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、制絲生產過程中，對煙葉的含水率、溫度的控制要求較高，而其生產環(huán)境因空間大，尤其在生產過程中使用、排放大量蒸汽和水，造成室內環(huán)境的不可控。針對現有技術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增5%，最大可調減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、制絲生產的過程，對煙葉的含水率、溫度的控制要求較高，而其生產環(huán)境因空間大，尤其在生產過程中使用、排放大量蒸汽和水，造成室內環(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，或將前工序的煙葉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設備設施，還要在生產現場另外隔離一個封閉空間，對現場物流帶來不便，于此而造成的投資也較大。

2　解決思路與方法

本文通過基于調節(jié)煙葉含水率、溫度的在線控制方法，來解決現有技術存在缺點、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、加水閥等構成閉環(huán)控制（如圖1所示）。根據在線工藝設定的煙葉含水率，在生產期間當實測煙葉含水率與設定值出現偏差時，控制系統(tǒng)通過加水量的反饋值實行PID調節(jié)加水閥門來確保煙葉實際含水率符合工藝設定值[2]。

圖1 煙葉含水率PID循環(huán)控制示意圖

基于調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成多階梯的增濕途徑。以干燥熱風為介質，調節(jié)熱風電機頻率、排潮閥門開度，實現筒內熱風流通量可調，達到煙葉含水率下調效果。通過本方法使煙葉含水率最大可調增5%，最大可調減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、蒸汽閥等構成閉環(huán)控制（如圖2所示）。根據在線工藝設定的煙葉溫度，在生產期間當實測溫度與設定值出現偏差時，控制系統(tǒng)通過PID調節(jié)蒸汽閥門來確保煙葉實際溫度符合工藝設定值[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成，其中用于為散熱器提供熱能的蒸汽管路裝設可調節(jié)的減壓閥，增濕補償裝置的蒸汽管路裝設閥門定位裝置[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生產工藝需求可調。

3　技術方案

技術方案如下：利用散熱器對筒內循環(huán)風加熱，調節(jié)煙葉含水率和溫度，輔于風道蒸汽補償，改善筒內溫濕度，進一步適當調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、溫度符合生產工藝要求[5]。

具體步驟和操作規(guī)范如下：

（1）設備主要構成：旋轉筒體及其前后室、熱風系統(tǒng)、蒸汽調節(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）、蒸汽補償裝置、溫度檢測裝置、排潮風機、風管等；蒸汽調節(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、噴嘴及相應管路等（如圖4、5所示）。

圖3 設備構成圖

圖4 蒸汽調節(jié)系統(tǒng)示意圖

圖5 加水系統(tǒng)示意圖

（2）投料生產前，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。再進入預熱模式，自動開啟旋轉筒體、蒸汽散熱器、熱風循環(huán)風機、排潮風機，按預熱設定溫度自動調節(jié)蒸汽閥門，以保證筒內均勻加熱，預熱時間約15～20分鐘即可投料生產。

（3）在煙葉流經設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）生產結束后，關閉所有蒸汽閥門，旋轉筒體、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　應用效果

通過實際應用所收集的數據，可以發(fā)現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

一批在線中轉煙葉，經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相結合，即調大排潮風門、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℃），再適量調減進入散熱器蒸汽的閥位。經約10分鐘，煙葉含水率、溫度達到工藝要求。

（2）測試驗證二

一批在線中轉煙葉，經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相結合，即在預熱約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。經約7分鐘，煙葉含水率、溫度達到工藝要求。

5　結束語

通過實際應用與比較，發(fā)現本方法與現有技術相比具有如下優(yōu)點和效果：

（1）本方法從煙草行業(yè)復烤、制絲生產技術現狀出發(fā)，利用熱風對煙葉進行適當的干燥、增濕，并實現PID調節(jié)閉環(huán)控制，克服現有技術的增溫增濕的單一性和可控性差等缺點，并且可免除在生產現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、溫度的控制可調范圍廣，調節(jié)快速、反應靈敏，對煙草加工工藝變化的適應能力較強，在煙草工業(yè)生產技術領域里具有較大的推廣意義。

[1] 崔升, 韋小玲. 烘絲工藝參數對煙絲加工質量的影響[J]. 南方農業(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計[J]. 電子技術應用, 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[J]. 煙草科技, 2003(2): 16 - 17.

LG電子俄羅斯數據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），應用于其新服務器機房，提供可靠的電源供應和電源保護。

隨著業(yè)務的發(fā)展，LG電子俄羅斯工廠開始了設施擴充計劃，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設施，該公司的信息科技部門經過對多款UPS的甄選之后，決定選用臺達模塊化UPS—DPH 系列75kVA，用于確保其關鍵業(yè)務的持續(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）容錯設計，可通過內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，并保證數據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能因應高靈活性的數據中心成長，并提供“隨需擴容”的好處，避免在數據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。其優(yōu)異的全額定功率和領先業(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為廠內的新數據中心提供可靠的電源供應和電源保護。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)省數據中心占用的空間?！?/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。