CN110850836A - 一种隧道式增温增湿设备的出口物料含水率定量控制方法 - Google Patents

Abstract

一种隧道式增温增湿设备的物料含水率定量控制方法，是利用蒸汽干度调制设备、在线水分测试仪及PID控制器对增温增湿设备出口物料含水率进行控制。主要以PID控制器，根据增温增湿设备出口物料含水率，实时控制蒸汽干度调制设备的相应阀门的开度，从而调制出所需干度的蒸汽，最终实现出口物料含水率的闭环、精确控制。本发明的有益效果在于：1）可实时检测出口物料含水率，并反馈给PID控制器，形成闭环回路；2）可根据需求实时调整输出蒸汽干度；3）可根据出口物料含水率实时调整输出蒸汽干度，从而实现含水率的闭环、精确控制；4）各控制阀门采用高精度电磁阀，反应灵敏、动作迅速；5）PID控制器采用PID控制算法，控制快速、准确又稳定。

Description

一种隧道式增温增湿设备的出口物料含水率定量控制方法

技术领域

本发明涉及一种隧道式增温增湿设备的物料含水率定量控制方法，该方法对于隧道式增温增湿设备出口处物料含水率的闭环、精确、定量控制，有显著意义。

背景技术

隧道式叶丝增温增湿设备也称作HT，是当前烟草生产加工工艺中常见的设备之一，其作用是将叶丝进行增温、增湿和膨胀，从而满足后续的叶丝干燥需求，并改善烟丝的感官质量、提高叶丝的填充性能。在隧道式增温增湿设备的底板分布设有一定数量的蒸汽喷孔，叶丝以振槽输送穿过增温增湿设备内部，增温增湿设备底板上的蒸汽喷孔向叶丝喷射饱和蒸汽，从而对叶丝进行增温、增湿和膨胀。

传统的隧道式增温增湿设备对设备出口处物料含水率的控制为开环控制模式，即根据经验值或计算值施加一定压力的蒸汽，但不对出口物料含水率进行采集反馈，无法形成闭环控制。另外，传统的隧道式增温增湿设备蒸汽干度一般为固定值，不能随生产工艺情况实时调整，较难实现出口物料含水率的精确控制。《蒸汽干度调制系统》（专利号：CN106227279 A）提出了一种蒸汽干度实时调节方法，但没有在隧道式增温增湿设备上进行应用，没有对出口物料含水率进行进一步控制研究；《一种新型烟丝增温增湿设备及控制方法》（专利号：CN 103110174 A）提出了一种新型烟丝增温增湿设备，该设备主要通过在隧道振槽顶部和底部均设置蒸汽喷嘴，通过理论计算来手动调节蒸汽阀门开度，从而控制出口含水率，控制方式为开环控制，难以做到精确控制出口物料含水率；《用于烟叶制丝的新型流化床式增温增湿机》（专利号：CN 104664583 A）公开了一种新型流化床式增温增湿机，该设备虽然可以实现湿空气的温湿度自动调控，但是没有对出口物料含水率进行实时采集，没有形成闭环控制。针对以上情况，提出本发明。

发明内容

本发明的目的是实现隧道式增温增湿设备出口物料含水率的定量控制。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种隧道式增温增湿设备的物料含水率定量控制方法，是利用蒸汽干度调制设备、在线水分测试仪及PID控制器对增温增湿设备出口物料含水率进行控制。主要以PID控制器，根据增温增湿设备出口物料含水率，实时控制蒸汽干度调制设备的相应阀门的开度，从而调制出所需干度的蒸汽，最终实现出口物料含水率的闭环、精确控制。

在本发明中，所述蒸汽干度调制设备为中国专利号201610801019 .5所公开的蒸汽干度调制系统，该设备可用于调制一定干度的蒸汽，从而用于增温增湿设备出口物料含水率的精确控制。

所述在线水分测试仪可实时检测增温增湿设备出口物料含水率，并反馈给PID控制器。

所述PID控制器采用西门子S7-300型号PLC模块，通过PID控制器，根据增温增湿设备出口物料含水率反馈信号，实时控制蒸汽干度调制设备的相应阀门开度，从而调制出所需干度的蒸汽，最终实现出口物料含水率的闭环、精确控制。

1、本发明的具体方式如下：

（1）蒸汽干度调制设备共包括三条支路，支路Ⅰ中从蒸汽发生器出来的蒸汽直接进入集气罐；支路Ⅱ中从蒸汽发生器出来的蒸汽先经由增湿装置进行减温增湿，再通向集气罐；支路Ⅲ中从蒸汽发生器出来的蒸汽先经由除湿装置进行除湿，再通向集气罐；支路Ⅰ为常开状态，支路Ⅱ和支路Ⅲ可通过阀门自由切换；

（2）利用在线水分测试仪实时检测增温增湿设备出口物料含水率，并将检测量转化为数字信号，反馈给PID控制器；

（3）PID控制器采用西门子S7-300型号PLC模块，控制系统将反馈的含水率值与设定值比对，采用PID控制算法控制各电磁阀开度，从而实现蒸汽加湿、蒸汽除湿、不同比例干湿蒸汽混合，实现蒸汽干度的自动调控，直到增温增湿设备出口处物料含水率达到设定值，则保持稳定。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明可以实时检测出口物料含水率，并反馈给PID控制器，形成闭环回路；

（2）本发明可以根据需求实时调整输出蒸汽干度，从而调制出品质更高的蒸汽；

（3）本发明可以根据出口物料含水率实时调整输出蒸汽干度，从而实现出口物料含水率的闭环、精确控制；

（4）本发明各阀门采用高精度电磁阀，反应灵敏、动作迅速；

（5）本发明PID控制器采用PID控制算法，控制快速、准确又稳定。

附图说明

图1物料含水率定量控制系统框图。

图2 物料含水率定量控制系统连接示意图，

图中序号：1.蒸汽发生器 2.增湿装置（即减温器） 3.为除湿装置（即汽水分离器） 4.集气罐 5.在线水分测试仪 6.PID控制器。

图3 PID控制器控制逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图（实施例），对本发明作进一步详细说明。

参见图1、2：一种隧道式增温增湿设备的物料含水率定量控制方法，是利用一套蒸汽干度调制设备、在线水分测试仪5以及PID控制器6对增温增湿设备出口物料含水率进行控制。主要通过PID控制器，根据增温增湿设备出口物料含水率反馈信号，实时控制蒸汽干度调制设备的相应阀门的开度，从而调制出所需干度的蒸汽，最终实现出口物料含水率的闭环、精确控制。

更具体的说明如下：

图中序号1为蒸汽发生器，可产生一定压力的蒸汽，蒸汽干度在一定范围内上下波动；

序号2为增湿装置（即减温器），该装置使用冷却水冷却，使通过它的蒸汽降温，从而降低蒸汽干度，蒸汽干度降低幅度可达10.0%—11.0%；

序号3为除湿装置（即汽水分离器），该装置可分离通过它的蒸汽中的水分，从而增加蒸汽干度，蒸汽干度增加幅度可达15.0%—22.9%；

序号4为集气罐，通过蒸汽发生器2、增湿装置3和除湿装置4共三条管路的蒸汽最终汇合到该集气罐中，然后从该集气罐输出，并作用到物料上；

序号5为在线水分测试仪，该测试仪可实时检测隧道式增温增湿设备出口物料含水率，并将检测数据反馈给PID控制器6，PID控制器6根据反馈值调节输出蒸汽的干度，从而实现物料含水率的定量控制；

序号6为PID控制器，采用西门子S7-300型PLC控制器，配有一个DI/DO模块。该系统可通过软件对接收到的数据进行处理，并通过输出信号控制电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ和电磁阀Ⅲ的开度，从而实时调节输出蒸汽的干度，具体控制流程图如附图3所示。

（1）设备启动后，PID控制器6输出控制信号，关闭电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ，并根据经验值设置电磁阀Ⅲ的开度为100%；

（2） PID控制器6实时接收在线水分仪5反馈的物料含水率，并与设定值比对；

（3）如果反馈含水率值大于设定含水率值，则说明输出蒸汽干度太小，PID控制器6判断电磁阀Ⅰ的开度，如果电磁阀Ⅰ的开度不等于0，则不断减小电磁阀Ⅰ的开度，直到电磁阀Ⅰ的开度为0，然后不断加大电磁阀Ⅱ的开度，直到电磁阀Ⅱ的开度为100%，然后减小电磁阀Ⅲ的开度，直到电磁阀Ⅲ的开度为0。调节期间不断将反馈含水率与设定含水率比较，直到反馈含水率与设定含水率相等，则流程结束；

（4）如果反馈含水率值小于设定含水率值，则说明输出蒸汽干度太大，PID控制器6判断电磁阀Ⅱ的开度，如果电磁阀Ⅱ的开度不等于0，则不断减小电磁阀Ⅱ的开度，直到电磁阀Ⅱ的开度为0，然后不断加大电磁阀Ⅰ的开度，直到电磁阀Ⅰ的开度为100%，然后减小电磁阀Ⅲ的开度，直到电磁阀Ⅲ的开度为0。调节期间不断将反馈含水率与设定含水率比较，直到反馈含水率与设定含水率相等，则流程结束；

（5）如果反馈含水率值等于设定含水率值，则此时不需要调节阀门开度，直接流程结束。

实施例一

将本发明应用到卷烟厂制丝车间叶丝成产线HT设备上，每5分钟测量一次蒸汽发生器出口蒸汽干度和集气罐出口蒸汽干度，共测8次，由表1可以看出，集气罐出口蒸汽干度明显比蒸汽发生器出口蒸汽干度标准偏差更低，变异系数更小，蒸汽质量更高。

表1 蒸汽干度对比表

组别	蒸汽发生器出口蒸汽干度	集气罐出口蒸汽干度
			1	0.75	0.82
2	0.70	0.81
			3	0.67	0.77
4	0.71	0.82
			5	0.76	0.84
6	0.80	0.79
			7	0.77	0.79
8	0.79	0.85
			均值	0.74	0.81
标准偏差	0.05	0.03
			变异系数	0.06	0.03

实施例二

将本发明应用到卷烟厂制丝车间叶丝成产线HT设备上，每5分钟记录一次HT设备入口处物料含水率和出口处物料含水率，共测8次，由表2可以看出，出口物料含水率明显比入口物料含水率标准偏差更低，变异系数更小，含水率更加稳定。

表2 叶丝生产线HT设备出/入口含水率比较

组别	入口物料含水率	出口物料含水率
			1	18.64	19.42
2	17.16	19.88
			3	19.56	19.26
4	19.25	19.61
			5	19.75	19.89
6	18.87	19.65
			7	18.39	19.20
8	17.02	19.79
			均值	18.58	19.59
标准偏差	1.03	0.27
			变异系数	0.06	0.01

Claims (5)

1.一种隧道式增温增湿设备的物料含水率定量控制方法，其特征在于，是利用一套蒸汽干度调制设备、在线水分测试仪以及PID控制器对增温增湿设备出口物料含水率进行控制，主要通过PID控制器，根据增温增湿设备出口物料含水率反馈信号，实时控制蒸汽干度调制设备的相应阀门的开度，从而调制出所需干度的蒸汽，最终实现出口物料含水率的闭环、精确控制。

2.根据权利要求1所述的隧道式增温增湿设备的物料含水率定量控制方法，其特征在于，所述蒸汽干度调制设备为中国专利号201610801019 .5所公开的蒸汽干度调制系统，该设备可用于调制一定干度的蒸汽，从而用于增温增湿设备出口物料含水率的精确控制。

3.根据权利要求1所述的隧道式增温增湿设备的物料含水率定量控制方法，其特征在于，所述在线水分测试仪可实时检测增温增湿设备出口物料含水率，并反馈给PID控制器。

4.根据权利要求1所述的隧道式增温增湿设备的物料含水率定量控制方法，其特征在于，所述PID控制器采用西门子S7-300型号PLC模块，通过PID控制器，根据增温增湿设备出口物料含水率反馈信号，实时控制蒸汽干度调制设备的相应阀门开度，从而调制出所需干度的蒸汽，最终实现出口物料含水率的闭环、精确控制。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的隧道式增温增湿设备的物料含水率定量控制方法，其特征在于，具体方式如下：

（1）蒸汽干度调制设备共包括三条支路，支路Ⅰ中从蒸汽发生器出来的蒸汽直接进入集气罐；支路Ⅱ中从蒸汽发生器出来的蒸汽先经由增湿装置进行减温增湿，再通向集气罐；支路Ⅲ中从蒸汽发生器出来的蒸汽先经由除湿装置进行除湿，再通向集气罐；支路Ⅰ为常开状态，支路Ⅱ和支路Ⅲ可通过阀门自由切换；

（2）利用在线水分测试仪实时检测增温增湿设备出口物料含水率，并将检测量转化为数字信号，反馈给PID控制器；

（3）PID控制器采用西门子S7-300型号PLC模块，控制系统将反馈的含水率值与设定值比对，采用PID控制算法控制各电磁阀开度，从而实现蒸汽加湿、蒸汽除湿、不同比例干湿蒸汽混合，实现蒸汽干度的自动调控，直到增温增湿设备出口处物料含水率达到设定值，则保持稳定。

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