SH38型滚筒管板式烘丝机干头干尾控制模式

叶鸿宇

SH38型滚筒管板式烘丝机干头干尾控制模式

叶鸿宇

叶鸿宇1许 峰1张建中1刘建辉1王树香2

1.上海烟草集团有限责任公司天津卷烟厂；2.秦皇岛烟草机械有限责任公司

为减少SH38型滚筒管板式烘丝机干头、干尾重量，提高料头、料尾阶段叶丝干燥出口物料含水率的控制精度，采用分阶段逐步控制的方法将烘丝过程控制分为预热阶段Ⅰ、料头非稳态控制阶段Ⅱ、预测带料阶段Ⅲ、稳态干燥阶段Ⅳ和料尾控制阶段Ⅴ分别进行控制。增加了料头非稳态控制阶段Ⅱ、预测带料阶段Ⅲ和料尾控制阶段Ⅴ的控制程序和参数。应用效果表明，改进后杜绝了料头阶段出口物料含水率反弹超标的现象，SH38型滚筒管板式烘丝机干头控制方法改进后干头重量由32.4kg/批降低至3.3kg/批，干尾重量由25 kg/批降低至5.6kg/批。

1 薄板烘丝机的工作原理及减少干头的控制方式

SH38型滚筒管板式烘丝机主要采用对流和热传导相结合的方式，通过烟丝与热风、筒壁、炒板等的接触而降低烟丝含水率，同时提高烟丝的卷曲度和填充值，使烟丝各项指标满足工艺技术要求。在烘丝的初始阶段，控制程序无法根据烘丝后物料含水率的反馈及时进行PID调节，此时烘丝机筒内湿度相对较小，筒体热容较大，容易出现大量的干头。这部分干头在后续加工过程中造碎率较高，从而增加了卷烟原料消耗。

目前关于减少干头的控制方式主要有1.烘前烟丝增湿法，即在HT或烘丝机入口增设喷水装置，对烘丝头部烟丝进行短时、适量的喷水，通过补充水分来防止烟丝含水率过低。2.烘前烟丝攒料法，即适当延缓烘丝滚筒启动时间，增大烘丝前期的头部烟丝流量。3.烘后烟丝增湿法，即在烘丝机出料处对干烟丝喷加混合水汽。4.起始加速法，即通过提高滚筒转速或增设自动吹料装置，使烘丝头部烟丝在滚筒内的滞留时间缩短。5.气流增湿法，即通过降低排潮风量和向滚筒内注入饱和蒸汽的方法，增大其内部热气流的相对湿度。

由于各企业烘丝机型号和工艺参数不尽相同，采用的方式各有差异，当上述控制方式均存在一定得弊端，或对物料含水率控制较差，或对产品感官质量带来一定得负面影响。本文采用起始过程参数调整法，即通过对筒壁温度、热风温度和热风风门的合理控制，降低烘丝机对头、尾部烟丝的去湿能力，对降低干头、干尾量效果显著，且对产品质量无负面影响。

2 存在问题

SH38型滚筒管板式烘丝机为闭环控制模式，在正常生产阶段，根据烘丝后物料含水率的反馈采用PID调节，通过筒壁温度、热风温度以及排潮开度的微调实现对烟丝含水率进行控制；在料头阶段各应用厂家可以采用蒸汽补偿和改变筒体转速的方式对干头物料量进行相应的调节。而这两种手段均有一定的局限性，添加蒸汽对感官质量有一定的负面影响，且不利于物料含水率的控制，容易造成局部物料含水率超标的现象；而在一定范围内改变筒体转速对干头重量效果不明显，且对设备的机械性能要求较高，当筒体转速变化频繁时容易造成设备的磨损。

3 改进方法

1.起始阶段物料含水率控制程序改进

从预热到正式过料分别分为预热阶段（Ⅰ）、料头非稳态控制阶段（Ⅱ）、预测带料阶段（Ⅲ）、稳态干燥阶段（Ⅳ）四个阶段，采用分阶段逐步控制的方式对物料含水率进行调节。预热阶段采用低于配方温度ΔT对设备预热；当烟丝干燥工序前皮带秤有物料持续通过时间超过t0时，采用料头非稳态控制参数；当干燥出口物料含水率大于W1时采用预测带料阶段控制参数，延时t2后，进入稳态干燥阶段，启动筒体温度、热风温度以及排潮开度PID调节。控制图详见图1。

图1 叶丝干燥参数控制图

2.实现方式

配方干燥温度为T，筒体预热温度为T-ΔT。烟丝干燥前皮带秤物料持续通过时间为t0，当t0＜t1时，保持预热状态；当t0＞t1时，启动如下系列动作1.通过变频电机调节筒体转速为R0；2.通过预设程序控制薄膜阀开度，筒体温度采用T0/S步长程序升温；3.通过伺服气缸Φ1调节热风管道蒸汽喷嘴开度，调节热风湿度为H0；4.通过伺服气缸Φ2调配冷热风配比，从而调节热风温度为T0；5.通过伺服气缸Φ3调节热风风门开度为Kr0；6.通过伺服气缸Φ4调节排潮风门开度为Kp0。

干燥后水分仪检测烟丝含水率为W，当W＜W1时，保持上述系列动作。当W＞W1时，采用预测带料参数，滚筒转速R1、热风温度T1、热风风门Kr1和排潮风门开度Kp1，此时关闭热风管道蒸汽喷嘴。同时延时t2逐步进入稳态干燥阶段，根据干燥后水分仪反馈，启动筒体温度、热风温度以及排潮开度PID调节。

料尾控制阶段当烟丝干燥前皮带秤的读数为零且持续时间超过30S时，延时t2开启料尾控制程序，此时控制参数如下：滚筒转速为R2，热风温度为T2，热风湿度为H2，热风风门开度为Kr2，排潮风门开度为Kp2。

4 结论与改进效果

通过对起始阶段物料含水率控制方式的改进，有效降低了干头、干尾重量，同时杜绝了料头阶段存在物料含水率超上限的情况。改进前后烟丝含水率趋势对比见图2。

图2 改进前后烘丝机出口物料含水率趋势图

改进后料头持续时间由70S降低为51S，料尾由131S降低为92S；起始阶段物料含水率稳定时间由245S降低为171S，干头干尾（物料含水率＜10％）重量分别由32.4kg/批、25 kg/批降低至3.3kg/批和5.6kg/批。且杜绝了物料含水率反弹超标的现象。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.02.081