润叶加料工序含水率控制及相关算法研究

制丝生产线润叶加料工序在含水率控制过程中,采用传统的单闭环控制方式,仅凭操作人员的经验设定喷水量对物料进行加水,导致出口片烟含水率波动较大、控制失调,影响成品烟丝的内在质量.为此,采用带前馈-串级双闭环控制方式,对润叶加料工序的含水率控制及其控制算法进行了优化改进.该控制方式将来料含水率波动、加料比例、直喷蒸汽和温度等影响因素进行了精确的量化处理,并对其控制算法进行了改进完善,较好地解决了出口片烟含水率波动大的问题.实际运行效果表明,带前馈-串级控制系统是制丝生产过程中改善和提高片烟加工含水率稳定性的一种有效控制方案,改进后该工序点含水率控制合格率由原来的80％提高到99.8％以上,保证了成品烟丝质量.     

基于分段预测前馈与EWMA反馈整合的松散回潮加水控制系统

  目的  为解决松散回潮工序出口含水率控制精度低,质量波动大等问题。  方法  根据入口含水率的变化采用分段预测的方法对加水阀门进行前馈控制,根据出口含水率实际值与目标值的偏差采用指数加权移动平均法（Exponentially Weighted Moving Average,EWMA）进行反馈控制,建立前馈和反馈整合的加水控制模型,并采用自学习算法对模型进行自动优化设计。  结果  改进后出口含水率控制精度和质量稳定性显著提高,均值与目标值的偏差和过程标准差分别减少62.8%和16.1%,过程能力指数提高31%。  结论  该方法有效提高了该生产过程的质量控制水平。      

组合积分系统在烟草工艺过程中的应用

烟草工艺过程中采用常规的PID控制算法或人工智能方法等,不能对组合积分系统进行有效控制,控制精度低,烘丝出口含水率仅能控制在±0.5%范围内,抗干扰能力差.基于模型预测控制的基本原理,设计了烟草工艺过程中组合积分系统的新型控制算法,分析了该算法的传递函数及特点.新控制方案在烘丝含水率控制过程中的应用表明,可以将出口含水率控制在±0.3%范围内,提高了控制精度;当总脱水量发生变化产生干扰时,仍能保证出口含水率的稳定.     

基于“翠碧1号”品种烟叶典型力学特性的打叶复烤加工技术及应用

为解决"翠碧1号"品种烟叶在打叶复烤过程中存在大片率过高、复烤后片烟颜色转深明显等问题,分析了"翠碧1号"烟叶力学特性,确定了其典型力学特征,并根据其典型力学特征研究制定了打叶复烤加工技术。研究结果表明:(1)与其他品种烟叶相比,"翠碧1号"烟叶具有油分较充足(黏附力较大),韧性较强(拉力和穿透力较大)以及结构较为疏松(剪切力较小)的典型力学特性。(2)"翠碧1号"烟叶打叶复烤二润出口含水率不宜高于17.0%,复烤单区最高热风温度不宜超过75℃。(3)基于"翠碧1号"烟叶典型物理特性,建立了以"低含水率打叶、低强度复烤"为核心的"翠碧1号"品种烟叶打叶复烤加工技术:二次热风润叶方式由"水+蒸汽"调整为"蒸汽",二润出口含水率由18.5%调整为17.0%,片烟复烤段单区最高热风温度由75℃降至70℃,片烟复烤段各干燥区热风温度总和降低35℃。(4)在打叶经济效益基本稳定的基础上,"翠碧1号"烟叶打后片烟结构均匀性得到优化:上部和中部烟叶的大片率分别降低1.9百分点和2.4百分点;中片率分别提高1.3百分点和3.3百分点;碎片率分别降低0.2百分点和0.1百分点;出片率分别提高0.39百分点和0.04百分点;成品综合得率分别提高0.21百分点和0.58百分点。     

基于RBF-ARX模型的烘丝机出口含水率优化控制方法

烘丝机出口烟丝含水率采用PID算法以及前馈补偿等控制方案,各控制回路之间相对独立,协调性差,控制精度低,难以实现完全的闭环自动控制。采用RBF-ARX模型对烘丝过程动态特性进行建模,提出了一种基于模型预测的烘丝机出口含水率控制方法。根据生产过程及生产工艺模式,将烘丝过程分为干头、中间及干尾3个阶段分别采用基于模型的优化设定或预测控制方法进行控制,并综合考虑了筒温、排潮等工艺参数同时变化时对出口含水率的影响,以获得工艺参数的最佳配置。应用效果表明:①实现了烘丝过程的自动化控制,避免了在生产过程中人工干预。②头尾段出口含水率在设定值±0.5%内,中间段出口含水率在设定值±0.2%内且标准偏差≤0.10%,可快速抑制各种干扰引起的含水率波动。③头部干烟丝量小于来料流量的0.27%,尾部干烟丝量小于来料流量的0.28%,降低了烟丝浪费和造碎。基于模型预测控制方法能够获得比筒温和排潮独立调节模式更好的控制效果,满足了工业应用的要求。     

级联型PID系统在加料含水率控制上的应用

杭州卷烟厂CO2膨胀工艺制丝线加料含水率控制系统采用开环单PID控制模式,存在控制能力差、含水率波动较大、人为干预不及时、控制精度低等问题,为此设计了基于级联型PID控制模型的加料含水率自动控制系统.该系统采用延迟3 min后的润叶机出口含水率作为加料机入口含水率,用于调节加料入口含水率偏差;加料出口含水率作为PID级联回路控制,加料筒内部水流量作为PID控制主回路.应用结果表明,级联型PID控制系统实现了自动反馈调节功能,减小了含水率波动幅度;采用双反馈控制模式,增强了系统预判断能力和控制的实时性,基本消除了含水率控制的滞后性,提高了加料机出口烟叶含水率的控制能力.改进后含水率月合格率从83％提高到92％,提高了烟丝的工艺质量.     

复烤加料关键参数对片烟质量的影响

为探索打叶复烤过程中加料工艺对在制品片烟质量的影响因素,采用单因素试验,考察了加料比例、蒸汽阀门开度等参数对在制品片烟质量的影响,并对物理指标和感官质量进行了验证。结果表明:(1)加料机蒸汽阀门开度与片烟含水率、温度呈正相关关系,且影响较大;而加料比例对片烟含水率、温度影响较小。(2)加料过程中,加料机内的蒸汽阀门开度40%~60%较为合适。(3)复烤加料工艺处理后,在一定加料范围内,片烟含水率和温度较稳定,片烟皱缩、造碎不明显,感官质量与加料前相比变化不大。     

薄板烘丝机出口含水率稳定性控制方法研究

  目的  解决薄板烘丝机出口含水率控制精度较低、波动较大问题。  方法  采用滑窗法监测入口含水率的整体性波动并进行相应的准确控制,采用指数加权移动平均（Exponentially Weighted Moving Average,EWMA）法对出口含水率的波动及时调整,建立前馈和反馈相结合的出口含水率整合控制模型,并采用自学习算法对模型进行自动优化和修正。  结果  控制方法改进后,出口含水率控制精度显著提高,过程偏移量、标准差和极差分别降低50.0%、37.5%和14.3%,过程能力指数提高57.1%。  结论  基于滑窗预测和EWMA调整的薄板烘丝出口含水率稳定性控制方法能有效提升该工序的质量控制能力。      

复烤片烟烟包真空降温技术的应用

为有效降低打叶复烤后的片烟烟包温度,提高复烤片烟的仓贮醇化质量及色香味品质,进行了烟包在线真空快速降温处理试验。结果表明,采用在线真空降温可快速降低复烤后片烟的烟包温度,有效排除烟叶表面的游离水分,避免包芯内部发生烟叶霉变等现象,有利于降低仓贮损耗,改善烟叶的醇化品质,提高片烟贮存的安全性。来料含水率控制在12.5%~13.0%;真空降温时间7~10min,可使复烤片烟的包芯温度从40℃左右快速降至32℃以下,烟包内各点的含水率极差≤0.35%,同时可降低预压打包工序的造碎率。     

贝叶斯网在复烤润叶机加水控制系统中的应用

在复烤润叶机加水控制系统中,入口烟叶流量及其含水率的随机性以及润叶过程的不确定性,导致了难以应用变量间函数依赖关系实现对润后烟叶含水率精准的控制.鉴于贝叶斯网在袁示和处理随机变量概率依赖关系方面的优势,通过对复烤润叶机组成的分析建立起复烤润叶机加水控制贝叶斯网结构,定性描述了润后烟叶含水率及其影响变量之间的概率依赖关系;利用实时贝叶斯网参数学习算法,根据生产过程中实时采集的数据学习贝叶斯网参数,以定量表示这些随机变量之间的影响程度,从而实现可测变量对受控变量的实时推算.实测数据表明,使用贝叶斯网方法后,润后烟叶含水率的加工能力指数Cpk从0.371提高到2.799,润后烟叶含水率波动明显降低,标准差Sigma从1.512降低到0.236,有效提高了润后烟叶含水率的控制精度.