打叶复烤流量控制稳定性研究

admin管理员组

文章数量:1531443

2024年5月16日发(作者：)

打叶复烤流量控制稳定性研究

王天旺，陆俊平，袁玉通，刘文

（红塔集团玉溪卷烟厂复烤二车间，云南玉溪652600）

摘要：烤后烟叶的水分、温度控制不均匀，对烟叶的储存、发酵、醇化极为不利，进而影响到卷烟成品质量。对流量控制稳定性在打

叶复烤的应用进行了研究和介绍。

关键词：变频器；变频调速；流量控制；自动控制

中图分类号：文献标识码：DOI：

TS43B10.16621/1001-0599.2019.03.76

0引言

在打叶复烤生产工艺控制过程中，流量、水分、温度是

3

个

1.3

综合流量控制

体积流量与质量流量控制相结合的控制方式，综合了上述

2

基本的物理控制量。尤其是流量控制的稳定性，决定着烟叶复烤

成品质量合格率，是保证烟叶水分、温度控制稳定的基本前提，

也是提高打叶风分出片率减少梗含叶、提高设备有效作业率的

重要控制参数。如果烟叶流量的波动大，极易造成打叶复烤过程

烟叶水分、温度的难以控制稳定，使设备易阻料停机、造碎率增

加，降低烟叶使用价值。因此，对流量控制稳定性进行研究。

1

流量控制的

3

种形式

流量控制的任务，就是按照工艺要求将烟叶流量连续均匀、

种流量控制的优点，是一种用途广泛、控制精度高流量控制方式。

仓内光电开关控制喂料机内物料的储量，计量管侧光电开关

控制计量管内的物料高度和供给量，控制器采集物料重量跟设定

值对比实时调节称重皮带输出速度，保证单位时间内输出的烟叶

物料质量稳定均衡。在此过程中，喂料机与计量管的光电开关控

制系统起到初定量的作用，再由电子秤对流量进行精确调节。

图

1

是

2009

年车间改造后叶烤机入口电子称综合流量控

制典型侧视图。以其为例，光电开关元件的作用如下：

PE-1

光电

PE-2

光电管，管，检测烟叶判断储仓料满；检测烟叶允许仓式喂稳定地输送到下一个工艺环节。为确保烟叶流量的均匀稳定，应

有一个暂存烟叶的设备（如仓式喂料机、流量柜等），它可以起到

工序间缓冲调节的作用。控制烟叶流量的方法有

3

种。

1.1

体积流量控制

这是根据烟叶的含水率相同时体积基本一致的特性，利用

料底带启动；

PE-3

光电管，检测烟叶控制提升带启动；

PE-4

光

电管，检测烟叶高于它时仓式喂料底带停止；检测

PE-5

光电管，

PE-6

电管，检测烟叶高于它时喂到烟叶后提升电机停止工作；

料机提升电机由快速转慢速；

PE-7

光电管，检测烟叶高于它时

定量喂料机和计量管来控制物料的一种方式。它主要由定量喂

料机、计量管输送带构成，计量管下方有调节板，上下移动调节

板可以控制输出烟叶的厚度。输出物料与计量管内的物料堆积

有关，利用计量管上设置的光电开关，使计量管内的物料高度保

持在一定范围，即物料高度超过高料位光电开关时停止喂料机

喂料，当物料高度低于低料位光电开关时喂料机开始喂料。计量

管内物料量的稳定与喂料机的供料稳定有关，而喂料机内的物

料由喂料机上设置的光电开关来控制，从而控制烟叶流量。由于

其控制精度一般在

5豫耀15豫

，目前已很少被使用。

1.2

质量流量控制

方可启动电子皮带称。

它是利用电子皮带秤对物料进行连续称重并根据称重结

图

1

叶烤机入口电子秤综合流量控制

2

变频调速、电子秤设备在流量稳定控制中的应用

2.1

变频调速的原理

果随时调节皮带秤输出速度，达到稳定物料流量的目的。它主

要由定量喂料机和电子皮带秤构成，当物料由喂料机输送到

电子皮带秤上时，通个秤架上的压力传感器将重量信号放大

处理后，就能得到瞬时流量和累计流量。如果瞬时流量与设定

流量有偏差，则根据该偏差来调节称重皮带的速度，使瞬时流

量与设定流量接近。此时瞬时流量一般是在设定流量上下波

动的，从而达到稳定流量的作用。控制精度一般在

3豫耀10豫

，

对疏松的片烟来说其控制精度可达

0.2耀0.6豫

。因其控制设备

简单、控制方便，使用较广。

交流异步电机的变频调速的原理，可从异步电机的转速方

程得出。异步电机的同步转速及旋转磁场的转速见式（

1

），异步

电机的转轴速度见式（

2

）。

n

0

=

60f

p

（

1

）

（

2

）

Hz

式中

f

———电机定子绕组的供电频率，

n=n

（

0

1-s

）

设备管理与维修

（上）

2019翼3

髛髈骳

p———为电机极对数

n

0

———电机的同步转速，

r/min

n

s

———

———

转差率，

电机的实际转速，

即电机转子总是跟随旋转磁场速度运转但

r/min

不能达到

可见，电机转速正比于输入电压频率，当异步电机的极对数

一定后，改变异步电机的供电频率

f

，就可改变电机的转速，达到

调速的目的。在实际运行中，考虑到磁通量和转矩的变化，确定

在

U/f

是一个常数（即变频器的输出电压和输出频率同步，成比

例地变化）

2.2

变频器在控制系统的广泛应用，

变频器的优点

的情况下来满足调速负载的需要。

是由其优点所决定的。其优

点主要有：

淤

可以根据不同的负荷类型设定转矩特；

于

具备多种

控制方式；

盂

软启动特性；

榆

具有过压、过流、过载、欠压、缺相、

对地等保护功能保护功能；虞可以输出频率和电流等模拟信号

控制其他对应信号设备，

2.3

变频调速在打叶复烤流量稳定控制中的应用

实现自动控制。

稳定流量控制是先进打叶生产线和控制工艺不可缺少的组成

部分，各企业一直努力探索改进如何稳定控制流量环节。改进、稳定

流量控制是实现和提高打叶线烟叶出片率、实现均衡生产控制参

数。烟叶流量稳定控制可以有效地保证烟叶水分、温度控制稳定，有

利于润叶、打叶、风分各工艺参数控制调节。复烤后烟叶出口成品水

分、温度的稳定均衡控制，是减少打包造碎、保障烟叶发酵醇化提质

保香实现均质化生产重要手段，

2.3.1

工作原理

关系到卷烟消费者抽吸体验。

烟叶经输送机向储料仓供料，其高度达到进料低料限位

PE-2

）时，底带向前运行，当烟叶按进料低料限位高度到达出

料低料限位（

PE-3

）时启动提升喂料机。此过程保证了储料仓储

存一定量烟叶以供提升喂料机按不同速度向计量管供料，当烟

叶高度到达低料位（

PE-7

）时启动电子皮带秤。电子皮带秤根据

荷重传感器检测瞬时重量信号与上位设定流量对比，经

CPU

设定流量运行。

程序运算处理后，

当烟叶高度低于低料限位光电管

自动调节电子秤皮带速度控制达到相应

PLC

（

PE-7

）时提升

喂料带控制加速，增加喂料量，烟叶厚度达到中料限位光电管

PE-6

）后就保持提升喂料带的速度，稳定喂料量；若喂料过量，

即烟叶厚度超过高料限位光电管（

PE-5

）时控制提升喂料带减

速，减少喂料量。如果继续异常，经控制程序延时后，提升喂料带

停机喂料停止，避免在此造成阻料。通过调节出料厚度调节板确

保烟叶在电子秤上高度，调节计量管烟叶高度在

PE-7

与

PE-5

之间是最佳流量控制状态，烟叶恒定体积从电子秤皮带上输出

不会造成计量管堵料。电子皮带秤通过传感器荷重信号经

PLC

ProgrammableLogicController

，可编程逻辑控制器）处理反馈

控制电子皮带秤的皮带速度，

2.3.2

（

1

）

控制原理

达到恒定质量流量控制目的。

PE-6

储存控制。仓式喂料机在计量管的

3

对光电管（

PE-5

，

逻辑运算处理后，

和

PE-7

）对烟叶高度进行感测，

模块输出（

4耀20

）

mA

把开关信号送入

模拟信号控制变频器频

GEPLC

率变化，实现自动控制仓式喂料机提升带速度快慢，尽量保证烟

叶在

PE-7

与

PE-5

之间，使烟叶均匀地进入电子皮带秤后出

髜髈骳

设备管理与维修2019翼3

（上）

料。在储料仓里，当烟叶高于出料高限位光电管（

PE-4

）时，控制

底带停止，不使烟叶在提升喂料带处堆积，造成提升喂料带负荷

加重，使烟叶在提升带与底带之间来回翻滚挤压形成造碎。当烟

叶高于进料高限位光电管（

PE-1

）时，控制进料设备停止供料，

防止物料过度堆积阻料（图

2

）。

图

2

储存控制原理

（

2

）流量恒定原理。

PLC

根据触摸屏或上位机上设定恒定流量

值，与荷重传感器检测出信号输入模数通道经

GEPLC

逻辑、运算

处理成烟叶瞬时流量值。设定恒定流量值与瞬时流量值进行运算、

比较、处理，然后

GEPLC

输出（

4耀20

）

mA

电流模拟信号控制电子

称变频器频率。实现比例调节电子称电机速度，使通过电子皮带秤

的烟叶流量达到设定恒定流量值，实现控制烟叶流量恒定（图

3

）。

图

3

流量恒定控制原理

3

3.1

车间电子称流量控制的情况

车间

车间动态电子称

2

条线现有动态电子称

9

台。二线二润电子称是昆船

称，

PC3i

原理结构与其他

8

量计量，

的

实现控制改变供料带向

PLC

控制。其中，

台北京长高称基本相类似，

打包平台

1

#

和

3

台动态电子称只对烟叶流

都采用了

GE

2

#

打包料箱供料，不调节

电子称皮带速度；其余

6

台即一、二线的一、二润称、烤机入口

称，

3.2

既要计量又要参与流量控制调节。

在

一润电子称流量控制作用

2005

年以前，一、二线翻箱喂料提升带的落料口采用体

积流量控制，用二润流量反馈控制翻箱喂料提升带速度达到稳

恒流量。物料从喂料开始流经一次润叶、筛沙机、输送机等设备

到达二润电子皮带秤需要近

15min

，其流量反馈严重滞后，流

量控制波动大（

12000依3500

）

kg/h

，特别是安装了精选台后滞

后时间更长。由于流量波动大，导致一润烟叶水分、温度难以控

制稳定。在

2005

年的设备改造中，取消体积流量控制，在翻箱喂

料机和一次润叶之间增设

1

套电子称流量控制设备，由仓式喂

料机、计量管、电子皮带秤组成。

2009

年，又在一润仓各增加了

1

台直跑车，使烟叶在仓内平面布料更加均匀平稳，提升带出料、

电子称流量控制更平滑。

3.3

二次润叶前电子称流量控制是对进入打叶前流量进行二次

二润电子称流量控制作用

（

（

（

调控，以消除一次润叶、筛沙、精选台、风分除杂等设备后造成的

不稳定。通过二次流量调控使烟叶流量更加均衡进入二次润叶

机，在二次润叶机中各温度、水分、湿度参数更容易调控稳定。进

而保证了打叶、风分参数更易调控稳定实现均质化打叶风分。同

样，在

2009

年的设备改造中，也在一、二线二润仓各增加了

1

台

直跑车，使仓内烟叶平面厚度更加平滑仓内出料稳定。

复烤成品烟叶水分、温度控制稳定是实现烟叶储存发酵保

障烟叶本质醇香关键工序。如果烤机烟叶流量的不稳定，势必造

成复烤烟叶水分、温度的控制波动影响成品质量。水分过低，在

打包复压工序烟叶容易造碎。水分过高，烟叶形成板结和储存发

霉。因此，对烤机入口流量进行稳恒控制使之在最小范围波动可

实现复烤成品烟叶温度、水分均质化生产。在

2009

年技术改造

项目中，在叶烤机

2

条线电子秤后各增加储存喂料仓，确保了进

入烤机物料的稳定性。

3.5

皮带秤工作原理

子皮带秤（图

4

）。

图

52008

年一线二润流量、水分、出口温度历史趋势图

烤机入口称流量控制作用

3.4

在线电子秤采用北京长征高科技公司技术的双桥式悬浮电

图

62008

年一线二润流量、水分、出口温度统计信息

出，其控制的稳定性很高。

（

2

）水分、温度历史趋势

2015

年同时刻一线流量、

30耀22

：

30

图

7

是

2015

年

12

月

1

日

18

：（共

4h

）一线二润

图

4CK19

电子皮带秤结构示意

烟叶物料通过计量管（或直接下落）到电子皮带秤的皮带上，

随皮带向前运转，当其通过电子皮带秤有效称量段时，其重量通

过输送皮带和计量托辊施加到荷重传感器上，传感器感受负荷产

生的信号，经放大器放大送入

PLC

数据采集系统，检测称量段上

的单位长度重量

q

（

kg/m

），同时测速装置检测出皮带运行速度

v

（

m/s

），经过

PLC

运算得出瞬时流量和累积量并进行显示。其中，

瞬时流量

Q越3600伊q伊v

（

kg/h

），累积量为

G=乙qvdt

（

kg

）。

瞬时流量信号和设定的流量信号比较，利用

PLC

进

行

PID

（

ProportionIntegrationDifferentiation

，比例，积分，

mA

直流信号给控制皮带的微分）控制运算，输出（

4耀20

）

变频器，从而变频器的频率正比例的改变，即调节电机

流量、水分、出口温度趋势图（选择不同年同一时间段是为了与

图

5

具有可比性）。此时在二润仓加了直跑车设备。图

8

与图

7

趋势一致，其纵轴是温度的尺度，系统统计的标准偏差为（流量

为

37.00kg/h

，水分

0.14%

，温度

0.79益

）。其统计标准偏差与图

0.63

）没有直跑车时更加稳定。说明增加直跑车对料仓的布料更

平稳，水分、温度控制稳定。

6

是

2008

年标准偏差（流量为

71.67kg/h

，水分

0.19%

，温度

4.2

烤机入口增加喂料仓前后流量控制对比

图

9

是

2003

年一线烤机入口没有仓式喂料流量控制的趋

势图。当时的烘烤，是烟叶来多少物料就进入多少烘烤。图中曲

的转速改变皮带速度，从而达到自动稳定流量的目的。

4

控制效果

二润增加直跑车前后控制效果对比

4.1

一润、

2008

年同一时间段一线二润流量、（

1

）水分、温度历

史趋势

30耀22

：

30

图

5

是

2008

年

12

月

1

日

18

：（共

4h

）一

线二润流量、水分、出口温度趋势图。此图中流量、水分、

出口温度的控制可以说是很稳了。

图

6

与图

5

趋势是一模一样的。统计的标准偏差

（流量为

71.67kg/h

，水分

0.19%

，温度

0.63益

）可以看

设备管理与维修

（上）

2019翼3

图

72015

年一线二润流量、水分、出口温度历史趋势

髝髈骳

提高2.5MN钛合金热压床生产效率的方案

张银菊，周青梅，余丹华，徐正伦

（江西昌河航空工业有限公司，江西景德镇333002）

摘要：1台英国2.5MN钛合金热压床，承担着飞机防火墙部分复杂件热压成型的生产任务。因设备生产效率很低，加工20～30

个零件需要30多小时，提出设计1台高温快速换模装置的构想。

关键词：热压床；效率；高温；快速换模

中图分类号：文献标识码：

V262.3B

DOI：

10.16621/1001-0599.2019.03.77

（3）降温过程。从650益需降温至200益以下，降温大约需

16h

。

（

4

）取模及放入模具。各

30min

左右（根据难易程度时间

不一）。

从上述过程中可以看出影响热压床生产效率的主要因素：

模具随热压床升温及降温过程中，因热压床本身升温及降温速

率不可改变，这就需要增加

1

个炉子用来同时加热下一批零件

所需的模具。此时问题的焦点就集中在如何进行热压床的高温

0引言

飞机防火墙部分复杂件热压成型是目前影响某车间完成

生产任务的主要瓶颈之一，生产设备为

2.5MN

钛合金热压

床，目前生产效率低。

2.5MN

钛合金热压床零件压制主要过

程如下。

（

1

）升温过程。热压床及模具从室温到工作温度

650益

，需

要

14h

。

（

2

）零件压制过程。每个零件压制仅需（

2耀3

）

min

。

图

82015

年一线二润流量、水分、出口温度统计信息

图

92003

年一号线烤片机入口瞬时流量曲线

线烟叶有近

3000kg

的波动。图

10

是

2009

年在叶烤机

2

条线

电子秤后各增加储存喂料仓，实现了综合流量控制，是

2015

年

（共

4h

）一线烤机入口的流量、烤机冷

12

月

1

日

18

：

30耀22

：

30

房温度以及出口水分趋势。系统统计的标准偏差为（流量为

温度稳定性，实现烤机复烤的均质化生产。

5

结束语

图

102015

年一号线烤片机入口瞬时流量曲线

关键是要有稳定的流量基准。流量控制稳衡是打叶复烤生产线

至关重要控制指标，变频器、电子称、喂料仓在控制中起到关键

作用。

参考文献

.

北京：［

1

］《卷烟工艺》第

2

版编写组

.

卷烟工艺（第

2

版）［

M

］北京出版

水分

0.89%

，温度

0.12益

）。说明其控制流量、水分、

80.61kg/h

，

社，

2000.

.2010.

［

2

］黄长庚

.

变频调速技术在烟草设备中的应用［

Z

］

通过以上对流量、水分、温度历史趋势的综合分析说明，打

叶复烤生产线流量控制稳定是基础，水分、温度控制稳定的前提

［

3

］北京长高科技有限公司

.CK

、［

Z

］

CJ

、

CP

系列电子皮带秤说明书

.

〔编辑吴建卿〕

髒髉骳

设备管理与维修

（上）

2019翼3

本文标签： 流量控制烟叶水分喂料