溫濕度測量儀在潤葉機溫度、水分自控系統中的應用探討

宋建平

摘 要：煙葉水分、溫度的均勻性、穩定性是提升加工質量，減少過程造碎的重點。通過將溫濕度測量儀應用于滾筒式熱風潤葉機中，將所測信號反饋至自控系統，可提高熱風潤葉機水分溫度的控制精度，保證潤后煙葉水分溫度的相對均勻和穩定，滿足當今均質化加工的實際需要。

關鍵詞：潤葉機；增溫增濕；自動控制

中圖分類號：TM571.61；TM925.12 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0060-02

1 概述

滾筒式熱風潤葉機是打葉復烤生產線上的關鍵主機設備之一，其主要工藝作用是給煙葉加溫、加濕，使煙葉變得柔軟、松散、舒展，并提高煙葉的韌性；使煙葉的物理性能滿足打葉、風分的要求，以減少造碎，保證在打葉、風分后得到更多的合格煙片和更好的片形。由上可見，合適的溫度、水分對煙葉加工是極其重要的。采用何種控制理念更能合理、有效的控制煙葉在熱風潤葉機中加溫、加濕的效果，始終是行業內較難解決的技術難題。當今，隨著檢測傳感器技術的的日益發展創新，對于潤葉機進出水氣汽的實際狀態有了監測檢測的可能，使得潤葉機的自控水平有了進一步提升的可能（見圖1）。

2 基本原理及現有問題

以往針對潤葉機溫度、水分自控的控制理念都是在設備外部進行。以一潤水分自控為例，往往在潤葉機的前序設備、后序設備上設置了紅外水分儀，而在控制時通過進料水分儀及電子皮帶秤采集來料水分和流量，再經過PID理論計算從而確定其加水量。對PID計算得到的加水量按一定的比例前后分配調節，雖然前、后混合噴嘴的加水量可根據來料變化通過改變流量泵的頻率進行調整，依據是通過出料處的紅外水分儀來檢測煙葉的加溫、加濕后的煙葉溫度、水分，以此實現出料水分的自動控制。這種水分自控理念存在一定的缺陷：（1）無法實現實時監測，當從出料處檢測到的煙葉溫度、水分值再反饋到自動控制系統進行調整時，具有滯后性。這樣通過檢測到的數值進行調整時無法做到真正意義上的在線控制。（2）在這種水分自控理念下，潤葉機內部的溫度、濕度處于何種狀態對煙葉的增溫、增濕效果最佳，沒有一個相對比較確切的數值（由于滾筒使用狀況比較復雜，理論計算與實際情況有一定的差距，無法反映真實情況）。

而現在通過引入一種新的控制理念——在線實時監測控制可以解決傳統控制方法的缺點。其基本原理是利用溫濕度測量儀對潤葉筒內的環境溫度、濕度進行實時監控。考慮到在潤葉機前、后兩端的溫、濕度有所不同，為保證筒內環境溫、濕度的精確性，分別在潤葉機的進料、出料端設置兩個濕度測量儀分別用以檢測進、出料兩端溫、濕度，根據實時檢測結果與設定的溫、濕度值進行比較后，輸出4～20mA的信號以調整其前后水泵的頻率（見圖2）。

我們認為如果能通過控制滾筒內的環境溫、濕度可以實現真正意義上的在線溫度、水分自動控制，從而更好的保證潤葉的效果和煙葉的品質。這種自控理念也有一定的風險：（1）由于筒內溫、濕度參數一直都是經驗數值，并不能很準確地提出，要準確設定溫、濕度上下限值可能需要經過反復測試，才能得到相對合理的數值。（2）由于它只是用于控制筒內環境溫、濕度，如何確定合適的修正系數，從而控制前、后水泵對煙葉加水量的關系還有待進一步通過試驗確定（見圖3）。

3 理論計算

根據以往經驗和相關資料可知，煙葉的增溫、增濕過程在最初的2-3分鐘環境溫度越高，吸濕速度越快，增溫越快，在其表面溫度、水分達到一定程度后，其吸濕、增溫速度均顯著下降，此過程是煙葉的水分、溫度內部再分配過程，使煙葉的內部和表層溫度、水分逐步達到均勻；在增溫、增濕的最后階段，溫度越高，吸濕速度越低，相對濕度越大，吸濕速度越快；因此，在溫度相對穩定的情況下，環境相對濕度對潤葉速度和效果影響較大，但相對濕度過大，則在回風段由于熱量散失析出的冷凝水越多，則在潤葉過程中浪費的能源也較多。因此，綜合各方面因素我們在潤葉過程中暫時選取滾筒內環境的平均溫度為70℃，相對濕度為70%。所取的環境相對濕度、溫度數值是否合適還需在實際的調試過程中去不斷驗證。下面通過計算滾筒內熱量和水分的傳導計算來探討筒內的潤葉狀況。以一潤為例計算。

在煙葉的增溫、增濕過程中熱量來源包括2個部分，一部分來源于熱風的散熱，另一部分來源于蒸汽散熱，下面分別計算各自供應的熱量。

在煙葉的增溫、增濕過程中水分來源包括2個部分，一部分來源于混合噴嘴噴入的水分，另一部分來源于蒸汽，同時還涉及到不同環境溫度下的空氣的相對濕度和濕含量的變化，下面將分別計算各自供應的水分量和相對濕度及含濕量的變化。

3.1 熱量傳導計算

4 結論與具體實施方案

通過計算，以及噴嘴的特性，在自動控制進風溫度的條件下，可通過自動控制噴嘴前的供水泵的供水量來自動調整滾筒內進、出料端環境溫度在一定范圍內，隨著供水量降低，則混合噴嘴噴出蒸汽量變大，進而使滾筒內環境的溫度增高、相對濕度降低。這樣只要通過生產試驗確定達到理想潤葉效果的最佳潤葉筒內前后端溫、濕度，并將其作為基本設定值，再與溫濕度儀在線實時檢測結果進行比較，進而控制噴嘴的噴水量和蒸汽量從而實現真正意義上的溫度、水分自動控制。具體結果需要在實際使用中來得到驗證。

具體實施方案如下：首先通過回風溫度傳感器的輸出信號傳給PLC，根據輸出信號傳給PLC，進而控制進風溫度；在熱風溫度穩定控制的前提下，可通過在進、出料端的合適位置安裝溫濕度測量儀，并根據輸出信號傳給PLC，進而控制水泵的供水量，自動控制潤葉機進、出料端的環境溫濕度，從而實現潤葉的溫濕度自動控制。

5 符號說明

參考文獻

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