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基于自动控制系统的烟草制丝香料添加装置

发表时间：2020/1/8 来源：《科技新时代》2019年11期作者：白昊宁

[导读] 在卷烟生产中，烟草制丝香料添加装置运行水平与卷烟整体生产质量息息相关。香料和烟草制丝两者在配比上有明显的差异，由于市面上生产的香料种类较为丰富，材料密度和粘度各不相同，若坚持采用传统常规香料添加装置，将无法达到预期生产效果。

白昊宁
        红塔辽宁烟草有限责任公司沈阳卷烟厂辽宁沈阳 110101

        　　摘　要：在卷烟生产中，烟草制丝香料添加装置运行水平与卷烟整体生产质量息息相关。香料和烟草制丝两者在配比上有明显的差异，由于市面上生产的香料种类较为丰富，材料密度和粘度各不相同，若坚持采用传统常规香料添加装置，将无法达到预期生产效果。以自动控制系统为依据所形成的烟草制丝香料添加装置，凭借香料流量的自动化控制优势，使得烟丝得以均匀接受喷香工艺，极大地提高了烟丝质量。文章运用问题探究式手法，分析自动控制系统装置可能存在的问题，并在问题基础上对系统运行进行重新设计，希望从根本上促进烟草制造业健康、稳定发展。
        　　关键词：自动控制系统；烟草制丝；香料添加装置

        　　1 问题分析
        　　1.1 料液雾化介质切换流程
        　　通常，烟叶在进入加料滚筒，与加料喷嘴雾化喷洒料液产生基础后，加料滚筒前端以及后端的两个阀门如在同一时间段内打开雾化控制阀和加料控制阀，在系统控制作用下，压缩空气和料液雾化介质蒸汽两者可在相同时间段内进入双元雾化喷嘴前腔体，并在叶片中通过料液的添加使其有能力达到动力泵，对不同时段的流经量以流量计等检测工具进行全面检测。对整体流量的调节与控制，可利用调节阀按照一定比例进行操作，在与标准流量达到一致性后，共同抵达双元雾化喷嘴后腔体，在喷嘴前端通过连接前腔体内其他引射介质，达到两者的有效融合，并通过对引射介质的有效应用，引射料液，使其雾化，在叶片表面均匀喷洒，进而从根本上实现对料液的自由添加。

        　　1.2 存在的问题
        　　手动控制雾化介质切换系统管道，其在实际工作执行过程中，各项作业流程的开展需严格遵照相关工业需求，通过雾化等介质的有效推动，促使料液在烟叶烟片上的均匀化和准确化喷洒。当料液引射雾化介质为压缩空气时，需对蒸汽手动阀以人工方式进行关闭，保证压缩空气手动阀始终保持在打开状态；当料液引射雾化介质为蒸汽时，则应以人工方式对压缩空气手动阀进行关闭，并打开蒸汽手动阀，在具体执行过程中，极有可能出现下述相关问题：1）需要手动操作阀门。在各牌号实际生产过程中，所采用的料液引射雾化介质不尽相同，相关操作人员应将与之相对应的管道手动阀关闭 / 开启，整个操作过程需人工完成，容易在操作过程中出现一定的风险。
        　　2）各阀门的手动开关过程同步性较低。手动作业形式难以与料液喷出在动作上保持一致，如果料液喷出动作先于人为手动操作发生，那么会导致部分料液流淌不止，雾化介质的引射作用未能及时发挥，产生大量水渍烟叶。在操作人员实际作业时，需提前对各阀门开关进行手动式操作，尽可能减少对各生产能源的过度消耗。
        　　3）应尽可能避免与生产牌号工单的直接绑定，有效防止各种失误现象的形成。

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当料液内所安装设置的雾化介质需要进行更换时，其实际操作过程中极有可能发生不正当操作现象，如手动阀门尚未开启、其他阀门操作不严格等，在某种程度上导致料液引射雾化介质在实际使用过程中出现错误情节。

        　　2 设计方法
        　　2.1 系统组成
        　　加料雾化介质自动切换系统管道通过对前后管路的对比可见，对相关管路系统全面改造之后，设置在蒸汽管路上的两个蒸汽手动阀被拆卸，由压缩空气控制阀代替管路上手动控制阀，将两个气动执行器设置于车控制气路。根据相关生产工艺具体标准，在料液引射雾化时有效采用蒸汽介质进行操作，当烟叶作为生产物质被添加至料滚筒，达到雾化喷洒料液实际覆盖范围，将内部相关信号数据以 PLC 控制程序向外传输，有效控制三通球阀在动作执行过程中所产生的一系列压缩空气，并改变其原本线路，转由 4 阀岛发出，并对 3 三通球阀进行一定的刺激，三通球阀 3 中压缩空气形成有效的导流，促使其向膜片阀 8 的发展，该膜片阀被蒸汽雾化介质所控制，并借助该介质与双元喷嘴 6 相接通，与此同时，打开料液控制阀 5，料液在蒸汽引射下产生雾化现象，最终在双元喷嘴的辅助下，得以在物料上进行均匀的喷洒。与上述原理相同，实际生产过程中如果是生产硬性要求，在料液引射雾化时需以压缩空气为主要工作介质，由 PLC 控制程序进行相关数据信号的完整输出，对三通球阀动作下所产生的压缩空气进行有效控制，使其转向阀岛 4，并由此发出三通球阀 3 动作，压缩空气在流经三通球阀 3 时，在雾化介质的作用下，逐渐膜片阀 1 发展，6 双元喷嘴将在压缩空气雾化介质的引导下使得两者相互连接，并在此基础上打开 5 料液控制阀，在蒸汽引射介质作用下料液产生雾化现象。

        　　2.2 硬件组成
        　　在进一步研究过程中发现，阀体在与压缩空气和蒸汽进行直接接触后，对两种介质形成了较强的适应性，对温度的要求主要控制在145℃左右，气体密封试验压力为0.6MPa±0.1MPa，驱动气源压力≥ 0.4MPa。对气动角阀的选择，应以型号PF61G-1NC 为主，该阀无论是对蒸汽还是压缩空气均具有较强的适应性，气源压力和温度基本达到相关标准，并对原来的手动截止阀进行替换。运用组合方法对两个 L 型单作用气动三通阀进行重组，形成全新的换向装置。以直径为 DN15 的 L型流向、单作用气动阀执行器以及 Q615F-16F 型号的气动三通球阀。如果三通球阀被迫中止，需及时对出气口和进气口进行连接，保证气源流以蒸汽雾化为引导进行流动。相反地，当三通球阀处于运行状态时，出气口 2 与进气口 P 相连接，气流以分流形式流至压缩空气雾化阀。

        　　2.3 控制程序的设计
        　　通常情况下，集中控制、分布执行和集中控制是制丝生产线控制系统生产过程中最为常用的西永结构，现场操作和主控可编程控制器所采用控制方式多为自动化形式，在生产牌号详细工单全部下达后，PLC 控制程序可自动识别系统内相关代码，当 YT602 段 SJ148 加料机 YSKQYSLY.F CV=1 时，阀岛与新连接气源相互接通，气源驱动换向装置产生变化，程序具体操作过程严格按照压缩空气雾化料液全面开展；当 YT602段 SJ148 加料机 YSKQYSLY.F CV=0 时，阀岛与新接气源相互断开，气源驱动换向装置为产生流向性变化，蒸汽雾化料液仍可作为程序执行标准。

        　　3 结束语
        　　自动控制系统的应用，加料雾化介质实现了切换的自动化，与此同时，国内各大卷烟生产企业逐渐开始接受 SJ1524型加料机，并已投入使用，存在于各制丝线中多介质雾化料液瓶颈问题出现转机。该装置系统的成功应用，在某种程度上为整个行业生产技术的改进提供了参考价值。

        　　参考文献：
        　　[1] 段玲 , 陈建军 . 卷烟加香加料和混丝掺配工艺过程的稳定度控制[J]. 郑州轻工业学院学报 ( 自然科学版 ),2012,17(1):124.
        　　[2] 廖和滨 , 陈庆平 , 张志阳 , 等 . 润叶加料喷嘴固定支架装置的改进 [J]. 烟草科技 ,2013,19(5):322-324.
        　　[3] 陈章平 , 杨泽 , 沈国宇 , 等 . 西门子 S7-300/400PLC 控制系统设计与应用 [M]. 北京 : 清华大学出版社 ,2013.
        　　[4] 吴镌峰 . 基于自动控制系统的烟草制丝香料添加装置 [J]. 制造业自动化 ,2017,39(4):27-29+73.