一次润梗水份控制模式改进

摘 要：烟草制造企业梗线加工工艺的特殊性，决定了一次润梗工序在生产线上的特殊地位，尤其对切梗质量起着决定性作用，对后续梗丝回潮及干燥工序的平稳运行起到制约作用。由于梗子来料水份的不确定性，影响了一次润梗出口水份的稳定性，目前普遍采用的后馈PID自动控制，难以达到理想效果，文章结合生产实际情况，经过反复测试，采用前馈控制与后馈控制相结合的控制模式，提高了一次润梗出口水份的稳定性，同时关注了贮梗对梗子水份的影响，较好地解决了梗处理过程中的工艺难题。对于采用类似加工工艺的制丝线有一定借鉴意义。

关键词：一次润梗；前馈与后馈控制；出口水份稳定性

1 背景及现状

烟草行业生产制造企业目前对于烟梗的预处理主要有两种方法，一是“一次润梗+贮梗”，一种是“水洗梗+贮梗”如图1、图2。

图1 一次润梗及贮梗

图2 水洗梗及贮梗

一次润梗工艺：结构简单，工艺路径短，占地少，节能环保，但切梗前水分控制难度较大，影响切梗质量。

水洗梗工艺：切梗前水分较稳定，梗丝纯洁度较高，但工艺过程较复杂、预处理时间较长和设备占地面积大、能源消耗大，影响现场文明生产等问题。

我厂梗子预处理采用一次润梗工艺，二次润梗为HT（根据工艺要求未使用），梗丝处理采用SDT膨化设备。其工艺特点决定了一次润梗工序对梗线水份控制的重要作用，一次润梗出口水份的稳定性，影响了切梗质量的稳定性，以及后段工序梗丝回潮及SDT的运行环境。如何提高一次润梗出口水份稳定性一段时期内成为制丝车间工艺控制难点。

现状分析：

（1）梗子来料水分未知，预估11%为入口水分。

（2）出口水分仪（TM710）检测水分误差较大，因检测的是梗子表面水分，其检测精度与梗子润透情况直接相关，笔者曾走访了多个采用一次润梗工艺的卷烟厂家，均有此共性问题，有的厂家甚至取消了此处水分控制，后来咨询了美国MoistTech公司技术人员，也不建议在此处检测水分，而是希望在贮梗柜之后。

（3）现有控制方法，电子皮带秤控制烟梗流量，加蒸汽量采用手动控制蒸汽压力，出口水分后馈控制，通过调节加辅水量调整出口水分，出口温度控制由排废汽量手动控制。

（4）存在的问题：

a.前期对梗子来料的水份进行了抽检，发现烟梗来料水份存在较大的波动（10%-15%），按11%预设入口水分显然不合理。

b.采用出口水分后馈控制，调整加辅水量，虽然能够保证出口水分的基本稳定，但由于检测的是表面水份，不同来料水份经贮梗后实际水份仍有较大偏差，比如同样的加水量，切梗后水份相差2-3个点，或者同样的出口水份（如35%），切梗后水份可以是33-36%。单一的后馈控制模式显然存在缺陷。

2 改进措施

改进一次润梗出口水份控制模式：安装水份仪，精确测量一次润梗入口水份，增加水份前馈控制功能，弱化后馈控制功能。

2.1 入口水份检测

在一次润梗入口电子皮带秤上安装水份仪（TM710），接4-20MA输出信号至模拟量输入模块，通过DP网络上传数据至中央控制室，在WINCC界面上上显示入口水份值，并制作趋势图，用于指导操作和数据分析。

2.2 增加前馈控制

加水总量=主水量+辅水量

加水量（主水）的计算

ProcessWater =

ProcessWaterCorrectiveFactor*TobFlowDelayed*（FinalMoisturePID.SP-

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

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

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

可见入口水份增加，自动控制时，加水量会自动减少。

2.3 弱化后馈控制，后馈控制主要是根据出口水份变化控制加辅水量

2.3.1 加水量（辅水）的计算

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

2.3.2 减少辅水量变化

主要控制PID输出值CV范围，如下图，辅水输出参数为115Kg/H，那么辅水加水量设定值为SP±115Kg/H，出口水份比设定值低，则辅水在原基数上加CV值，否则在原基数上减CV值。

增加前馈控制功能后，调试过程中发现需弱化后馈控制功能，辅水的调整幅度应减少。

原辅水加水量为（辅水加水量计算值±115Kg/H），以上例辅水计算值506计算，为391-621Kg/H。

现辅水加水量为（辅水加水量计算值±20Kg/H），以上例辅水计算值506计算，为486-526Kg/H。

2.4 一次润梗设备参数调整

2.4.1 加主水比例调整

原为0.92，现调整为0.6，因此前以将加辅水喷咀改为入口，其作用已与主水相近，为均衡加水量，减少因水网压力变化带来的波动。作上述调整。

2.4.2 加辅水范围调整，（如前）。

2.4.3 一次润梗出口水份仪进行静态标定，原SPAN为1，ZERO为-8.5，经静态标定和动态标定后改为SPAN为1.13 ，ZERO为-7.68。提高了检测精度。无论是前馈控制还是后馈控制均要求出口水份检测准确。

3 效果跟踪

3.1 改进前后对比

从企业综合管理信息平台中导出梗丝加料回潮入口水分（即切梗后水份）单批次CPK值，如下表，自贮梗后至梗丝加料回潮入口工艺路径上无水份调节设备，故可用梗丝加料回潮入口水分稳定性反映出一次润梗出口水份的稳定性。

3.2 反向证明：7月10日至15日因外审拆除水份仪采用原控制模式，DPK值下降明显。现已将入口水分仪纳入ISO9000体系，作为A类受控计量器具。

4 结束语

从2012年1月开始，切梗后梗丝水份DPK值提高0.3以上。这为后段设备的稳定运行，尤其是梗膨化设备SDT的稳定运行提供了可靠保障。

行业内诸多烟厂制丝车间，采用一次润梗工艺，梗子来料水份不确定，出口水份控制较难，对水份控制模式进行改进，是一种有益的探索。

参考文献

[1]《卷烟工艺规范》，国家烟草专卖局颁发，中央文献出版社，2003.4.

[2]《西门子S7-300/400系统、维护与编程》（《A7111 SIMATIC S7 SYSTEM，SERVICE & PROGRAMMING》）

[3]联合工房《PLCINUSE/900400程序》

作者简介：彭美富（1970，1-），男，籍贯：湖南衡山县，学历：本科，现职称：工程师。