葉片加料機熱風(fēng)溫度控制技術(shù)改進

周樂亭

（青島卷煙廠，山東 青島 266100）

對葉片加料機熱風(fēng)控制系統(tǒng)進行拆分可以發(fā)現(xiàn)，它的核心就是用以提供熱源的散熱器，其中的氣動薄膜閥將作為調(diào)控工具使用，它的調(diào)控對象就是噴射蒸汽，通過控制其加入量調(diào)控系統(tǒng)的熱風(fēng)溫度。該熱風(fēng)溫度控制系統(tǒng)受外界的影響較大，一個很小的因素波動都能夠影響到系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性。因此，對系統(tǒng)波動影響因素的研究是極有必要的。通過有效的舉措調(diào)節(jié)好系統(tǒng)基礎(chǔ)參數(shù)，讓控制系統(tǒng)運行的更加平穩(wěn)，精度更加優(yōu)良。

1 葉片加料機溫度控制原因分析

在制絲環(huán)節(jié)中，加料機會對葉片施加輔料，以此來改善煙葉的物理性能，達到優(yōu)化吸味感官質(zhì)量的目的。為了加快煙片對輔料的吸收速度，加料機借助熱風(fēng)的溫度來加熱滾筒，讓糖料在最短的時間內(nèi)流入煙片內(nèi)部，以此實現(xiàn)加料效果。經(jīng)過長時間的使用可以發(fā)現(xiàn)，在出料后室四個面以及熱風(fēng)濾網(wǎng)上都聚集了眾多原煙碎片，這是原煙物料浪費和加料機出現(xiàn)故障的主要原因。內(nèi)部滾筒結(jié)構(gòu)的抄造能力不佳，由于滾筒內(nèi)耙釘比較短小，其在運行時攪拌效果就不是那么理想，不能構(gòu)成封閉物料環(huán)，使得糖料施加受到影響。循環(huán)熱風(fēng)風(fēng)量及流動方向不科學(xué)，之前的風(fēng)道口都是采用的敞口設(shè)計，而熱風(fēng)的流動一般都是順流方向的。這就使得兩者不能充足的接觸，熱風(fēng)中含有的糖料大多沉積在了循環(huán)管道上。

2 加料機熱風(fēng)溫度控制模式的介紹

對以往的加料機進行分析，它的基本理念就是實現(xiàn)熱風(fēng)的循環(huán)利用，在裝置的回風(fēng)管道上會設(shè)置一個用于檢測熱風(fēng)溫度的模塊，它能夠隨時上傳物料溫度變化的數(shù)據(jù)。顯而易見，如果實現(xiàn)了對熱風(fēng)的循環(huán)利用，那么系統(tǒng)的能量消耗將會大大降低，同時還能夠減輕散熱器的工作壓力，進而帶來整個設(shè)備成本的下降。

它的調(diào)控方式如下：散熱器的作用就是提供源源不斷的熱源，然后引入一個溫度變量，那就是經(jīng)過噴射而為系統(tǒng)帶來的蒸汽，它可以對熱風(fēng)溫度進行調(diào)控，這個流程已然構(gòu)成了一種閉環(huán)調(diào)節(jié)。但是就這個以蒸汽作為變量的系統(tǒng)而言，它的熱慣性就是極不穩(wěn)定的，畢竟蒸汽本身就有很高的熱焓值，換句話說，就是控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性會受到極大的影響。在工程領(lǐng)域，熱慣性如果超過了規(guī)定值，那么整個系統(tǒng)就會變得極難調(diào)控，對熱風(fēng)溫度的調(diào)控就會顯得更加不穩(wěn)定，這將直接影響到系統(tǒng)的控制精度。

3 加料機熱風(fēng)溫度的幾個主要影響因素及解決方案

本方案的創(chuàng)新之處在于，第一次站在物料條件的層面上剖析加料機熱風(fēng)溫度控制系統(tǒng)，并對其中對控制有影響的地方進行了相應(yīng)的改進，具體體現(xiàn)在下面幾點。

3.1 建立熱風(fēng)風(fēng)速風(fēng)量量化控制系統(tǒng)穩(wěn)定風(fēng)速風(fēng)量

加料機熱風(fēng)溫度控制系統(tǒng)要實現(xiàn)的第一點就是，盡一切可能使得熱風(fēng)和物料換熱過程處于一種動態(tài)平衡，也就是說要通過調(diào)控?zé)犸L(fēng)溫度滿足裝備的工藝要求。在熱交換中有兩個參數(shù)極為重要，那就是熱風(fēng)的風(fēng)量和風(fēng)速，如果調(diào)控合理，它能夠使得系統(tǒng)重新處于一個平衡點。在這個調(diào)控環(huán)節(jié)之中，溫度控制會造成極大的震蕩和波動，這些不穩(wěn)定因素都將造成控制精度的缺失。故而，在整個熱風(fēng)溫度控制系統(tǒng)中，要重點關(guān)注和調(diào)節(jié)熱風(fēng)的風(fēng)速和風(fēng)量這兩個參數(shù)。

回風(fēng)管道處的壓力值對于系統(tǒng)的運行至關(guān)重要，在此我們利用風(fēng)壓檢測原件對其進行測定，以此展開對循環(huán)熱風(fēng)的量化管理，這樣做的目的就是將其對溫控系統(tǒng)的影響降到最低。通過改變變頻器的頻率，來調(diào)節(jié)熱風(fēng)量的大小，以使得熱風(fēng)風(fēng)量處于一個穩(wěn)定值。將風(fēng)壓信號作為調(diào)控變量構(gòu)建PID控制模型，引入當(dāng)前先進的編程控制技術(shù)，智能調(diào)控?zé)犸L(fēng)的風(fēng)速風(fēng)量。

盡可能的將加料機熱風(fēng)溫度控制的影響程度降到最低，完善熱風(fēng)風(fēng)速風(fēng)量控制機制，優(yōu)化控制策略，改革控制模式，消除那些對熱風(fēng)溫度造成影響的因素，進而實現(xiàn)在穩(wěn)定可控制因素的背景下，最大限度的提升控制精度。

3.2 確立了噴射蒸汽恒流量控制方式，實現(xiàn)噴射蒸汽恒流量量化控制

經(jīng)過實踐檢驗發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)中散熱器所發(fā)揮的作用很小，遠遠不能達到熱交換的需求，這就要求噴射蒸汽要在最短的時間內(nèi)加入系統(tǒng)，盡可能的增加熱風(fēng)的熱量，以此滿足生產(chǎn)中的熱交換需求。

蒸汽本身就有極大的熱焓值，流量的微小改變就能夠造成系統(tǒng)大的震蕩，進而對熱風(fēng)的溫度控制產(chǎn)生不利的影響。下面，我們對熱慣性做一個解析，其表示在任意溫度，在不受外界熱源影響的一段時間內(nèi)，恒定維持原先溫度狀態(tài)的屬性。在此我們以狀態(tài)代替溫度進行表示，當(dāng)外部熱源停止供熱后，這個狀態(tài)依舊會維持一定時間，溫度也會有小幅度的增加，然后到達某一數(shù)值。要想得到某一溫度，就必須要在外界熱源加熱到這一數(shù)值之前撤掉熱源，讓其緩慢回升，如果一直加熱到該值再停止，就必然會使得最終值超過我們所想要的值。這不但達不到理想的效果，還會帶來很大程度的熱量浪費。

經(jīng)過總結(jié)，最佳方案就是使用噴射蒸汽+散熱器共同調(diào)節(jié)，需要注意的是要對噴射蒸汽進行恒流控制，以保證熱源供應(yīng)的穩(wěn)定性，這是控制系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。在這個過程中，蒸汽流量計是必不可少的，它是搭建蒸汽流量控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。

3.3 改變控制模式噴射蒸汽恒定+調(diào)節(jié)散熱器蒸汽量的模式

對以往的滾筒類設(shè)備熱風(fēng)溫控系統(tǒng)進行分析，基本可以分為兩部分：換熱器依舊是系統(tǒng)穩(wěn)定熱源的供應(yīng)端，使用氣動薄膜閥來調(diào)控噴射的蒸汽量。采集熱風(fēng)溫度的變化數(shù)據(jù)，通過可編程控制器中的PID模塊，對氣動薄膜閥進行啟閉控制，進而實現(xiàn)對設(shè)備熱風(fēng)溫度的控制。這個系統(tǒng)的特點就是，噴射蒸汽處于高溫狀態(tài)，并且具有極大的熱慣性，又由于溫度自身的延遲反應(yīng)特性的存在，故而，控制系統(tǒng)的周期性震蕩很嚴重，溫度的變化極其不穩(wěn)定。

對此的解決措施就是，在恒定熱風(fēng)供應(yīng)量的背景下，再將噴射蒸汽量控制在一定值，調(diào)控的變量為在散熱器中加入的蒸汽量，通過這種方式來進行風(fēng)溫的調(diào)節(jié)。物料加熱熱量的百分之八十來自于噴射蒸汽，也就是說，通過對蒸汽流量調(diào)控能夠維持物料熱量的穩(wěn)定輸入。此外還有百分之二十的熱源來自于散熱器。這里值得一提的是，經(jīng)過散熱器輸入的熱風(fēng)具有較低的熱焓值，這就意味著其具有很小的熱慣性，這樣系統(tǒng)就會變得更加穩(wěn)定。

在此，我們總結(jié)出了一套全新的控制模式，在恒定熱風(fēng)風(fēng)速風(fēng)量以及噴射蒸汽的前提下，通過改變經(jīng)由散熱器輸入的蒸汽量來進行控制，進而完成對熱風(fēng)溫度控制精度的優(yōu)化，將熱風(fēng)的溫度變化維持在正常范圍內(nèi)。

3.4 PID控制器的參數(shù)進行優(yōu)化，確?？刂葡到y(tǒng)的最佳控制效果

PID控制器在系統(tǒng)中的作用就是開展偏差調(diào)試，P是用于比例調(diào)節(jié)的環(huán)節(jié)，其值過大將產(chǎn)生震蕩，其值過小會遲緩調(diào)控，I值則用來調(diào)控速度，D值通常在系統(tǒng)中不會涉及到。故而，在運用PID控制器時，十分有必要對相關(guān)參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，盡量讓實際參數(shù)更接近于理論值。在對加料機熱風(fēng)控制系統(tǒng)進行改良的過程中，必然會涉及到諸多PID控制器，它們分別對多個點進行調(diào)控。在運用過程中，需要考慮到各種實際情況，以便于隨時對相關(guān)參數(shù)進行修改，不然，不但達不到想要的效果，還會產(chǎn)生不必要的波動，影響系統(tǒng)控制精度。

為了確保加料機系統(tǒng)的溫控效果，我們會對PID控制器的相關(guān)參數(shù)進行調(diào)整，而這個過程一般都是一種經(jīng)驗控制，操作簡單方便上手，備受行業(yè)青睞。值得注意的是，這些參數(shù)的修正必須要在實踐的基礎(chǔ)上進行，如此才能發(fā)揮控制系統(tǒng)最大的價值。

4 結(jié)語

綜上所述，對于葉片加料機熱風(fēng)溫控系統(tǒng)的研討，一般都是以當(dāng)前已有的控制模式對熱風(fēng)溫度的要求展開的，從加工工藝、裝備特性入手尋找主要的影響因素。其核心技術(shù)就是探究物理特性對控制的影響，同時對設(shè)備進行優(yōu)化，通過改變風(fēng)速風(fēng)量來重新定義控制模式。在不改變加工能力的前提下，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高加工能力。在對溫度控制特性進行詳細分析之后，研發(fā)出新一代的電氣控制模型，使熱風(fēng)風(fēng)速風(fēng)量與噴射蒸汽流量的供應(yīng)變得更加穩(wěn)定，將散熱器輸入的蒸汽量作為變量，最終完成對熱風(fēng)溫度控制精度的優(yōu)化。

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