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)有限責任公司井岡山卷煙廠 曾海苓東華大學 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)有限責任公司井岡山卷煙廠 曾海苓
東華大學 范瑞兆

在煙草復烤、制絲生產(chǎn)過程中，對煙葉的含水率、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。針對現(xiàn)有技術(shù)存在解決問題單一性、投資成本大等缺點，以及煙葉加工工藝穩(wěn)定性不高的情況，通過一種基于調(diào)節(jié)煙葉含水率、溫度的在線控制方法，來使煙葉復烤、制絲生產(chǎn)過程中達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

煙草復烤、制絲生產(chǎn)的過程，對煙葉的含水率、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。對一些需加工在該環(huán)境暴露時間較長的煙葉的工序，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加溫加濕機，或?qū)⑶肮ば虻臒熑~儲存在一個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)僅采取開環(huán)控制，還存在煙葉含水率、溫度的可控性差，難以滿足實際生產(chǎn)工藝需求；后者卻因增加煙葉儲存、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)場另外隔離一個封閉空間，對現(xiàn)場物流帶來不便，于此而造成的投資也較大。

2　解決思路與方法

本文通過基于調(diào)節(jié)煙葉含水率、溫度的在線控制方法，來解決現(xiàn)有技術(shù)存在缺點、煙葉加工工藝有待進一步提高穩(wěn)定性等問題。

（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、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)期間當實測煙葉含水率與設(shè)定值出現(xiàn)偏差時，控制系統(tǒng)通過加水量的反饋值實行PID調(diào)節(jié)加水閥門來確保煙葉實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、熱風管路增濕補償裝置等構(gòu)成多階梯的增濕途徑。以干燥熱風為介質(zhì)，調(diào)節(jié)熱風電機頻率、排潮閥門開度，實現(xiàn)筒內(nèi)熱風流通量可調(diào)，達到煙葉含水率下調(diào)效果。通過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傳感器、熱風散熱器、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)期間當實測溫度與設(shè)定值出現(xiàn)偏差時，控制系統(tǒng)通過PID調(diào)節(jié)蒸汽閥門來確保煙葉實際溫度符合工藝設(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系統(tǒng)由熱風風機、熱風散熱器、溫度檢測傳感器、增濕補償裝置以及風管等構(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，增濕補償裝置的蒸汽管路裝設(shè)閥門定位裝置[4]。通過本方法使煙葉溫度可控范圍為40℃～80℃。

為達到上述要求，熱風風量與溫度、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：利用散熱器對筒內(nèi)循環(huán)風加熱，調(diào)節(jié)煙葉含水率和溫度，輔于風道蒸汽補償，改善筒內(nèi)溫濕度，進一步適當調(diào)整煙葉對水的吸附性。在煙葉含水率遠低于工藝要求時，可同時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、溫度檢測裝置及電氣控制系統(tǒng)（如圖3所示）。其中熱風系統(tǒng)包括蒸汽散熱器、風機（變頻或加裝風門可調(diào)）、蒸汽補償裝置、溫度檢測裝置、排潮風機、風管等；蒸汽調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括蒸汽過濾器、減壓閥、蒸汽閥門定位裝置、疏水閥、蒸汽管道等；加水系統(tǒng)包括水過濾器、加水流量計、加水閥門定位裝置、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，需滿足如下要求：空壓氣≥0.4MPa，蒸汽≥0.6 MPa，水壓≥0.3MPa。再進入預(yù)熱模式，自動開啟旋轉(zhuǎn)筒體、蒸汽散熱器、熱風循環(huán)風機、排潮風機，按預(yù)熱設(shè)定溫度自動調(diào)節(jié)蒸汽閥門，以保證筒內(nèi)均勻加熱，預(yù)熱時間約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儀、溫度監(jiān)測裝置時，將煙葉含水率、溫度反饋至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)自動視如下情況進行處理（見表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，旋轉(zhuǎn)筒體、熱風風機和排潮風機持續(xù)運行，持續(xù)時間約10～15分鐘，確保筒體均勻冷卻不變形。

4　應(yīng)用效果

通過實際應(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、溫度在線控制的過程中取得了較好的效果。

（1）測試驗證一

一批在線中轉(zhuǎn)煙葉，經(jīng)實測該批煙葉含水率為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，而煙葉溫度則相差不大，系統(tǒng)自動采用表1中的序號4、6相結(jié)合，即調(diào)大排潮風門、熱風風機頻率或風門，在煙葉含水率達到工藝要求時，煙葉溫度略有偏高（約55℃），再適量調(diào)減進入散熱器蒸汽的閥位。經(jīng)約10分鐘，煙葉含水率、溫度達到工藝要求。

（2）測試驗證二

一批在線中轉(zhuǎn)煙葉，經(jīng)實測該批煙葉含水率為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，而煙葉溫度遠低于要求，系統(tǒng)自動采用表1中的序號1、2相結(jié)合，即在預(yù)熱約20分鐘后，投料后先開啟風管蒸汽補償，系統(tǒng)以實測煙葉溫度與設(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；同時開啟汽水噴射，系統(tǒng)將加水量與煙葉實測含水率反饋作PID閉環(huán)循環(huán)控制，直至煙葉含水率達到工藝要求。經(jīng)約7分鐘，煙葉含水率、溫度達到工藝要求。

5　結(jié)束語

通過實際應(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)點和效果：

（1）本方法從煙草行業(yè)復烤、制絲生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀出發(fā)，利用熱風對煙葉進行適當?shù)母稍?、增濕，并實現(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，并且可免除在生產(chǎn)現(xiàn)場另隔出一個恒溫恒濕的封閉空間，減少投資。

（2）本方法對煙葉含水率、溫度的控制可調(diào)范圍廣，調(diào)節(jié)快速、反應(yīng)靈敏，對煙草加工工藝變化的適應(yīng)能力較強，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)對煙絲加工質(zhì)量的影響[J]. 南方農(nóng)業(yè)學報, 2014, 45(12): 2248 - 2252.

[2] 郭奔, 朱輝平, 李漢瑩. 等級聯(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控制儀的設(shè)計[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用, 2004, 30(7): 32 - 34.

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

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

LG電子俄羅斯數(shù)據(jù)中心采用臺達模塊化UPS提供電源保障

臺達電子近期為LG電子位于俄羅斯莫斯科的工廠提供了臺達DPH 系列 75 kVA不間斷電源系統(tǒng)（UPS），應(yīng)用于其新服務(wù)器機房，提供可靠的電源供應(yīng)和電源保護。

隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，LG電子俄羅斯工廠開始了設(shè)施擴充計劃，包含原廠區(qū)的擴充及新建筑的興建。搭配新建筑中的機房基礎(chǔ)設(shè)施，該公司的信息科技部門經(jīng)過對多款UPS的甄選之后，決定選用臺達模塊化UPS—DPH 系列75kVA，用于確保其關(guān)鍵業(yè)務(wù)的持續(xù)運行并擁有良好的隨需擴容能力。

DPH系列UPS除具有臺達不間斷電源產(chǎn)品一貫的高可靠性、優(yōu)異效能和卓越整機效率外，更具有（N+X）容錯設(shè)計，可通過內(nèi)置控制機制來達成電源模塊的自動冗余。分布控制邏輯讓系統(tǒng)在某個電源模塊故障的情況下，能夠自動同步并自動切換到備份模塊，確保UPS持續(xù)運行。其關(guān)鍵零組件和模塊的熱插拔功能可提高UPS系統(tǒng)的可維護性，從而降低MTTR至趨近于零，并保證數(shù)據(jù)中心有最長的正常運作時間和最佳可用性。

DPH系列UPS專為垂直和水平擴展無縫式擴充性而設(shè)計。標準19英寸機架可從 25kW擴充到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，并提供“隨需擴容”的好處，避免在數(shù)據(jù)中心營運的初期過度投入。在獲得極致可用性的同時，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%輕負載時可達到95%，50%負載時可達96% ） 使客戶能夠大幅節(jié)省能源成本。

LG電子俄羅斯工廠的信息部門主管Sergey Sapunov表示：“臺達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。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DPH模塊化的設(shè)計，可以隨需擴容的特性為后續(xù)擴充提供了絕佳的方案。因此我們能達到新建筑的營運要求并節(jié)省數(shù)據(jù)中心占用的空間?！?/p>

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)有限責任公司井岡山卷煙廠，主要研究方向為軟件工程。