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基于ht水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制方法及系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:614112閱讀:286來源:國知局
專利名稱:基于ht水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)
滾筒干燥是影響煙草在制品加工質(zhì)量的關(guān)鍵加工過程,該熱濕處理過程會對葉絲物理、化學和感官特性方面等產(chǎn)生較大影響。該過程工作原理為儲葉柜出來具有一定含水率的煙葉經(jīng)切絲后,按喂料機皮帶秤設(shè)定的流量,在HT回潮機中經(jīng)蒸汽噴射增溫增濕后,進入滾筒烘絲機;滾筒烘絲機通過蒸汽加熱的筒壁和熱風為葉絲提供干燥熱源,使出口葉絲達到卷煙工藝要求的適合卷制的水分,同時通過葉絲松散卷曲,使填充值增加。烘后葉絲的水分及其穩(wěn)定性是影響煙支卷制質(zhì)量的關(guān)鍵物理指標。由于滾筒烘絲過程存在來料葉絲水分、流量波動等較多擾動因素,使出口葉絲達到規(guī)定的質(zhì)量指標,并使所有產(chǎn)出葉絲的水分均勻一致,是烘絲工序控制系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵。目前烘絲工序水分控制以PID反饋控制為主,一般使用蒸汽回路控制,即對筒壁或熱風換熱器的蒸汽壓力實施雙閉環(huán)串級控制,通過調(diào)節(jié)筒壁或熱風溫度達到葉絲出口含水率的要求。烘絲機正常工作時,控制器根據(jù)檢測的出口水分偏差輸出調(diào)節(jié)信號,由執(zhí)行機構(gòu)改變氣動薄膜閥開度調(diào)節(jié)加熱蒸汽壓力,以此調(diào)節(jié)筒壁或熱風溫度。為減小來料葉絲水分波動這些擾動對系統(tǒng)的影響,在反饋控制基礎(chǔ)上,部分烘絲過程檢測HT回潮機前來料葉絲水分、流量變化,并通過前饋的方式加到控制系統(tǒng)中,即根據(jù)葉絲來料流量和入口葉絲的水分和當前出口所需水分給定值計算出相應的去水量,并換算成所需的蒸汽壓力,將此壓力作為給定值。目前的這種前饋一反饋控制方式,一定程度可提高控制系統(tǒng)對來料葉絲水分擾動的響應速度。然而對于來料葉絲水分波動,這種前饋方式主要靠改變干燥過程筒壁蒸汽壓力等工藝參數(shù)來克服擾動,來料葉絲水分擾動較大時,筒壁溫度、風溫等工藝參數(shù)調(diào)節(jié)較大不利于產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的穩(wěn)定;同時,該前饋控制是檢測HT回潮機前來料葉絲水分、流量變化,而葉絲進入滾筒前還受HT回潮機增溫增濕條件的影響,因此,前饋控制所采用的該點檢測信號也不能準確反映進入滾筒干燥設(shè)備來料水分,影響控制精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制方法及系統(tǒng),其目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足,通過調(diào)節(jié)HT回潮機蒸汽流量,補償HT前來料葉絲水分波動,以穩(wěn)定滾筒入口葉絲水分,同時將滾筒入口前檢測的葉絲水分通過前饋加入到滾筒干燥反饋控制系統(tǒng)中,該控制方式顯著降低來料水分擾動對滾筒干燥過程的影響,保持干燥工藝參數(shù)穩(wěn)定,提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性?;贖T水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制方法,包括以下步驟:步驟1:在HT回潮機出口處設(shè)置第一水分儀及電子流量稱,實時采集HT回潮機出口處的葉絲水分X1和葉絲流量M1 ;
步驟2:計算HT回潮機出口處的葉絲水分X1與烘絲機滾筒入口處的葉絲水分第一給定值Xtll的差值A(chǔ)X1,利用差值信號AX1作為第一氣動執(zhí)行器的輸入信號,第一氣動執(zhí)行器輸出HT蒸汽調(diào)節(jié)閥開度信號;若差值Λ X1為正,則通過氣動執(zhí)行器減小HT回潮機蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度,直至HT回潮機出口處的葉絲水分X1與給定值Xtll —致;若差值A(chǔ)X1為負,則通過氣動執(zhí)行器增大HT回潮機蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度,直至HT回潮機出口處的葉絲水分X1與給定值Xtll —致;步驟3:在烘絲機滾筒蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥處設(shè)置壓力傳感器,實時檢測烘絲機滾筒蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的壓力P;在烘絲機滾筒出口處設(shè)置第二水分儀,實時檢測烘絲機滾筒出口處葉絲水分X2,計算烘絲機滾筒出口處葉絲水分X2與烘絲機滾筒出口處葉絲水分第二給定值Xtl2的出口水分偏差Λ x2,SP Δ X2= I X2-X021 ;步驟4:利用第二 PID控制器的輸出量驅(qū)動第二氣動執(zhí)行器,第二氣動執(zhí)行器輸出筒壁蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥開度信號,使烘絲機滾筒出口處水分X2與葉絲水分第二給定值Xtl2 —致,返回步驟2 ;若X2 > XQ2,則增大筒壁蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的開度;若& < Xtl2,則減小筒壁蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的開度;所述步驟4中采用雙層PID控制方法,控制烘絲機滾筒出口處葉絲水分含量,其具體控制過程如下:將實時采集HT回潮機出口處的葉絲水分X1、葉絲流量札和葉絲出口水分第二給定值Xtl2作為前饋補償控制器的輸入量,計算脫水量Q=M1 (X1-X02)/(1-X02),額定脫水量Qx=M1 (X1-X02) / (1-X02),Δ Q=Q-Qt ;由于烘絲系統(tǒng)在工作點附近為線性,前饋補償控制器根據(jù)脫水量波動信號Λ Q)輸出滾筒蒸汽壓力第一給定值,即Pfk Λ Q,其中k為系數(shù),通過測定單位脫水量的蒸汽壓力變化值得到;將烘絲機滾筒出口處葉絲水分X2與烘絲機滾筒出口處葉絲水分第二給定值Xtl2的出口水分偏差AX2作為第一 PID控制器的輸入量,第一 PID控制器的輸出量為葉絲蒸汽壓力第二給定值;將葉絲蒸汽壓力第一給定值和第二給定值之和作為葉絲蒸汽壓力給定值,將葉絲蒸汽壓力給定值與烘絲機滾筒壁蒸汽壓力P之差作為第二 PID控制器的輸入量,第二 PID控制器的輸出信號為蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥閥門開度值。所述第一水分儀和第二水分儀均為紅外水分儀。所述葉絲水分第一給定值Xtll為20%_22%,葉絲水分第二給定值Xtl2為12.5%?;贖T水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制系統(tǒng),采用所述的基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制方法,該基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲滾筒干燥過程控制系統(tǒng)包括控制器單元、兩個氣動執(zhí)行器、兩個水分儀、電子流量稱、運算器及筒壁蒸汽壓力傳感器;其中,控制器單元包括第一 PID控制器、第二 PID控制器及前饋補償控制器,控制器單元、第二氣動執(zhí)行器、筒壁蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥及烘絲機滾筒依次相連,第二水分儀的輸入端與烘絲機滾筒的出口相連,第二水分儀的輸出端與控制器單元相連,筒壁蒸汽壓力傳感器設(shè)置于筒壁蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥出口,筒壁蒸汽壓力傳感器與控制器單元相連;
運算器、第一氣動執(zhí)行器、HT蒸汽流量調(diào)節(jié)閥、HT回潮機、第一水分儀及前饋補償控制器依次相連;電子流量稱設(shè)置在HT回潮機出口處,與前饋補償控制器相連;第一水分儀與運算器相連;所述運算器用于計算葉絲進入HT回潮機時的葉絲水分波動值。氣動執(zhí)行器帶有數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊,將數(shù)字差值信號轉(zhuǎn)換為模擬信號,驅(qū)動調(diào)節(jié)閥門開度。有益效果本發(fā)明提供了基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制方法及系統(tǒng),該方法通過調(diào)節(jié)HT回潮機蒸汽流量,補償HT前來料葉絲水分波動,最大程度保持滾筒入口葉絲水分穩(wěn)定,顯著降低來料水分擾動對滾筒干燥過程的影響,保持干燥工藝參數(shù)穩(wěn)定,提高過程加工質(zhì)量穩(wěn)定性;將滾筒入口處的葉絲水分和葉絲流量通過前饋加入到反饋控制系統(tǒng),提高了滾筒干燥過程水分調(diào)控的準確性;該基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲滾筒干燥過程控制系統(tǒng)包括控制器單元、兩個氣動執(zhí)行器、兩個水分儀、電子流量稱、運算器及筒壁蒸汽壓力傳感器;該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,易于推廣。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中烘絲機滾筒干燥出口葉絲水分控制框圖;圖2為本發(fā)明控制方法的控制框圖;圖3為本發(fā)明控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。如圖2所示,發(fā)明控制方法的控制框圖,以甲廠某二類品牌卷煙配方葉絲A模塊滾筒干燥加工工序為例:步驟1:在HT回潮機出口處設(shè)置第一水分儀及電子流量稱,實時采集HT回潮機出口處的葉絲水分X1和葉絲流量M1 ;步驟2:計算HT回潮機出口處的葉絲水分X1與烘絲機滾筒入口處的葉絲水分第一給定值Xtll的差值A(chǔ)X1,利用差值信號AX1作為第一氣動執(zhí)行器的輸入信號,該信號經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換為電流模擬信號后,第一氣動執(zhí)行器輸出HT蒸汽調(diào)節(jié)閥開度信號Atll取值范圍是20% 22% ;若差值Λ X1為正,則通過氣動執(zhí)行器減小HT回潮機蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度,直至HT回潮機出口處的葉絲水分X1與給定值Xtll —致;若差值Λ X1為負,則通過氣動執(zhí)行器增大HT回潮機蒸汽調(diào)節(jié)閥的開度,直至HT回潮機出口處的葉絲水分X1與給定值Xtll —致;氣動執(zhí)行器帶有數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊,將數(shù)字差值信號轉(zhuǎn)換為模擬信號,驅(qū)動調(diào)節(jié)閥門開度;步驟3:在烘絲機滾筒蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥處設(shè)置壓力傳感器,實時檢測烘絲機滾筒蒸汽壓力P ;在烘絲機滾筒出口處設(shè)置第二水分儀,實時檢測烘絲機滾筒出口處葉絲水分X2,計算烘絲機滾筒出口處葉絲水分X2與烘絲機滾筒出口處葉絲水分第二給定值Xtl2的出口水分偏差 λχ2,βρ AX2=IX2-X02 ;χ02步驟4:利用第二 PID控制器的輸出量驅(qū)動第二氣動執(zhí)行器,第二氣動執(zhí)行器輸出筒壁蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥開度信號,使烘絲機滾筒出口處水分X2與葉絲水分第二給定值Xtl2 —致,返回步驟2 ;若X2 > X02,則增大筒壁蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的開度;若X2 < X02,則減小筒壁蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的開度;所述步驟4中采用雙層PID控制方法,控制烘絲機滾筒出口處葉絲水分含量,其具體操作過程如下:將實時采集HT回潮機出口處的葉絲水分X1、葉絲流量札和葉絲出口水分第二給定值Xtl2作為前饋補償控制器的輸入量,計算脫水量Q=M1 (X1-X02)/(1-X02),額定脫水量Qx=M1 (X01-X02) / (1-X02),Δ Q=Q-Qt ;由于烘絲系統(tǒng)在工作點附近為線性,前饋補償控制器根據(jù)脫水量波動信號Λ Q輸出滾筒蒸汽壓力第一給定值,即Pfk Λ Q,其中k為系數(shù),通過測定單位脫水量的蒸汽壓力變化值得到;第一 PID控制器的P值、I值及D值分別設(shè)置為1.5、12及10,將烘絲機滾筒出口處葉絲水分X2與烘絲機滾筒出口處葉絲水分第二給定值Xtl2的出口水分偏差λ X2作為第一PID控制器的輸入量,第一 PID控制器的輸出量為葉絲蒸汽壓力第二給定值;第二控制器P值、I值及D值分別設(shè)置為2、200及180,將葉絲蒸汽壓力第一給定值和第二給定值之和作為葉絲蒸汽壓力給定值,利用葉絲蒸汽壓力給定值與烘絲機滾筒壁蒸汽壓力P之差作為第二 PID控制器的輸入量,第二 PID控制器的輸出信號為蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥閥門開度值。如圖3所示,基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制系統(tǒng),采用所述的基于排潮濕度控制葉絲滾筒干燥出口水分的方法,該基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲滾筒干燥過程控制系統(tǒng)包括控制器單元、兩個氣動執(zhí)行器、兩個水分儀、電子流量稱、運算器及筒壁蒸汽壓力傳感器;其中,控制器單元包括第一 PID控制器、第二 PID控制器及前饋補償控制器,控制器單元、第二氣動執(zhí)行器、筒壁蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥及烘絲機滾筒依次相連,第二水分儀的輸入端與烘絲機滾筒的出口相連,第二水分儀的輸出端與控制器單元相連,筒壁蒸汽壓力傳感器的輸入端與筒壁蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥出口相連,筒壁蒸汽壓力傳感器的輸出端與控制器單元相連;運算器、第一氣動執(zhí)行器、HT蒸汽流量調(diào)節(jié)閥、HT回潮機、第一水分儀及前饋補償控制器依次相連;電子流量稱設(shè)置在HT回潮機出口處,與前饋補償控制器相連;第一水分儀與運算器相連。傳統(tǒng)控制方法的控制框圖如圖1所示,在相同原料及工況條件下,采用本發(fā)明控制方法與傳統(tǒng)控制方法對葉絲進行干燥,葉絲入口和出口水分穩(wěn)定性比較見表1,可以看出采用本方法滾筒入口和出口葉絲水分標偏降低,即葉絲水分穩(wěn)定性明顯改善。表I烘絲滾筒入口和出口水分穩(wěn)定性比較
權(quán)利要求
1.基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟1:在HT回潮機出口處設(shè)置第一水分儀及電子流量稱,實時采集HT回潮機出口處的葉絲水分X1和葉絲流量M1 ; 步驟2:計算HT回潮機出口處的葉絲水分X1與烘絲機滾筒入口處的葉絲水分第一給定值Xcu的差值ΔΧ1;利用差值信號AX1作為第一氣動執(zhí)行器的輸入信號,第一氣動執(zhí)行器輸出HT蒸汽調(diào)節(jié)閥開度信號; 步驟3:在烘絲機滾筒蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥處設(shè)置壓力傳感器,實時檢測烘絲機滾筒蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥的壓力P ;在烘絲機滾筒出口處設(shè)置第二水分儀,實時檢測烘絲機滾筒出口處葉絲水分X2,計算烘絲機滾筒出口處葉絲水分X2與烘絲機滾筒出口處葉絲水分第二給定值X02 的出口水分偏差 Δ X2,SP Δ X2= I X2-X021 ; 步驟4:采用雙層PID控制方法,利用第二 PID控制器的輸出量驅(qū)動第二氣動執(zhí)行器,第二氣動執(zhí)行器輸出筒壁蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥開度信號,使烘絲機滾筒出口處水分X2與葉絲水分第二給定值Xtl2 —致,返回步驟2 ; 所述步驟4中采用雙層PID控制方法,控制烘絲機滾筒出口處葉絲水分含量,其具體控制過程如下: 將實時采集HT回潮機出口處的葉絲水分X1、葉絲流量M1和葉絲出口水分第二給定值Xtl2作為前饋補償控制器的輸入量,計算脫水量Q=M1(X1-Xci2Vd-Xtl2),額定脫水量Qx=M1 (X01-X02) / (1-X02),Δ Q=Q-Qt ;由于烘絲系統(tǒng)在工作點附近為線性,前饋補償控制器根據(jù)脫水量波動信號Λ Q輸出滾筒蒸汽壓力第一給定值P1,即Pfk Λ Q,其中k為系數(shù),通過測定單位脫水量的蒸汽壓力變化值得到; 將烘絲機滾筒出口處葉絲水分X2與烘絲機滾筒出口處葉絲水分第二給定值Xtl2的出口水分偏差Λ X2作為第一 PID控制器的輸入量,第一 PID控制器的輸出量為葉絲蒸汽壓力第二給定值; 將葉絲蒸汽壓力第一給定值和第二給定值之和作為葉絲蒸汽壓力給定值,將葉絲蒸汽壓力給定值與烘絲機滾筒壁蒸汽壓力P之差作為第二 PID控制器的輸入量,第二 PID控制器的輸出信號為蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥閥門開度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制方法,其特征在于,所述第一水分儀和第二水分儀均為紅外水分儀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制方法,其特征在于,所述葉絲水分第一給定值Xtll為20%-22%,葉絲水分第二給定值Xtl2為12.5%。
4.基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制系統(tǒng),其特征在于,采用權(quán)利要求1-3任一項所述的基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制方法,該基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲滾筒干燥過程控制系統(tǒng)包括控制器單元、兩個氣動執(zhí)行器、兩個水分儀、電子流量稱、運算器及筒壁蒸汽壓力傳感器; 其中,控制器單元包括第一 PID控制器、第二 PID控制器及前饋補償控制器,控制器單元、第二氣動執(zhí)行器、筒壁蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥及烘絲機滾筒依次相連,第二水分儀的輸入端與烘絲機滾筒的出口相連,第二水分儀的輸出端與控制器單元相連,筒壁蒸汽壓力傳感器設(shè)置于筒壁蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥出口,筒壁蒸汽壓力傳感器與控制器單元相連; 運算器、第一氣動執(zhí)行器、 HT蒸汽流量調(diào)節(jié)閥、HT回潮機、第一水分儀及前饋補償控制器依次相連;電子流量稱設(shè)置在HT回潮機出口處,與前饋補償控制器相連;第一水分儀與運算器相連; 所述運算器 用于計算葉絲進入HT回潮機時的葉絲水分波動值。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制方法及系統(tǒng),該控制方法通過調(diào)節(jié)HT回潮機蒸汽流量,補償HT前來料葉絲水分波動,最大程度保持滾筒入口葉絲水分穩(wěn)定,顯著降低來料水分擾動對滾筒干燥過程的影響,保持干燥工藝參數(shù)穩(wěn)定,提高過程加工質(zhì)量穩(wěn)定性;將滾筒入口處的葉絲水分和葉絲流量通過前饋加入到反饋控制系統(tǒng),提高了滾筒干燥過程水分調(diào)控的準確性;基于HT水分補償?shù)那梆伜头答伒娜~絲干燥控制系統(tǒng)包括控制器單元、兩個氣動執(zhí)行器、兩個水分儀、電子流量稱、運算器及筒壁蒸汽壓力傳感器;該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉,易于推廣。
文檔編號A24B9/00GK103202528SQ201310123938
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月10日
發(fā)明者鐘科軍, 劉斌, 朱文魁, 劉勇, 譚新良, 易浩, 席建平, 陳良元, 袁建華, 張輝 申請人:湖南中煙工業(yè)有限責任公司
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