許雄文

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司漯河卷煙廠，河南 漯河 462003）

高精度加香系統(tǒng)在制絲線的應(yīng)用

許雄文

（河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司漯河卷煙廠，河南 漯河 462003）

針對(duì)加香加料精度波動(dòng)問題，從管道布置、流量計(jì)選型、加香泵選型、管接頭設(shè)計(jì)、軟件和程序設(shè)計(jì)等方面設(shè)計(jì)高精度加香系統(tǒng)，通過流量和溫度閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)集自動(dòng)控制、集中操作、數(shù)據(jù)采集、故障分析診斷等一體的集控系統(tǒng)，加香批次計(jì)量精度穩(wěn)定在0.35％以內(nèi)，瞬時(shí)精度控制在0.5％以下。

高精度；加香系統(tǒng)；閉環(huán)控制；調(diào)節(jié)器

1 引言

加香加料裝置是煙草制絲生產(chǎn)線上的一個(gè)重要設(shè)備，其作用是將香精、糖料或添加劑等料液按一定的配方比例以霧狀噴射到煙草中，以達(dá)到消除煙草刺激性氣味，改善煙草品質(zhì)，提升卷煙品味的目的。

在工藝指標(biāo)上，加香加料的精度是一個(gè)至關(guān)重要的指標(biāo)。而在實(shí)際生產(chǎn)過程中，前級(jí)電子皮帶秤的流量是經(jīng)常發(fā)生變化的，存在波動(dòng)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致加香加料裝置的流量也跟著波動(dòng)，直接影響加香加料裝置的控制精度。另外，料液回收過程中的積料、回收不干凈等現(xiàn)象也嚴(yán)重影響加香加料裝置的計(jì)量精度。如何控制和提高加香加料的精度一直是煙草廠家追求的目標(biāo)。在長期的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐中，我們發(fā)現(xiàn)以下措施可以控制和提高加香加料裝置的精度。

2 高精度加香系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1合理的管道布置

通過流體力學(xué)仿真技術(shù)模擬料液在管路系統(tǒng)中的流動(dòng)狀態(tài)，我們發(fā)現(xiàn)管道布置不合理會(huì)帶來料液霧化不及時(shí)、積料、重復(fù)計(jì)量或者少計(jì)量等嚴(yán)重影響加香加料精度的現(xiàn)象。因此，在布置管道時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）盡量縮短從加香加料裝置到噴射口的距離，降低料液的損耗。（2）盡量縮短從預(yù)填充閥到噴嘴的距離，確保料液及時(shí)霧化。（3）流量計(jì)建議豎直安裝。

（4）從流量計(jì)到預(yù)填充閥之間的管道應(yīng)平直或稍微向上傾斜，保證管道內(nèi)料液處于滿管狀態(tài)。

（5）從預(yù)填充閥到噴嘴之間的管道應(yīng)平直或稍微向下傾斜，確保料液能順暢流入噴嘴。

2.2 流量計(jì)的選型

根據(jù)加香加料裝置的流量范圍和流量計(jì)的最佳量程來選擇流量計(jì)的型號(hào)，過大或過小都會(huì)影響加香加料裝置的精度。

2.3 加料泵的選型

目前煙廠使用的加料泵有柱塞泵、隔膜泵、齒輪泵等，柱塞泵和隔膜泵因?yàn)楸旧淼慕Y(jié)構(gòu)和工作原理所限，其料液都是間歇而不連續(xù)的，導(dǎo)致噴嘴處料液時(shí)有時(shí)無，嚴(yán)重影響了煙草的品質(zhì)和加香加料裝置的精度，因此建議選擇壓力-流量線性度較好的齒輪泵。

2.4 管徑和管接頭的選擇

根據(jù)流量公式Q=A×C選擇合適和經(jīng)濟(jì)的管徑，然后根據(jù)管徑選擇合適的管接頭。由于市場上的標(biāo)準(zhǔn)管接頭和管徑上存在一定的徑向誤差，在生產(chǎn)過程當(dāng)中會(huì)有流量波動(dòng)，在料液回收過程當(dāng)中，在管接頭和管道焊接處會(huì)有一定的料液殘留，導(dǎo)致回收不干凈，造成料液的浪費(fèi)，影響加香加料裝置的批次控制精度。因此建議管接頭自行設(shè)計(jì)加工，與管徑保持一致。

2.5 軟件和程序的優(yōu)化設(shè)計(jì)

從工作原理上可以看出，加香加料裝置的流量是根據(jù)前級(jí)電子皮帶秤的流量和配方比例計(jì)算得來的，如何保實(shí)現(xiàn)加香加料裝置的實(shí)際流量實(shí)時(shí)跟蹤配比流量？我們在軟件上設(shè)置了一個(gè)PI調(diào)節(jié)器，通過調(diào)節(jié)PI調(diào)節(jié)器來調(diào)節(jié)齒輪泵的轉(zhuǎn)速，使加香加料裝置的實(shí)際流量Qc和配比流量Qm達(dá)到平衡，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確跟蹤系統(tǒng)所要求的配比流量，保證加香加料裝置的瞬時(shí)控制精度。另外，當(dāng)生產(chǎn)結(jié)束后對(duì)管道內(nèi)的殘余料液進(jìn)行回收時(shí)，我們在程序中設(shè)計(jì)了三級(jí)分段回收機(jī)制，即前次清吹過后停頓一段時(shí)間，讓管壁上的殘料積聚后再進(jìn)行下次清吹，確保料液無殘留，既提高了加香加料裝置的批次控制精度，又減少了料液的損耗和浪費(fèi)。

3 工作原理

3.1 流量閉環(huán)控制

在加香、加料滾筒前設(shè)有電子皮帶秤，系統(tǒng)采集電子皮帶秤的物料重量和帶速，計(jì)算出實(shí)際流量Qn和累計(jì)流量Wn，在設(shè)定了加料比例Kp時(shí)，系統(tǒng)又運(yùn)算出配比流量Qm= Kp* Qn，并按此配比流量通過變頻器控制加香配比系統(tǒng)的齒輪泵的轉(zhuǎn)速，將按此比例的糖料通過加料系統(tǒng)的噴嘴對(duì)實(shí)物進(jìn)行配料，其實(shí)際的料量Qc由電磁流量計(jì)測出，當(dāng)Qm≠Q(mào)c時(shí)，其誤差通過PLC中的PID調(diào)節(jié)改變泵的轉(zhuǎn)速，使Qm和Qc達(dá)到平衡，達(dá)到比例配料的目的。這樣完成了加料系統(tǒng)的一個(gè)控制閉環(huán)。

3.2 溫度閉環(huán)控制

當(dāng)料液倒入加料罐內(nèi)，此時(shí)由罐底部的測溫儀表測出料液實(shí)際溫度T1，如若T1低于設(shè)定溫度T設(shè)，此時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)打開蒸汽加熱，同時(shí)攪拌電機(jī)自動(dòng)工作，當(dāng)加熱到T1=T設(shè)-8℃，此時(shí)自動(dòng)關(guān)閉蒸汽閥門，但攪拌電機(jī)繼續(xù)工作，達(dá)到料液溫度自動(dòng)控制閉環(huán)。8℃是根據(jù)加料罐加熱效率（盤管圈數(shù)決定）、罐體體積和在現(xiàn)場實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)（如實(shí)際裝料量、料液本身的熱效率等）來確定。

4 結(jié)論

高精度加香系統(tǒng)是可以集自動(dòng)控制、集中操作、數(shù)據(jù)采集、故障分析診斷、動(dòng)態(tài)流程顯示、生產(chǎn)報(bào)表打印、聯(lián)網(wǎng)功能為一體的集控系統(tǒng)，具有相當(dāng)?shù)南冗M(jìn)性。加香批次計(jì)量精度穩(wěn)定在0.35％以內(nèi)，瞬時(shí)精度控制在0.5％以下，穩(wěn)定了卷煙內(nèi)在質(zhì)量和風(fēng)格。

[1]許雄文.加香加料管路系統(tǒng)管接頭改進(jìn)[J].廣西：輕工科技，2014（10）.

[2]韓軍，馮輝.雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例[J].寧夏石油化工，2004.

[3]王晗，楊喜軍.采用變PI調(diào)節(jié)器的數(shù)字APFC的分析與研究[J]《電力電子技術(shù)》，2011（01）.

許雄文（1970—），男，湖北天門人，高級(jí)技師，工程師，主要從事：制絲設(shè)備、工藝研究。