KLD-1烘丝机的设备机构及控制原理

　　随着卷烟工艺技术的不断进步，卷烟加工过程的精细化、柔性化加工控制已经成为制丝线的发展进步的方向。薄板烘丝是一种传统的复合干燥方式，KLD-1滚筒式薄板烘丝机主要传热方式为热传导和热风，叶丝通过与筒内的热风、加热筒壁和输送扬板的有效接触而被干燥。热风的主要任务是将烟丝中的水蒸汽运走。KLD-1烘丝机的热风以与烟丝流相同的方向（顺流）流过滚筒。

　　切好的叶丝经高温高湿处理后进入烘丝机,利用高温快速干燥,使叶丝的膨胀状态固定下来,提高烟丝的填充值,并达到要求的含水率。除尘系统则把灰尘和蒸发的水分快速排出。通过烘丝机的烘焙,烟丝中的杂气和部分游离烟碱将随水分的蒸发而有所逸出,使烟丝香气显露,烟味变得醇香。

　　1、KLD-1烘丝机的设备结构

　　KLD-1滚筒式薄板烘丝机的设备结构如图1所示：

　　蒸汽管路：

　　热风热交换器蒸汽（Y5控制）

　　筒壁蒸汽(Y1控制)

　　水管路：

　　工作水（Y4控制，料头、尾料添加）

　　压缩空气：

　　阀岛供气

　　吹净出料罩负压调节的测量管（Y8、Y9控制）

　　加水时引射（Y13控制）

　　热风管路

　　工作热风

　　清吹入口密封圈

　　清吹筛网

　　图1KLD-1烘丝机的设备结构

　　M1.筛网电机M21/22.滚筒电机M3.水泵电机M4.循环风机M71/M72.滚筒顶升电机B1/B10.压力传感器B2/B3.液位传感器B5/B11.温度探头B6/B71.压差变送器Y1/Y4/Y5.气动薄膜阀Y6.排潮风门Y8/Y9/Y12/Y13.电磁阀A16.水流量计S7_.接近开关

　　2、重要参数介绍：

　　脱水量：

　　脱水量是烘丝机干燥能力的重要指标，在其他参数一致情况下，每一个滚筒温度对应不同的脱水量。

　　干燥系数CK1:

　　每小时从烟丝中多排出1升水所需要的滚筒壁温度变动。

　　错误！未找到引用源。Fi：温度为Ti时对应的脱水量

　　起动阶段时预加载因子CK2：

　　该参数用于优化起动性能（使起动阶段废品最少）。该系数（约0.8-1.2）以额定工作脱水量为基准。切换至起动阶段时，预先载入该值(仅加载一个脉冲)以计算用于预调滚筒壁温度的平均值。

　　TQ=TNOP错误！未找到引用源。CK2TQ:起动时筒温TNOP:额定筒温

　　滚筒额定温度TNOP：

　　滚筒壁温度的工作点，即在额定输入条件（烟丝物料流、烟丝水分）恒定时从烟丝中排出需要的水量，以达到额定输出水分。

　　正常生产脱水量FWNOP[l/h]：

　　滚筒以生产温度中工作时，从烟丝中排出的水量。实际达到的脱水量由烟丝流量和水分的输入参数得出。

　　3、KLD-1烘丝机的控制原理

　　KLD-1烘丝机分别对滚筒温度、热风温度、热风风速、出口水分、出料罩压力和加水进行控制。

　　3.1滚筒温度控制

　　滚筒温度的值实际上是根据滚筒筒壁的压力值来换算，换算关系参照《饱和蒸汽压力与温度换算表》。因此温度的控制最终转换为滚筒筒壁压力控制。滚筒温度的实际值由压力传感器B1检测值转换而得，通过控制安装在筒壁蒸汽管路上的气动薄膜阀Y1的开度，使滚筒温度的实际值与滚筒温度设定值相一致，以此来调节烟丝出口水分。

　　起动阶段和生产阶段的筒壁温度计算公式为：

　　起动阶段：TQ1＝TNOP错误！未找到引用源。CK2

　　TQ2＝（F-FWNOP）错误！未找到引用源。CK1+TNOP

　　生产阶段：TS＝（F-FWNOP）错误！未找到引用源。CK1+TNOP+CV

　　公式中：TQ1:起动阶段刚开始时，滚筒温度设定值，仅作用一个脉冲；TQ2:起动阶段滚筒温度设定值；TS:正常生产滚筒温度设定值；TNOP:滚筒额定生产温度，配方设定；FWNOP:正常生产脱水量，配方设定；F：达到出口水分设定值，所需要的脱水量；CK1：干燥系数；CK2：起动阶段预加载因子CV：出口水分PID的输出值

　　表1饱和蒸汽压力与温度换算表

　　3.2热风温度控制

　　热风温度的设定值在配方中给定，热风温度的实际值由温度探头B5检测，通过控制热风热交换器蒸汽管路的气动薄膜阀Y5的开度，使热风温度的实际值与设定值相一致。

　　3.3热风风速控制

　　热风风速的设定值在配方中给定，实际值由压差变送器B71检测，通过控制热风循环风机M4的频率，使热风风速的实际值与设定值一致。

　　3.4出口水分控制

　　烟丝出口水分的设定值在配方中给定，实际值由安装在设备出口的水分仪检测，当实际值与设定值不符合时，对应的PID调整量叠加到滚筒温度的设定值上。因此出口水分控制是作为滚筒温度控制的级联控制，实现的烟丝出口水分的精确控制。

　　3.5出料罩压力控制

　　出料罩压力的设定值在配方中给定，实际值由安装在出料罩的压差变送器B6检测，通过控制排潮风门Y4的开度使出料罩压力的实际值与设定值相一致。通过出料罩压力控制使出料罩保持轻微的负压，可以有效的防止烟丝外冒。

　　3.6加水控制

　　KLD-1烘丝机的加水主要应用在料头、尾料状态，料头、尾料时烟丝的流量比较小，通过加水避免料头、尾料的烟丝过于干燥。加水量的设定值在设备参数中给定，加水实际流量由流量计A16检测，通过控制气动薄膜阀Y4，使实际值与设定值一致。

　　图2加水示意图

　　R1.料头加水持续时间R2.料头加水曲线放大系数R3.尾料加水持续时间R4.尾料加水曲线放大系数

　　4、KLD-1烘丝机运行状态

　　KLD-1运行时有预热、待机、起动、生产、尾料和冷却6个状态。

　　(1)预热

　　预热状态用于为烘丝机的生产做准备。预热状态又分为阀门测试阶段、压力形成阶段和预热阶段。

　　阀门测试阶段：在预热开始时，首先检查气动薄膜阀Y1的气密性，即阀Y1保持关闭，在一定的时间段内B1的压力值是否超过阀门测试压力极限值。如果超过极限值，认为Y1泄露，发出报警信息，预热停止。

　　压力形成阶段：在阀门测试成功完成后，Y1阀打开。调整量在一段规定的匀变时间内均匀地从“0”上升至最终开口度。流入滚筒加热叶片的蒸汽将筒内的冷凝水排出，防止形成水锤。烘丝机的滚筒壁以较低的蒸汽压力被加热。

　　如果满足了以下条件，则压力形成阶段结束，并过渡至预热阶段：

　　•达到了预设的压力形成最小持续时间（固定参数）

　　•阀Y1后的蒸汽压力超过了预设加压时蒸汽压力极限值（固定参数）

　　•冷凝水的温度超过了预设的极限值（固定参数）

　　预热阶段：在压力形成阶段结束后，滚筒壁温度调节装置被开通，即切换至筒壁温度受调节的运行。在一段规定的匀变时间内，筒壁温度额定值将从滚筒壁温度的当前实际值均匀上升至配方中预设的额定值，并保持该值。

　　(2)待机

　　随着预热阶段的结束，烘丝机切换至待机运行阶段，并允许将烟丝输入烘丝机内。在尾料阶段结束后也会自动切换为待机运行阶段。这样烘丝机的滚筒壁可以保持温度并节省能源。

　　(3)起动

　　随着烘丝机前方的烟丝识别装置发出信号，延迟时间过后，烘丝机由待机运行阶段切换至起动阶段。

　　切换至起动阶段会产生如下作用：

　　热风速度：烘丝机通过循环风机转速的变化来调节热风速度，循环风机随着起动阶段的开始而停止。在一段设备参数中规定的延迟时间过后，循环风机重新接通且调节器重新开通。先为热风速度额定值预设一个下限（固定参数），只要计算出热风速度额定值大于给定的极限值，即切换至配方中设定的额定值。

　　出料罩内压力：通过烘丝机前烟丝识别装置的信号，出料罩内的压力调节装置被锁闭。调整阀的调整量在设备参数中给定。在设备参数中给定的延迟时间过后，调节器重新开通，配方中给定的额定值依然有效。

　　滚筒转速：经过一段作为设备参数给定的时间后，滚筒转速切换至同样在设备参数中给定的生产阶段额定值（中等转速）。

　　加水：经过一段作为设备参数给定的时间后，加水调节装置激活。加水持续时间已在配方中给出。

　　热风温度：预热、待机运行阶段中热风温度的额定值在此仍然有效。

　　滚筒温度：在起动阶段开始时，该修正值为由配方中预设的以下因素所构成的一个预载值

　　•起动阶段排水量预载系数CK2

　　•排水额定工作点

　　•用于滚筒壁温度的干燥系数CK1。

　　该计算值仅以脉冲形式预加载一次。之后，该修正值取决于烟丝进料流量、烟丝进料水分和干燥前回潮筒的加湿情况。用于滚筒壁温度的干燥系数“ck1”仍对该修正值起作用。由此可以实现，在起动阶段（出料端的水分仪处还没有烟丝）即确定并提供所需的能量。这样一来，在每次生产开始后不久便可在输出端达到所需的水分。

　　(4)生产

　　当KLD出口水分仪检测到水分大于某个值后，在一段设备参数中给定的延迟时间后从起动阶段切换至生产阶段。

　　出口烟丝水分：在生产阶段，烟丝出口水分调节装置MIC被激活，并切换到滚筒壁温度调节器TIC上，作为主导调节装置（级联）。烟丝水分的额定值在配方中预设。

　　该调节装置受出口水分实际值和额定值的影响。若两个数值间存在偏差，则会相应于偏差的大小，通过烟丝出料水分调节器长期地影响滚筒壁温度。由此可控制住烘丝机后水分的长期波动。

　　此外，正如已在起动阶段中所描述的，烟丝入口流量和入口烟丝水分的波动所产生的作用也影响着滚筒壁温度。

　　(5)尾料

　　如果烘丝机前的烟丝识别装置已识别不到烟丝，在一段延迟时间过后，烟丝薄层的尾端已到达滚筒入口，于是由生产阶段切换到尾料阶段。

　　切换至尾料阶段会造成如下影响：

　　滚筒转速：在一段延迟时间（设备参数）之后，滚筒转速切换至设备参数中给定的尾料阶段额定值（高转速）。

　　热风温度：热风温度额定值仍然由与生产阶段相同的配方参数给定。

　　热风温度，卸出罩内压力：热风速度的最后一个有效调整量仍然保持有效。在经过一段延迟时间（机器参数）之后，切换至排空阶段调整量（机器参数）。同时卸出罩内用于调节负压的调节闸板切换至排空阶段调整量（机器参数）。

　　滚筒壁温度：在一段设备参数给定的延迟时间过后，滚筒壁温度调节装置的开通被取消，蒸汽压力调节阀先保持最后一个有效的调整量。再经过一段延迟时间（设备参数），蒸汽压力调节阀关闭，不再对滚筒壁进行加热。

　　加水：经过一段作为设备参数给定的时间后，加水调节装置激活。加水持续时间已在配方中给出。

　　尾料阶段结束：如果在给定的时间内在干燥机前已识别不到烟丝，则干燥机切换至待机运行。

　　(6)冷却

　　当生产结束后，烘丝机进入冷却状态。在冷却阶段中滚筒转动，但烘丝机中没有热能输入，滚筒慢慢冷却。冷却阶段的持续时间同样在设备参数中给定。在该时间结束之后，冷却阶段通过关闭滚筒驱动装置自动结束。在冷却结束后滚筒提升装置起动，升起滚筒，以使工作轮卸载。

　　图2KLD-1烘丝机的状态流程图

　　表2KLD-1烘丝机干燥后指标

　　5结论

　　KLD-1滚筒式烘丝机设备结构紧凑，工艺控制模式简单，自动化程度高，需要人工参与调整的参数少，各PID控制的响应速度快，水分控制稳定，烟丝膨胀效果好，整丝率高，碎丝率低，卷烟原料消耗明显降低。