葉片加料機熱風溫度控制技術改進

周樂亭

（青島卷煙廠，山東 青島 266100）

對葉片加料機熱風控制系統進行拆分可以發現，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控工具使用，它的調控對象就是噴射蒸汽，通過控制其加入量調控系統的熱風溫度。該熱風溫度控制系統受外界的影響較大，一個很小的因素波動都能夠影響到系統的穩定性和精確性。因此，對系統波動影響因素的研究是極有必要的。通過有效的舉措調節好系統基礎參數，讓控制系統運行的更加平穩，精度更加優良。

1 葉片加料機溫度控制原因分析

在制絲環節中，加料機會對葉片施加輔料，以此來改善煙葉的物理性能，達到優化吸味感官質量的目的。為了加快煙片對輔料的吸收速度，加料機借助熱風的溫度來加熱滾筒，讓糖料在最短的時間內流入煙片內部，以此實現加料效果。經過長時間的使用可以發現，在出料后室四個面以及熱風濾網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故障的主要原因。內部滾筒結構的抄造能力不佳，由于滾筒內耙釘比較短小，其在運行時攪拌效果就不是那么理想，不能構成封閉物料環，使得糖料施加受到影響。循環熱風風量及流動方向不科學，之前的風道口都是采用的敞口設計，而熱風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，熱風中含有的糖料大多沉積在了循環管道上。

2 加料機熱風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熱風的循環利用，在裝置的回風管道上會設置一個用于檢測熱風溫度的模塊，它能夠隨時上傳物料溫度變化的數據。顯而易見，如果實現了對熱風的循環利用，那么系統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，進而帶來整個設備成本的下降。

它的調控方式如下：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，那就是經過噴射而為系統帶來的蒸汽，它可以對熱風溫度進行調控，這個流程已然構成了一種閉環調節。但是就這個以蒸汽作為變量的系統而言，它的熱慣性就是極不穩定的，畢竟蒸汽本身就有很高的熱焓值，換句話說，就是控制系統的穩定性會受到極大的影響。在工程領域，熱慣性如果超過了規定值，那么整個系統就會變得極難調控，對熱風溫度的調控就會顯得更加不穩定，這將直接影響到系統的控制精度。

3 加料機熱風溫度的幾個主要影響因素及解決方案

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

3.1 建立熱風風速風量量化控制系統穩定風速風量

加料機熱風溫度控制系統要實現的第一點就是，盡一切可能使得熱風和物料換熱過程處于一種動態平衡，也就是說要通過調控熱風溫度滿足裝備的工藝要求。在熱交換中有兩個參數極為重要，那就是熱風的風量和風速，如果調控合理，它能夠使得系統重新處于一個平衡點。在這個調控環節之中，溫度控制會造成極大的震蕩和波動，這些不穩定因素都將造成控制精度的缺失。故而，在整個熱風溫度控制系統中，要重點關注和調節熱風的風速和風量這兩個參數。

回風管道處的壓力值對于系統的運行至關重要，在此我們利用風壓檢測原件對其進行測定，以此展開對循環熱風的量化管理，這樣做的目的就是將其對溫控系統的影響降到最低。通過改變變頻器的頻率，來調節熱風量的大小，以使得熱風風量處于一個穩定值。將風壓信號作為調控變量構建PID控制模型，引入當前先進的編程控制技術，智能調控熱風的風速風量。

盡可能的將加料機熱風溫度控制的影響程度降到最低，完善熱風風速風量控制機制，優化控制策略，改革控制模式，消除那些對熱風溫度造成影響的因素，進而實現在穩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，實現噴射蒸汽恒流量量化控制

經過實踐檢驗發現，在生產中散熱器所發揮的作用很小，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加入系統，盡可能的增加熱風的熱量，以此滿足生產中的熱交換需求。

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大的震蕩，進而對熱風的溫度控制產生不利的影響。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，恒定維持原先溫度狀態的屬性。在此我們以狀態代替溫度進行表示，當外部熱源停止供熱后，這個狀態依舊會維持一定時間，溫度也會有小幅度的增加，然后到達某一數值。要想得到某一溫度，就必須要在外界熱源加熱到這一數值之前撤掉熱源，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。

經過總結，最佳方案就是使用噴射蒸汽+散熱器共同調節，需要注意的是要對噴射蒸汽進行恒流控制，以保證熱源供應的穩定性，這是控制系統的關鍵所在。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的關鍵部件。

3.3 改變控制模式噴射蒸汽恒定+調節散熱器蒸汽量的模式

對以往的滾筒類設備熱風溫控系統進行分析，基本可以分為兩部分：換熱器依舊是系統穩定熱源的供應端，使用氣動薄膜閥來調控噴射的蒸汽量。采集熱風溫度的變化數據，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，進而實現對設備熱風溫度的控制。這個系統的特點就是，噴射蒸汽處于高溫狀態，并且具有極大的熱慣性，又由于溫度自身的延遲反應特性的存在，故而，控制系統的周期性震蕩很嚴重，溫度的變化極其不穩定。

對此的解決措施就是，在恒定熱風供應量的背景下，再將噴射蒸汽量控制在一定值，調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溫的調節。物料加熱熱量的百分之八十來自于噴射蒸汽，也就是說，通過對蒸汽流量調控能夠維持物料熱量的穩定輸入。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，經過散熱器輸入的熱風具有較低的熱焓值，這就意味著其具有很小的熱慣性，這樣系統就會變得更加穩定。

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

3.4 PID控制器的參數進行優化，確保控制系統的最佳控制效果

PID控制器在系統中的作用就是開展偏差調試，P是用于比例調節的環節，其值過大將產生震蕩，其值過小會遲緩調控，I值則用來調控速度，D值通常在系統中不會涉及到。故而，在運用PID控制器時，十分有必要對相關參數進行優化調整，盡量讓實際參數更接近于理論值。在對加料機熱風控制系統進行改良的過程中，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，以便于隨時對相關參數進行修改，不然，不但達不到想要的效果，還會產生不必要的波動，影響系統控制精度。

為了確保加料機系統的溫控效果，我們會對PID控制器的相關參數進行調整，而這個過程一般都是一種經驗控制，操作簡單方便上手，備受行業青睞。值得注意的是，這些參數的修正必須要在實踐的基礎上進行，如此才能發揮控制系統最大的價值。

4 結語

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

參考文獻：

[1]孫佩．葉片加料機熱風溫度控制技術研究[J]．硅谷,2012，(16):10-11．

[2]張勝利,李軍．葉片加料機熱風預熱系統改進[J]．設備管理與維修 ,2017，(7):86-87．

[3]陳海需,衡耀付,胡乾坤．葉絲加料機熱風溫度穩定性分析[J]．中國科技信息,2016，(20):39-40．