一次潤(rùn)梗水份控制模式改進(jìn)

彭美富 丁照 彭波

摘 要：煙草制造企業(yè)梗線加工工藝的特殊性，決定了一次潤(rùn)梗工序在生產(chǎn)線上的特殊地位，尤其對(duì)切梗質(zhì)量起著決定性作用，對(duì)后續(xù)梗絲回潮及干燥工序的平穩(wěn)運(yùn)行起到制約作用。由于梗子來料水份的不確定性，影響了一次潤(rùn)梗出口水份的穩(wěn)定性，目前普遍采用的后饋PID自動(dòng)控制，難以達(dá)到理想效果，文章結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，經(jīng)過反復(fù)測(cè)試，采用前饋控制與后饋控制相結(jié)合的控制模式，提高了一次潤(rùn)梗出口水份的穩(wěn)定性，同時(shí)關(guān)注了貯梗對(duì)梗子水份的影響，較好地解決了梗處理過程中的工藝難題。對(duì)于采用類似加工工藝的制絲線有一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：一次潤(rùn)梗；前饋與后饋控制；出口水份穩(wěn)定性

1 背景及現(xiàn)狀

煙草行業(yè)生產(chǎn)制造企業(yè)目前對(duì)于煙梗的預(yù)處理主要有兩種方法，一是“一次潤(rùn)梗+貯?！保环N是“水洗梗+貯?！比鐖D1、圖2。

圖1 一次潤(rùn)梗及貯梗

圖2 水洗梗及貯梗

一次潤(rùn)梗工藝：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝路徑短，占地少，節(jié)能環(huán)保，但切梗前水分控制難度較大，影響切梗質(zhì)量。

水洗梗工藝：切梗前水分較穩(wěn)定，梗絲純潔度較高，但工藝過程較復(fù)雜、預(yù)處理時(shí)間較長(zhǎng)和設(shè)備占地面積大、能源消耗大，影響現(xiàn)場(chǎng)文明生產(chǎn)等問題。

我廠梗子預(yù)處理采用一次潤(rùn)梗工藝，二次潤(rùn)梗為HT（根據(jù)工藝要求未使用），梗絲處理采用SDT膨化設(shè)備。其工藝特點(diǎn)決定了一次潤(rùn)梗工序?qū)＞€水份控制的重要作用，一次潤(rùn)梗出口水份的穩(wěn)定性，影響了切梗質(zhì)量的穩(wěn)定性，以及后段工序梗絲回潮及SDT的運(yùn)行環(huán)境。如何提高一次潤(rùn)梗出口水份穩(wěn)定性一段時(shí)期內(nèi)成為制絲車間工藝控制難點(diǎn)。

現(xiàn)狀分析：

（1）梗子來料水分未知，預(yù)估11%為入口水分。

（2）出口水分儀（TM710）檢測(cè)水分誤差較大，因檢測(cè)的是梗子表面水分，其檢測(cè)精度與梗子潤(rùn)透情況直接相關(guān)，筆者曾走訪了多個(gè)采用一次潤(rùn)梗工藝的卷煙廠家，均有此共性問題，有的廠家甚至取消了此處水分控制，后來咨詢了美國(guó)MoistTech公司技術(shù)人員，也不建議在此處檢測(cè)水分，而是希望在貯梗柜之后。

（3）現(xiàn)有控制方法，電子皮帶秤控制煙梗流量，加蒸汽量采用手動(dòng)控制蒸汽壓力，出口水分后饋控制，通過調(diào)節(jié)加輔水量調(diào)整出口水分，出口溫度控制由排廢汽量手動(dòng)控制。

（4）存在的問題：

a.前期對(duì)梗子來料的水份進(jìn)行了抽檢，發(fā)現(xiàn)煙梗來料水份存在較大的波動(dòng)（10%-15%），按11%預(yù)設(shè)入口水分顯然不合理。

b.采用出口水分后饋控制，調(diào)整加輔水量，雖然能夠保證出口水分的基本穩(wěn)定，但由于檢測(cè)的是表面水份，不同來料水份經(jīng)貯梗后實(shí)際水份仍有較大偏差，比如同樣的加水量，切梗后水份相差2-3個(gè)點(diǎn)，或者同樣的出口水份（如35%），切梗后水份可以是33-36%。單一的后饋控制模式顯然存在缺陷。

2 改進(jìn)措施

改進(jìn)一次潤(rùn)梗出口水份控制模式：安裝水份儀，精確測(cè)量一次潤(rùn)梗入口水份，增加水份前饋控制功能，弱化后饋控制功能。

2.1 入口水份檢測(cè)

在一次潤(rùn)梗入口電子皮帶秤上安裝水份儀（TM710），接4-20MA輸出信號(hào)至模擬量輸入模塊，通過DP網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)至中央控制室，在WINCC界面上上顯示入口水份值，并制作趨勢(shì)圖，用于指導(dǎo)操作和數(shù)據(jù)分析。

2.2 增加前饋控制

加水總量=主水量+輔水量

加水量（主水）的計(jì)算

ProcessWater =

ProcessWaterCorrectiveFactor*TobFlowDelayed*（FinalMoisturePID.SP-

500105Moistur-MoistureDueToSteam）/（100-FinalMoisturePID.SP）

（1）以流量4000Kg/H，入口水份11為例：主水加水量=物料流量*主水修正因子*（出口水份設(shè)定-入口水分-蒸汽含水量）/（100-出口水份設(shè)定）=4000*0.92*（36-11-3）/（100-36）=1265Kg/H

（2）以流量4000Kg/H，入口水份14為例：主水加水量=物料流量*主水修正因子*（出口水份設(shè)定-入口水分-蒸汽含水量）/（100-出口水份設(shè)定）=4000*0.92*（36-14-3）/（100-36）=1092.5Kg/H

可見入口水份增加，自動(dòng)控制時(shí)，加水量會(huì)自動(dòng)減少。

2.3 弱化后饋控制，后饋控制主要是根據(jù)出口水份變化控制加輔水量

2.3.1 加水量（輔水）的計(jì)算

輔水加水量=主水加水量*（1-主加水比例）=1265*（1-60%）=506 Kg/H

2.3.2 減少輔水量變化

主要控制PID輸出值CV范圍，如下圖，輔水輸出參數(shù)為115Kg/H，那么輔水加水量設(shè)定值為SP±115Kg/H，出口水份比設(shè)定值低，則輔水在原基數(shù)上加CV值，否則在原基數(shù)上減CV值。

增加前饋控制功能后，調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)需弱化后饋控制功能，輔水的調(diào)整幅度應(yīng)減少。

原輔水加水量為（輔水加水量計(jì)算值±115Kg/H），以上例輔水計(jì)算值506計(jì)算，為391-621Kg/H。

現(xiàn)輔水加水量為（輔水加水量計(jì)算值±20Kg/H），以上例輔水計(jì)算值506計(jì)算，為486-526Kg/H。

2.4 一次潤(rùn)梗設(shè)備參數(shù)調(diào)整

2.4.1 加主水比例調(diào)整

原為0.92，現(xiàn)調(diào)整為0.6，因此前以將加輔水噴咀改為入口，其作用已與主水相近，為均衡加水量，減少因水網(wǎng)壓力變化帶來的波動(dòng)。作上述調(diào)整。

2.4.2 加輔水范圍調(diào)整，（如前）。

2.4.3 一次潤(rùn)梗出口水份儀進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定，原SPAN為1，ZERO為-8.5，經(jīng)靜態(tài)標(biāo)定和動(dòng)態(tài)標(biāo)定后改為SPAN為1.13 ，ZERO為-7.68。提高了檢測(cè)精度。無論是前饋控制還是后饋控制均要求出口水份檢測(cè)準(zhǔn)確。

3 效果跟蹤

3.1 改進(jìn)前后對(duì)比

從企業(yè)綜合管理信息平臺(tái)中導(dǎo)出梗絲加料回潮入口水分（即切梗后水份）單批次CPK值，如下表，自貯梗后至梗絲加料回潮入口工藝路徑上無水份調(diào)節(jié)設(shè)備，故可用梗絲加料回潮入口水分穩(wěn)定性反映出一次潤(rùn)梗出口水份的穩(wěn)定性。

3.2 反向證明：7月10日至15日因外審拆除水份儀采用原控制模式，DPK值下降明顯。現(xiàn)已將入口水分儀納入ISO9000體系，作為A類受控計(jì)量器具。

4 結(jié)束語(yǔ)

從2012年1月開始，切梗后梗絲水份DPK值提高0.3以上。這為后段設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，尤其是梗膨化設(shè)備SDT的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保障。

行業(yè)內(nèi)諸多煙廠制絲車間，采用一次潤(rùn)梗工藝，梗子來料水份不確定，出口水份控制較難，對(duì)水份控制模式進(jìn)行改進(jìn)，是一種有益的探索。

參考文獻(xiàn)

[1]《卷煙工藝規(guī)范》，國(guó)家煙草專賣局頒發(fā)，中央文獻(xiàn)出版社，2003.4.

[2]《西門子S7-300/400系統(tǒng)、維護(hù)與編程》（《A7111 SIMATIC S7 SYSTEM，SERVICE & PROGRAMMING》）

[3]聯(lián)合工房《PLCINUSE/900400程序》

作者簡(jiǎn)介：彭美富（1970，1-），男，籍貫：湖南衡山縣，學(xué)歷：本科，現(xiàn)職稱：工程師。