留的时间较短。而脱水速度快和停留时间短均会使原料在滚筒中的受热状态不稳定、不均匀，导致激发香味物质的程度不一致，影响原料感官质量，使吸味存在差异，造成批间质量不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种烘丝水分控制方法，以解决上述现有技术的问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种烘丝水分控制方法，其中包括：

预先设定烘丝滚筒内的湿度目标值以及排潮湿度调控区间；

基于所述湿度目标值以及监测到的排潮管道中空气湿度的变化，调节排潮风门的开度，使烘丝滚筒内的空气湿度处于所述排潮湿度调控区间；

在保持烘丝滚筒内的空气湿度在所述排潮湿度调控区间内的基础上，基于来料水分值，在预设的开度范围内调控热风风门的开度，以实现烘丝机出口实际水分值符合预设的出口设定水分值。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述调节排潮风门的开度包括：

预先设定排潮风门的开度阈值；

如果所述排潮风门调至超过所述开度阈值并持续既定的时长，烘丝滚筒内的空气湿度仍未达到所述湿度目标值，则调控排潮风机的运行频率。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述基于来料水分值，在预设的开度范围内调控热风风门的开度包括：

实时监测来料水分值；

根据来料水分值，在所述开度范围内调节热风风门，同时监控烘丝机的出口实际水分值是否达到出口设定水分值；

如果热风风门调节至所述开度范围的上限值或下限值，对应的出口实际水分值仍未达到出口设定水分值，则通过调节排潮风门的开度对烘丝滚筒内的湿度进行补偿；

在湿度补偿过程中，根据出口实际水分值的变化以及与出口设定水分值的关系，协同调节热风风门的开度。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述通过调节排潮风门的开度对烘丝滚筒内的湿度进行补偿包括：

在热风温度一定的条件下，预先计算出单位体积下的最大绝对湿度下的水蒸气质量；

将所述水蒸气质量与排潮系统的排潮风速及排潮管径截面积结合，求取出排潮速度；

根据来料流量、来料水分值、出口设定水分值以及热风风门的开度处于所述上限值或所述下限值时对应的出口实际水分值，计算脱水补偿速度；

根据所述排潮速度以及脱水补偿速度的比值，得到湿度补偿值；

将所述湿度补偿值与所述湿度目标值结合为补偿控制参数；

根据所述补偿控制参数调整排潮风门的开度。

在其中至少一种可能的实现方式中，所述得到湿度补偿值包括：将所述比值与预设的增益系数结合，得到所述湿度补偿值。

本发明的设计构思在于，考虑到烘丝工序中湿度变化和脱水速度并不成线性关系，因而设定了一个湿度变化的范围作为调节基础，接着可以根据来料水分的大小，在一定的热风风门开度范围内调控热风风速并确保出口水分达到预设期待水分值。本发明能够使原料脱水速度稳定，保障热风风速稳定在固定区间，从而保障原料在滚筒中受热时间稳定，以此保障了原料的内在质量稳定性(使烟丝的香味物质激发状态一致，避免感官质量不一致)，降低了批次之间的差异性。

进一步地，可以根据来料水分的大小，以热风风门开度在既定的调节上下限时计算出对应的湿度补偿值，作为烘丝滚筒内的空气湿度补偿的控制调整参数，通过检测排潮管中空气的湿度，并结合控制调整参数来调节排潮风门的开度，并协同调节热风风门的开度使其在既定开度区间变化，最终可以保证出口水分达到预设期待水分。

附图说明

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步描述，其中：

图1为本发明实施例提供的烘丝水分控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本发明提出了一种烘丝水分控制方法的实施例，具体如图1所示，可以包括：

步骤S1、预先设定烘丝滚筒内的湿度目标值以及排潮湿度调控区间；

步骤S2、基于所述湿度目标值以及监测到的排潮管道中空气湿度的变化，调节排潮风门的开度，使烘丝滚筒内的空气湿度处于所述排潮湿度调控区间；

步骤S3、在保持烘丝滚筒内的空气湿度在所述排潮湿度调控区间内的基础上，基于来料水分值，在预设的开度范围内调控热风风门的开度，以实现烘丝机出口实际水分值符合预设的出口设定水分值。

这里需指出的是，热风速度是根据热风风门开度大小来调整的，热风风门开度过小会造成烟丝受热时间长；热风风门开度过大会造成烟丝受热时间短，因此可以预先设定一个热风风门的开度范围(例如50％-60％)。

进一步地，所述调节排潮风门的开度包括：

预先设定排潮风门的开度阈值；

如果所述排潮风门调至超过所述开度阈值并持续既定的时长，烘丝滚筒内的空气湿度仍未达到所述湿度目标值，则调控排潮风机的运行频率。

进一步地，所述基于来料水分值，在预设的开度范围内调控热风风门的开度包括：

实时监测来料水分值；

根据来料水分值，在所述开度范围内调节热风风门，同时监控烘丝机的出口实际水分值是否达到出口设定水分值；

如果热风风门调节至所述开度范围的上限值或下限值，对应的出口实际水分值仍未达到出口设定水分值，则通过调节排潮风门的开度对烘丝滚筒内的湿度进行补偿；

在湿度补偿过程中，根据出口实际水分值的变化以及与出口设定水分值的关系，协同调节热风风门的开度。

进一步地，所述通过调节排潮风门的开度对烘丝滚筒内的湿度进行补偿包括：

在热风温度一定的条件下，预先计算出单位体积下的最大绝对湿度下的水蒸气质量；

将所述水蒸气质量与排潮系统的排潮风速及排潮管径截面积结合，求取出排潮速度；

根据来料流量、来料水分值、出口设定水分值以及热风风门的开度处于所述上限值或所述下限值时对应的出口实际水分值，计算脱水补偿速度；

根据所述排潮速度以及脱水补偿速度的比值，得到湿度补偿值；

将所述湿度补偿值与所述湿度目标值结合为补偿控制参数；

根据所述补偿控制参数调整排潮风门的开度。

进一步地，所述得到湿度补偿值包括：将所述比值与预设的增益系数结合，得到所述湿度补偿值。

为了便于理解前述实施例及其优选方案，这里给出参考性示例：

在排潮管道上可以预先安装空气湿度检测装置，方便对排潮系统进行负反馈调节。在实际操作中，可以设定一个湿度数值为目标值(例如加工某一牌号烟丝时，恒定温度的热风进入滚筒中进行加热烘丝，经由试验可设定烘丝滚筒内的空气湿度的目标值为47.5％)，并设置排潮调整死区(例如可以设置排潮风门调节死区使烘丝滚筒内的湿度在45％-50％，以避免频繁调节)。然后结合排潮管道中空气湿度的变化来调节排潮风门开度(当排潮空气的湿度低于死区下限45％时，减小排潮阀门开度，使烘丝滚筒内的湿度达到目标47.5％；当排潮空气的湿度高于死区上限50％时，加大排潮阀门开度，使烘丝滚筒内的湿度达到目标47.5％)，以此使得烘丝滚筒内的空气湿度保持稳定。

当排潮风门开度过大或过小时，还可以通过调节排潮风机的频率，迅速调整烘丝滚筒内的空气湿度(例如，设置排潮风门最大开度阈值为75％，如果排潮阀门达到75％开度并持续15秒后，湿度仍然调节不到目标47.5％，则调整排潮风机频率，以加大排潮量，实现烘丝滚筒内的空气湿度迅速降低，以使其空气湿度保持在45％-50％范围内)。

以及，可以结合如下两种情况进行调控：

(1)当监测到来料水分较小时，首先可通过减小热风风门以降低热风风速，如果当热风风门降到开度下限50％时(结合前文举例)，烘丝机出口水分依然较小、难以达到设定标准时，则可以开始调节排潮量，同时继续调整热风风门的开度。

具体地，在热风温度一定的条件下，可以预先计算出单位体积下的最大绝对湿度下的水蒸气质量，并除以100则得到1个相对湿度下的单位体积水蒸气质量，再结合排潮系统的排潮风速及排潮管径截面积，得到单位时间内抽走1个相对湿度下的单位体积水蒸气质量的排潮速度m。

而脱水补偿速度n＝烟丝流量×(1-来料水分)×|出口设定水分-出口实际水分|，其中出口实际水分是指热风风门降到下限开度50％时的烘丝机出口实际水分值。由此，可以计算出湿度补偿值a＝n÷m×k，一般k值可以设置较大，比如在2-4之间，以使烘丝滚筒中的湿度快速增加，脱水速度变慢，使出口水分快速上升到设定值。

然后，将(目标47.5％+a)作为排潮系统的控制输入参数，以调整排潮风门的开度。同时地，根据实时的出口实际水分值和出口设定水分值，通过PID自动调整热风风门的开度，使其开度保持在50％-60％的区间。

(2)类似地，当来料水分较大时，热风系统PID首先增加热风风速，当热风风门增加到开度上限60％时，出口水分还较大，达不到设定标准时，则开始调整排潮量，此时继续调整热风风门。同上可以计算出需要补偿的湿度值a(出口实际水分是热风风门增加到60％时的实际值)。

然后，将(目标47.5-a)作为排潮系统湿度PID设定值调整排潮风门开度。使滚筒中的湿度快速降低，脱水速度变快，使出口水分快速下降到设定值。同时地，再根据实时的出口实际水分值和出口设定水分值，通过PID自动调整热风风门的开度，使其保持在50％-60％的区间。

综上所述，本发明的设计构思在于，考虑到烘丝工序中湿度变化和脱水速度并不成线性关系，因而设定了一个湿度变化的范围作为调节基础，接着可以根据来料水分的大小，在一定的热风风门开度范围内调控热风风速并确保出口水分达到预设期待水分值。本发明能够使原料脱水速度稳定，保障热风风速稳定在固定区间，从而保障原料在滚筒中受热时间稳定，以此保障了原料的内在质量稳定性(使烟丝的香味物质激发状态一致，避免感官质量不一致)，降低了批次之间的差异性。

进一步地，可以根据来料水分的大小，以热风风门开度在既定的调节上下限时计算出对应的湿度补偿值，作为烘丝滚筒内的空气湿度补偿的控制调整参数，通过检测排潮管中空气的湿度，并结合控制调整参数来调节排潮风门的开度，并协同调节热风风门的开度使其在既定开度区间变化，最终可以保证出口水分达到预设期待水分。

本发明实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a，b，c，a和b，a和c，b和c或a和b和c，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，但以上仅为本发明的较佳实施例，需要言明的是，上述实施例及其优选方式所涉及的技术特征，本领域技术人员可以在不脱离、不改变本发明的设计思路以及技术效果的前提下，合理地组合搭配成多种等效方案；因此，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 (5)

1.一种烘丝水分控制方法，其特征在于，包括：

预先设定烘丝滚筒内的湿度目标值以及排潮湿度调控区间；

基于所述湿度目标值以及监测到的排潮管道中空气湿度的变化，调节排潮风门的开度，使烘丝滚筒内的空气湿度处于所述排潮湿度调控区间；

在保持烘丝滚筒内的空气湿度在所述排潮湿度调控区间内的基础上，基于来料水分值，在预设的开度范围内调控热风风门的开度，以实现烘丝机出口实际水分值符合预设的出口设定水分值。

2.根据权利要求1所述的烘丝水分控制方法，其特征在于，所述调节排潮风门的开度包括：

预先设定排潮风门的开度阈值；

如果所述排潮风门调至超过所述开度阈值并持续既定的时长，烘丝滚筒内的空气湿度仍未达到所述湿度目标值，则调控排潮风机的运行频率。

3.根据权利要求1或2所述的烘丝水分控制方法，其特征在于，所述基于来料水分值，在预设的开度范围内调控热风风门的开度包括：

实时监测来料水分值；

根据来料水分值，在所述开度范围内调节热风风门，同时监控烘丝机的出口实际水分值是否达到出口设定水分值；

如果热风风门调节至所述开度范围的上限值或下限值，对应的出口实际水分值仍未达到出口设定水分值，则通过调节排潮风门的开度对烘丝滚筒内的湿度进行补偿；

在湿度补偿过程中，根据出口实际水分值的变化以及与出口设定水分值的关系，协同调节热风风门的开度。

4.根据权利要求3所述的烘丝水分控制方法，其特征在于，所述通过调节排潮风门的开度对烘丝滚筒内的湿度进行补偿包括：

在热风温度一定的条件下，预先计算出单位体积下的最大绝对湿度下的水蒸气质量；

将所述水蒸气质量与排潮系统的排潮风速及排潮管径截面积结合，求取出排潮速度；

根据来料流量、来料水分值、出口设定水分值以及热风风门的开度处于所述上限值或所述下限值时对应的出口实际水分值，计算脱水补偿速度；

根据所述排潮速度以及脱水补偿速度的比值，得到湿度补偿值；

将所述湿度补偿值与所述湿度目标值结合为补偿控制参数；

根据所述补偿控制参数调整排潮风门的开度。

5.根据权利要求4所述的烘丝水分控制方法，其特征在于，所述得到湿度补偿值包括：将所述比值与预设的增益系数结合，得到所述湿度补偿值。

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