专利名称：气力输送烟丝速度柔性控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气力输送技术领域，特别涉及一种气力输送烟丝速度柔性控制装置。
背景技术：
目前，气力输送及相关技术广泛应用于建材、化工、粮食、冶金、采矿、环保、轻工、 能源等部门，在运输作业中，对各种份末状、颗粒状。纤维状、和叶片状的物料，如水泥，石灰，面粉、谷物、煤粉、炸药、化肥、化工原料、型砂、棉花、羊毛、烟丝、茶叶、炭黑、木屑等，越来越广泛地采用气力输送的方式。在卷烟生产中，广泛采用气力输送烟丝。气力输送烟丝有投资省、布置灵活、可靠性高、便于维护管理的优点，但在气力输送中烟丝的造碎率高是气力输送方式的一大缺点。一般在气力输送中影响烟丝造碎率的主要因素有4个(1)烟丝的含水率；(2)烟丝气力输送的流态；(3)气力输送系统的结构；(4)气力输送系统压力及风量的稳定度。目前，在卷烟生产过程中烟丝的含水率和气力输送系统的结构一般是固定的，这时烟丝气力输送的流态和气力输送系统压力及风量的稳定度就成为影响烟丝造碎率的最主要因素。烟丝气力输送的流态主要是以烟丝为固态，空气为气态的气固二相流。其流动状态随气流速度变化。当气流速度低到某一数值时，在水平管道中输送的绝大部分烟丝产生连续密相流动，这种流动状态是人们最希望得到的，在这种情况下，大部分烟丝在管道中在重力作用下沿水平管道的管底呈结团状滑动，主要靠空气的压力能输送；在水平管道断面的上部，少量烟丝为飞翔输送，其流动状态很不规则，主要依靠空气的速度能输送，在这种稳定低速的流动状态下，烟丝的造碎率相对于其它流动方式最小，但是过低的风速容易造成管道堵塞，而且要求气力输送系统管道压力高。当气流速度大于某一数值，烟丝在垂直管道中为悬浮流，而在水平管段中为飞翔流，其输送量大，需要的气量小，但烟丝的造碎率却很高。烟丝在管道中的流动状态很复杂，其流动方式很少是单纯的一种，一般至少是两种流动方式，有时甚至产生三种流动方式。为最大限度减少烟丝在气力输送过程中的造碎，就需要使在水平管道中输送的大部分烟丝产生连续稳定的密相流动，这样就必须控制烟丝的流动速度，使之既不会出现管道堵塞，又不会出现以飞翔流为主的烟丝流动状态。卷烟机送丝过程是间隙性、随机性的，有时还会临时停机，这样会导致烟丝气力输送系统中压力及风量波动，也会影响气力输送气流速度的稳定性，进而影响烟丝气力输送的流态。目前，国内在卷烟生产中采用的烟丝气力输送系统都是通过检测气流速度来间接控制烟丝流动速度，气流速度一般是根据计算或测定出被输送物料的悬浮速度而确定，烟丝的悬浮速度为6 8m / s，但在目前尚无可靠的理论公式计算出最优输送气流速度，因此，输送气流速度只能依靠经验或实验数据确定，为了避免管道堵塞，有时输送气流速度甚至高达30m/ s，在这样的工况下，烟丝的造碎率是很高的。且由于卷烟机送丝过程的间隙性、随机性和临时停机等原因，导致烟丝气力输送系统的压力及风量时刻处于变化中，使得常规的烟丝气力输送系统很难达到优化设计的二相流流态(集团流)，更无法稳定该流态。也就是说，即使得出合理的输送气流速度，也无法保证输送气流速度的稳定，更加不能保证烟丝流动速度的稳定。同时，由于卷烟机送丝过程是间隙性、随机性的，有时还会临时停机， 导致烟丝气力输送系统中压力及风量波动，也会影响输送气流速度的稳定性。因此，人们期望采用一种采用柔性启动，启动后直接测量烟丝在管道中流动速度， 结合柔性控制方式，并且以此为依据调节输送气流速度来控制烟丝流动速度，以使水平管道中输送的大部分烟丝产生连续稳定的密相流动，使之既不会出现管道堵塞，又不会出现以飞翔流为主的烟丝流动状态；同时还可以消除因卷烟机送丝过程的间隙性、随机性和临时停机等导致的烟丝气力输送系统中的风量及压力波动，实用可靠、安装方便、成本低廉的气力输送烟丝速度柔性控制装置。
发明内容本实用新型的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种气力输送烟丝速度柔性控制装置。本实用新型所采用的技术方案是一种气力输送烟丝速度柔性控制装置，它包括安装在卷烟机集丝箱上的除尘管端口和除尘管之间的速度调节气阀、第一气体整流器、第一计算机、气体流量计、压力传感器、空气歧管、补风调节气阀、第二气体整流器、第二计算机、空气滤清器、除尘管弯管、回风电控气阀及安装在卷烟机集丝箱上的烟丝输送管端口和烟丝输送管道之间的第一烟丝输送管弯管、第二烟丝输送管弯管、烟丝速度测量仪。除尘管入口端连接速度调节气阀出口端，速度调节气阀入口端连接第一气体整流器出口端，第一计算机安装在第一气体整流器上，用于控制速度调节气阀。第一气体整流器入口端连接气体流量计出口端，气体流量计入口端连接空气歧管的盲管出口端，空气歧管的盲管入口端连接除尘管弯管出口端，空气歧管的歧管入口端连接补风调节气阀出口端，补风调节气阀入口端连接第二气体整流器出口端，第二气体整流器入口端连接空气滤清器出口端，空气滤清器入口端与大气相通。压力传感器连接在空气歧管的直管出口端附近，与空气歧管内部连通；第二计算机安装在第二气体整流器上，用于控制补风调节气阀。除尘管弯管入口端连接回风电控气阀出口端，回风电控气阀入口端连接卷烟机集丝箱上的除尘管端口。卷烟机集丝箱上的烟丝输送管端口连接第一烟丝输送管弯管出口端，第一烟丝输送管弯管入口端连接第二烟丝输送管弯管出口端，第二烟丝输送管弯管入口端连接烟丝速度测量仪出口端，烟丝速度测量仪入口端连接到烟丝输送管道出口端，烟丝速度测量仪上的速度传感器应安装在最接近地面的底部，以便准确地测量在重力作用下沿输送管道底部滑动的烟丝密相集团流；单元控制器安放在卷烟机机台上，用来控制气力输送烟丝速度柔性控制装置正常工作。上述电气结构如下送丝开始信号和送丝停止信号送入单元控制器输入端A，烟丝速度测量仪输出端连接到单元控制器输入端B，气体流量计输出端连接到单元控制器输入端C，压力传感器输出端连接到单元控制器输入端D ；单元控制器输出端A连接到第一计算机输入端，第一计算机输出端连接到速度调节气阀；单元控制器输出端B连接到第二计算机输入端，第二计算机输出端连接到补风调节气阀；单元控制器输出端C连接到回风电控气阀。所述的烟丝速度测量仪上的速度传感器采用微波多普勒速度传感器或激光多普勒速度传感器，采用微波多普勒速度传感器时，其工作频率高于24GHz。本实用新型提供的气力输送烟丝速度柔性控制装置控制烟丝输送的方法如下一、在卷烟机开始送丝时，单元控制器接收到送丝开始信号，控制回风电控气阀逐渐开启，同时通过第二计算机控制补风调节气阀同步关闭，实现烟丝气力输送系统软启动， 减少启动阶段的烟丝造碎；气力输送系统启动后，烟丝速度测量仪直接测量在重力作用下沿输送管道底部滑动的烟丝密相集团流的输送速度，并且将该速度信号送单元控制器运算处理，再通过第一计算机控制速度调节气阀增加或减少气阀的开度调节输送气流速度来控制烟丝输送速度，使水平管道中输送的大部分烟丝控制在速度范围为5m 边m/s的连续稳定密相集团流态下沿管道底部滑动流动，使之既不会出现管道堵塞，又不会出现以飞翔流为主的烟丝流动状态；气体整流器用于减少空气歧管内的气流扰动，以提高测量和控制精度；气体流量计测量工作常态输送气流速度，送单元控制器储存，其范围为15m 25m/s ；在卷烟机送丝的间歇停止期，单元控制器接收到送丝停止信号，控制回风电控气阀关闭，随着控制送丝的回风电控气阀的关闭，单元控制器通过第二计算机控制补风调节气阀同步加大气阀的开度，空气通过空气滤清器和第二气体整流器进入，再根据单元控制器储存的工作常态输送气流速度数据，与气体流量计测量的输送气流速度相运算，控制补风调节气阀增加或减少补风气流流量来模拟卷烟机的送丝工况，以稳定除尘管道内的压力及风量；然后，通过压力传感器测量除尘管道的压力，送单元控制器处理，再通过第二计算机微调补风调节气阀的开度，进一步稳定除尘管道内的压力及风量，此时除尘管道内的压力范围为9000Pa 14000Pa，输送气流速度与工作常态输送气流速度基本相等，这样就达到了最大限度减少因卷烟机送丝过程的间隙性、随机性和临时停机等导致的烟丝气力输送系统中的压力及风量波动的目的；所述的烟丝输送速度、输送气流速度和除尘管道压力参数储存在单元控制器内， 并由单元控制器来控制烟丝输送速度、输送气流速度和除尘管道压力。二、具体的工作流程如下A、开机，单元控制器内置计算机初始化；B、单元控制器接收到送丝开始信号；C、单元控制器控制回风电控气阀逐渐开启，通过第二计算机控制补风调节气阀同步关闭；D、单元控制器通过第一计算机控制速度调节气阀根据预先储存的烟丝输送速度数值开启合适的开度；E、烟丝速度测量仪测量烟丝密相集团流的输送速度模拟信号送单元控制器处理；F、单元控制器将模拟速度信号经内置的AD转换器转换成数字信号；G、与预先设定并储存的烟丝输送速度数据进行比较运算；H、根据运算结果通过第一计算机控制速度调节气阀的开度；I、气体流量计测量输送烟丝过程中的工作常态输送气流速度，信号送单元控制器储存；[0031]J、压力传感器测量正常工作时的压力，信号送单元控制器储存；K、单元控制器接收到卷烟机送丝停止信号；L、通过第一计算机保持速度调节气阀工作开度不变；M、控制回风电控气阀关闭，并通过第二计算机控制补风调节气阀同步开启；N、单元控制器根据储存的工作常态输送气流速度数据控制补风调节气阀继续开启到模拟送丝工况；0、压力传感器测定除尘管道内的压力，模拟信号送单元控制器；P、单元控制器将压力模拟信号经内置的AD转换器转换成数字信号；Q、与正常工作时的压力数据进行比较运算；R、根据运算结果通过第二计算机微调补风调节气阀的开度以稳定除尘管道内的压力及风量；S、重复B R步骤，直到卷烟机停机；T、卷烟机停机后，继续按照L S步骤工作。本实用新型采用的气力输送烟丝速度柔性控制装置，与现有技术相比具有如下特1、采用软启动方式启动烟丝气力输送系统以减少启动时的烟丝造碎率；2、送丝过程中，通过烟丝速度测量仪直接测量烟丝密相集团流的输送速度，并且以此为依据，控制速度调节气阀增加或减少气阀的开度调节输送气流速度来控制烟丝输送速度，使水平管道中输送的大部分烟丝产生连续稳定的密相流动，减少了烟丝在气力输送过程中的造碎率，同时降低了气力输送系统的能耗；3、在卷烟机送丝的间歇期和停止工作期间，通过模拟送丝工况控制补风调节气阀补风，以稳定除尘管道内的压力及风量，再通过压力传感器测定除尘管道内的压力，微调补风调节气阀加大或减小补风气流流量进一步稳定除尘管道内的压力及风量，大大降低了因卷烟机送丝过程的间隙性、随机性和临时停机等导致的烟丝气力输送系统中压力及风量的波动。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步描述。
附图1为本实用新型系统结构示意图；附图2为本实用新型的电气结构示意图；附图3为本实用新型的工作流程图；附图4为连接附图3中的后续流程图。
具体实施方式
一种气力输送烟丝速度柔性控制装置，它包括安装在卷烟机集丝箱14上的除尘管端口和除尘管1之间的速度调节气阀2、第一气体整流器3、第一计算机4、气体流量计5、 压力传感器6、空气歧管7、补风调节气阀8、第二气体整流器9、第二计算机10、空气滤清器 11、除尘管弯管12、回风电控气阀13及安装在卷烟机集丝箱14上的烟丝输送管端口和烟丝输送管道19之间的第一烟丝输送管弯管16、第二烟丝输送管弯管17和烟丝速度测量仪18。除尘管1入口端连接速度调节气阀2出口端，速度调节气阀2入口端连接第一气体整流器3出口端，第一计算机4安装在第一气体整流器3上，用于控制速度调节气阀2。第一气体整流器3入口端连接气体流量计5出口端，气体流量计5入口端连接空气歧管7的直管出口端，空气歧管7的直管入口端连接除尘管弯管12出口端，空气歧管7的歧管入口端连接补风调节气阀8出口端，补风调节气阀8入口端连接第二气体整流器9出口端，第二气体整流器9入口端连接空气滤清器11出口端，空气滤清器11入口端与大气相
ο压力传感器6连接在空气歧管7的直管出口端附近，与空气歧管7内部连通；第二计算机10安装在第二气体整流器9上，用于控制补风调节气阀8。除尘管弯管12入口端连接回风电控气阀13出口端，回风电控气阀13入口端连接卷烟机集丝箱14上的除尘管端口。卷烟机集丝箱14上的烟丝输送管端口连接第一烟丝输送管弯管16出口端，第一烟丝输送管弯管16入口端连接第二烟丝输送管弯管17出口端，第二烟丝输送管弯管17入口端连接烟丝速度测量仪18出口端，烟丝速度测量仪18入口端连接到烟丝输送管道19出口端，烟丝速度测量仪18上的速度传感器应安装在最接近地面的底部，以便准确地测量在重力作用下沿输送管道底部滑动的烟丝密相集团流；单元控制器15安放在卷烟机机台上， 用来控制气力输送烟丝速度柔性控制装置正常工作。上述电气结构如下送丝开始信号和送丝停止信号送入单元控制器15输入端A， 烟丝速度测量仪18输出端连接到单元控制器15输入端B，气体流量计5输出端连接到单元控制器15输入端C，压力传感器6输出端连接到单元控制器15输入端D ；单元控制器15 输出端A连接到第一计算机4输入端，第一计算机4输出端连接到速度调节气阀2 ；单元控制器15输出端B连接到第二计算机10输入端，第二计算机10输出端连接到补风调节气阀 8 ；单元控制器15输出端C连接到回风电控气阀13。所述的烟丝速度测量仪18上的速度传感器采用微波多普勒速度传感器或激光多普勒速度传感器，采用微波多普勒速度传感器时，其工作频率高于24GHz。
权利要求1.一种气力输送烟丝速度柔性控制装置，其特征是它包括安装在卷烟机集丝箱上的除尘管端口和除尘管之间的速度调节气阀、第一气体整流器、第一计算机、气体流量计、压力传感器、空气歧管、补风调节气阀、第二气体整流器、第二计算机、空气滤清器、除尘管弯管、回风电控气阀及安装在卷烟机集丝箱上的烟丝输送管端口和烟丝输送管道之间的第一烟丝输送管弯管、第二烟丝输送管弯管、烟丝速度测量仪；除尘管入口端连接速度调节气阀出口端，速度调节气阀入口端连接第一气体整流器出口端，第一计算机安装在第一气体整流器上，用于控制速度调节气阀；第一气体整流器入口端连接气体流量计出口端，气体流量计入口端连接空气歧管的直管出口端，空气歧管的直管入口端连接除尘管弯管出口端，空气歧管的歧管入口端连接补风调节气阀出口端，补风调节气阀入口端连接第二气体整流器出口端，第二气体整流器入口端连接空气滤清器出口端，空气滤清器入口端与大气相通；压力传感器连接在空气歧管的直管出口端附近，与空气歧管内部连通；第二计算机安装在第二气体整流器上，用于控制补风调节气阀；除尘管弯管入口端连接回风电控气阀出口端，回风电控气阀入口端连接卷烟机集丝箱上的除尘管端口；卷烟机集丝箱上的烟丝输送管端口连接第一烟丝输送管弯管出口端，第一烟丝输送管弯管入口端连接第二烟丝输送管弯管出口端，第二烟丝输送管弯管入口端连接烟丝速度测量仪出口端，烟丝速度测量仪入口端连接到烟丝输送管道出口端，烟丝速度测量仪上的速度传感器应安装在最接近地面的底部，以便准确地测量在重力作用下沿输送管道底部滑动的烟丝密相集团流；单元控制器安放在卷烟机机台上，用来控制气力输送烟丝速度柔性控制装置正常工作；上述电气结构如下送丝开始信号和送丝停止信号送入单元控制器输入端A，烟丝速度测量仪输出端连接到单元控制器输入端B，气体流量计输出端连接到单元控制器输入端 C，压力传感器输出端连接到单元控制器输入端D ；单元控制器输出端A连接到第一计算机输入端，第一计算机输出端连接到速度调节气阀；单元控制器输出端B连接到第二计算机输入端，第二计算机输出端连接到补风调节气阀；单元控制器输出端C连接到回风电控气阀。
2.根据权利要求1所述的一种气力输送烟丝速度柔性控制装置，其特征是烟丝速度测量仪上的速度传感器采用微波多普勒速度传感器或激光多普勒速度传感器，采用微波多普勒速度传感器时，其工作频率高于24GHz。
专利摘要一种气力输送烟丝速度柔性控制装置，它包括安装在卷烟机集丝箱上的除尘管端口和除尘管之间的速度调节气阀、第一气体整流器、第一计算机、气体流量计、压力传感器、空气歧管、补风调节气阀、第二气体整流器、第二计算机、空气滤清器、除尘管弯管、回风电控气阀及安装在卷烟机集丝箱上的烟丝输送管端口和烟丝输送管道之间的第一烟丝输送管弯管、第二烟丝输送管弯管、烟丝速度测量仪。工作时，采用软启动方式启动烟丝气力输送系统以减少启动时的烟丝造碎率。在卷烟机送丝过程的间歇期和停止工作期间，通过模拟送丝工况控制补风调节气阀补风，大大降低了因卷烟机送丝过程的间隙性、随机性和临时停机等导致的烟丝气力输送系统中的压力波动。
文档编号B65G53/58GK202222420SQ20112033380
公开日2012年5月23日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者胡海洋 申请人:衡阳中微科技开发有限公司