一次潤梗水份控制模式改進

彭美富 丁照 彭波

摘 要：煙草制造企業梗線加工工藝的特殊性，決定了一次潤梗工序在生產線上的特殊地位，尤其對切梗質量起著決定性作用，對后續梗絲回潮及干燥工序的平穩運行起到制約作用。由于梗子來料水份的不確定性，影響了一次潤梗出口水份的穩定性，目前普遍采用的后饋PID自動控制，難以達到理想效果，文章結合生產實際情況，經過反復測試，采用前饋控制與后饋控制相結合的控制模式，提高了一次潤梗出口水份的穩定性，同時關注了貯梗對梗子水份的影響，較好地解決了梗處理過程中的工藝難題。對于采用類似加工工藝的制絲線有一定借鑒意義。

關鍵詞：一次潤梗；前饋與后饋控制；出口水份穩定性

1 背景及現狀

煙草行業生產制造企業目前對于煙梗的預處理主要有兩種方法，一是“一次潤梗+貯梗”，一種是“水洗梗+貯梗”如圖1、圖2。

圖1 一次潤梗及貯梗

圖2 水洗梗及貯梗

一次潤梗工藝：結構簡單，工藝路徑短，占地少，節能環保，但切梗前水分控制難度較大，影響切梗質量。

水洗梗工藝：切梗前水分較穩定，梗絲純潔度較高，但工藝過程較復雜、預處理時間較長和設備占地面積大、能源消耗大，影響現場文明生產等問題。

我廠梗子預處理采用一次潤梗工藝，二次潤梗為HT（根據工藝要求未使用），梗絲處理采用SDT膨化設備。其工藝特點決定了一次潤梗工序對梗線水份控制的重要作用，一次潤梗出口水份的穩定性，影響了切梗質量的穩定性，以及后段工序梗絲回潮及SDT的運行環境。如何提高一次潤梗出口水份穩定性一段時期內成為制絲車間工藝控制難點。

現狀分析：

（1）梗子來料水分未知，預估11%為入口水分。

（2）出口水分儀（TM710）檢測水分誤差較大，因檢測的是梗子表面水分，其檢測精度與梗子潤透情況直接相關，筆者曾走訪了多個采用一次潤梗工藝的卷煙廠家，均有此共性問題，有的廠家甚至取消了此處水分控制，后來咨詢了美國MoistTech公司技術人員，也不建議在此處檢測水分，而是希望在貯梗柜之后。

（3）現有控制方法，電子皮帶秤控制煙梗流量，加蒸汽量采用手動控制蒸汽壓力，出口水分后饋控制，通過調節加輔水量調整出口水分，出口溫度控制由排廢汽量手動控制。

（4）存在的問題：

a.前期對梗子來料的水份進行了抽檢，發現煙梗來料水份存在較大的波動（10%-15%），按11%預設入口水分顯然不合理。

b.采用出口水分后饋控制，調整加輔水量，雖然能夠保證出口水分的基本穩定，但由于檢測的是表面水份，不同來料水份經貯梗后實際水份仍有較大偏差，比如同樣的加水量，切梗后水份相差2-3個點，或者同樣的出口水份（如35%），切梗后水份可以是33-36%。單一的后饋控制模式顯然存在缺陷。

2 改進措施

改進一次潤梗出口水份控制模式：安裝水份儀，精確測量一次潤梗入口水份，增加水份前饋控制功能，弱化后饋控制功能。

2.1 入口水份檢測

在一次潤梗入口電子皮帶秤上安裝水份儀（TM710），接4-20MA輸出信號至模擬量輸入模塊，通過DP網絡上傳數據至中央控制室，在WINCC界面上上顯示入口水份值，并制作趨勢圖，用于指導操作和數據分析。

2.2 增加前饋控制

加水總量=主水量+輔水量

加水量（主水）的計算

ProcessWater =

ProcessWaterCorrectiveFactor*TobFlowDelayed*（FinalMoisturePID.SP-

500105Moistur-MoistureDueToSteam）/（100-FinalMoisturePID.SP）

（1）以流量4000Kg/H，入口水份11為例：主水加水量=物料流量*主水修正因子*（出口水份設定-入口水分-蒸汽含水量）/（100-出口水份設定）=4000*0.92*（36-11-3）/（100-36）=1265Kg/H

（2）以流量4000Kg/H，入口水份14為例：主水加水量=物料流量*主水修正因子*（出口水份設定-入口水分-蒸汽含水量）/（100-出口水份設定）=4000*0.92*（36-14-3）/（100-36）=1092.5Kg/H

可見入口水份增加，自動控制時，加水量會自動減少。

2.3 弱化后饋控制，后饋控制主要是根據出口水份變化控制加輔水量

2.3.1 加水量（輔水）的計算

輔水加水量=主水加水量*（1-主加水比例）=1265*（1-60%）=506 Kg/H

2.3.2 減少輔水量變化

主要控制PID輸出值CV范圍，如下圖，輔水輸出參數為115Kg/H，那么輔水加水量設定值為SP±115Kg/H，出口水份比設定值低，則輔水在原基數上加CV值，否則在原基數上減CV值。

增加前饋控制功能后，調試過程中發現需弱化后饋控制功能，輔水的調整幅度應減少。

原輔水加水量為（輔水加水量計算值±115Kg/H），以上例輔水計算值506計算，為391-621Kg/H。

現輔水加水量為（輔水加水量計算值±20Kg/H），以上例輔水計算值506計算，為486-526Kg/H。

2.4 一次潤梗設備參數調整

2.4.1 加主水比例調整

原為0.92，現調整為0.6，因此前以將加輔水噴咀改為入口，其作用已與主水相近，為均衡加水量，減少因水網壓力變化帶來的波動。作上述調整。

2.4.2 加輔水范圍調整，（如前）。

2.4.3 一次潤梗出口水份儀進行靜態標定，原SPAN為1，ZERO為-8.5，經靜態標定和動態標定后改為SPAN為1.13 ，ZERO為-7.68。提高了檢測精度。無論是前饋控制還是后饋控制均要求出口水份檢測準確。

3 效果跟蹤

3.1 改進前后對比

從企業綜合管理信息平臺中導出梗絲加料回潮入口水分（即切梗后水份）單批次CPK值，如下表，自貯梗后至梗絲加料回潮入口工藝路徑上無水份調節設備，故可用梗絲加料回潮入口水分穩定性反映出一次潤梗出口水份的穩定性。

3.2 反向證明：7月10日至15日因外審拆除水份儀采用原控制模式，DPK值下降明顯。現已將入口水分儀納入ISO9000體系，作為A類受控計量器具。

4 結束語

從2012年1月開始，切梗后梗絲水份DPK值提高0.3以上。這為后段設備的穩定運行，尤其是梗膨化設備SDT的穩定運行提供了可靠保障。

行業內諸多煙廠制絲車間，采用一次潤梗工藝，梗子來料水份不確定，出口水份控制較難，對水份控制模式進行改進，是一種有益的探索。

參考文獻

[1]《卷煙工藝規范》，國家煙草專賣局頒發，中央文獻出版社，2003.4.

[2]《西門子S7-300/400系統、維護與編程》（《A7111 SIMATIC S7 SYSTEM，SERVICE & PROGRAMMING》）

[3]聯合工房《PLCINUSE/900400程序》

作者簡介：彭美富（1970，1-），男，籍貫：湖南衡山縣，學歷：本科，現職稱：工程師。