松散回潮工序筒體溫濕度及物料水分系統控制

鐘軍 楊強義 楊遵偉

摘 要： 松散回潮作為煙廠制絲線影響煙葉感官特性的首道加工工序，出口水分是影響后續工序產品質量的關鍵質量指標。由于不同等級片煙吸水能力不同、來料流量有波動、測量滯后性、環境溫濕度等因素的影響，出口水分過程能力（CPK值 ）相對其他工藝指標偏低，嚴重影響了工序加工質量。因此提高松散回潮出口水分穩定性有重要意義。

關鍵詞： 松散回潮; 自動控制; 出口水分

一、概述;

目前我廠松散回潮工序設備采用的是豪尼進口設備切片機+TBL松散回潮機，松散出口水分控制采用人工手動設定加水比例方式。由于用于回潮的水是冷水，蒸汽和冷水混合后，采用雙介質噴嘴形成的水霧，水霧中的小水珠比表面積非常大，所以能使水霧區域溫度明顯降低.導致回潮水分子不能完全滲透到煙片組織內部，實際煙片吸收水分的均勻性極不穩定;由于采用進口端加水，物料在筒體后半區缺乏均衡物料水分的手段，從而造成物料出口水分波動很大，出口水分過程能力偏低。

二、原有系統存在的缺陷：

1、循環熱風溫度控制存在的缺陷：

松散回潮機原有循環熱風溫度控制采用PID方式進行控制，由于生產中，進入物料的變化、生產工況的波動，為了穩定循環熱風溫度，系統頻繁調節進入筒體內部蒸汽量，從而嚴重影響了筒體內部的濕度穩定，造成物料出口水分均勻性差。為確保松散回潮筒內有一個均衡的溫濕度環境，就必須改變目前的循環熱風溫度控制模式，盡量消除蒸汽波動對松散回潮筒內溫濕度場的影響。

2、物料水分控制存在的缺陷：

①原有出口水分控制對煙片所需加水量的調控是依靠程序對氣動薄膜調節閥的控制來完成的，但在水壓不穩定時，加水量波動較大。

②滾筒式片煙回潮機加水系統施加的水為加壓水，水溫受環境溫度影響，溫度較低的水溫使得煙葉組織對水分的吸收率減小，回潮后煙葉對水分的吸收滲透性低，降低了煙葉對水分的保持能力。

③從切片機過來的煙塊進入松散回潮機后，前半程煙塊在水、蒸汽的作用下，逐漸松散開來，由于原有松散回潮筒采用前端加水的方式，由噴咀形成的濕度較高霧化區只有全程的1/3，當物料進入筒體后半程時，煙塊已逐漸松散開來，煙塊包心與外部水分差異造成物料出口水分均勻性較低。

二、改進措施：

1、改循環熱風溫度PID控制方式為固定補償蒸汽開度，加熱器實時修整方式：TBL松散回潮熱風控制方式采用的是預熱狀態采用加熱器預熱，生產狀態采用自動調整補償蒸汽進氣量的方式來控制。為了杜絕因補償蒸汽波動影響出口水分，就必須確保蒸汽流量恒定。

（1）根據薄膜調節閥的計算公式（Q/Qmax=R^（L/Lmax-1））可以得出薄膜調節閥在某一開度條件下蒸汽流量值。根據物料進口溫度與出口溫度差及煙葉和水的參數可以推算出所需蒸汽量，從而得到生產某一品牌所需的閥門開度。根據計算得到的具體數據如下：

（2）在薄膜調節閥開度固定的條件下，啟用加熱器進行熱風溫度控制。

加熱器控制采用薄膜閥開/關的方式進行控制：在原有偏差控制上引入偏差變化率趨勢的控制方式來開啟或關閉加熱器薄膜閥。

2、改筒體進口單端加水為筒體進出口雙端加水：

（1）增設熱水系統，采用齒輪水泵+電磁流量計方式在筒體前后端施加回潮水：

（2）TBL松散回潮工序總加水量原理

3、理論加水量、實際加水量、加水偏差計算方法：

（1）理論加水量的計算方法：

根據物料進口流量及含水率可以計算出其中干物質的流量，具體為：

干物質瞬時流量=物料進口流量×（100—進口水分）÷100

物料出口流量=干物質瞬時流量÷（100—設定出口水分）

理論加水量=（物料進口流量×（100—進口水分）/100—物料進口流量

（2）實際加水量的計算方法：

由于筒體內增加的水采用蒸汽引射，通過前面熱風溫度控制計算出來的蒸汽質量流量。可以得出因蒸汽施加造成物料水分增加量。由于施加的蒸汽不可能全部被煙葉吸收，根據實際經驗我們取蒸汽效率值∩=0.85（施加的蒸汽有85%轉化為物料水分）。實際控制采用料汽比的方式進行控制，即蒸汽質量流量與物料流量之比進行計算。通過計算其值約為0.043。

實際加水量的公式：

實際加水量=理論加水量—物料流量*0.043

（3）加水偏差的計算方法：

加水偏差計算的目的是用于修正和控制出口水分波動，將物料出口水分控制在標準范圍內，避免出現出口水分超標。

根據物料出口水分及進口水分計算出實際物料中含水量，然后與實際加水量進行比較，即為加水偏差。

加水偏差=（出口實際水分-進口水分）/（100-出口實際水分） *物料流量-實際加水量

①出口端控制：

出口端設定加水量=實際加水量*0.3±加水偏差

②進口端控制：

進口端設定加水量=實際加水量*0.7±加水偏差

三、結語：

采用上述方法后，改進取得明顯成效，改造后松散回潮出口水分合格率提高顯著，合格率從原來的平均84.5%提高到100%，循環熱風溫度合格率100%，出口物料溫度合格率99%，出口水分過程能力（CPK值 ）從原來0.67提升帶3.59。圓滿實現之前定下目標。

參考文獻：

[1]劉穗君，王玉芳，李超，等.基于統計回歸分析的松散回潮出口含水率精準控制系統[J].煙草科技.2017，（3）.88-93

[2]范勇，鄭利鋒，龐天航，廖強.煙葉松散回潮含水率控制方法的優化[J].輕工科技，2019，0（4）：123-125