一种滚筒管板式烘丝机热风风量风门工作开度设置方法与流程

本发明属于烟草加工技术领域，具体涉及一种烟草加工过程中滚筒管板式烘丝机热风风量风门工作开度设置方法。

背景技术：

叶丝干燥是卷烟制丝加工过程重要工序，其工艺任务是去除烟丝中部分水分，使其含水率达到指定目标范围，满足后续烟丝贮存、加工等要求，同时改善其感官质量和物理特性。

滚筒管板式烘丝机是常用的一种叶丝干燥设备。根据现有品牌加工工艺要求，滚筒管板式烘丝机实际生产过程中以物料出口水分为目标，在保持筒体温度和热风温度稳定情况下，系统根据出口水分pid自动控制规则调节热风风量风门开度和排潮风门开度，实现物料出口水分控制在目标范围内。其中，热风风量控制系统由热风风机、热交换器、冷热配比调节风门板、冷热配比调节伺服气缸、风管、风量调节风门板、风量调节伺服气缸等组成。烘丝机安装调试时已调整风量调节伺服气缸行程与风量调节风门板位置的关系，即保证当风量调节伺服气缸行程为零时，风门板角度也为零，此时对应的热风风量风门开度为最小值0％；当风量调节伺服气缸行程为满量程时，风门板角度为90°，此时对应的热风风量风门开度为最大值100％。

在实践过程中，热风风量风门工作开度限定范围往往由调试人员根据其经验确定，如申请人的烘丝机热风风量风门工作开度就由调试人员设置为55％-100％。然而，影响烘丝机出口水分控制的参数较多，且参数间存在耦合关系。实际工作中发现，一旦各参数设置不恰当，将使得出口水分偏离设定值(目标值)很大。此时出口水分控制pid将会发出命令，使热风风量风门工作开度在整个限定范围内大幅度游走，以期将出口水分逼近设定值(目标值)。在此情况下，一旦风门工作开度限定范围设置不合理，工作开度在此范围内的大幅度调整将引起热风风量和热风温度的波动，最终又导致出口水分大幅度波动，且该现象并不是显而易见的，是只有当与出口水分控制有关的参数设置不合理时，恰巧引起出口水分偏离设定值很大时才出现。换句话说，当出口水分偏离设定值不是很大，这样风门开度调整幅度不大时是不会出现的，然而由于参数多且存在耦合关系，目前暂无较好的方法可以准确确定各参数值，基本根据操作人员经验而定，因此为了避免上述现象，有必要对风门工作开度的限定范围进行优化。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种滚筒管板式烘丝机热风风量风门工作开度设置方法，其根据热风温度为标准优化调节热风风量风门工作开度，得到更加合理的工作开度范围有效范围，可以有效降低由于风门工作开度限定范围设置不合理而导致实际工作开度在此范围内的大幅度调整将引起热风风量和热风温度的波动，最终又导致出口水分大幅度波动的情况发生概率。

本发明提供的一种滚筒管板式烘丝机热风风量风门工作开度设置方法，包括如下步骤：

s1：设定风门工作开度的有效范围中的初始最小值和初始最大值；

s2：将风门工作实际开度k设设定为初始最小值，并启动设备以及实时检测热风实际温度值；

s3：若热风实际温度值达到预设温度设定值，则按照预设△k间隔逐级递增风门工作实际开度k设，并实时检测每一次调节后的热风实际温度值得到热风实际温度最大值t实max(n)和最小值t实min(n)；

其中，若当前风门工作实际开度k设调节后的热风实际温度最大值t实max(n)和最小值t实min(n)的温度差小于或等于预设温度差△t，则将当前风门工作实际开度k设作为有效范围的最小值更新有效范围，预设温度差△t的取值范围为：[0.2℃-δ2,0.2℃+δ2]，δ2表示预设温度误差；

若不满足，响应于热风实际温度值再次达到所述预设温度设定值，再进行下一次调节；

所述风门工作实际开度k设的调节规律如下：

k设(n)＝k设(n-1)+△k，n为非零正整数，k设(n)表示第n次调节达到的风门工作实际开度k设，△k的取值范围为：[5％-δ1，5％+δ1]，δ1表示预设增量误差。

优选地，△k的取值5％。

优选地，所述初始最小值和初始最大值分别为50％，100％。

优选地，预设温度误差δ2的取值为：0.1。

优选地，预设增量误差δ1的取值为：2％。

有益效果

本发明是通过现场分析与观察研究发现基于烘丝机控制参数多且存在耦合关系，而参数设置不合理时，将存在风门实际开度在有效范围大幅度变化进而引发热风风量和热风温度的波动的现象，进而本发明采用间隔逐级递增风门工作实际开度，并以每次调节后的热风实际温度最大值t实max(n)和最小值t实min(n)的温度差为标准来判断当前的风门工作实际开度k设是否作为有效范围的最小值，进而对初始设置的开度有效范围进行了优化调整，该方式使开度有效范围更加合理，该有效范围内热风温度变化较为平稳，波动幅度降低，进而即使参数设置不合理，风门实际开度在重新设定的有效范围内变化时也不会导致热风温度的大幅波动，同时也降低了热风风量的大幅波动。

附图说明

图1是本发明提供的一种滚筒管板式烘丝机热风风量风门工作开度设置方法的流程示意图；

图2是本发明提供的仿真示意图，其中，虚线方框a中表示风门开度下限为60％时的仿真示意图，虚线方框b中表示风门开度下限为65％时的仿真示意图，曲线1表示烘丝机出口水，曲线2表示热风温度，曲线3表示预设温度设定值，曲线4表示风门实际开度。

图3是本发明提供的风门开度与热风风量的关系示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明做进一步的说明。

本发明实施例提供的一种滚筒管板式烘丝机热风风量风门工作开度设置方法，包括如下步骤：

s1：设定风门工作开度的有效范围中的初始最小值和初始最大值；本实施例中，初始最小值kmin＝50％和初始最大值kmax＝100％。

s2：将风门工作实际开度k设设定为初始最小值，并启动设备以及实时检测热风实际温度值t实，k设(0)＝kmin。其中，可以将风门工作开度控制由自动控制调节为手动控制，以便更加准确地控制风门工作实际开度。

s3：若热风实际温度值t实达到预设温度设定值t设，则按照预设△k间隔逐级递增风门工作实际开度k设，并实时检测每一次调节后的热风实际温度值t实得到热风实际温度最大值t实max(n)和最小值t实min(n)；

其中，若当前风门工作实际开度k设调节后的热风实际温度最大值t实max(n)和最小值t实min(n)的温度差△t(n)小于或等于预设温度差△t，(预设温度差△t公式为：△t(n)＝|t实max(n)-t实min(n)|，△t的取值范围为：[0.2℃-δ2,0.2℃+δ2]，δ2表示预设温度误差，本实施例中△t选为0.2℃)，则将当前风门工作实际开度k设作为有效范围的最小值更新有效范围；

若不满足，响应于热风实际温度值t实再次达到所述预设温度设定值t设，再进行下一次调节；

其中，风门工作实际开度k设的调节规律如下：

k设(n)＝k设(n-1)+△k，n为非零正整数，k设(n)表示第n次调节达到的风门工作实际开度k设，△k的取值范围为：[5％-δ1，5％+δ1]，δ1表示预设增量误差，本实施例中△k的取值5％。

本发明基于本实施例进行了仿真验证，数据如下，其中，预设温度设定值t设为115℃：

k设(1)＝55％，△t(1)＝|t实max(1)-t实min(1)|＝|115.1-114.6|＝0.5；

k设(2)＝60％，△t(2)＝|t实max(2)-t实min(2)|＝|114.8-114.0|＝0.8；

k设(3)＝65％，△t(3)＝|t实max(3)-t实min(3)|＝|115.0-114.8|＝0.2；

k设(4)＝70％，△t(4)＝|t实max(4)-t实min(4)|＝|115.1-114.9|＝0.1；

k设(5)＝75％，△t(5)＝|t实max(5)-t实min(5)|＝|115.0-115.0|＝0；

由于依据△t(n)＝|t实max(n)-t实min(n)|≤0.2℃选定k设(n)有效范围的最小值，从上述数据可知选择k设(3)＝65％为工作开度有效范围(限定范围)的最小值。

本发明利用上述方法在在生产过程中的实际效果如下：

某品牌生产时，来料流量、筒体转速、筒体温度、热风温度、出口水分均按工艺要求设定。未应用本发明时，风量风门有效工作开度设置为[60％-100％]，生产过程中热风温度和出口水分波动极大，热风温度标准偏差为0.385，极差为2.1℃，出口水分标准偏差为0.1。应用本发明后，风量风门有效工作开度设置为[65％-100％]，热风温度和出口水分控制均稳定，热风温度标准偏差为0.145，极差为0.8℃，出口水分标准偏差为0.07。如图2所示，开度的有效范围调节后，热风温度的变化幅度相较于调整之前更加平稳。

此外，通过实验数据分析可知，不同开度对应了不同热风分量，如下表1所示：

基于表1的数据绘制了以风门开度为横坐标、以热风风量为纵坐标绘制折线图，结果如图3所示，从折线图上可知风门开度与热风分量是呈正相关，但是并非线性相关，其存在一个风量变化陡变区，其风量变化陡变对应的风门开度区间大致为[30％-50％]，风量变化相对平稳对应的风门开度区间大致为[55％-100％]，本发明实施例中是以预设△k间隔逐级递增风门工作实际开度k设，且本发明优选设定的初始最小值kmin＝50％，其有效地避开了风量变化陡变区，进入的是风量变化相对平稳区，此外风门开度与热风分量是呈正相关，因此，热风分量不仅仅是处于平稳区且变化幅度还在进一步缩小过程中，更加平稳。

综上所述，使用本发明该方法调节风门开度后可以有效地降低热风温度以及热风分量的变化幅度。

需要强调的是，本发明所述的实例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明不限于具体实施方式中所述的实例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，不脱离本发明宗旨和范围的，不论是修改还是替换，同样属于本发明的保护范围。