加料滚筒设备料液温度波动的研究和解决方法

杨知义、郎剑、龚苏华

红塔烟草（集团）有限责任公司  云南大理市，671000

摘 要：为了解决烟草生产过程中加料工序料液温度集中性差，偏移量大，精度低，料液温度波动较大，生产过程的后段温度易发生冲高的问题。从PLC 控制程序和控制方法着手，通过控制优化，对料液余量进行分段控制，同时结合实际料温情况，建立多种料温控制模式，保证不同料液余量与实际料温组合下的加热方式的匹配度，解决料温波动大的问题，提高加料工序糖料温度精度，稳定卷烟产品内在质量。

关键词：料液温度；控制模式；料液余量；分段控制；温度精度

0引言

滚筒加料工序是制丝卷烟生产过程中的关键工序，糖料的施加精度和烟叶（烟丝或梗丝）对糖料的吸收好坏是加料工序的关键指标，而料液温度的稳定性会直接影响糖料的施加精度和烟丝（烟丝或梗丝）对糖料的吸收。在生产过程中，每一批次的物料量和糖料量是基本固定的，糖料按一定比例均匀施加到物料上。随着生产的进行，糖料的剩余量会逐渐变少，料液温度也会随之变化。糖料温度较低时，蒸汽阀会打开对料罐进行加热，此时，如果糖料量较少，由于惯性的存在，会导致料液温度冲高，导致料液温度集中性差，偏移量大，精度低。针对这种情况，本文结合PLC控制程序设计了一种料液温度控制方法，这种控制方法对料液余量进行分段控制，同时结合实际料温情况，建立多种料温控制模式，保证不同料液余量与实际料温组合下的加热方式的匹配度，解决料液温度波动大、精度差的问题。

1存在的问题

制丝过程中传统的糖料温度控制方法是：给料液温度一个设定值，（比如63℃，工艺要求糖料工艺温度为63±3℃），当料液温度低于61℃时，PLC控制器通过编写的程序控制，控制空压气的电磁阀或阀岛打开，打开的空压气驱动气动角阀打开，控制蒸汽通断的气动角阀打开对糖料进行加热。当料液温度高于63℃，PLC控制器通过编写的程序控制，控制空压气的电磁阀或阀岛关闭，气动角阀也随之关闭，控制蒸汽通断的气动角阀关断，即停止对糖料进行加热。这种控制方式存在一个弊端，当糖料重量较小时，料液温度低于61℃时气动角阀打开对糖料进行加热，料液温度达到63℃时，气动角阀关闭，停止对糖料进行加热。这种加热方式，由于惯性及温度传感器的滞后性会使停止加热的糖料温度继续升高，超出工艺要求范围。并且，这种控制方式，会导致糖料的温度集中性差，偏移量大，精度低。加料工序料液温度波动较大，特别是生产过程的后段温度易发生冲高现象，不利于梗丝、叶片或叶丝品质的把控。

2 解决方案

2.1设计初步控制方案

结合PLC控制程序，设计一种料液温度控制方法，通过控制优化，对料液余量进行分段控制，同时结合实际料温情况，建立多种料温控制模式，保证不同料液余量与实际料温组合下的加热方式的匹配度，解决料温波动大的问题。料液温度控制方案流程图如图1所示。

图1 料液温度控制方案流程图

2.2根据控制方案量化控制值

以梗丝加料为例，具体的料温控制方案及实施如下：

（1）通过对料液温度的要求分析，根据料液筒所装的重量，将加料筒内的料液重量进行梯度划分，制定在不同的料液重量余量时，以不加热模式下进行的实际料温的控制，料液余量划分如表1所示。

料液余量g	实际料温T	加热模式
g≥110kg	T≥62.8	不加热
85≤g＜110kg	T≥62.7	不加热
60≤g＜85kg	T≥62.6	不加热
40≤g＜60kg	T≥62.55	不加热
30≤g＜40kg	T≥62.5	不加热
20≤g＜30kg	T≥62.45	不加热
8≤g＜20kg	T≥62.4	不加热
g＜8kg	T≥60.0	不加热

表1 不加热模式下不同料液余量对应得实际料温

（2）根据料筒内料液在预热阶段的升温要求，以及温度在设定值范围内的控制要求，制定在实际料温PV与设定料温SP（工艺标准料温中线值）不同差值关系下的加热模式，如表2所示。

SP-PV=y	加热模式（周期为30秒）
0.2＜y≤2.5	加热蒸汽阀开启6秒，关闭24秒
2.5＜y≤8	加热蒸汽阀开启10秒，关闭20秒
8＜y≤12	加热蒸汽阀开启15秒，关闭15秒
y＞12	加热蒸汽阀常开
y＜0	加热蒸汽阀常关

表2 实际料温PV与设定料温SP不同差值关系下的加热模式

2.3编写PLC控制程序

根据料液温度控制方法，编写和调试PLC控制程序，如图2所示为部分PLC控制程序。

图2 梗丝加料料液温度部分控制程序

3应用效果及结论

加料滚筒料液温度的控制方法实施后，经过一段时间的运行及观察，梗丝加料工序加料滚筒的料液温度稳定性较好，精度高，偏差小，料液温度无超出工艺指标要求范围，保证了不同料液余量与实际料温组合下的加热方式的匹配度，解决料温波动大的问题，提升了成品烟丝的内在品质。

本文针对烟草生产过程中加料工序料液温度集中性差，偏移量大，精度低，料液温度波动较大，生产过程的后段温度易发生冲高的情况，设计开发一种料液温度控制法法，对料液余量进行分段控制，同时结合实际料温情况，建立多种料温控制模式，保证不同料液余量与实际料温组合下的加热方式的匹配度，解决料温波动大的问题。提高加料工序糖料温度精度，提升卷烟产品内在质量。该控制方法和控制思路可以在叶片加料、叶丝加料等工序进行推广使用。

参考文献

[1] 丁钺宗.《烟机设备修理工（制丝）专业知识》[M].郑州：河南科学技术出版社,2013.4

[2]朱崇测.《烟叶制丝设备电气修理工（三至四级）专业知识》[M].郑州：河南科学技术出版社,2022.1