[实用新型]基于HT水分补偿的前馈和反馈的叶丝干燥控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及基于HT水分补偿的前馈和反馈的叶丝干燥控制系统。

背景技术

滚筒干燥是影响烟草在制品加工质量的关键加工过程，该热湿处理过程会对叶丝物理、化学和感官特性方面等产生较大影响。该过程工作原理为储叶柜出来具有一定含水率的烟叶经切丝后，按喂料机皮带秤设定的流量，在HT回潮机中经蒸汽喷射增温增湿后，进入滚筒烘丝机；滚筒烘丝机通过蒸汽加热的筒壁和热风为叶丝提供干燥热源，使出口叶丝达到卷烟工艺要求的适合卷制的水分，同时通过叶丝松散卷曲，使填充值增加。

烘后叶丝的水分及其稳定性是影响烟支卷制质量的关键物理指标。由于滚筒烘丝过程存在来料叶丝水分、流量波动等较多扰动因素，使出口叶丝达到规定的质量指标，并使所有产出叶丝的水分均匀一致，是烘丝工序控制系统设计的关键。目前烘丝工序水分控制以PID反馈控制为主，一般使用蒸汽回路控制，即对筒壁或热风换热器的蒸汽压力实施双闭环串级控制，通过调节筒壁或热风温度达到叶丝出口含水率的要求。烘丝机正常工作时，控制器根据检测的出口水分偏差输出调节信号，由执行机构改变气动薄膜阀开度调节加热蒸汽压力，以此调节筒壁或热风温度。为减小来料叶丝水分波动这些扰动对系统的影响，在反馈控制基础上，部分烘丝过程检测HT回潮机前来料叶丝水分、流量变化，并通过前馈的方式加到控制系统中，即根据叶丝来料流量和入口叶丝的水分和当前出口所需水分给定值计算出相应的去水量，并换算成所需的蒸汽压力，将此压力作为给定值。

目前的这种前馈-反馈控制方式，一定程度可提高控制系统对来料叶丝水分扰动的响应速度。然而对于来料叶丝水分波动，这种前馈方式主要靠改变干燥过程筒壁蒸汽压力等工艺参数来克服扰动，来料叶丝水分扰动较大时，筒壁温度、风温等工艺参数调节较大不利于产品内在质量的稳定；同时，该前馈控制是检测HT回潮机前来料叶丝水分、流量变化，而叶丝进入滚筒前还受HT回潮机增温增湿条件的影响，因此，前馈控制所采用的该点检测信号也不能准确反映进入滚筒干燥设备来料水分，影响控制精度。

实用新型内容

本实用新型提供了基于HT水分补偿的前馈和反馈的叶丝干燥控制系统，其目的是解决现有技术存在的不足，通过调节HT回潮机蒸汽流量，补偿HT前来料叶丝水分波动，以稳定滚筒入口叶丝水分，同时将滚筒入口前检测的叶丝水分通过前馈加入到滚筒干燥反馈控制系统中，该控制方式显著降低来料水分扰动对滚筒干燥过程的影响，保持干燥工艺参数稳定，提高产品质量稳定性。

基于HT水分补偿的前馈和反馈的叶丝干燥控制系统，包括控制器单元、两个气动执行器、两个水分仪、电子流量称、运算器及筒壁蒸汽压力传感器；

其中，控制器单元包括第一PID控制器、第二PID控制器及前馈补偿控制器，控制器单元、第二气动执行器、筒壁蒸汽压力调节阀及烘丝机滚筒依次相连，第二水分仪的输入端与烘丝机滚筒的出口相连，第二水分仪的输出端与控制器单元相连，筒壁蒸汽压力传感器设置于筒壁蒸汽压力调节阀出口，筒壁蒸汽压力传感器与控制器单元相连；

运算器、第一气动执行器、HT蒸汽流量调节阀、HT回潮机、第一水分仪及前馈补偿控制器依次相连；电子流量称设置在HT回潮机出口处，与前馈补偿控制器相连；第一水分仪与运算器相连；

所述运算器用于计算叶丝进入HT回潮机时的叶丝水分波动值。

所述第一水分仪和第二水分仪均为红外水分仪。

将实时采集HT回潮机出口处的叶丝水分X₁、叶丝流量M₁和叶丝出口水分第二给定值X₀₂作为前馈补偿控制器的输入量，计算脱水量Q=M₁(X₁-X₀₂)/(1-X₀₂)，额定脱水量Q_T=M₁(X₁-X₀₂)/(1-X₀₂)，ΔQ=Q-Q_T；由于烘丝系统在工作点附近为线性，前馈补偿控制器根据脱水量波动信号ΔQ）输出滚筒蒸汽压力第一给定值，即P₁=kΔQ，其中k为系数，通过测定单位脱水量的蒸汽压力变化值得到；

将烘丝机滚筒出口处叶丝水分X₂与烘丝机滚筒出口处叶丝水分第二给定值X₀₂的出口水分偏差ΔX₂作为第一PID控制器的输入量，第一PID控制器的输出量为叶丝蒸汽压力第二给定值；