一種寬范圍調(diào)節(jié)煙葉含水率、溫度的控制方法

江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司井岡山卷煙廠 曾海苓東華大學(xué) 范瑞兆

一種寬范圍調(diào)節(jié)煙葉含水率、溫度的控制方法

江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司井岡山卷煙廠 曾海苓
東華大學(xué) 范瑞兆

在煙草復(fù)烤、制絲生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)煙葉的含水率、溫度的控制要求較高，而其生產(chǎn)環(huán)境因空間大，尤其在生產(chǎn)過(guò)程中使用、排放大量蒸汽和水，造成室內(nèi)環(huán)境的不可控。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在解決問(wèn)題單一性、投資成本大等缺點(diǎn)，以及煙葉加工工藝穩(wěn)定性不高的情況，通過(guò)一種基于調(diào)節(jié)煙葉含水率、溫度的在線控制方法，來(lái)使煙葉復(fù)烤、制絲生產(chǎn)過(guò)程中達(dá)到煙葉溫度可控范圍為40℃～70℃，控制精度±3℃，煙葉含水率最大可調(diào)增5%，最大可調(diào)減3%，控制精度±1%的要求。

煙葉；含水率；溫度；可控范圍

1　引言

煙草復(fù)烤、制絲生產(chǎn)的過(guò)程，對(duì)煙葉的含水率、溫度的控制要求較高，而其生產(chǎn)環(huán)境因空間大，尤其在生產(chǎn)過(guò)程中使用、排放大量蒸汽和水，造成室內(nèi)環(huán)境的不可控。對(duì)一些需加工在該環(huán)境暴露時(shí)間較長(zhǎng)的煙葉的工序，就存在前工序煙葉含水率、溫度的不確定性，在加工過(guò)程是很難得到有效控制[1]。目前，通常采用的處理方法有增加一臺(tái)加溫加濕機(jī)，或?qū)⑶肮ば虻臒熑~儲(chǔ)存在一個(gè)封閉的恒溫恒濕的空間，前者存在僅適量提高煙葉含水率、溫度的單一性的缺陷，如處理加工前工序因環(huán)境造成含水率偏高的煙葉，則顯然不適合，加之因增溫增濕環(huán)節(jié)僅采取開(kāi)環(huán)控制，還存在煙葉含水率、溫度的可控性差，難以滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)工藝需求；后者卻因增加煙葉儲(chǔ)存、環(huán)境溫濕度控制等相關(guān)設(shè)備設(shè)施，還要在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)另外隔離一個(gè)封閉空間，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)物流帶來(lái)不便，于此而造成的投資也較大。

2　解決思路與方法

本文通過(guò)基于調(diào)節(jié)煙葉含水率、溫度的在線控制方法，來(lái)解決現(xiàn)有技術(shù)存在缺點(diǎn)、煙葉加工工藝有待進(jìn)一步提高穩(wěn)定性等問(wèn)題。

（1）含水率控制

煙葉含水率控制回路由在線水分儀、加水流量計(jì)、加水閥等構(gòu)成閉環(huán)控制（如圖1所示）。根據(jù)在線工藝設(shè)定的煙葉含水率，在生產(chǎn)期間當(dāng)實(shí)測(cè)煙葉含水率與設(shè)定值出現(xiàn)偏差時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)加水量的反饋值實(shí)行PID調(diào)節(jié)加水閥門(mén)來(lái)確保煙葉實(shí)際含水率符合工藝設(shè)定值[2]。

圖1 煙葉含水率PID循環(huán)控制示意圖

基于調(diào)增煙葉含水率的控制，由蒸汽與水噴射裝置、加水流量計(jì)、熱風(fēng)管路增濕補(bǔ)償裝置等構(gòu)成多階梯的增濕途徑。以干燥熱風(fēng)為介質(zhì)，調(diào)節(jié)熱風(fēng)電機(jī)頻率、排潮閥門(mén)開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)筒內(nèi)熱風(fēng)流通量可調(diào)，達(dá)到煙葉含水率下調(diào)效果。通過(guò)本方法使煙葉含水率最大可調(diào)增5%，最大可調(diào)減3%。

（2）溫度控制

煙葉溫度控制回路由溫度檢測(cè)傳感器、熱風(fēng)散熱器、蒸汽閥等構(gòu)成閉環(huán)控制（如圖2所示）。根據(jù)在線工藝設(shè)定的煙葉溫度，在生產(chǎn)期間當(dāng)實(shí)測(cè)溫度與設(shè)定值出現(xiàn)偏差時(shí)，控制系統(tǒng)通過(guò)PID調(diào)節(jié)蒸汽閥門(mén)來(lái)確保煙葉實(shí)際溫度符合工藝設(shè)定值[3]。

圖2 煙葉溫度PID循環(huán)控制示意圖

基于煙葉溫度控制的熱風(fēng)系統(tǒng)由熱風(fēng)風(fēng)機(jī)、熱風(fēng)散熱器、溫度檢測(cè)傳感器、增濕補(bǔ)償裝置以及風(fēng)管等構(gòu)成，其中用于為散熱器提供熱能的蒸汽管路裝設(shè)可調(diào)節(jié)的減壓閥，增濕補(bǔ)償裝置的蒸汽管路裝設(shè)閥門(mén)定位裝置[4]。通過(guò)本方法使煙葉溫度可控范圍為40℃～80℃。

為達(dá)到上述要求，熱風(fēng)風(fēng)量與溫度、排潮量、蒸汽加濕、水汽混合噴射增濕等根據(jù)生產(chǎn)工藝需求可調(diào)。

3　技術(shù)方案

技術(shù)方案如下：利用散熱器對(duì)筒內(nèi)循環(huán)風(fēng)加熱，調(diào)節(jié)煙葉含水率和溫度，輔于風(fēng)道蒸汽補(bǔ)償，改善筒內(nèi)溫濕度，進(jìn)一步適當(dāng)調(diào)整煙葉對(duì)水的吸附性。在煙葉含水率遠(yuǎn)低于工藝要求時(shí)，可同時(shí)啟用蒸汽噴射或水汽噴射增濕，以確保煙葉含水率、溫度符合生產(chǎn)工藝要求[5]。

具體步驟和操作規(guī)范如下：

（1）設(shè)備主要構(gòu)成：旋轉(zhuǎn)筒體及其前后室、熱風(fēng)系統(tǒng)、蒸汽調(diào)節(jié)系統(tǒng)、加水系統(tǒng)、煙葉含水率、溫度檢測(cè)裝置及電氣控制系統(tǒng)（如圖3所示）。其中熱風(fēng)系統(tǒng)包括蒸汽散熱器、風(fēng)機(jī)（變頻或加裝風(fēng)門(mén)可調(diào)）、蒸汽補(bǔ)償裝置、溫度檢測(cè)裝置、排潮風(fēng)機(jī)、風(fēng)管等；蒸汽調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括蒸汽過(guò)濾器、減壓閥、蒸汽閥門(mén)定位裝置、疏水閥、蒸汽管道等；加水系統(tǒng)包括水過(guò)濾器、加水流量計(jì)、加水閥門(mén)定位裝置、噴嘴及相應(yīng)管路等（如圖4、5所示）。

圖3 設(shè)備構(gòu)成圖

圖4 蒸汽調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖

圖5 加水系統(tǒng)示意圖

（2）投料生產(chǎn)前，檢查空壓氣、蒸汽、水壓等工藝條件，需滿(mǎn)足如下要求：空壓氣≥0.4MPa，蒸汽≥0.6 MPa，水壓≥0.3MPa。再進(jìn)入預(yù)熱模式，自動(dòng)開(kāi)啟旋轉(zhuǎn)筒體、蒸汽散熱器、熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)、排潮風(fēng)機(jī)，按預(yù)熱設(shè)定溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)蒸汽閥門(mén)，以保證筒內(nèi)均勻加熱，預(yù)熱時(shí)間約15～20分鐘即可投料生產(chǎn)。

（3）在煙葉流經(jīng)設(shè)備出口的水分在線檢測(cè)儀、溫度監(jiān)測(cè)裝置時(shí)，將煙葉含水率、溫度反饋至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)自動(dòng)視如下情況進(jìn)行處理（見(jiàn)表1）。

表1 控制方法及措施

（4）生產(chǎn)結(jié)束后，關(guān)閉所有蒸汽閥門(mén)，旋轉(zhuǎn)筒體、熱風(fēng)風(fēng)機(jī)和排潮風(fēng)機(jī)持續(xù)運(yùn)行，持續(xù)時(shí)間約10～15分鐘，確保筒體均勻冷卻不變形。

4　應(yīng)用效果

通過(guò)實(shí)際應(yīng)用所收集的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)本方法在煙葉含水率、溫度在線控制的過(guò)程中取得了較好的效果。

（1）測(cè)試驗(yàn)證一

一批在線中轉(zhuǎn)煙葉，經(jīng)實(shí)測(cè)該批煙葉含水率為22.8%～23.4%，溫度為29℃～30℃（與室溫接近），與工藝要求（含水率20.5±0.5%，溫度45±5℃）相比較，煙葉含水率要明顯高于工藝要求指標(biāo)，而煙葉溫度則相差不大，系統(tǒng)自動(dòng)采用表1中的序號(hào)4、6相結(jié)合，即調(diào)大排潮風(fēng)門(mén)、熱風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率或風(fēng)門(mén)，在煙葉含水率達(dá)到工藝要求時(shí)，煙葉溫度略有偏高（約55℃），再適量調(diào)減進(jìn)入散熱器蒸汽的閥位。經(jīng)約10分鐘，煙葉含水率、溫度達(dá)到工藝要求。

（2）測(cè)試驗(yàn)證二

一批在線中轉(zhuǎn)煙葉，經(jīng)實(shí)測(cè)該批煙葉含水率為18.4%～18.8%，溫度為8℃～10℃（與室溫接近），與工藝要求（含水率20.5±0.5%，溫度45±5℃）存在較大差距，煙葉含水率低于工藝要求指標(biāo)，而煙葉溫度遠(yuǎn)低于要求，系統(tǒng)自動(dòng)采用表1中的序號(hào)1、2相結(jié)合，即在預(yù)熱約20分鐘后，投料后先開(kāi)啟風(fēng)管蒸汽補(bǔ)償，系統(tǒng)以實(shí)測(cè)煙葉溫度與設(shè)定值作PID閉環(huán)控制循環(huán)，直至煙葉溫度符合工藝要求；同時(shí)開(kāi)啟汽水噴射，系統(tǒng)將加水量與煙葉實(shí)測(cè)含水率反饋?zhàn)鱌ID閉環(huán)循環(huán)控制，直至煙葉含水率達(dá)到工藝要求。經(jīng)約7分鐘，煙葉含水率、溫度達(dá)到工藝要求。

5　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)實(shí)際應(yīng)用與比較，發(fā)現(xiàn)本方法與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果：

（1）本方法從煙草行業(yè)復(fù)烤、制絲生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀出發(fā)，利用熱風(fēng)對(duì)煙葉進(jìn)行適當(dāng)?shù)母稍?、增濕，并?shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)閉環(huán)控制，克服現(xiàn)有技術(shù)的增溫增濕的單一性和可控性差等缺點(diǎn)，并且可免除在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)另隔出一個(gè)恒溫恒濕的封閉空間，減少投資。

（2）本方法對(duì)煙葉含水率、溫度的控制可調(diào)范圍廣，調(diào)節(jié)快速、反應(yīng)靈敏，對(duì)煙草加工工藝變化的適應(yīng)能力較強(qiáng)，在煙草工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域里具有較大的推廣意義。

[1] 崔升, 韋小玲. 烘絲工藝參數(shù)對(duì)煙絲加工質(zhì)量的影響[J]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2014, 45(12): 2248 - 2252.

[2] 郭奔, 朱輝平, 李漢瑩. 等級(jí)聯(lián)型PID系統(tǒng)在加料含水率控制上的應(yīng)用[J].煙草科技, 2011(12): 20 - 22.

[3] 方平, 張曉力. 煙葉烤房溫濕度自動(dòng)控制儀的設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用, 2004, 30(7): 32 - 34.

[4] 邱望標(biāo), 李超, 李雪梅. 基于PID控制的煙草烘絲機(jī)溫度控制系統(tǒng)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 37(26): 12708 - 12709.

[5] 梁魏峰. 烘絲控制模式的建立與實(shí)現(xiàn)[J]. 煙草科技, 2003(2): 16 - 17.

LG電子俄羅斯數(shù)據(jù)中心采用臺(tái)達(dá)模塊化UPS提供電源保障

臺(tái)達(dá)電子近期為L(zhǎng)G電子位于俄羅斯莫斯科的工廠提供了臺(tái)達(dá)DPH 系列 75 kVA不間斷電源系統(tǒng)（UPS），應(yīng)用于其新服務(wù)器機(jī)房，提供可靠的電源供應(yīng)和電源保護(hù)。

隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，LG電子俄羅斯工廠開(kāi)始了設(shè)施擴(kuò)充計(jì)劃，包含原廠區(qū)的擴(kuò)充及新建筑的興建。搭配新建筑中的機(jī)房基礎(chǔ)設(shè)施，該公司的信息科技部門(mén)經(jīng)過(guò)對(duì)多款UPS的甄選之后，決定選用臺(tái)達(dá)模塊化UPS—DPH 系列75kVA，用于確保其關(guān)鍵業(yè)務(wù)的持續(xù)運(yùn)行并擁有良好的隨需擴(kuò)容能力。

DPH系列UPS除具有臺(tái)達(dá)不間斷電源產(chǎn)品一貫的高可靠性、優(yōu)異效能和卓越整機(jī)效率外，更具有（N+X）容錯(cuò)設(shè)計(jì)，可通過(guò)內(nèi)置控制機(jī)制來(lái)達(dá)成電源模塊的自動(dòng)冗余。分布控制邏輯讓系統(tǒng)在某個(gè)電源模塊故障的情況下，能夠自動(dòng)同步并自動(dòng)切換到備份模塊，確保UPS持續(xù)運(yùn)行。其關(guān)鍵零組件和模塊的熱插拔功能可提高UPS系統(tǒng)的可維護(hù)性，從而降低MTTR至趨近于零，并保證數(shù)據(jù)中心有最長(zhǎng)的正常運(yùn)作時(shí)間和最佳可用性。

DPH系列UPS專(zhuān)為垂直和水平擴(kuò)展無(wú)縫式擴(kuò)充性而設(shè)計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)19英寸機(jī)架可從 25kW擴(kuò)充到75/150/200kW，所以DPH系列UPS能因應(yīng)高靈活性的數(shù)據(jù)中心成長(zhǎng)，并提供“隨需擴(kuò)容”的好處，避免在數(shù)據(jù)中心營(yíng)運(yùn)的初期過(guò)度投入。在獲得極致可用性的同時(shí)，DPH在供電效率上也維持優(yōu)異表現(xiàn)。其優(yōu)異的全額定功率和領(lǐng)先業(yè)界的AC-AC效率 （30%輕負(fù)載時(shí)可達(dá)到95%，50%負(fù)載時(shí)可達(dá)96% ） 使客戶(hù)能夠大幅節(jié)省能源成本。

LG電子俄羅斯工廠的信息部門(mén)主管Sergey Sapunov表示：“臺(tái)達(dá)DPH系列75kVA UPS為廠內(nèi)的新數(shù)據(jù)中心提供可靠的電源供應(yīng)和電源保護(hù)。DPH解決方案讓我們能免除不必要的成本，并能提供全額定功率的電力；同時(shí)DPH模塊化的設(shè)計(jì)，可以隨需擴(kuò)容的特性為后續(xù)擴(kuò)充提供了絕佳的方案。因此我們能達(dá)到新建筑的營(yíng)運(yùn)要求并節(jié)省數(shù)據(jù)中心占用的空間。”

A Wide-Range Control Method for Tobacco Moisture Content and Temperature Adjusting

In tobacco re-drying and silk production, there are strict requirements for the moisture content of tobacco leaves and temperature control. However, due to the large space and the large amount of steam and water involved in the production process, the indoor environment is uncontrollable. Existing technologies to address these problems often suffer from unicity and large investment cost. Moreover, the situation of the tobacco production process lacks high stability. In this paper, an online control method base on regulating tobacco moisture content and temperature is proposed. in this way, the following control target is achieved in tobacco re-drying and silk production: tobacco leaf temperature within 40-70℃ with control accuracy +/-3℃, tobacco moisture content within 5%～-3% with control accuracy +/-1%.

Tobacco leaf; Moisture content; Temperature; Controllable range

曾海苓（1971-），男，江西吉安人，工程師，碩士，現(xiàn)就職于江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司井岡山卷煙廠，主要研究方向?yàn)檐浖こ獭?/p>