葉鴻宇

SH38型滾筒管板式烘絲機干頭干尾控制模式

葉鴻宇

葉鴻宇1許 峰1張建中1劉建輝1王樹香2

1.上海煙草集團有限責任公司天津卷煙廠；2.秦皇島煙草機械有限責任公司

為減少SH38型滾筒管板式烘絲機干頭、干尾重量，提高料頭、料尾階段葉絲干燥出口物料含水率的控制精度，采用分階段逐步控制的方法將烘絲過程控制分為預熱階段Ⅰ、料頭非穩(wěn)態(tài)控制階段Ⅱ、預測帶料階段Ⅲ、穩(wěn)態(tài)干燥階段Ⅳ和料尾控制階段Ⅴ分別進行控制。增加了料頭非穩(wěn)態(tài)控制階段Ⅱ、預測帶料階段Ⅲ和料尾控制階段Ⅴ的控制程序和參數(shù)。應(yīng)用效果表明，改進后杜絕了料頭階段出口物料含水率反彈超標的現(xiàn)象，SH38型滾筒管板式烘絲機干頭控制方法改進后干頭重量由32.4kg/批降低至3.3kg/批，干尾重量由25 kg/批降低至5.6kg/批。

1 薄板烘絲機的工作原理及減少干頭的控制方式

SH38型滾筒管板式烘絲機主要采用對流和熱傳導相結(jié)合的方式，通過煙絲與熱風、筒壁、炒板等的接觸而降低煙絲含水率，同時提高煙絲的卷曲度和填充值，使煙絲各項指標滿足工藝技術(shù)要求。在烘絲的初始階段，控制程序無法根據(jù)烘絲后物料含水率的反饋及時進行PID調(diào)節(jié)，此時烘絲機筒內(nèi)濕度相對較小，筒體熱容較大，容易出現(xiàn)大量的干頭。這部分干頭在后續(xù)加工過程中造碎率較高，從而增加了卷煙原料消耗。

目前關(guān)于減少干頭的控制方式主要有1.烘前煙絲增濕法，即在HT或烘絲機入口增設(shè)噴水裝置，對烘絲頭部煙絲進行短時、適量的噴水，通過補充水分來防止煙絲含水率過低。2.烘前煙絲攢料法，即適當延緩烘絲滾筒啟動時間，增大烘絲前期的頭部煙絲流量。3.烘后煙絲增濕法，即在烘絲機出料處對干煙絲噴加混合水汽。4.起始加速法，即通過提高滾筒轉(zhuǎn)速或增設(shè)自動吹料裝置，使烘絲頭部煙絲在滾筒內(nèi)的滯留時間縮短。5.氣流增濕法，即通過降低排潮風量和向滾筒內(nèi)注入飽和蒸汽的方法，增大其內(nèi)部熱氣流的相對濕度。

由于各企業(yè)烘絲機型號和工藝參數(shù)不盡相同，采用的方式各有差異，當上述控制方式均存在一定得弊端，或?qū)ξ锪虾士刂戚^差，或?qū)Ξa(chǎn)品感官質(zhì)量帶來一定得負面影響。本文采用起始過程參數(shù)調(diào)整法，即通過對筒壁溫度、熱風溫度和熱風風門的合理控制，降低烘絲機對頭、尾部煙絲的去濕能力，對降低干頭、干尾量效果顯著，且對產(chǎn)品質(zhì)量無負面影響。

2 存在問題

SH38型滾筒管板式烘絲機為閉環(huán)控制模式，在正常生產(chǎn)階段，根據(jù)烘絲后物料含水率的反饋采用PID調(diào)節(jié)，通過筒壁溫度、熱風溫度以及排潮開度的微調(diào)實現(xiàn)對煙絲含水率進行控制；在料頭階段各應(yīng)用廠家可以采用蒸汽補償和改變筒體轉(zhuǎn)速的方式對干頭物料量進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。而這兩種手段均有一定的局限性，添加蒸汽對感官質(zhì)量有一定的負面影響，且不利于物料含水率的控制，容易造成局部物料含水率超標的現(xiàn)象；而在一定范圍內(nèi)改變筒體轉(zhuǎn)速對干頭重量效果不明顯，且對設(shè)備的機械性能要求較高，當筒體轉(zhuǎn)速變化頻繁時容易造成設(shè)備的磨損。

3 改進方法

1.起始階段物料含水率控制程序改進

從預熱到正式過料分別分為預熱階段（Ⅰ）、料頭非穩(wěn)態(tài)控制階段（Ⅱ）、預測帶料階段（Ⅲ）、穩(wěn)態(tài)干燥階段（Ⅳ）四個階段，采用分階段逐步控制的方式對物料含水率進行調(diào)節(jié)。預熱階段采用低于配方溫度ΔT對設(shè)備預熱；當煙絲干燥工序前皮帶秤有物料持續(xù)通過時間超過t0時，采用料頭非穩(wěn)態(tài)控制參數(shù)；當干燥出口物料含水率大于W1時采用預測帶料階段控制參數(shù)，延時t2后，進入穩(wěn)態(tài)干燥階段，啟動筒體溫度、熱風溫度以及排潮開度PID調(diào)節(jié)?？刂茍D詳見圖1。

圖1 葉絲干燥參數(shù)控制圖

2.實現(xiàn)方式

配方干燥溫度為T，筒體預熱溫度為T-ΔT。煙絲干燥前皮帶秤物料持續(xù)通過時間為t0，當t0＜t1時，保持預熱狀態(tài)；當t0＞t1時，啟動如下系列動作1.通過變頻電機調(diào)節(jié)筒體轉(zhuǎn)速為R0；2.通過預設(shè)程序控制薄膜閥開度，筒體溫度采用T0/S步長程序升溫；3.通過伺服氣缸Φ1調(diào)節(jié)熱風管道蒸汽噴嘴開度，調(diào)節(jié)熱風濕度為H0；4.通過伺服氣缸Φ2調(diào)配冷熱風配比，從而調(diào)節(jié)熱風溫度為T0；5.通過伺服氣缸Φ3調(diào)節(jié)熱風風門開度為Kr0；6.通過伺服氣缸Φ4調(diào)節(jié)排潮風門開度為Kp0。

干燥后水分儀檢測煙絲含水率為W，當W＜W1時，保持上述系列動作。當W＞W(wǎng)1時，采用預測帶料參數(shù)，滾筒轉(zhuǎn)速R1、熱風溫度T1、熱風風門Kr1和排潮風門開度Kp1，此時關(guān)閉熱風管道蒸汽噴嘴。同時延時t2逐步進入穩(wěn)態(tài)干燥階段，根據(jù)干燥后水分儀反饋，啟動筒體溫度、熱風溫度以及排潮開度PID調(diào)節(jié)。

料尾控制階段當煙絲干燥前皮帶秤的讀數(shù)為零且持續(xù)時間超過30S時，延時t2開啟料尾控制程序，此時控制參數(shù)如下：滾筒轉(zhuǎn)速為R2，熱風溫度為T2，熱風濕度為H2，熱風風門開度為Kr2，排潮風門開度為Kp2。

4 結(jié)論與改進效果

通過對起始階段物料含水率控制方式的改進，有效降低了干頭、干尾重量，同時杜絕了料頭階段存在物料含水率超上限的情況。改進前后煙絲含水率趨勢對比見圖2。

圖2 改進前后烘絲機出口物料含水率趨勢圖

改進后料頭持續(xù)時間由70S降低為51S，料尾由131S降低為92S；起始階段物料含水率穩(wěn)定時間由245S降低為171S，干頭干尾（物料含水率＜10％）重量分別由32.4kg/批、25 kg/批降低至3.3kg/批和5.6kg/批。且杜絕了物料含水率反彈超標的現(xiàn)象。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.081