一种烟草气流干燥强度的控制方法及系统与流程

本发明涉及卷烟生产辅助技术领域，尤其涉及一种烟草气流干燥强度的控制方法及系统。

背景技术：

烟草气流干燥是烟草制丝工艺中的关键热加工工序。大量研究表明，制丝工艺流程中气流干燥是影响烟草制品物理化学和感官质量的十分关键的加工环节，且烟草制品质量特性的变化程度与该工序加工强度密切相关。随着一些卷烟品牌规模的快速增长，卷烟生产过程中越来越多地存在着多个不同的生产线生产同一牌号卷烟产品的情况。目前，不同加工点所使用的气流干燥设备，在生产能力、设备结构与控制方式等方面均存在较大的差异，如何准确表征烟草气流干燥机的加工强度以及如何保证该工序的均质化加工成为亟待解决的问题。另一方面，即使使用相同或近似的气流干燥设备，由于异地生产的环境气候条件、蒸汽介质条件等差异，也可能导致异线加工干燥后烟丝质量的差异。因此，准确表征烟草气流干燥的加工强度和实现烟草气流干燥过程的均质化加工，成为烟草制丝工艺中均质化生产的关键。

技术实现要素：

本发明提供一种烟草气流干燥强度的控制方法及系统，解决现有烟草气流干燥时存在不同加工点干燥后烟丝质量差异大，不能实现均质化加工的问题，能提高烟草制丝质量一致性，提高烟丝的品质。

为实现以上目的，本发明提供以下技术方案：

一种烟草气流干燥强度的控制方法，其特征在于，包括：

设置烟草气流干燥生产线的预期加工强度；

获取烟草物料气流干燥的出口温度、入口温度、热风风速和气流干燥段长度；

根据公式q＝(t-t0)+(lnl-lns)计算得到实际加工强度，其中q表示气流干燥机的加工强度；t表示气流干燥机的出口温度的平均值，t0表示气流干燥机的入口温度的平均值，l表示气流干燥段长度，s表示热风风速；

判断所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值是否小于设定阈值，如果否，则通过调节所述出口温度或所述热风风速，使所述差值小于所述设定阈值。

优选的，还包括：

通过调节气流干燥机的入口物料含水率来控制气流干燥热风温度，通过增大或减小所述入口物料含水率来调节所述热风温度，从而调整出料温度，进而调整物料的加工强度。

优选的，所述通过调节所述出口温度或所述热风风速，使所述差值小于所述设定阈值，包括：

如果所述实际加工强度小于所述预期加工强度，则提高气流干燥入口物料含水率，使所述热风温度提高，或降低所述热风风速；

如果所述实际加工强度大于所述预期加工强度，通过减小所述入口物料含水率来降低所述热风温度，或增大所述热风风速。

优选的，还包括：

设置出口物料含水率目标值，并建立气流干燥机的热风风速与出口物料含水率的pid控制模型，以使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，进而控制气流干燥机的加工强度。

优选的，所述使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，包括：

获取气流干燥机的出口物料含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口物料含水率的目标偏差值；

所述pid控制模型根据所述目标偏差值对所述热风风速进行控制，使所述出口物料含水率按所述目标值进行调节。

优选的，所述使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，还包括：

实时获取设定时间内的所述出口物料含水率和所述热风风速，并按时间关系进行拟合得到出口物料含水率与所述热风风速的拟合曲线；

根据所述拟合曲线对气流干燥的所述热风风速进行控制，使气流干燥的加工强度得到一致性控制。

本发明还提供一种烟草气流干燥强度的控制系统，包括：

第一设置单元，用于设置烟草气流干燥生产线的预期加工强度；

第一采集单元，用于获取烟草物料气流干燥的出口温度、入口温度、热风风速和气流干燥段长度；

计算单元，用于根据公式q＝(t-t0)+(lnl-lns)计算得到实际加工强度，其中q表示气流干燥机的加工强度；t表示气流干燥机的出口温度的平均值，t0表示气流干燥机的入口温度的平均值，l表示气流干燥段长度，s表示热风风速；

第一控制单元，用于判断所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值是否小于设定阈值，如果否，则通过调节所述出口温度或所述热风风速，使所述差值小于所述设定阈值。

优选的，还包括：

第二控制单元，用于通过调节气流干燥机的入口物料含水率来控制气流干燥热风温度，通过增大或减小所述入口物料含水率来调节所述热风温度，从而调整出料温度，进而调整物料的加工强度。

优选的，还包括：

pid控制单元，用于设置出口物料含水率目标值，并建立气流干燥机的热风风速与出口物料含水率的pid控制模型，以使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，进而控制气流干燥机的加工强度。

优选的，所述pid控制单元包括：

偏差值调节单元，用于获取气流干燥机的出口物料含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口物料含水率的目标偏差值；并由所述pid控制模型根据所述目标偏差值对所述热风风速进行控制，使所述出口物料含水率按所述目标值进行调节；

拟合曲线调节单元，用于实时获取设定时间内的所述出口物料含水率和所述热风风速，并按时间关系进行拟合得到出口物料含水率与所述热风风速的拟合曲线；

所述拟合曲线调节单元还根据所述拟合曲线对气流干燥的所述热风风速进行控制，使气流干燥的加工强度得到一致性控制。

本发明提供一种烟草气流干燥强度的控制方法及系统，通过设置期望烟草气流干燥生产线的预期加工强度，并采集烟草气流干燥物料入口及出口物料温度，计算平均值，测量并记录气流干燥段长度、热风风速，并以此数据为基础，计算气流干燥的实际加工强度，进而根据所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值来控制干燥强度。解决现有烟草气流干燥时存在不同加工点干燥后烟丝质量差异大，不能实现均质化加工的问题，能提高烟草制丝质量一致性，提高卷烟加工的一致性水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的具体实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明提供的一种烟草气流干燥强度的控制方法示意图；

图2是本发明提供的一种烟草气流干燥强度的控制流程图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

针对当前烟草气流干燥时存在不同加工点生产的烟丝质量差异大，不能实现均质化的问题。本发明提供一种烟草气流干燥强度的控制方法及系统，通过设置期望烟草气流干燥生产线的预期加工强度，并采集烟草气流干燥物料入口及出口物料温度，计算平均值，测量并记录气流干燥段长度、热风风速，并以此数据为基础，计算气流干燥的实际加工强度，进而根据所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值来控制干燥强度。解决现有烟草气流干燥时存在不同加工点干燥后烟丝质量差异大，不能实现均质化加工的问题，能提高烟草制丝质量一致性，提高卷烟加工的一致性水平。

如图1所示，一种烟草气流干燥强度的控制方法，其特征在于，包括：

s1：设置烟草气流干燥生产线的预期加工强度。

s2：获取烟草物料气流干燥的出口温度、入口温度、热风风速和气流干燥段长度。

s3：根据公式q＝(t-t0)+(lnl-lns)计算得到实际加工强度，其中q表示气流干燥机的加工强度；t表示气流干燥机的出口温度的平均值，t0表示气流干燥机的入口温度的平均值，l表示气流干燥段长度，s表示热风风速。

s4：判断所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值是否小于设定阈值，如果否，则通过调节所述出口温度或所述热风风速，使所述差值小于所述设定阈值。

具体地，采集烟草气流干燥物料入口及出口物料温度，计算平均值，测量并记录气流干燥段长度、热风风速，并以此数据为基础，计算确定原加工点气流干燥在制品加工强度。以该在制品加工强度指标的一致性控制为准则，检测并计算出另一生产线气流干燥设备在制品加工强度，改变异线气流干燥热风温度，调节其加工强度指标与原加工点无明显差异，从而获取一致性的加工条件。所述加工强度表达式为：q＝(t-t0)+(lnl-lns)。其中q表示干燥强度；t表示气流干燥出口烟丝温度平均值，单位℃；t0表示气流干燥入口烟丝温度平均值，单位℃；l表示气流干燥段长度，单位mm；s表示热风风速，单位m/min。方法综合考虑影响加工强度的温度和时间两种因素：烟叶的受热温度通过叶丝干燥机出、入口温度加以表征，避免了复杂的烟丝受热测试程序难以准确量化的问题；对物料停留时间利用干燥段长度、热风风速进行综合表征，避免了测试过程中产生的误差，同时对时间取自然对数，弱化了加工时间对加工强度的影响，更接近于其实际影响程度。

在一实施例中，如图2所示，烟草气流干燥异线加工强度一致性的具体调控步骤如下：

1.在原生产线按照既定的气流干燥加工参数进行正常生产，并采集烟草物料气流干燥出、入口的温度、热风温度、热风风速，测量气流干燥段长度。

2.通过上述的加工强度表达式计算获得烟草物料的实际加工强度q0。

3.将原生产线的加工参数除物料流量外直接移植到另一生产线。采用同样的检测方法，检测另一生产线气流干燥设备对在制品的加工强度q1。

4.比较|q1-q0|≤0.5。则表明另一生产线加工强度与原生产线加工强度相近，可以进行正常的生产。若|q1-q0|＞0.5，则需要通过调整另一生产线叶丝气流干燥机的入口物料含水率等加工参数对物料的加工强度进行及时调控。

5.当需要调整另一生产线加工参数时，优先考虑调节气流干燥机的入口物料含水率来调节气流干燥热风温度，一定幅度调整物料的加工强度q1。

6.通过以上调节方法，将另一生产线调整后的加工参数作为该线气流干燥设备的质量一致性加工的条件。

如图1所示，该方法还包括：

s5：通过调节气流干燥机的入口物料含水率来控制气流干燥热风温度，通过增大或减小所述入口物料含水率来调节所述热风温度，从而调整出料温度，进而调整物料的加工强度。

进一步，所述通过调节所述出口温度或所述热风风速，使所述差值小于所述设定阈值，包括：如果所述实际加工强度小于所述预期加工强度，则提高气流干燥入口物料含水率，使所述热风温度提高，或降低所述热风风速；如果所述实际加工强度大于所述预期加工强度，通过减小所述入口物料含水率来降低所述热风温度，或增大所述热风风速。

在实际应用中，当另一生产线加工强度低于原生产线时，在保证设备正常稳定工作的范围内通过增大气流干燥机的入口物料含水率提高热风温度。当另一生产线加工强度高于原生产线时，在保证设备正常稳定工作的范围内通过降低气流干燥机的入口物料含水率降低热风温度。

如图1所示，该方法还包括：

s6：设置出口物料含水率目标值，并建立气流干燥机的热风风速与出口物料含水率的pid控制模型，以使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，进而控制气流干燥机的加工强度。

进一步，所述使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，包括：

s61：获取气流干燥机的出口物料含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口物料含水率的目标偏差值。

s62：所述pid控制模型根据所述目标偏差值对所述热风风速进行控制，使所述出口物料含水率按所述目标值进行调节。

更进一步，所述使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，还包括：

s63：实时获取设定时间内的所述出口物料含水率和所述热风风速，并按时间关系进行拟合得到出口物料含水率与所述热风风速的拟合曲线；

s64：根据所述拟合曲线对气流干燥的所述热风风速进行控制，使气流干燥的加工强度得到一致性控制。

可见，本发明提供一种烟草气流干燥强度的控制方法，通过设置期望烟草气流干燥生产线的预期加工强度，并采集烟草气流干燥物料入口及出口物料温度，计算平均值，测量并记录气流干燥段长度、热风风速，并以此数据为基础，计算气流干燥的实际加工强度，进而根据所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值来控制干燥强度。解决现有烟草气流干燥时存在不同加工点干燥后烟丝质量差异大，不能实现均质化加工的问题，能提高烟草制丝质量一致性，提高烟丝的品质水平。

相应地，本发明还提供一种烟草气流干燥强度的控制系统，包括：第一设置单元，用于设置烟草气流干燥生产线的预期加工强度。第一采集单元，用于获取烟草物料气流干燥的出口温度、入口温度、热风风速和气流干燥段长度。计算单元，用于根据公式q＝(t-t0)+(lnl-lns)计算得到实际加工强度，其中q表示气流干燥机的加工强度；t表示气流干燥机的出口温度的平均值，t0表示气流干燥机的入口温度的平均值，l表示气流干燥段长度，s表示热风风速。第一控制单元，用于判断所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值是否小于设定阈值，如果否，则通过调节所述出口温度或所述热风风速，使所述差值小于所述设定阈值。

该系统还包括：第二控制单元，用于通过调节气流干燥机的入口物料含水率来控制气流干燥热风温度，通过增大或减小所述入口物料含水率来调节所述热风温度，从而调整出料温度，进而调整物料的加工强度。

该系统还包括：pid控制单元，用于设置出口物料含水率目标值，并建立气流干燥机的热风风速与出口物料含水率的pid控制模型，以使所述热风风速跟随所述出口物料含水率目标值进行调节，进而控制气流干燥机的加工强度。

进一步，所述pid控制单元包括：偏差值调节单元，用于获取气流干燥机的出口物料含水率的实测值，并根据所述目标值和所述实测值得到出口物料含水率的目标偏差值；并由所述pid控制模型根据所述目标偏差值对所述热风风速进行控制，使所述出口物料含水率按所述目标值进行调节。拟合曲线调节单元，用于实时获取设定时间内的所述出口物料含水率和所述热风风速，并按时间关系进行拟合得到出口物料含水率与所述热风风速的拟合曲线。所述拟合曲线调节单元还根据所述拟合曲线对气流干燥的所述热风风速进行控制，使气流干燥的加工强度得到一致性控制。

本发明提供一种烟草气流干燥强度的控制系统，通过设置期望烟草气流干燥生产线的预期加工强度，并采集烟草气流干燥物料入口及出口物料温度，计算平均值，测量并记录气流干燥段长度、热风风速，并以此数据为基础，计算气流干燥的实际加工强度，进而根据所述实际加工强度与所述预期加工强度的差值来控制干燥强度。解决现有烟草气流干燥时存在不同加工点干燥后烟丝质量差异大，不能实现均质化加工的问题，能提高烟草制丝质量一致性，提高烟丝的品质。

以上依据图示所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

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