高精度加香系統在制絲線的應用

許雄文

（河南中煙工業有限責任公司漯河卷煙廠，河南 漯河 462003）

高精度加香系統在制絲線的應用

許雄文

（河南中煙工業有限責任公司漯河卷煙廠，河南 漯河 462003）

針對加香加料精度波動問題，從管道布置、流量計選型、加香泵選型、管接頭設計、軟件和程序設計等方面設計高精度加香系統，通過流量和溫度閉環控制，實現集自動控制、集中操作、數據采集、故障分析診斷等一體的集控系統，加香批次計量精度穩定在0.35％以內，瞬時精度控制在0.5％以下。

高精度；加香系統；閉環控制；調節器

1 引言

加香加料裝置是煙草制絲生產線上的一個重要設備，其作用是將香精、糖料或添加劑等料液按一定的配方比例以霧狀噴射到煙草中，以達到消除煙草刺激性氣味，改善煙草品質，提升卷煙品味的目的。

在工藝指標上，加香加料的精度是一個至關重要的指標。而在實際生產過程中，前級電子皮帶秤的流量是經常發生變化的，存在波動現象，從而導致加香加料裝置的流量也跟著波動，直接影響加香加料裝置的控制精度。另外，料液回收過程中的積料、回收不干凈等現象也嚴重影響加香加料裝置的計量精度。如何控制和提高加香加料的精度一直是煙草廠家追求的目標。在長期的設計和生產實踐中，我們發現以下措施可以控制和提高加香加料裝置的精度。

2 高精度加香系統的設計

2.1合理的管道布置

通過流體力學仿真技術模擬料液在管路系統中的流動狀態，我們發現管道布置不合理會帶來料液霧化不及時、積料、重復計量或者少計量等嚴重影響加香加料精度的現象。因此，在布置管道時應注意以下幾點：

（1）盡量縮短從加香加料裝置到噴射口的距離，降低料液的損耗。（2）盡量縮短從預填充閥到噴嘴的距離，確保料液及時霧化。（3）流量計建議豎直安裝。

（4）從流量計到預填充閥之間的管道應平直或稍微向上傾斜，保證管道內料液處于滿管狀態。

（5）從預填充閥到噴嘴之間的管道應平直或稍微向下傾斜，確保料液能順暢流入噴嘴。

2.2 流量計的選型

根據加香加料裝置的流量范圍和流量計的最佳量程來選擇流量計的型號，過大或過小都會影響加香加料裝置的精度。

2.3 加料泵的選型

目前煙廠使用的加料泵有柱塞泵、隔膜泵、齒輪泵等，柱塞泵和隔膜泵因為本身的結構和工作原理所限，其料液都是間歇而不連續的，導致噴嘴處料液時有時無，嚴重影響了煙草的品質和加香加料裝置的精度，因此建議選擇壓力-流量線性度較好的齒輪泵。

2.4 管徑和管接頭的選擇

根據流量公式Q=A×C選擇合適和經濟的管徑，然后根據管徑選擇合適的管接頭。由于市場上的標準管接頭和管徑上存在一定的徑向誤差，在生產過程當中會有流量波動，在料液回收過程當中，在管接頭和管道焊接處會有一定的料液殘留，導致回收不干凈，造成料液的浪費，影響加香加料裝置的批次控制精度。因此建議管接頭自行設計加工，與管徑保持一致。

2.5 軟件和程序的優化設計

從工作原理上可以看出，加香加料裝置的流量是根據前級電子皮帶秤的流量和配方比例計算得來的，如何保實現加香加料裝置的實際流量實時跟蹤配比流量？我們在軟件上設置了一個PI調節器，通過調節PI調節器來調節齒輪泵的轉速，使加香加料裝置的實際流量Qc和配比流量Qm達到平衡，從而實現實時準確跟蹤系統所要求的配比流量，保證加香加料裝置的瞬時控制精度。另外，當生產結束后對管道內的殘余料液進行回收時，我們在程序中設計了三級分段回收機制，即前次清吹過后停頓一段時間，讓管壁上的殘料積聚后再進行下次清吹，確保料液無殘留，既提高了加香加料裝置的批次控制精度，又減少了料液的損耗和浪費。

3 工作原理

3.1 流量閉環控制

在加香、加料滾筒前設有電子皮帶秤，系統采集電子皮帶秤的物料重量和帶速，計算出實際流量Qn和累計流量Wn，在設定了加料比例Kp時，系統又運算出配比流量Qm= Kp* Qn，并按此配比流量通過變頻器控制加香配比系統的齒輪泵的轉速，將按此比例的糖料通過加料系統的噴嘴對實物進行配料，其實際的料量Qc由電磁流量計測出，當Qm≠Qc時，其誤差通過PLC中的PID調節改變泵的轉速，使Qm和Qc達到平衡，達到比例配料的目的。這樣完成了加料系統的一個控制閉環。

3.2 溫度閉環控制

當料液倒入加料罐內，此時由罐底部的測溫儀表測出料液實際溫度T1，如若T1低于設定溫度T設，此時系統自動打開蒸汽加熱，同時攪拌電機自動工作，當加熱到T1=T設-8℃，此時自動關閉蒸汽閥門，但攪拌電機繼續工作，達到料液溫度自動控制閉環。8℃是根據加料罐加熱效率（盤管圈數決定）、罐體體積和在現場實際生產狀態（如實際裝料量、料液本身的熱效率等）來確定。

4 結論

高精度加香系統是可以集自動控制、集中操作、數據采集、故障分析診斷、動態流程顯示、生產報表打印、聯網功能為一體的集控系統，具有相當的先進性。加香批次計量精度穩定在0.35％以內，瞬時精度控制在0.5％以下，穩定了卷煙內在質量和風格。

[1]許雄文.加香加料管路系統管接頭改進[J].廣西：輕工科技，2014（10）.

[2]韓軍，馮輝.雙閉環比值控制系統應用實例[J].寧夏石油化工，2004.

[3]王晗，楊喜軍.采用變PI調節器的數字APFC的分析與研究[J]《電力電子技術》，2011（01）.

許雄文（1970—），男，湖北天門人，高級技師，工程師，主要從事：制絲設備、工藝研究。