煙葉密集烘烤自動加煤系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中國煙草總公司重慶市煙草公司奉節(jié)煙草分公司 陳天才 肖鵬 張欽松 王振國 尹朝先

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 楊路超 王振鋒 丁攀

煙葉密集烘烤自動加煤系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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河南農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 楊路超 王振鋒 丁攀

在卷煙生產(chǎn)中，煙葉烘烤是烤煙生產(chǎn)中決定品質(zhì)好壞與產(chǎn)量高低的最后環(huán)節(jié)，也決定著煙農(nóng)收入。先進(jìn)的煙葉烘烤設(shè)備可以生產(chǎn)出質(zhì)量更好的煙葉，增產(chǎn)增收。但是，目前密集烤房烘烤設(shè)備自動化、智能化程度仍較低，許多環(huán)節(jié)還需人工操作，烘烤設(shè)備反應(yīng)慢、時(shí)效性差、易失控、溫濕度波動幅度大、能源利用率低、烘烤參數(shù)不穩(wěn)定，直接影響煙葉烤后質(zhì)量和減少勞動力、降低勞動強(qiáng)度，增加煙農(nóng)收入。研究將密集烤房的自動控制設(shè)備和自動加煤設(shè)備相結(jié)合，在保證烘烤工藝不變的情況下，實(shí)現(xiàn)各烘烤參數(shù)的自動調(diào)整，以達(dá)到提高烘烤質(zhì)量和減輕勞動強(qiáng)度的目的，對推進(jìn)煙葉烘烤現(xiàn)代化具有重要的意義。

一、自動加煤系統(tǒng)的組成

自動加煤系統(tǒng)包含加煤機(jī)械系統(tǒng)、密集烤房自動控制系統(tǒng)和助燃鼓風(fēng)系統(tǒng)，其中加煤機(jī)械系統(tǒng)包括煤斗、螺旋送煤器、帶減速器的電機(jī)、加熱爐燃燒室及灰渣收集小車等部分構(gòu)成；密集烤房自動控制系統(tǒng)是自動加煤機(jī)的“大腦”，是核心部分；助燃鼓風(fēng)系統(tǒng)主要由煙房專用鼓風(fēng)機(jī)、風(fēng)管及鼓風(fēng)器組成，設(shè)備示意圖如圖1所示。

圖1 設(shè)備示意圖

二、控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)最終是由烤煙煙農(nóng)直接使用的，這就要求控制系統(tǒng)必須價(jià)格低廉、操作簡便。

單片機(jī)技術(shù)已是目前常用的控制技術(shù)，該控制儀把模糊控制的方法與單片機(jī)控制技術(shù)相結(jié)合，可使控制儀的性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。目前，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，并且體積小，成本低，已經(jīng)在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用。為降低控制器的成本并減小體積，主控芯片（CPU）采用的是美國ATMEL公司的嵌入式單片機(jī)AT90S8535，其內(nèi)部具有8通道10位精度ADC，可滿足溫度轉(zhuǎn)換的精度要求，其內(nèi)部的8 k字節(jié)在線可編程FLASH、512字節(jié)SRAM及512字節(jié)在線可編程EEPROM可滿足編程調(diào)試的需要，32個可編程的I/O接口中除PA口用于A/D轉(zhuǎn)換外，其他I/O接口可接顯示電路、鍵盤輸入級預(yù)設(shè)置電路和電路執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電路等，一片40腳的DIP芯片可滿足設(shè)計(jì)要求，它具有達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)間短、穩(wěn)態(tài)溫度波動小、反應(yīng)靈敏、抗干擾能力強(qiáng)、節(jié)省電能等優(yōu)點(diǎn)。其控制框圖如圖2所示。

圖2 設(shè)備控制框圖

這種控制器是由KF-1型煙葉烤房溫濕度自控儀改進(jìn)而來的，不僅技術(shù)成熟、調(diào)試簡單，并且成本低，尤其適合目前我國廣大地區(qū)煙農(nóng)生產(chǎn)的需求，其控制過程為：助燃鼓風(fēng)系統(tǒng)負(fù)責(zé)煤燃燒室的給風(fēng)，需要增加火力升溫時(shí)，加大鼓風(fēng)機(jī)速度，增加進(jìn)風(fēng)量，同時(shí)加煤機(jī)進(jìn)行加煤量增加，反之降低鼓風(fēng)機(jī)速度甚至鼓風(fēng)機(jī)速度降為零，在這一過程時(shí)，加煤機(jī)較少加煤量，使得烤房內(nèi)溫度降低，后門用于調(diào)整烤房的濕度，濕度高時(shí)加大后門的開啟量，反之減少其開啟量甚至關(guān)閉，其控制主程序流程圖如圖3所示。

圖3 主程序控制流程圖

三、結(jié)論

將密集烤房的自動控制設(shè)備和自動加煤設(shè)備相結(jié)合，在保證烘烤工藝不變的情況下，實(shí)現(xiàn)各烘烤參數(shù)的自動調(diào)整。該系統(tǒng)是一種造價(jià)低廉，具有全自動、提高煙葉烘烤質(zhì)量、節(jié)約能源、釋放勞動力等特點(diǎn)的新型加煤設(shè)備。通過在重慶奉節(jié)桃園烘烤廠的試驗(yàn)，分析智能烤房加煤系統(tǒng)樣機(jī)的參數(shù)，穩(wěn)定性以及可靠性，經(jīng)過反復(fù)測試和改進(jìn)，使其能夠滿足煙葉烘烤全程自動加煤和清灰的要求，并配套相關(guān)技術(shù)進(jìn)行示范推廣，解決煙葉烘烤控溫難、加煤頻繁勞動強(qiáng)度大的問題，提高煙葉烘烤自動化控制和專業(yè)化服務(wù)水平。

中國煙草總公司重慶市公司科技計(jì)劃項(xiàng)目（KJC-XM-03-02）】-02