CN116077959A - 一种滚筒刮板干燥装置的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚筒刮板干燥装置的控制系统及控制方法，该控制系统将滚筒所处的周向空间依次划分为覆膜区域、干燥区域和待命区域，并将滚筒的周壁划分为沿周向布置的N个分区；控制器能够根据分别控制滚筒处于覆膜区域的各分区的加热部件依据覆膜温控策略工作、滚筒处于干燥区域的各分区的加热部件依据干燥温控策略工作，滚筒处于待命区域的加热部件依据待命温控策略工作；这样可以获得一个最佳的干燥温度使液料在干燥区域内刚好被完全干燥，这样既避免提早干燥完料液，加大了系统热耗，也避免温度不足导致料渣干燥不完全，这样可以尽量减少热量损失，进而达到节能的目的。

Description

一种滚筒刮板干燥装置的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及物料干燥技术领域，特别涉及一种滚筒刮板干燥装置的控制系统及控制方法。

背景技术

滚筒刮板干燥机是一种内加热传导型转动连续干燥设备，旋转的滚筒通过其下部料槽，黏附着一定厚度的料膜，热量通过管道输送至滚筒内壁，传导到滚筒外壁，再传导给料膜，使料膜中的物料得到蒸发、脱湿、干燥。干燥好的物料被装置在滚筒表面的刮刀铲离滚筒，到置于刮刀下方的螺旋输送器，通过螺旋输送器再将干物料集中、包装。

当前，一种两步法连续生产焦磷酸钾的方法公开了一种两步法连续生产焦磷酸钾的方法，包括如下步骤：将磷酸和氢氧化钾在中和釜中反应得到磷酸氢二钾溶液；将磷酸氢二钾溶液喷淋或浸附于不断转动的滚筒刮板干燥机的滚筒表面形成厚度为0.5-1.5mm的料膜，利用高温导热油作为传热介质对滚筒表面的料膜进行传热加热，至蒸发掉92％-97％的水分后由刮刀刮下剩余物料，得到含水量在3％-8％相对湿润的粒状或片状的固态磷酸氢二钾；将该固态磷酸氢二钾连续送入旋转的卧式聚合炉中，与由热风炉产生的逆向来的燃烧气或热空气在500-600℃高温下继续脱水、聚合，生成焦磷酸钾，经冷却粉碎包装得到焦磷酸钾成品。该方法可降低焦磷酸钾生产的能耗，生产过程连续封闭，避免环境污染，且制取的焦磷酸钾含量较高、品质稳定。

上述专利中的滚筒刮板干燥机的温度控制模式无法针对滚筒壁的不同干燥阶段实现温度的调节，无论是在干燥工作区域或者非干燥工作区域，滚筒壁的温度都相同，在非干燥工作区域部分的滚筒壁造成能量浪费。同时通过导热油进行换热的方式存在滚筒进油端的温度高于滚筒出油端的温度问题，导致滚筒同一水平位置左右两端的干燥温度、干燥速率不一致，增加能量消耗。

因此，如何在实现装置干燥工作前提下，降低能耗，是本领域内技术人员亟待解决的技术难度。

发明内容

本发明的目的为提供一种干燥工作能耗低的滚筒刮板干燥装置的控制系统及控制方法。

本发明提供了一种滚筒刮板干燥装置的控制系统，沿滚筒转动周向，依次定义有覆膜区域、干燥区域和待命区域，用于对滚筒浸料液的料槽处于所述覆膜区域；所述干燥区域位于所述覆膜区域与刮刀之间；所述待命区域位于所述刮刀和所述覆膜区域之间；所述控制系统包括以下部件：

所述滚筒的周壁包括沿周向布置的N个分区，每一所述分区均设置有加热部件，各所述分区的加热部件相对独立；

检测部件，用于检测所述滚筒各分区的位置信号以及各所述分区的温度信号；

控制器，预存储有与所述覆膜区域、干燥区域和待命区域一一对应的覆膜温控策略、干燥温控策略和待命温控策略，所述控制器根据所述检测部件所检测的位置信号和温度信号进行以下控制：所述滚筒处于所述覆膜区域的各分区的加热部件依据所述覆膜温控策略工作、所述滚筒处于所述干燥区域的各分区的加热部件依据所述干燥温控策略工作，所述滚筒处于所述待命区域的各分区的加热部件依据所述待命温控策略工作；

其中所述覆膜温控策略、所述干燥温控策略、所述待命温控策略三者不完全相同。

本发明中将滚筒分为若干个分区，并且根据滚筒旋转时的不同工作情况分为三个工作区域，待命区域、覆膜区域、干燥区域，不同的工作区域对应不同的工作温度，相应地，处于不同工作区域的滚筒的分区温度可以不相同，提高了能量的利用效率。控制器通过检测部件所检测的信号，可以判断滚筒各分区处于哪个工作区域并获得各分区的实时温度，然后根据各分区处在不同的作业区域根据不同的温控策略调整其滚筒各分区的温度，在待命区域的分区温度相对比较低，滚筒该部分分区保持在一个适当温度，避免温度过高浪费能量；在覆膜区域的各分区提升一个温度等级，使料液提前吸收热量，便于后续干燥；在干燥区域的各分区的干燥温度进一步被提高，令干燥温度达到最优的数值，能保证将料液干燥完全,将热量集中于物料的干燥过程，提高能量的利用效率，并达到节能降耗的目的。

可选地，所述覆膜温控策略为所述分区在所述覆膜区域转动过程中其温度逐步升高，温度值变化区间为T11至TI3，其中TI1小于TI3；

或者/和，所述干燥温控策略为所述分区在所述干燥区域转动过程中温度逐步降低，温度值变化区间为TI3至TI2，其中TI2小于TI3；

或者/和，所述待命温控策略为关闭处于所述待命区域的加热部件或者降低处于所述待命区域的加热部件的功率以使该区域的分区温度降低并维持在预设最低温度值TI1，其中TI1小于TI2。

可选地，所述覆膜温控策略为预先拟合的覆膜温度-时间曲线，所述覆膜温度-时间曲线的横坐标为进入所述覆膜区域的时间，纵坐标为温度值；

或者/和，所述干燥温控策略为预先拟合的干燥温度-时间曲线，所述干燥温度-时间曲线的横坐标为进入所述干燥区域的时间，纵坐标为温度值；

或者/和，所述待命温控策略为预先拟合的待命温度-时间曲线，所述待命温度-时间曲线的横坐标为进入所述待命区域的时间，纵坐标为温度值。

可选地，所述检测部件包括旋转编码器和温度检测传感器，所述旋转编码器安装于所述滚筒的中心轴，并且所述旋转编码其通过电刷与外部电源连接；所述滚筒的每一分区均设置有所述温度检测传感器，用于检测相应分区的温度信号。

可选地，所述控制器包括温度控制盒，所述温度控制盒安装于所述滚筒的中心轴，所述温度控制盒与所述旋转编码器和所述温度检测传感器二者电连接，所述温度控制盒能够接收所述旋转编码器的脉冲信号以判断所述滚筒各分区的位置，并综合所述温度信号以控制各所述加热部件处于相应功率。

可选地，还包括液位计，用于检测盛放所述料液的料槽内料液高度信号，所述控制器还包括控制箱，所述控制箱根据所述液位计所检测高度信号对所述料槽进行补液，或者/和，所述控制箱还能够根据所述液位计所检测的高度信号及所述料槽的横截面积获取单位时间的料液处理量。

可选地，所述控制箱与所述温度控制盒能相互通讯，所述温度控制盒根据所述旋转编码器反馈的信号计算所述滚筒当前实际转速，并传递给所述控制箱，所述控制箱根据所述当前实际转速调节所述滚筒的转速，以使所述料液处理量处于设定处理量范围。

可选地，所述温度控制盒内部预存有M个温度等阶，每一温度等阶均包括相匹配的所述覆膜温控策略、干燥温控策略和待命温控策略，并且预存有与所述温度等阶相对应的所述滚筒的转速范围；所述控制器调节所述滚筒的转速或/和所述温度等阶以使所述料液处理量在单位时间内处理量处于设定处理量范围。

可选地，还包括进液泵，当所述液位计所检测所述料液高度低于预设高度时，所述控制箱开启所述进液泵以向所述料槽补充料液。

可选地，还包括采样系统，所述采样系统包括摄像头和机器视觉系统，所述摄像头用于监测所述滚筒表面图像，所述机器视觉系统根据所述摄像头所获取的图像计算滚筒表面物料的干燥率，以使所述干燥率处于预定干燥率范围。

可选地，所述加热部件为蛇形电热管；

或者/和，还具有隔热材料层，覆盖于所述加热部件远离所述滚筒的内侧。

另外，本发明还提供了一种滚筒刮板干燥装置的控制方法，

沿滚筒转动方向，将滚筒所处的周向空间依次定义为覆膜区域、干燥区域和待命区域，其中，所述覆膜区域用于对所述滚筒浸料液；所述干燥区域位于所述覆膜区域与刮刀之间；所述待命区域位于所述刮刀和所述覆膜区域之间；将滚筒的周壁划分为沿周向布置的N个分区，每一分区均具有加热部件，并且各区的加热部件相互独立；设定覆膜温控策略、干燥温控策略、待命温控策略以及滚筒的初始转速；

检测步骤：检测所述滚筒各分区的位置信号与各分区的温度信号；

控制步骤：根据所检测的位置信号和温度信号进行以下控制：所述滚筒处于所述覆膜区域的各分区的加热部件依据所述覆膜温控策略工作、所述滚筒处于所述干燥区域的各分区的加热部件依据所述干燥温控策略工作，所述滚筒处于所述待命区域的各分区的加热部件依据所述待命温控策略工作；

其中所述覆膜温控策略、所述干燥温控策略、所述待命温控策略三者不完全相同。

可选地，所述覆膜温控策略为所述分区在所述覆膜区域转动过程中其温度逐步升高，温度值变化区间为TI1至TI3，其中TI1小于TI3；

所述干燥温控策略为所述分区在所述干燥区域转动过程中温度逐步降低，温度值变化区间为TI3至TI2，其中TI2小于TI3；

所述待命温控策略为关闭处于所述待命区域的加热部件或者降低处于所述待命区域的加热部件的功率以使该区域的分区温度降低并维持在预设最低温度值TI1，其中TI1小于TI2。

可选地，所述检测步骤还包括：检测盛放所述料液的料槽内料液的高度；

控制步骤中还包括：根据所述液位计所检测的高度信号及所述料槽的横截面积获取当前单位时间的料液处理量，调节滚筒转速和各分区温度至少一者使所述当前单位时间的料液处理量处于设定处理量范围。

可选地，先预存M个温度等阶，每一温度等阶均包括相匹配的所述覆膜温控策略、干燥温控策略和待命温控策略，并且预存有与所述温度等阶相对应的滚筒转速范围；

所述控制步骤中所述当前单位时间的料液处理量处于设定处理量范围的具体调节方式为：先在当前温度等阶下调节所述滚筒转速，如果所述滚筒转速超出当前温度等阶下对应的所述滚筒转速范围，调节至另一所述温度等阶，以使所述料液处理量在单位时间内处理量处于设定处理量范围预存有先调节滚筒转速。

可选地，所述控制步骤还进一步根据所检测的料槽内料液的高度控制进液泵开启以向所述料槽内部泵送液体或者停止向所述料槽内部泵送液体。

附图说明

图1为本发明一种实施例中滚筒刮板干燥装置的结构示意图；

图2为图1中滚筒的结构示意图；

图3为图1的正视示意图；

图4为图3的横截面示意图；

图5为本发明滚筒刮板干燥装置的控制系统的原理图；

图6为本发明一种实施例中干燥时间与干燥率的示意图；

图7为滚筒分区设定温度与时间的对应曲线图；

图8为本发明中三条温度等阶曲线示意图。

图1至图5中附图标记与部件名称之间一一对应关系如下：

11刮刀；12待命区域；13覆膜区域；14干燥区域；

4温度控制盒；5旋转编码器；6电刷；7控制箱；8液位计；9旋转电机；10进液泵；S1滚筒；S2料槽；1隔热材料层；2加热部件；21第一加热部件；2N第二加热部件；3温度检测传感器；15摄像头；15’机器视觉系统；

100控制器；101温控系统；102液位控制系统；103干燥采样系统；104转速控制系统。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合控制系统、控制方法、附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图5，图1为本发明一种实施例中滚筒刮板干燥装置的结构示意图；图2为图1中滚筒的结构示意图；图3为图1的正视示意图；图4为图3的横截面示意图；图5为本发明滚筒刮板干燥装置的控制系统的原理图；图6为本发明一种实施例中滚筒刮板干燥装置的控制方法的流程示意图；图7；图8。

本发明提供了一种滚筒刮板干燥装置的控制系统，其中，滚筒刮板装置包括机架、滚筒S1、料槽S2、刮刀11和驱动部件，其中滚筒S1转动支撑于机架，在驱动部件的驱动下能够围绕滚筒S1的中心轴线旋转，料槽S2位于滚筒S1的下方，用于盛装料液。驱动部件通常为电机9，当然也不排除可以为其他部件，例如驱动部件为气动马达或者以液体为动力的马达。

刮刀11主要是用于将滚筒S1表面已经干燥的固体料层刮离滚筒S1。

上述机架主要为滚筒刮板干燥装置中各零部件提供安装基础，其具体结构不做限制，只要能够满足使用需求即可。

本发明中的滚筒刮板干燥装置的控制系统，沿滚筒转动周向，依次划分有覆膜区域13、干燥区域14和待命区域12，覆膜区域13用于对滚筒浸料液；干燥区域14位于覆膜区域与刮刀之间；待命区域12位于刮刀和覆膜区域之间；请参考图4，图4中示出覆膜区域13、干燥区域14和待命区域12三者的相对位置关系，覆膜区域13用于对滚筒S1浸料液；从图4中可以看出，在覆膜区域13滚筒S1的部分浸入料槽S2的料液内部；干燥区域14位于覆膜区域13与刮刀11之间，滚筒S1浸料离开料液后进入干燥区域14，在干燥区域14料液被干燥，部分水分被蒸发，转动到刮刀11位置时，刮刀11将滚筒S1表面被干燥后的料层刮除，料层进入收纳部件。待命区域12位于刮刀11和覆膜区域13之间。

控制系统包括滚筒S1、检测部件和控制器100。其中控制器100主要包括主要包括温控系统101、液位控制系统102、干燥采样系统103和转速控制系统104。

滚筒S1的周壁包括沿周向布置的N个分区S101，每一分区均设置有加热部件，各分区的加热部件相对独立，即各分区的加热部件可以单独开启或者关闭，相互之间不影响工作。

本发明中N可以为大于等于2，N越大控制越精确，即滚筒S1的周壁沿轴向包括第一分区、第二分区、……、第N分区，请参考图4，本文示出了N为12的具体示例。

本发明中控制系统的检测部件用于检测滚筒S1各分区的位置信号；检测部件可以为旋转编码器5，即滚筒S1各分区位置的检测可以通过旋转编码器5实现，旋转编码器5可以安装于滚筒S1的中心轴上，旋转编码器5与传动轴的连接处可以通过电刷6实现电源的连接。温度检测传感器3均布于各分区内部，用于检测相应分区的实时温度。

控制器预存有三个作业区域：覆膜区域13、干燥区域14和待命区域12，以及与其相对应的覆膜温控策略、干燥温控策略和待命温控策略，其中干燥温控策略、覆膜温控策略和待命温控策略三者可以为单一明确的具体温度数值，即覆膜区域13、干燥区域14和待命区域12中同一区域内的各分区温度相同，覆膜温度的数值为T3、干燥温度的数值为T2和待命温度的数值为T1，其中T1<T2<T3。当然覆膜温控策略、干燥温控策略和待命温控策略也可以为具有温度区间的离散数据或者拟合曲线，即同一分区在转动过覆膜区域13、干燥区域14和待命区域12任意区域时，该分区的温度可以在相应区间内变化。例如待命区域的待命温度为TⅠ₂～TⅠ₁、覆膜区域TⅠ₁～TⅠ₃、干燥区域TⅠ₃～TⅠ₂，TⅠ₁<TⅠ₂<TⅠ₃。本发明主要以后者为例介绍了一种具体实施方式。

本发明中将滚筒分为若干个分区，并且根据滚筒旋转时的不同工作情况分为三个工作区域，待命区域、覆膜区域、干燥区域，不同的工作区域对应不同的工作温度，相应地，处于不同工作区域的滚筒的分区的加热部件2依据不同的温控策略进行工作，提高了能量的利用效率。控制器通过检测部件所检测的信号，可以判断滚筒各分区处于哪个工作区域与各区的实时温度，然后根据各分区处在不同的作业区域调整其滚筒S1各分区的温度，在待命区域12的分区温度相对比较低，滚筒该部分分区保持在一个适当温度，避免温度过高浪费能量；在覆膜区域13的各分区温度达到温度调节范围的最大值，使料液充分预热，便于后续干燥；在干燥区域14中随着料液的逐渐干燥，各分区温度以覆膜区域的温度为起始值并与料液的干燥率相关，呈对应规律逐渐降低，令干燥温度达到最优的数值，能保证将料液干燥完全,将热量集中于物料的干燥过程，提高能量的利用效率，并达到节能降耗的目的。

另外，可以根据液态危废特性(含水率等)，调整覆膜温度、干燥温度和待命温度，获得一个最佳的干燥温度使液料在干燥区域14内刚好被完全干燥，这样既避免提早干燥完料液，加大了系统热耗，也避免温度不足导致料渣干燥不完全，这样可以尽量减少热量损失，进而达到节能的目的。

在一种具体示例中，覆膜温控策略为分区在覆膜区域转动过程中其温度逐步升高，温度值变化区间为TI1至TI3，其中TI1小于TI3；干燥温控策略为分区在干燥区域转动过程中温度逐步降低，温度值变化区间为TI3至TI2，其中TI2小于TI3；待命温控策略为关闭处于待命区域的加热部件或者降低处于待命区域的加热部件2的功率以使该区域的分区温度降低并维持在预设最低温度值TI1，其中TI1小于TI2。

该控制方法比较简单，并且在实现物料干燥需求的前提下，节省能源。

其中覆膜温控策略为预先拟合的覆膜温度-时间曲线，覆膜温度-时间曲线的横坐标为进入覆膜区域的时间，纵坐标为温度值，控制精度比较高；同理，干燥温控策略也可以为预先拟合的干燥温度-时间曲线，干燥温度-时间曲线的横坐标为进入干燥区域的时间，纵坐标为温度值；待命温控策略为预先拟合的待命温度-时间曲线，待命温度-时间曲线的横坐标为进入待命区域的时间，纵坐标为温度值。

当然，如上文所述个控制策略也可以为离散的温度点，这样控制逻辑简单。

如上所述，检测部件可以包括旋转编码器5和温度检测传感器3，安装于滚筒的中心轴，并且旋转编码其通过电刷与外部电源连接。旋转编码器5用来确定滚筒各分区处在的位置与及检测滚筒的转速，旋转编码器5体积小，安装结构简单。检测部件还包括各分区的温度检测传感器，通过各分区的温度检测传感器获得各分区的实时温度。

温控系统101包括温度控制盒4、温度检测传感器3和加热部件2，滚筒S1每一分区均设置有温度检测传感器3，分别为：第一温度检测传感器、第二温度检测传感器、……、第N温度检测传感器；控制箱7与液位计8相连，并能够控制进液泵10和滚筒S1的转速。温度控制盒4可以安装于滚筒S1中心轴，控制箱7可以安装于机架侧壁。

滚筒S1中每一分区均设置有加热部件2，各分区的加热部件2相对独立，各分区的加热部件2分别为：第一加热部件、第二加热部件、第N加热部件；控制器根据检测部件所检测的位置信号控制各加热部件2的功率；加热部件2可以均匀布置于各分区内壁，加热部件2可以为蛇形加热管，当然加热部件2的形式不局限于本文上述蛇形电热管，还可以为直管等形状。为了尽量使加热管的热量向管外壁传递，加热部件2的内侧还可以进一步设置隔热材料层1，即隔热材料层1覆盖于加热部件2远离滚筒的内侧。

本发明的控制系统的液位控制系统102包括液位计8和进液泵10，用于检测盛放料液的料槽内料液高度信号。控制器100还包括控制箱7，控制箱7根据液位计8所检测高度信号对料槽S2进行补液。控制箱7还能够根据液位计8所检测的高度信号及料槽S2的横截面积获取单位时间的料液处理量。通过该方式可以实时了解滚筒的料液处理量，实现系统的自动控制。

控制器预存有最高液位HH和最低液位HL，当液位计8检测料液液位达到最高液位HH时，控制器则停止进液泵10向料槽S2中泵送料液；当液位计8检测到料液液位达到最低液位HL时，控制器则开启进液泵10向料槽S2中泵送料液，以使料液处于最高液位和最低液位之间。

该实施例中，控制器100有独立的两部分形成，便于控制和布置。

本发明中控制系统中控制箱7与温度控制盒4能相互通讯，温度控制盒4根据旋转编码器5反馈的信号计算滚筒当前实际转速，并传递给控制箱7，控制箱7内部还集成有转速控制系统104根据当前实际转速调节滚筒S1转速，以使料液处理量处于设定处理量范围。在一种具体实施例中，滚筒S1可以通过电机驱动，滚筒转速通过旋转编码器获取，控制箱7通过调节驱动滚筒S1转动的电机实现滚筒S1转速的调节。

本发明的控制系统还包括采样系统103，采样系统103包括摄像头15和机器视觉系统15’，摄像头15用于监测滚筒表面图像，机器视觉系统15’根据摄像头15所获取的图像计算滚筒S1表面物料的干燥率η，以使干燥率处于预定干燥率范围。该实施例中通过摄像头15和机器视觉系统15’可以实时监测滚筒表面物料的干燥率η，要求在干燥区域作业时间内使物料的干燥率达到100％。干燥率与干燥时间的关系曲线如图6。液位控制系统102、采样系统103和转速控制系统104可以均集成于控制箱7。

本发明所提供的控制方法具体为：

沿滚筒S1转动方向，将滚筒S1所处的周向空间依次划分为覆膜区域13、干燥区域14和待命区域12；料槽S2将滚筒S1的周壁划分为沿周向布置的N个分区；

检测步骤：检测滚筒S1各分区的位置信号及温度信号；

相应地，滚筒S1的分区数量可以参见上文描述。

控制步骤：根据所检测的位置信号控制滚筒S1各分区加热部件的功率以使滚筒S1处于覆膜区域的各分区的加热部件依据覆膜温控策略工作、滚筒S1处于干燥区域的各分区的加热部件干燥温控策略工作，滚筒S1处于待命区域的各分区的加热部件依据待命温控策略工作工作；其中干燥温控策略工作、覆膜温控策略工作、待命温控策略工作不完全相同(部分温度可以相同，例如相邻区域临界位置；不同区域大部分位置的温度可以是不同的)，具体可以参见上文关于控制系统的描述。

在一种具体实施例中，上述滚筒S1刮板干燥装置的控制方法中检测步骤还包括：检测盛放料液的料槽S2内料液的高度；控制步骤中还包括：根据液位计8所检测的高度信号及料槽S2的横截面积获取当前单位时间的料液处理量，调节滚筒转速和各分区温度至少一者使当前单位时间的料液处理量处于设定处理量范围。

当然，根据所检测的料槽S2内料液的高度控制进液泵10开启以向料槽S2内部泵送液体或者停止向料槽S2内部泵送液体。也就是说，控制器100预存有最高液位HH和最低液位HL，当液位计8检测料液液位达到最高液位HH时，控制器则停止进液泵10向料槽S2中泵送料液；当液位计8检测到料液液位达到最低液位HL时，控制器则开启进液泵10向料槽S2中泵送料液，以使料液处于最高液位和最低液位之间。

该实施例中，控制器100有独立的两部分形成，便于控制和布置。

滚筒刮板干燥装置的控制方法，先预存M个温度等阶，每一温度等阶均包括相匹配的覆膜温控策略、干燥温控策略和待命温控策略，并且预存有与温度等阶相对应的滚筒转速范围；M大于等于2；

控制步骤中当前单位时间的料液处理量处于设定处理量范围的具体调节方式为：先在当前温度等阶下调节滚筒转速，如果调节滚筒转速超出当前温度等阶下对应的滚筒转速不能达到设定处理量，调节至另一温度等阶，以使料液处理量在单位时间内处理量处于设定处理量范围预存有先调节滚筒转速。也就是说，当前温度等阶下对应的滚筒转速不能满足实现达到设定处理量的目的，则将调节温度等阶。在以设定处理量为目标时，优先调节滚筒转速，然后调节滚筒转速不能实现设定处理量需求时再调节温度等阶。

再者，控制步骤还进一步根据所检测的料槽S2内料液的高度控制进液泵开启以向料槽S2内部泵送液体或者停止向料槽S2内部泵送液体。

以下给出了一种具体控制方法：

步骤1、首先设定装置工作时料槽S2的液位高度范围(HH-HL)，开启进液泵10，进液泵10往料槽S2中加入料液，料液高度由液位计8检测并反馈给控制箱7。当料液液位达到设定液位高度上限(HH)时停止进液泵10，当料液液位达到设定液位高度下限(HL)时启动进液泵10，由液位计8和进液泵10控制料液液位处于设定范围内；

步骤2、设定处理量Sa、各工作区域的初始干燥温度(待命区域TⅠ₂～TⅠ₁、覆膜区域TⅠ₁～TⅠ₃、干燥区域TⅠ₃～TⅠ₂，TⅠ₁<TⅠ₂<TⅠ₃)、滚筒的初始转速(nⅠ)。设定完成后启动系统；

滚筒转速为nⅠ，滚筒旋转一周需要的时间为

所以各工作区域在滚筒旋转一周的作业时间分别为：干燥区域为：

待命区域为：

覆膜区域为：

其中，η为干燥率，表示滚筒表面物料的干燥程度；

Tt为干燥时间，为滚筒旋转一周的时间

nⅠ为滚筒转速；

干燥率以时间

为周期循环工作。

干燥率与工作时间的关系公式为：

·干燥区域干燥率曲线：

·待命区域干燥率曲线：

·覆膜区域干燥率曲线：

通过干燥率与工作时间的关系公式可得到：

η_sv(Tt)：对应时间该分区应达到的目标干燥率；

η_pv(Tt)：对应时间下机器视觉系统采集到的该分区的实际干燥率；

Δη(Tt)＝η_sv(Tt)-η_pv(Tt)：目标干燥率与实际干燥率的差值；

根据比例积分微分控制公式：

其中，KP、KI为系数，不同的工况下系数不一样，可以实际检测。

从以上公式可以得出该分区在该时间段内应达到的设定温度t(Tt)，曲线关系请参考图7。

当装置预热完成达到温度TⅠ3后，以分区A1为例，装置开始工作，随着滚筒的旋转，分区A1表面物料的干燥率逐步上升，分区A1对应的设定温度可以逐步降低，当分区1从Tt＝0工作到

时(分区A1工作在干燥区域)，要求干燥率达到100％，分区A1在控制器调整下温度可逐步降低到TⅠ2。当分区A1从

工作到

时(分区A1工作在待命区域)，此时控制器控制分区A1中的电加热棒停止工作，分区A1的设定温度可以逐步降低到TⅠ1。当分区A1从

工作到

时(分区A1工作在覆膜区域)，此时控制器控制分区A1中的加热部件对滚筒进行预热，使设定温度从TⅠ1上升到TⅠ3。

本发明中十二个分区A1～A12均按照上述的控制逻辑进行工作，且各分区互相独立互不干扰，当分区在干燥区域工作时，随着滚筒表面物料干燥率的逐渐上升降低分区的设定加热温度；当分区工作在待命区域时，因为该阶段无物料需要干燥，将分区的温度维持在一个相对更低的位置；可以更加合理的分配分区在不同工作状态下的加热能量，减少了不必要的能耗，能够更加节省能量。

系统启动时，初始设定的处理量Sa会对应一个设定温度TⅠ和初始转速nⅠ(其中存在最大转速nMax，最小转速nMin)。请参考图8，图中曲线TI为第一温度等阶曲线；TII为第一温度等阶曲线；TIII为第一温度等阶曲线；从图8中可以看出，相同分区转动至相同位置的温度大小为：TIII大于TII大于TI。

当各分区预热完成后，电机根据设定的初始转速带动滚筒开始转动，温度控制盒根据旋转编码器反馈的单位时间内的脉冲数量确定滚筒的实际转速，通过无线通讯的方式将该实际转速反馈给控制箱，控制箱根据获得的转速调整旋转电机转速，直到滚筒转动在设定初始转速nⅠ。

控制箱根据液位计8反馈的单位时间内下降的高度计算出装置的实际处理量SaⅠ，若实际处理量与设定处理量Sa一致，则控制系统根据当前参数稳定运行。

若实际处理量SaⅠ与设定处理量Sa无法对应，则根据转速控制系统在范围nMin～nMax之间调整滚筒转速，转速调节与处理量差值(设定处理量-实际处理量)之间成正相关逻辑。如果通过调节滚筒转速仍无法使实际处理量与设定处理量一致，则调节至下一温度等阶曲线，例如从TI调整为TII，若有必要可继续调整为TIII，其中TIII>TII>TI；不同的温度等阶对应有各自不同的滚筒转速最大值和最小值。温度调节与处理量差值(设定处理量-实际处理量)之间也成正相关逻辑。

以上对本发明所提供的一种滚筒刮板干燥装置的控制系统及控制方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (16)

1.一种滚筒刮板干燥装置的控制系统，其特征在于，沿滚筒转动周向，依次定义有覆膜区域、干燥区域和待命区域，用于对滚筒浸料液的料槽处于所述覆膜区域；所述干燥区域位于所述覆膜区域与刮刀之间；所述待命区域位于所述刮刀和所述覆膜区域之间；所述控制系统包括以下部件：

所述滚筒的周壁包括沿周向布置的N个分区，每一所述分区均设置有加热部件，各所述分区的加热部件相对独立；

检测部件，用于检测所述滚筒各分区的位置信号以及各所述分区的温度信号；

控制器，预存储有与所述覆膜区域、干燥区域和待命区域一一对应的覆膜温控策略、干燥温控策略和待命温控策略，所述控制器根据所述检测部件所检测的位置信号和温度信号进行以下控制：所述滚筒处于所述覆膜区域的各分区的加热部件依据所述覆膜温控策略工作、所述滚筒处于所述干燥区域的各分区的加热部件依据所述干燥温控策略工作，所述滚筒处于所述待命区域的各分区的加热部件依据所述待命温控策略工作；

其中所述覆膜温控策略、所述干燥温控策略、所述待命温控策略三者不完全相同。

2.如权利要求1所述的滚筒刮板干燥装置的控制系统，其特征在于，所述覆膜温控策略为所述分区在所述覆膜区域转动过程中其温度逐步升高，温度值变化区间为TI 1至TI 3，其中TI 1小于TI 3；

或者/和，所述干燥温控策略为所述分区在所述干燥区域转动过程中温度逐步降低，温度值变化区间为TI 3至TI 2，其中TI 2小于TI 3；

或者/和，所述待命温控策略为关闭处于所述待命区域的加热部件或者降低处于所述待命区域的加热部件的功率以使该区域的分区温度降低并维持在预设最低温度值TI 1，其中TI 1小于TI 2。

3.如权利要求2所述的滚筒刮板干燥装置的控制系统，其特征在于，所述覆膜温控策略为预先拟合的覆膜温度-时间曲线，所述覆膜温度-时间曲线的横坐标为进入所述覆膜区域的时间，纵坐标为温度值；

或者/和，所述干燥温控策略为预先拟合的干燥温度-时间曲线，所述干燥温度-时间曲线的横坐标为进入所述干燥区域的时间，纵坐标为温度值；

或者/和，所述待命温控策略为预先拟合的待命温度-时间曲线，所述待命温度-时间曲线的横坐标为进入所述待命区域的时间，纵坐标为温度值。

4.如权利要求1或2所述的滚筒刮板干燥装置的控制系统，其特征在于，所述检测部件包括旋转编码器和温度检测传感器，所述旋转编码器安装于所述滚筒的中心轴，并且所述旋转编码器通过电刷与外部电源连接；所述滚筒的每一分区均设置有所述温度检测传感器，用于检测相应分区的温度信号。

5.如权利要求4所述的滚筒刮板干燥装置的控制系统，其特征在于，所述控制器包括温度控制盒，所述温度控制盒安装于所述滚筒的中心轴，所述温度控制盒与所述旋转编码器和所述温度检测传感器二者电连接，所述温度控制盒能够接收所述旋转编码器的脉冲信号以判断所述滚筒各分区的位置，并综合所述温度信号以控制各所述加热部件处于相应功率。

6.如权利要求5所述的滚筒刮板干燥装置的控制系统，其特征在于，还包括液位计，用于检测盛放所述料液的料槽内料液高度信号，所述控制器还包括控制箱，所述控制箱根据所述液位计所检测高度信号对所述料槽进行补液，或者/和，所述控制箱还能够根据所述液位计所检测的高度信号及所述料槽的横截面积获取单位时间的料液处理量。

7.如权利要求6所述的滚筒刮板干燥装置的控制系统，其特征在于，所述控制箱与所述温度控制盒能相互通讯，所述温度控制盒根据所述旋转编码器反馈的信号计算所述滚筒当前实际转速，并传递给所述控制箱，所述控制箱根据所述当前实际转速调节所述滚筒的转速，以使所述料液处理量处于设定处理量范围。

8.如权利要求7所述的滚筒刮板干燥装置的控制系统，其特征在于，所述温度控制盒内部预存有M个温度等阶，每一温度等阶均包括相匹配的所述覆膜温控策略、干燥温控策略和待命温控策略，并且预存有与所述温度等阶相对应的所述滚筒的转速范围；所述控制器调节所述滚筒的转速或/和所述温度等阶以使所述料液处理量在单位时间内处理量处于设定处理量范围。

9.如权利要求6所述的滚筒刮板干燥装置的控制系统，其特征在于，还包括进液泵，当所述液位计所检测所述料液高度低于预设高度时，所述控制箱开启所述进液泵以向所述料槽补充料液。

10.如权利要求5所述的滚筒刮板干燥装置的控制系统，其特征在于，还包括采样系统，所述采样系统包括摄像头和机器视觉系统，所述摄像头用于监测所述滚筒表面图像，所述机器视觉系统根据所述摄像头所获取的图像计算滚筒表面物料的干燥率，以使所述干燥率处于预定干燥率范围。

11.如权利要求1至3任一项所述的滚筒刮板干燥装置的控制系统，其特征在于，所述加热部件为蛇形电热管；

或者/和，还具有隔热材料层，覆盖于所述加热部件远离所述滚筒的内侧。

12.一种滚筒刮板干燥装置的控制方法，其特征在于，

沿滚筒转动方向，将滚筒所处的周向空间依次定义为覆膜区域、干燥区域和待命区域，其中，所述覆膜区域用于对所述滚筒浸料液；所述干燥区域位于所述覆膜区域与刮刀之间；所述待命区域位于所述刮刀和所述覆膜区域之间；将滚筒的周壁划分为沿周向布置的N个分区，每一分区均具有加热部件，并且各区的加热部件相互独立；设定覆膜温控策略、干燥温控策略、待命温控策略以及滚筒的初始转速；

检测步骤：检测所述滚筒各分区的位置信号与各分区的温度信号；

控制步骤：根据所检测的位置信号和温度信号进行以下控制：所述滚筒处于所述覆膜区域的各分区的加热部件依据所述覆膜温控策略工作、所述滚筒处于所述干燥区域的各分区的加热部件依据所述干燥温控策略工作，所述滚筒处于所述待命区域的各分区的加热部件依据所述待命温控策略工作；

其中所述覆膜温控策略、所述干燥温控策略、所述待命温控策略三者不完全相同。

13.如权利要求12所述的滚筒刮板干燥装置的控制方法，其特征在于，所述覆膜温控策略为所述分区在所述覆膜区域转动过程中其温度逐步升高，温度值变化区间为T I 1至T I3，其中T I 1小于T I 3；

所述干燥温控策略为所述分区在所述干燥区域转动过程中温度逐步降低，温度值变化区间为T I 3至T I 2，其中T I 2小于T I 3；

所述待命温控策略为关闭处于所述待命区域的加热部件或者降低处于所述待命区域的加热部件的功率以使该区域的分区温度降低并维持在预设最低温度值T I 1，其中T I 1小于T I 2。

14.如权利要求12或13所述的滚筒刮板干燥装置的控制方法，其特征在于，所述检测步骤还包括：检测盛放所述料液的料槽内料液的高度；

控制步骤中还包括：根据所述液位计所检测的高度信号及所述料槽的横截面积获取当前单位时间的料液处理量，调节滚筒转速和各分区温度至少一者使所述当前单位时间的料液处理量处于设定处理量范围。

15.如权利要求14所述的滚筒刮板干燥装置的控制方法，其特征在于，先预存M个温度等阶，每一温度等阶均包括相匹配的所述覆膜温控策略、干燥温控策略和待命温控策略，并且预存有与所述温度等阶相对应的滚筒转速范围；

所述控制步骤中所述当前单位时间的料液处理量处于设定处理量范围的具体调节方式为：先在当前温度等阶下调节所述滚筒转速，如果调节当前温度等阶下对应的滚筒转速不能达到设定处理量，调节至另一所述温度等阶，以使所述料液处理量在单位时间内处理量处于设定处理量范围。

16.如权利要求12或13所述的滚筒刮板干燥装置的控制方法，其特征在于，所述控制步骤还进一步根据所检测的料槽内料液的高度控制进液泵开启以向所述料槽内部泵送液体或者停止向所述料槽内部泵送液体。

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