宋建平

摘 要：煙葉水分、溫度的均勻性、穩(wěn)定性是提升加工質(zhì)量，減少過程造碎的重點。通過將溫濕度測量儀應(yīng)用于滾筒式熱風(fēng)潤葉機中，將所測信號反饋至自控系統(tǒng)，可提高熱風(fēng)潤葉機水分溫度的控制精度，保證潤后煙葉水分溫度的相對均勻和穩(wěn)定，滿足當(dāng)今均質(zhì)化加工的實際需要。

關(guān)鍵詞：潤葉機；增溫增濕；自動控制

中圖分類號：TM571.61；TM925.12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0060-02

1 概述

滾筒式熱風(fēng)潤葉機是打葉復(fù)烤生產(chǎn)線上的關(guān)鍵主機設(shè)備之一，其主要工藝作用是給煙葉加溫、加濕，使煙葉變得柔軟、松散、舒展，并提高煙葉的韌性；使煙葉的物理性能滿足打葉、風(fēng)分的要求，以減少造碎，保證在打葉、風(fēng)分后得到更多的合格煙片和更好的片形。由上可見，合適的溫度、水分對煙葉加工是極其重要的。采用何種控制理念更能合理、有效的控制煙葉在熱風(fēng)潤葉機中加溫、加濕的效果，始終是行業(yè)內(nèi)較難解決的技術(shù)難題。當(dāng)今，隨著檢測傳感器技術(shù)的的日益發(fā)展創(chuàng)新，對于潤葉機進(jìn)出水氣汽的實際狀態(tài)有了監(jiān)測檢測的可能，使得潤葉機的自控水平有了進(jìn)一步提升的可能（見圖1）。

2 基本原理及現(xiàn)有問題

以往針對潤葉機溫度、水分自控的控制理念都是在設(shè)備外部進(jìn)行。以一潤水分自控為例，往往在潤葉機的前序設(shè)備、后序設(shè)備上設(shè)置了紅外水分儀，而在控制時通過進(jìn)料水分儀及電子皮帶秤采集來料水分和流量，再經(jīng)過PID理論計算從而確定其加水量。對PID計算得到的加水量按一定的比例前后分配調(diào)節(jié)，雖然前、后混合噴嘴的加水量可根據(jù)來料變化通過改變流量泵的頻率進(jìn)行調(diào)整，依據(jù)是通過出料處的紅外水分儀來檢測煙葉的加溫、加濕后的煙葉溫度、水分，以此實現(xiàn)出料水分的自動控制。這種水分自控理念存在一定的缺陷：（1）無法實現(xiàn)實時監(jiān)測，當(dāng)從出料處檢測到的煙葉溫度、水分值再反饋到自動控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整時，具有滯后性。這樣通過檢測到的數(shù)值進(jìn)行調(diào)整時無法做到真正意義上的在線控制。（2）在這種水分自控理念下，潤葉機內(nèi)部的溫度、濕度處于何種狀態(tài)對煙葉的增溫、增濕效果最佳，沒有一個相對比較確切的數(shù)值（由于滾筒使用狀況比較復(fù)雜，理論計算與實際情況有一定的差距，無法反映真實情況）。

而現(xiàn)在通過引入一種新的控制理念——在線實時監(jiān)測控制可以解決傳統(tǒng)控制方法的缺點。其基本原理是利用溫濕度測量儀對潤葉筒內(nèi)的環(huán)境溫度、濕度進(jìn)行實時監(jiān)控?？紤]到在潤葉機前、后兩端的溫、濕度有所不同，為保證筒內(nèi)環(huán)境溫、濕度的精確性，分別在潤葉機的進(jìn)料、出料端設(shè)置兩個濕度測量儀分別用以檢測進(jìn)、出料兩端溫、濕度，根據(jù)實時檢測結(jié)果與設(shè)定的溫、濕度值進(jìn)行比較后，輸出4～20mA的信號以調(diào)整其前后水泵的頻率（見圖2）。

我們認(rèn)為如果能通過控制滾筒內(nèi)的環(huán)境溫、濕度可以實現(xiàn)真正意義上的在線溫度、水分自動控制，從而更好的保證潤葉的效果和煙葉的品質(zhì)。這種自控理念也有一定的風(fēng)險：（1）由于筒內(nèi)溫、濕度參數(shù)一直都是經(jīng)驗數(shù)值，并不能很準(zhǔn)確地提出，要準(zhǔn)確設(shè)定溫、濕度上下限值可能需要經(jīng)過反復(fù)測試，才能得到相對合理的數(shù)值。（2）由于它只是用于控制筒內(nèi)環(huán)境溫、濕度，如何確定合適的修正系數(shù)，從而控制前、后水泵對煙葉加水量的關(guān)系還有待進(jìn)一步通過試驗確定（見圖3）。

3 理論計算

根據(jù)以往經(jīng)驗和相關(guān)資料可知，煙葉的增溫、增濕過程在最初的2-3分鐘環(huán)境溫度越高，吸濕速度越快，增溫越快，在其表面溫度、水分達(dá)到一定程度后，其吸濕、增溫速度均顯著下降，此過程是煙葉的水分、溫度內(nèi)部再分配過程，使煙葉的內(nèi)部和表層溫度、水分逐步達(dá)到均勻；在增溫、增濕的最后階段，溫度越高，吸濕速度越低，相對濕度越大，吸濕速度越快；因此，在溫度相對穩(wěn)定的情況下，環(huán)境相對濕度對潤葉速度和效果影響較大，但相對濕度過大，則在回風(fēng)段由于熱量散失析出的冷凝水越多，則在潤葉過程中浪費的能源也較多。因此，綜合各方面因素我們在潤葉過程中暫時選取滾筒內(nèi)環(huán)境的平均溫度為70℃，相對濕度為70%。所取的環(huán)境相對濕度、溫度數(shù)值是否合適還需在實際的調(diào)試過程中去不斷驗證。下面通過計算滾筒內(nèi)熱量和水分的傳導(dǎo)計算來探討筒內(nèi)的潤葉狀況。以一潤為例計算。

在煙葉的增溫、增濕過程中熱量來源包括2個部分，一部分來源于熱風(fēng)的散熱，另一部分來源于蒸汽散熱，下面分別計算各自供應(yīng)的熱量。

在煙葉的增溫、增濕過程中水分來源包括2個部分，一部分來源于混合噴嘴噴入的水分，另一部分來源于蒸汽，同時還涉及到不同環(huán)境溫度下的空氣的相對濕度和濕含量的變化，下面將分別計算各自供應(yīng)的水分量和相對濕度及含濕量的變化。

3.1 熱量傳導(dǎo)計算

4 結(jié)論與具體實施方案

通過計算，以及噴嘴的特性，在自動控制進(jìn)風(fēng)溫度的條件下，可通過自動控制噴嘴前的供水泵的供水量來自動調(diào)整滾筒內(nèi)進(jìn)、出料端環(huán)境溫度在一定范圍內(nèi)，隨著供水量降低，則混合噴嘴噴出蒸汽量變大，進(jìn)而使?jié)L筒內(nèi)環(huán)境的溫度增高、相對濕度降低。這樣只要通過生產(chǎn)試驗確定達(dá)到理想潤葉效果的最佳潤葉筒內(nèi)前后端溫、濕度，并將其作為基本設(shè)定值，再與溫濕度儀在線實時檢測結(jié)果進(jìn)行比較，進(jìn)而控制噴嘴的噴水量和蒸汽量從而實現(xiàn)真正意義上的溫度、水分自動控制。具體結(jié)果需要在實際使用中來得到驗證。

具體實施方案如下：首先通過回風(fēng)溫度傳感器的輸出信號傳給PLC，根據(jù)輸出信號傳給PLC，進(jìn)而控制進(jìn)風(fēng)溫度；在熱風(fēng)溫度穩(wěn)定控制的前提下，可通過在進(jìn)、出料端的合適位置安裝溫濕度測量儀，并根據(jù)輸出信號傳給PLC，進(jìn)而控制水泵的供水量，自動控制潤葉機進(jìn)、出料端的環(huán)境溫濕度，從而實現(xiàn)潤葉的溫濕度自動控制。

5 符號說明

參考文獻(xiàn)

[1]史美中，王中掙，主編.熱交換器原理與設(shè)計 第二版.南京：東南大學(xué)出版社.

[2]薛殿華，主編.空氣調(diào)節(jié).北京：清華大學(xué)出版社.

[3]姜培正，主編.過程流體機械.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.

[4]成大先，主編.機械設(shè)計手冊 第四版 第1卷 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.

[5]成大先，主編.機械設(shè)計手冊 第四版 第2卷 北京：化學(xué)工業(yè)出版社.