一种宽范围调节烟叶含水率、温度的控制方法

江西中烟工业有限责任公司井冈山卷烟厂 曾海苓东华大学 范瑞兆

一种宽范围调节烟叶含水率、温度的控制方法

江西中烟工业有限责任公司井冈山卷烟厂 曾海苓
东华大学 范瑞兆

在烟草复烤、制丝生产过程中，对烟叶的含水率、温度的控制要求较高，而其生产环境因空间大，尤其在生产过程中使用、排放大量蒸汽和水，造成室内环境的不可控。针对现有技术存在解决问题单一性、投资成本大等缺点，以及烟叶加工工艺稳定性不高的情况，通过一种基于调节烟叶含水率、温度的在线控制方法，来使烟叶复烤、制丝生产过程中达到烟叶温度可控范围为40℃～70℃，控制精度±3℃，烟叶含水率最大可调增5%，最大可调减3%，控制精度±1%的要求。

烟叶；含水率；温度；可控范围

1　引言

烟草复烤、制丝生产的过程，对烟叶的含水率、温度的控制要求较高，而其生产环境因空间大，尤其在生产过程中使用、排放大量蒸汽和水，造成室内环境的不可控。对一些需加工在该环境暴露时间较长的烟叶的工序，就存在前工序烟叶含水率、温度的不确定性，在加工过程是很难得到有效控制[1]。目前，通常采用的处理方法有增加一台加温加湿机，或将前工序的烟叶储存在一个封闭的恒温恒湿的空间，前者存在仅适量提高烟叶含水率、温度的单一性的缺陷，如处理加工前工序因环境造成含水率偏高的烟叶，则显然不适合，加之因增温增湿环节仅采取开环控制，还存在烟叶含水率、温度的可控性差，难以满足实际生产工艺需求；后者却因增加烟叶储存、环境温湿度控制等相关设备设施，还要在生产现场另外隔离一个封闭空间，对现场物流带来不便，于此而造成的投资也较大。

2　解决思路与方法

本文通过基于调节烟叶含水率、温度的在线控制方法，来解决现有技术存在缺点、烟叶加工工艺有待进一步提高稳定性等问题。

（1）含水率控制

烟叶含水率控制回路由在线水分仪、加水流量计、加水阀等构成闭环控制（如图1所示）。根据在线工艺设定的烟叶含水率，在生产期间当实测烟叶含水率与设定值出现偏差时，控制系统通过加水量的反馈值实行PID调节加水阀门来确保烟叶实际含水率符合工艺设定值[2]。

图1 烟叶含水率PID循环控制示意图

基于调增烟叶含水率的控制，由蒸汽与水喷射装置、加水流量计、热风管路增湿补偿装置等构成多阶梯的增湿途径。以干燥热风为介质，调节热风电机频率、排潮阀门开度，实现筒内热风流通量可调，达到烟叶含水率下调效果。通过本方法使烟叶含水率最大可调增5%，最大可调减3%。

（2）温度控制

烟叶温度控制回路由温度检测传感器、热风散热器、蒸汽阀等构成闭环控制（如图2所示）。根据在线工艺设定的烟叶温度，在生产期间当实测温度与设定值出现偏差时，控制系统通过PID调节蒸汽阀门来确保烟叶实际温度符合工艺设定值[3]。

图2 烟叶温度PID循环控制示意图

基于烟叶温度控制的热风系统由热风风机、热风散热器、温度检测传感器、增湿补偿装置以及风管等构成，其中用于为散热器提供热能的蒸汽管路装设可调节的减压阀，增湿补偿装置的蒸汽管路装设阀门定位装置[4]。通过本方法使烟叶温度可控范围为40℃～80℃。

为达到上述要求，热风风量与温度、排潮量、蒸汽加湿、水汽混合喷射增湿等根据生产工艺需求可调。

3　技术方案

技术方案如下：利用散热器对筒内循环风加热，调节烟叶含水率和温度，辅于风道蒸汽补偿，改善筒内温湿度，进一步适当调整烟叶对水的吸附性。在烟叶含水率远低于工艺要求时，可同时启用蒸汽喷射或水汽喷射增湿，以确保烟叶含水率、温度符合生产工艺要求[5]。

具体步骤和操作规范如下：

（1）设备主要构成：旋转筒体及其前后室、热风系统、蒸汽调节系统、加水系统、烟叶含水率、温度检测装置及电气控制系统（如图3所示）。其中热风系统包括蒸汽散热器、风机（变频或加装风门可调）、蒸汽补偿装置、温度检测装置、排潮风机、风管等；蒸汽调节系统包括蒸汽过滤器、减压阀、蒸汽阀门定位装置、疏水阀、蒸汽管道等；加水系统包括水过滤器、加水流量计、加水阀门定位装置、喷嘴及相应管路等（如图4、5所示）。

图3 设备构成图

图4 蒸汽调节系统示意图

图5 加水系统示意图

（2）投料生产前，检查空压气、蒸汽、水压等工艺条件，需满足如下要求：空压气≥0.4MPa，蒸汽≥0.6 MPa，水压≥0.3MPa。再进入预热模式，自动开启旋转筒体、蒸汽散热器、热风循环风机、排潮风机，按预热设定温度自动调节蒸汽阀门，以保证筒内均匀加热，预热时间约15～20分钟即可投料生产。

（3）在烟叶流经设备出口的水分在线检测仪、温度监测装置时，将烟叶含水率、温度反馈至控制系统，控制系统自动视如下情况进行处理（见表1）。

表1 控制方法及措施

（4）生产结束后，关闭所有蒸汽阀门，旋转筒体、热风风机和排潮风机持续运行，持续时间约10～15分钟，确保筒体均匀冷却不变形。

4　应用效果

通过实际应用所收集的数据，可以发现本方法在烟叶含水率、温度在线控制的过程中取得了较好的效果。

（1）测试验证一

一批在线中转烟叶，经实测该批烟叶含水率为22.8%～23.4%，温度为29℃～30℃（与室温接近），与工艺要求（含水率20.5±0.5%，温度45±5℃）相比较，烟叶含水率要明显高于工艺要求指标，而烟叶温度则相差不大，系统自动采用表1中的序号4、6相结合，即调大排潮风门、热风风机频率或风门，在烟叶含水率达到工艺要求时，烟叶温度略有偏高（约55℃），再适量调减进入散热器蒸汽的阀位。经约10分钟，烟叶含水率、温度达到工艺要求。

（2）测试验证二

一批在线中转烟叶，经实测该批烟叶含水率为18.4%～18.8%，温度为8℃～10℃（与室温接近），与工艺要求（含水率20.5±0.5%，温度45±5℃）存在较大差距，烟叶含水率低于工艺要求指标，而烟叶温度远低于要求，系统自动采用表1中的序号1、2相结合，即在预热约20分钟后，投料后先开启风管蒸汽补偿，系统以实测烟叶温度与设定值作PID闭环控制循环，直至烟叶温度符合工艺要求；同时开启汽水喷射，系统将加水量与烟叶实测含水率反馈作PID闭环循环控制，直至烟叶含水率达到工艺要求。经约7分钟，烟叶含水率、温度达到工艺要求。

5　结束语

通过实际应用与比较，发现本方法与现有技术相比具有如下优点和效果：

（1）本方法从烟草行业复烤、制丝生产技术现状出发，利用热风对烟叶进行适当的干燥、增湿，并实现PID调节闭环控制，克服现有技术的增温增湿的单一性和可控性差等缺点，并且可免除在生产现场另隔出一个恒温恒湿的封闭空间，减少投资。

（2）本方法对烟叶含水率、温度的控制可调范围广，调节快速、反应灵敏，对烟草加工工艺变化的适应能力较强，在烟草工业生产技术领域里具有较大的推广意义。

[1] 崔升, 韦小玲. 烘丝工艺参数对烟丝加工质量的影响[J]. 南方农业学报, 2014, 45(12): 2248 - 2252.

[2] 郭奔, 朱辉平, 李汉莹. 等级联型PID系统在加料含水率控制上的应用[J].烟草科技, 2011(12): 20 - 22.

[3] 方平, 张晓力. 烟叶烤房温湿度自动控制仪的设计[J]. 电子技术应用, 2004, 30(7): 32 - 34.

[4] 邱望标, 李超, 李雪梅. 基于PID控制的烟草烘丝机温度控制系统研究[J].安徽农业科学, 2009, 37(26): 12708 - 12709.

[5] 梁魏峰. 烘丝控制模式的建立与实现[J]. 烟草科技, 2003(2): 16 - 17.

LG电子俄罗斯数据中心采用台达模块化UPS提供电源保障

台达电子近期为LG电子位于俄罗斯莫斯科的工厂提供了台达DPH 系列 75 kVA不间断电源系统（UPS），应用于其新服务器机房，提供可靠的电源供应和电源保护。

随着业务的发展，LG电子俄罗斯工厂开始了设施扩充计划，包含原厂区的扩充及新建筑的兴建。搭配新建筑中的机房基础设施，该公司的信息科技部门经过对多款UPS的甄选之后，决定选用台达模块化UPS—DPH 系列75kVA，用于确保其关键业务的持续运行并拥有良好的随需扩容能力。

DPH系列UPS除具有台达不间断电源产品一贯的高可靠性、优异效能和卓越整机效率外，更具有（N+X）容错设计，可通过内置控制机制来达成电源模块的自动冗余。分布控制逻辑让系统在某个电源模块故障的情况下，能够自动同步并自动切换到备份模块，确保UPS持续运行。其关键零组件和模块的热插拔功能可提高UPS系统的可维护性，从而降低MTTR至趋近于零，并保证数据中心有最长的正常运作时间和最佳可用性。

DPH系列UPS专为垂直和水平扩展无缝式扩充性而设计。标准19英寸机架可从 25kW扩充到75/150/200kW，所以DPH系列UPS能因应高灵活性的数据中心成长，并提供“随需扩容”的好处，避免在数据中心营运的初期过度投入。在获得极致可用性的同时，DPH在供电效率上也维持优异表现。其优异的全额定功率和领先业界的AC-AC效率 （30%轻负载时可达到95%，50%负载时可达96% ） 使客户能够大幅节省能源成本。

LG电子俄罗斯工厂的信息部门主管Sergey Sapunov表示：“台达DPH系列75kVA UPS为厂内的新数据中心提供可靠的电源供应和电源保护。DPH解决方案让我们能免除不必要的成本，并能提供全额定功率的电力；同时DPH模块化的设计，可以随需扩容的特性为后续扩充提供了绝佳的方案。因此我们能达到新建筑的营运要求并节省数据中心占用的空间。”

A Wide-Range Control Method for Tobacco Moisture Content and Temperature Adjusting

In tobacco re-drying and silk production, there are strict requirements for the moisture content of tobacco leaves and temperature control. However, due to the large space and the large amount of steam and water involved in the production process, the indoor environment is uncontrollable. Existing technologies to address these problems often suffer from unicity and large investment cost. Moreover, the situation of the tobacco production process lacks high stability. In this paper, an online control method base on regulating tobacco moisture content and temperature is proposed. in this way, the following control target is achieved in tobacco re-drying and silk production: tobacco leaf temperature within 40-70℃ with control accuracy +/-3℃, tobacco moisture content within 5%～-3% with control accuracy +/-1%.

Tobacco leaf; Moisture content; Temperature; Controllable range

曾海苓（1971-），男，江西吉安人，工程师，硕士，现就职于江西中烟工业有限责任公司井冈山卷烟厂，主要研究方向为软件工程。