高精度加香系统在制丝线的应用

许雄文

（河南中烟工业有限责任公司漯河卷烟厂，河南 漯河 462003）

高精度加香系统在制丝线的应用

许雄文

（河南中烟工业有限责任公司漯河卷烟厂，河南 漯河 462003）

针对加香加料精度波动问题，从管道布置、流量计选型、加香泵选型、管接头设计、软件和程序设计等方面设计高精度加香系统，通过流量和温度闭环控制，实现集自动控制、集中操作、数据采集、故障分析诊断等一体的集控系统，加香批次计量精度稳定在0.35％以内，瞬时精度控制在0.5％以下。

高精度；加香系统；闭环控制；调节器

1 引言

加香加料装置是烟草制丝生产线上的一个重要设备，其作用是将香精、糖料或添加剂等料液按一定的配方比例以雾状喷射到烟草中，以达到消除烟草刺激性气味，改善烟草品质，提升卷烟品味的目的。

在工艺指标上，加香加料的精度是一个至关重要的指标。而在实际生产过程中，前级电子皮带秤的流量是经常发生变化的，存在波动现象，从而导致加香加料装置的流量也跟着波动，直接影响加香加料装置的控制精度。另外，料液回收过程中的积料、回收不干净等现象也严重影响加香加料装置的计量精度。如何控制和提高加香加料的精度一直是烟草厂家追求的目标。在长期的设计和生产实践中，我们发现以下措施可以控制和提高加香加料装置的精度。

2 高精度加香系统的设计

2.1合理的管道布置

通过流体力学仿真技术模拟料液在管路系统中的流动状态，我们发现管道布置不合理会带来料液雾化不及时、积料、重复计量或者少计量等严重影响加香加料精度的现象。因此，在布置管道时应注意以下几点：

（1）尽量缩短从加香加料装置到喷射口的距离，降低料液的损耗。（2）尽量缩短从预填充阀到喷嘴的距离，确保料液及时雾化。（3）流量计建议竖直安装。

（4）从流量计到预填充阀之间的管道应平直或稍微向上倾斜，保证管道内料液处于满管状态。

（5）从预填充阀到喷嘴之间的管道应平直或稍微向下倾斜，确保料液能顺畅流入喷嘴。

2.2 流量计的选型

根据加香加料装置的流量范围和流量计的最佳量程来选择流量计的型号，过大或过小都会影响加香加料装置的精度。

2.3 加料泵的选型

目前烟厂使用的加料泵有柱塞泵、隔膜泵、齿轮泵等，柱塞泵和隔膜泵因为本身的结构和工作原理所限，其料液都是间歇而不连续的，导致喷嘴处料液时有时无，严重影响了烟草的品质和加香加料装置的精度，因此建议选择压力-流量线性度较好的齿轮泵。

2.4 管径和管接头的选择

根据流量公式Q=A×C选择合适和经济的管径，然后根据管径选择合适的管接头。由于市场上的标准管接头和管径上存在一定的径向误差，在生产过程当中会有流量波动，在料液回收过程当中，在管接头和管道焊接处会有一定的料液残留，导致回收不干净，造成料液的浪费，影响加香加料装置的批次控制精度。因此建议管接头自行设计加工，与管径保持一致。

2.5 软件和程序的优化设计

从工作原理上可以看出，加香加料装置的流量是根据前级电子皮带秤的流量和配方比例计算得来的，如何保实现加香加料装置的实际流量实时跟踪配比流量？我们在软件上设置了一个PI调节器，通过调节PI调节器来调节齿轮泵的转速，使加香加料装置的实际流量Qc和配比流量Qm达到平衡，从而实现实时准确跟踪系统所要求的配比流量，保证加香加料装置的瞬时控制精度。另外，当生产结束后对管道内的残余料液进行回收时，我们在程序中设计了三级分段回收机制，即前次清吹过后停顿一段时间，让管壁上的残料积聚后再进行下次清吹，确保料液无残留，既提高了加香加料装置的批次控制精度，又减少了料液的损耗和浪费。

3 工作原理

3.1 流量闭环控制

在加香、加料滚筒前设有电子皮带秤，系统采集电子皮带秤的物料重量和带速，计算出实际流量Qn和累计流量Wn，在设定了加料比例Kp时，系统又运算出配比流量Qm= Kp* Qn，并按此配比流量通过变频器控制加香配比系统的齿轮泵的转速，将按此比例的糖料通过加料系统的喷嘴对实物进行配料，其实际的料量Qc由电磁流量计测出，当Qm≠Qc时，其误差通过PLC中的PID调节改变泵的转速，使Qm和Qc达到平衡，达到比例配料的目的。这样完成了加料系统的一个控制闭环。

3.2 温度闭环控制

当料液倒入加料罐内，此时由罐底部的测温仪表测出料液实际温度T1，如若T1低于设定温度T设，此时系统自动打开蒸汽加热，同时搅拌电机自动工作，当加热到T1=T设-8℃，此时自动关闭蒸汽阀门，但搅拌电机继续工作，达到料液温度自动控制闭环。8℃是根据加料罐加热效率（盘管圈数决定）、罐体体积和在现场实际生产状态（如实际装料量、料液本身的热效率等）来确定。

4 结论

高精度加香系统是可以集自动控制、集中操作、数据采集、故障分析诊断、动态流程显示、生产报表打印、联网功能为一体的集控系统，具有相当的先进性。加香批次计量精度稳定在0.35％以内，瞬时精度控制在0.5％以下，稳定了卷烟内在质量和风格。

[1]许雄文.加香加料管路系统管接头改进[J].广西：轻工科技，2014（10）.

[2]韩军，冯辉.双闭环比值控制系统应用实例[J].宁夏石油化工，2004.

[3]王晗，杨喜军.采用变PI调节器的数字APFC的分析与研究[J]《电力电子技术》，2011（01）.

许雄文（1970—），男，湖北天门人，高级技师，工程师，主要从事：制丝设备、工艺研究。