一种基于水分平衡的滚筒式烘丝机烟丝含水率控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于水分平衡的滚筒式烘丝机烟丝含水率控制方法，所述的方法分别获取实时的烘丝机进口热风含湿量和烘丝机出口排潮风含湿量，并通过测量获取实时的烘丝机进口烟丝质量流量，烘丝机进口烟丝的湿基含水率，烘丝机出口烟丝的湿基含水率，车间空气密度，排潮风空气密度。基于水分平衡原理，根据获取的数据，计算出烘丝机排潮风量理论值，实时调节烘丝机风机运转频率，使烘丝机当前的排潮风量值与排潮风量理论值保持一致。本发明专利技术调节反应速度更快，有效的提升控制系统响应速度，更大程度地避免了同批次烟丝在加工中产生品质差异。

Water cut control method of tobacco dryer based on water balance

The invention discloses a method for controlling the moisture content of the cut tobacco of a drum dryer based on water balance. The method obtains the real-time moisture content of the hot air at the inlet of the dryer and the moisture content of the tidal air at the outlet of the dryer, and obtains the real-time mass flow of the imported cut tobacco at the inlet of the dryer and the moisture content of the wet base of the imported cut tobacco at the dryer by measuring the moisture content of the Water rate, moisture content of cut tobacco, moisture density of workshop, air density of discharging wind and air. Based on the principle of water balance, the theoretical value of moisture exhaust air volume of the dryer is calculated according to the obtained data, and the operating frequency of the dryer fan is adjusted in real time, so that the current tidal exhaust air volume of the dryer is consistent with the theoretical value of moisture exhaust air volume. The invention can adjust the reaction speed faster, effectively enhance the response speed of the control system, and to a greater extent avoid the quality difference of the same batch of cut tobacco in processing.

【技术实现步骤摘要】
一种基于水分平衡的滚筒式烘丝机烟丝含水率控制方法
本专利技术涉及烟草加工
，尤其涉及一种基于水分平衡的滚筒式烘丝机烟丝含水率控制方法。
技术介绍
烘丝是烟丝制作过程中的一道重要工序，通过对烟丝加热干燥，使其含水率控制在一定范围内，才能满足烟丝的弹性和填充能力。滚筒式烘丝机是国内常见的烘丝设备，它通过蒸汽加热的筒壁和热风为烟丝提供干燥热源，烘丝机工作时，烘丝机内烟丝受薄板夹层蒸汽的热辐射产生大量的水蒸汽，烟丝散发出的水蒸汽被贯穿于整个烘丝机的热风从排潮口带出，从而完成烟丝的脱水干燥过程。目前，滚筒式烘丝机烘丝时，烟丝含水率的控制模式主要有保持热风温度恒定控制筒壁温度和保持筒壁温度恒定控制热风温度两种。为了保证出口烟丝含水率，有时不得不提高筒壁温度或者热风温度，筒壁或热风温度的变化会导致烟丝工艺品质特性波动，对卷烟品质产生较大影响，提高筒壁或热风温度还会造成能源消耗过高，且筒壁或热风温度的改变存在一定的滞后性。因此，仅通过改变薄板温度或热风风温实现烟丝脱水干燥的控制方式已无法满足工艺品质的更高要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于水分平衡的滚筒式烘丝机烟丝含水率控制方法，通过改变排潮风量控制烟丝含水率，控制过程响应及时。本专利技术采用的技术方案为：一种基于水分平衡的滚筒式烘丝机烟丝含水率控制方法，包括以下步骤：步骤A：分别获取实时的烘丝机进口热风含湿量d1和烘丝机出口排潮风含湿量d2，并通过测量获取实时的烘丝机进口烟丝质量流量M1，烘丝机进口烟丝的湿基含水率ω1，烘丝机出口烟丝的湿基含水率ω2，车间空气密度ρ1，排潮风空气密度ρ2。步骤B：基于水分平衡原理，根据出口烟丝目标含水率，利用步骤A中获取的实时烘丝机进口热风含湿量d1、烘丝机出口排潮风含湿量d2、烘丝机进口烟丝质量流量M1、烘丝机进口烟丝的湿基含水率ω1、烘丝机出口烟丝的湿基含水率ω2以及车间空气密度ρ1，排潮风空气密度ρ2，计算出烘丝机排潮风量理论值L2。步骤C：根据计算出的烘丝机排潮风量理论值L2，实时调节烘丝机风机运转频率，使烘丝机当前的排潮风量值与排潮风量理论值保持一致。优选的，所述的步骤A中实时的烘丝机进口热风含湿量d1和烘丝机出口排潮风含湿量d2的获取具体包括以下步骤：a1：通过测量获取烘丝机进口热风的水蒸气分压力Pq1和当地大气压力B，并根据公式(1)计算烘丝机进口热风含湿量d1：a2：通过测量获取烘丝机出口排潮风的水蒸气分压力Pq2和当地大气压力B，并根据公式(2)计算烘丝机出口排潮风含湿量d2：优选的，所述的步骤B中排潮风量理论值L2的计算过程如下：根据公式(3)计算出排潮风量理论值L2：公式(3)中，M1为进入烘丝机中的烟丝质量流量；ω1为烘丝机进口烟丝的湿基含水率；ω2为烘丝机出口烟丝的湿基含水率；ρ2为排潮风空气密度，d1为烘丝机进口热风含湿量，d2为烘丝机出口排潮风含湿量。优选的，所述的步骤C中，对计算出的烘丝机排潮风量理论值L2进行修正，得到修正后的排潮风量值L，实时调节烘丝机风机运转频率，使烘丝机当前的排潮风量值与修正后的排潮风量值L保持一致；根据水分平衡的修正公式对所述排潮风量理论值进行修正，具体包括以下步骤：c1：获取烘丝机进口烟丝的干基含水率随时间变化的序列X1(t)、烘丝机进口烟丝质量流量随时间变化的序列M1(t)，根据公式(4)，公式(5)和公式(6)得到排潮风量理论值的修正量随时间变化的序列ΔL(t)；g1(M1(t))＝loge(M1(t))(4)公式(5)中，ω(t)为均值零、方差为σ2的有界白噪声；d表示为过程时滞；A(q-1)、B(q-1)和C(q-1)分别为后项,是算子q-1的多项式；c2：获取排潮风量理论值随时间变化的序列L2(t)，并利用c1中获取的排潮风量理论值的修正量随时间变化的序列ΔL(t)，根据公式7获取修正后的排潮风量值随时间变化的序列L(t)；L(t)＝L2(t)+ΔL(t)(7)c3：根据修正后的排潮风量值随时间变化的序列L(t)，得到修正后的排潮风量值L。本专利技术根据水分平衡原理，计算出达到出口烟丝目标含水率时烘丝机排潮风量，并通过调节风机频率改变排潮风量实现了在筒壁温度和热风温度保持稳定的情况下对烟丝含水率的实时精确控制，调节反应速度更快，有效的提升控制系统响应速度，更大程度地避免了同批次烟丝在加工中产生品质差异,保证了卷烟品质；且由于本专利技术对风机变频精准控制，还在降低了能耗，节约了资源。附图说明图1为本专利技术的所述的滚筒式烘丝机烟丝含水率控制方法流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术包括以下步骤：步骤A：分别获取实时的烘丝机进口热风含湿量d1和烘丝机出口排潮风含湿量d2，并通过测量获取实时的烘丝机进口烟丝质量流量M1、烘丝机进口烟丝的湿基含水率ω1、烘丝机出口烟丝的湿基含水率ω2以及车间空气密度ρ1与排潮风空气密度ρ2。步骤B：基于水分平衡原理，根据出口烟丝目标含水率，利用步骤A中获取的实时烘丝机进口热风含湿量d1、烘丝机出口排潮风含湿量d2、烘丝机进口烟丝质量流量M1、烘丝机进口烟丝的湿基含水率ω1、烘丝机出口烟丝的湿基含水率ω2以及排潮风空气密度ρ2，计算出烘丝机排潮风量理论值L2；水分平衡原理为烘丝机进口热风含水量以及进口烟丝的含水量之和等于烘丝机出口排潮风含水量以及出口烟丝的含水量之和；步骤C：根据计算出的烘丝机排潮风量理论值L2，实时调节烘丝机风机运转频率，使烘丝机当前的排潮风量值与排潮风量理论值保持一致。所述的步骤A中实时的烘丝机进口热风含湿量d1和烘丝机出口排潮风含湿量d2的获取具体包括以下步骤：a1：通过测量获取烘丝机进口热风的水蒸气分压力Pq1和当地大气压力B，并根据公式(1)计算烘丝机进口热风含湿量d1。a2：通过测量获取烘丝机出口排潮风的水蒸气分压力Pq2，并根据公式(2)计算烘丝机出口排潮风含湿量d2。烘丝机进口热风含湿量d1和烘丝机出口排潮风含湿量d2的计算模型，即公式(1)和公式(2)的推导过程如下：T＝273.15+tem当t＝0～200℃时，ln(pq,b)＝f(T)＝c1/T+c2+c3T+c4T^2+c5T^3+c6ln(T)其中：T为热力学温度；tem为烘丝机出口排潮风的湿空气温度；为烘丝机出口排潮风的相对湿度；计算d1时，Pq为烘丝机进口热风的水蒸气分压力；计算d2时，Pq为烘丝机出口排潮风的水蒸气分压力；B为当地大气压力；Pqb为与烘丝机进口热风或烘丝机出口排潮风的湿空气对应的温度下饱和水蒸气压力；常数c1，c2，c3，c4，c5，c6分别为-5800.2206，0.41764768×10-4，1.3914993，-0.14452093×10-7，-0.04860239，6.5459673。所述的步骤B中排潮风量理论值L2的计算过程如下：根据公式(3)计算出排潮风量理论值L2：公式(3)中，M1为烘丝机进口烟丝质量流量；ω1为烘丝机进口烟丝的湿基含水率；ω2为烘丝机出口烟丝的湿基含水率；ρ1车间空气密度，ρ2排潮风空气密度，d1为烘丝机进口热风含湿量，d2为烘丝机出口排潮风含湿量。排潮风量理论值L2的计算模型即公式(3)的推导过程如下：不考虑干燥过程中烟丝的损失，流经烘丝机的纯干烟丝的质量流量MC是不变的，因此，流经本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于水分平衡的滚筒式烘丝机烟丝含水率控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤A：分别获取实时的烘丝机进口热风含湿量d1和烘丝机出口排潮风含湿量d2，并通过测量获取实时的烘丝机进口烟丝质量流量M1，烘丝机进口烟丝的湿基含水率ω1，烘丝机出口烟丝的湿基含水率ω2，车间空气密度ρ1，排潮风空气密度ρ2。步骤B：基于水分平衡原理，根据出口烟丝目标含水率，利用步骤A中获取的实时烘丝机进口热风含湿量d1、烘丝机出口排潮风含湿量d2、烘丝机进口烟丝质量流量M1、烘丝机进口烟丝的湿基含水率ω1、烘丝机出口烟丝的湿基含水率ω2以及车间空气密度ρ1，排潮风空气密度ρ2，计算出烘丝机排潮风量理论值L2。步骤C：根据计算出的烘丝机排潮风量理论值L2，实时调节烘丝机风机运转频率，使烘丝机当前的排潮风量值与排潮风量理论值保持一致。

【技术特征摘要】
1.一种基于水分平衡的滚筒式烘丝机烟丝含水率控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤A：分别获取实时的烘丝机进口热风含湿量d1和烘丝机出口排潮风含湿量d2，并通过测量获取实时的烘丝机进口烟丝质量流量M1，烘丝机进口烟丝的湿基含水率ω1，烘丝机出口烟丝的湿基含水率ω2，车间空气密度ρ1，排潮风空气密度ρ2。步骤B：基于水分平衡原理，根据出口烟丝目标含水率，利用步骤A中获取的实时烘丝机进口热风含湿量d1、烘丝机出口排潮风含湿量d2、烘丝机进口烟丝质量流量M1、烘丝机进口烟丝的湿基含水率ω1、烘丝机出口烟丝的湿基含水率ω2以及车间空气密度ρ1，排潮风空气密度ρ2，计算出烘丝机排潮风量理论值L2。步骤C：根据计算出的烘丝机排潮风量理论值L2，实时调节烘丝机风机运转频率，使烘丝机当前的排潮风量值与排潮风量理论值保持一致。2.根据权利要求1所述的基于水分平衡的滚筒式烘丝机烟丝含水率控制方法，其特征在于：所述的步骤A中实时的烘丝机进口热风含湿量d1和烘丝机出口排潮风含湿量d2的获取具体包括以下步骤：a1：通过测量获取烘丝机进口热风的水蒸气分压力Pq1和当地大气压力B，并根据公式(1)计算烘丝机进口热风含湿量d1：a2：通过测量获取烘丝机出口排潮风的水蒸气分压力Pq2和当地大气压力B，并根据公式(2)计算烘丝机出口排潮风含湿量d2：3.根据权利要求2所述的基于水分平衡的滚筒式烘丝机烟丝含水率控制方法，其特征在于：所述的步骤B中排潮风量理论值L2的计算过程如下：根据公...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨林超，党辉，张新锋，王成硕，王玉建，崔岩，刘磊，柳宾，
申请(专利权)人：河南中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：河南,41