宋建平

摘 要：烟叶水分、温度的均匀性、稳定性是提升加工质量，减少过程造碎的重点。通过将温湿度测量仪应用于滚筒式热风润叶机中，将所测信号反馈至自控系统，可提高热风润叶机水分温度的控制精度，保证润后烟叶水分温度的相对均匀和稳定，满足当今均质化加工的实际需要。

关键词：润叶机；增温增湿；自动控制

中图分类号：TM571.61；TM925.12 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0060-02

1 概述

滚筒式热风润叶机是打叶复烤生产线上的关键主机设备之一，其主要工艺作用是给烟叶加温、加湿，使烟叶变得柔软、松散、舒展，并提高烟叶的韧性；使烟叶的物理性能满足打叶、风分的要求，以减少造碎，保证在打叶、风分后得到更多的合格烟片和更好的片形。由上可见，合适的温度、水分对烟叶加工是极其重要的。采用何种控制理念更能合理、有效的控制烟叶在热风润叶机中加温、加湿的效果，始终是行业内较难解决的技术难题。当今，随着检测传感器技术的的日益发展创新，对于润叶机进出水气汽的实际状态有了监测检测的可能，使得润叶机的自控水平有了进一步提升的可能（见图1）。

2 基本原理及现有问题

以往针对润叶机温度、水分自控的控制理念都是在设备外部进行。以一润水分自控为例，往往在润叶机的前序设备、后序设备上设置了红外水分仪，而在控制时通过进料水分仪及电子皮带秤采集来料水分和流量，再经过PID理论计算从而确定其加水量。对PID计算得到的加水量按一定的比例前后分配调节，虽然前、后混合喷嘴的加水量可根据来料变化通过改变流量泵的频率进行调整，依据是通过出料处的红外水分仪来检测烟叶的加温、加湿后的烟叶温度、水分，以此实现出料水分的自动控制。这种水分自控理念存在一定的缺陷：（1）无法实现实时监测，当从出料处检测到的烟叶温度、水分值再反馈到自动控制系统进行调整时，具有滞后性。这样通过检测到的数值进行调整时无法做到真正意义上的在线控制。（2）在这种水分自控理念下，润叶机内部的温度、湿度处于何种状态对烟叶的增温、增湿效果最佳，没有一个相对比较确切的数值（由于滚筒使用状况比较复杂，理论计算与实际情况有一定的差距，无法反映真实情况）。

而现在通过引入一种新的控制理念——在线实时监测控制可以解决传统控制方法的缺点。其基本原理是利用温湿度测量仪对润叶筒内的环境温度、湿度进行实时监控。考虑到在润叶机前、后两端的温、湿度有所不同，为保证筒内环境温、湿度的精确性，分别在润叶机的进料、出料端设置两个湿度测量仪分别用以检测进、出料两端温、湿度，根据实时检测结果与设定的温、湿度值进行比较后，输出4～20mA的信号以调整其前后水泵的频率（见图2）。

我们认为如果能通过控制滚筒内的环境温、湿度可以实现真正意义上的在线温度、水分自动控制，从而更好的保证润叶的效果和烟叶的品质。这种自控理念也有一定的风险：（1）由于筒内温、湿度参数一直都是经验数值，并不能很准确地提出，要准确设定温、湿度上下限值可能需要经过反复测试，才能得到相对合理的数值。（2）由于它只是用于控制筒内环境温、湿度，如何确定合适的修正系数，从而控制前、后水泵对烟叶加水量的关系还有待进一步通过试验确定（见图3）。

3 理论计算

根据以往经验和相关资料可知，烟叶的增温、增湿过程在最初的2-3分钟环境温度越高，吸湿速度越快，增温越快，在其表面温度、水分达到一定程度后，其吸湿、增温速度均显著下降，此过程是烟叶的水分、温度内部再分配过程，使烟叶的内部和表层温度、水分逐步达到均匀；在增温、增湿的最后阶段，温度越高，吸湿速度越低，相对湿度越大，吸湿速度越快；因此，在温度相对稳定的情况下，环境相对湿度对润叶速度和效果影响较大，但相对湿度过大，则在回风段由于热量散失析出的冷凝水越多，则在润叶过程中浪费的能源也较多。因此，综合各方面因素我们在润叶过程中暂时选取滚筒内环境的平均温度为70℃，相对湿度为70%。所取的环境相对湿度、温度数值是否合适还需在实际的调试过程中去不断验证。下面通过计算滚筒内热量和水分的传导计算来探讨筒内的润叶状况。以一润为例计算。

在烟叶的增温、增湿过程中热量来源包括2个部分，一部分来源于热风的散热，另一部分来源于蒸汽散热，下面分别计算各自供应的热量。

在烟叶的增温、增湿过程中水分来源包括2个部分，一部分来源于混合喷嘴喷入的水分，另一部分来源于蒸汽，同时还涉及到不同环境温度下的空气的相对湿度和湿含量的变化，下面将分别计算各自供应的水分量和相对湿度及含湿量的变化。

3.1 热量传导计算

4 结论与具体实施方案

通过计算，以及喷嘴的特性，在自动控制进风温度的条件下，可通过自动控制喷嘴前的供水泵的供水量来自动调整滚筒内进、出料端环境温度在一定范围内，随着供水量降低，则混合喷嘴喷出蒸汽量变大，进而使滚筒内环境的温度增高、相对湿度降低。这样只要通过生产试验确定达到理想润叶效果的最佳润叶筒内前后端温、湿度，并将其作为基本设定值，再与温湿度仪在线实时检测结果进行比较，进而控制喷嘴的喷水量和蒸汽量从而实现真正意义上的温度、水分自动控制。具体结果需要在实际使用中来得到验证。

具体实施方案如下：首先通过回风温度传感器的输出信号传给PLC，根据输出信号传给PLC，进而控制进风温度；在热风温度稳定控制的前提下，可通过在进、出料端的合适位置安装温湿度测量仪，并根据输出信号传给PLC，进而控制水泵的供水量，自动控制润叶机进、出料端的环境温湿度，从而实现润叶的温湿度自动控制。

5 符号说明

参考文献

[1]史美中，王中挣，主编.热交换器原理与设计 第二版.南京：东南大学出版社.

[2]薛殿华，主编.空气调节.北京：清华大学出版社.

[3]姜培正，主编.过程流体机械.北京：化学工业出版社.

[4]成大先，主编.机械设计手册 第四版 第1卷 北京：化学工业出版社.

[5]成大先，主编.机械设计手册 第四版 第2卷 北京：化学工业出版社.