一种非稳态过程的加料控制方法

技术领域

本发明属于烟草加工技术领域，具体涉及一种非稳态过程的加料控制方法。

背景技术

在烟草物料的加工过程中，加料是提升卷烟感官质量、改善刺激性和杂气的关键工序。目前，烟草物料的加料多采用滚筒加料方式，加料喷嘴安装在滚筒设备的前端，批次物料流量设定为固定值，加料程序根据设定的加料比例按照实际物料流量进行追踪加料，因此物料流量的变化会造成加料瞬时精度的波动，进而影响加料的均匀性。

在实际生产过程中，由于料头和料尾的物料流量较小，或出现断料情况后，物料流量的波动较大，导致实际加料比例与设定加料比例偏差较大，而加料程序为了保证整批次的加料精度，在实际加料低于设定比例时，采用超设定比例方式进行料液追踪补加，在实际加料高于设定比例时，采用低设定比例方式进行料液追踪减加，造成批次内加料的瞬时精度较差，进而导致批次内物料料液施加的不均匀。同时，由于物料流量料头和料尾阶段的物料量较少，采用单一的前端加料方式，引射料液的蒸汽(或压缩空气)压力较大，施加过早，会使料液透过物料喷射的滚筒内壁上，造成物料粘附，施加过晚，会造成一部分物料未施加料液，进而影响到批次物料加料的均匀性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非稳态过程的加料控制方法，结合物料在输送过程中的监测技术，解决上述因为物料流量不稳导致的批次内物料料液施加不均匀的问题。

为实现上述目的，本申请是通过以下技术方案实现的：

一种非稳态过程的加料控制方法，包括以下步骤：

S1、设备启动，所有物料监测器均没有检测到物料信号，待加料的物料进入流量控制系统的喂料仓后端；

S2、确定加料的料头生产阶段：提升喂料的喂料仓底部的第二物料监测器和第三物料监测器均探测到物料至加料机出口处的第八物料监测器探测到物料的时间段为料头生产阶段，此时物料流量设定为M1，前端加料装置不加料，待前端加料装置处的第六物料监测器探测到物料后，后端加料装置根据电子秤采集的实际物料流量m1，按照本批次设定的加料比例进行追踪加料；

S3、确定加料正常生产阶段：此阶段物料流量设定为M2，前端加料装置按照步骤S2设定的物料流量M1按本批次设定的加料比例进行定值加料，后端加料装置根据电子秤采集的实际物料流量m2，按照物料流量m2-M1和本批次设定的加料比例进行追踪加料；

S4、确定料尾生产阶段：提升喂料的喂料仓底部的第一物料监测器、第二物料监测器及第三物料监测器均末探测到物料时至后端加料装置处的第七物料监测器探测到无物料的时间段为料尾生产阶段，此时物料流量设定为M3，前端加料装置停止加料，后端加料装置根据电子秤采集的实际物料流量m3，按照本批次设定加料比例进行追踪加料。

进一步的，步骤S1中的所有物料监测器包括设置于提升喂料的喂料仓底部的第一物料监测器、第二物料监测器及第三物料监测器，设置于电子秤后端的第四物料监测器，设置于加料机入口处的第五物料监测器，设置于前端加料装置处的第六物料监测器，设置于后端加料装置处的第七物料监测器及设置于加料机出口处的第八物料监测器。

进一步的，步骤S2中还包括加料机入口的振槽挡料板自动升起，加料机入口处的第五物料监测器探测到物料后振槽挡料板落下，物料进入加料机。

进一步的，还包括断流阶段控制：当流量控制系统采集的本批次物料累计重量达不到本批次物料的总重量，且电子秤后端的第四物料监测器及加料机入口处的第五物料监测器均末探测到物料时，确定为断流阶段，依据上述的步骤S2至S4进行流量和加料控制。

进一步的，步骤S3中的物料流量设定为M2与本批次物料工艺技术标准的物料流量相一致。

进一步的，M1＝M2 x 70％，M3＝M2 x 30％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供一种非稳态过程的加料控制方法，结合物料在输送过程的监测技术，采用双加料装置和不同生产阶段变流量控制方式，重点针对料头、料尾和断流阶段，通过改变物料流量的设定值和料液施加方式，降低不同生产阶段物料流量变化对加料精度的影响，稳定料头料尾和断流过程的瞬时加料精度，进而保证总体加料精度和批次加料的均匀性。通过本发明的实施，加料瞬时精度由原来的3％以上降低到1％以内，批次加料总体精度由0.5％左右降低到0.2％以内，滚筒内物料粘附量由10-20kg/批减少到3kg/批以内，显著提升了加料质量。

附图说明

图1为本发明流量控制系统示意图。

图2为本发明非稳态过程的加料控制示意图。

附图标记说明：

1、喂料仓；2、提升带；3、计量管；4、电子秤；5、入口振槽；6、加料滚筒；7、出口振槽输送带；8、前端加料装置；9、后端加料装置；10、挡料板；T1、第一物料监测器；T2、第二物料监测器；T3、第三物料监测器；T4、第四物料监测器；T5、第五物料监测器；T6、第六物料监测器；T7、第七物料监测器；T8、第八物料监测器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。

如图1和图2所示，本申请提供一种非稳态过程的加料控制方法，包括以下步骤：

(1)料头阶段控制：待加料的物料首先进入流量控制系统的喂料仓后端，第一物料监测器T1的高料位探测到物料后，喂料仓底部输送带开始转动带动物料向前，直至第三物料监测器T3的高料位探测到物料后停止喂料，第二物料监测器T2的低料位探测到无物料后则继续喂料；当第二物料监测器T2和第三物料监测器T3的高料位均有物料时，提升输送带开始输送物料，加料机入口振槽的物料挡板升起。物料经定量管进入电子秤，电子秤按照料头设定的物料流量M1进行物料计量和控制物料重量后落入振槽，当第五物料监测器T5探测到物料后物料挡板自动落下，物料进入加料滚筒，在滚筒转动的作用下继续向前运动；当第六物料监测器T6探测到物料后，后端加料喷嘴开始施加料液，施加料液后的物料继续向前运动，最后落入加料滚筒下方的振槽，当第八物料监测器T8探测到物料后，完成料头控制阶段。

此过程中：

1a：由于此阶段喂料仓中的物料较多，很容易达到正常生产阶段物料流量M2的要求，为了减小此阶段物料流量波动对加料精度的影响，同时便于与正常生产阶段物料流量的平滑转换，宜将流量设定值M1为正常生产物料流量设置值的70％。

1b：后端加料装置的第七物料监测器T7探测到物料后，根据电子秤实际采集到的物料流量m1追前t1秒(物料通过第四物料监测器T4至第七物料监测器T7的时间)按照设定的批次加料比例S进行追踪加料。

(2)正常生产阶段控制：已施加过料液的物料从加料机落入振槽(或输送带)，第八物料监测器T8探测到物料后，反馈至流量控制系统，流量控制系统将物料流量设定值自动调整为M2，流量控制系统将采集到实时物料流量m2分成两份，一份流量为M1指令前端加料装置进行施加料液，另一份流量为(m2-M1)指令后端加料装置进行施加料液。当物料监测器(T1、T2、T3)均未探测到物料后，完成正常生产控制阶段。

此过程：

2a：物料流量调整为M2后，前端加料装置延时t2秒(物料通过第四物料监测器T4至第六物料监测器T6的时间)，按照定值物料流量M1和设定的批次加料比例S进行定值加料。

2b：后端加料装置延时t1秒后，按照物料流量(m2-M1)和设定的批次加料比例S进行追踪加料。

(3)料尾阶段控制：当物料监测器(T1、T2和T3高料位)均未探测到物料后，流量控制系统将物料流量自动调整为M3，当第八物料监测器T8探测到无物料后，完成料尾控制阶段。

此过程：

3a：由于料尾阶段料仓中的物料较少，残存的物料提升较难，持续时间较长，为减少物料流量波动和过小造成料液施加精度较差带来的影响，宜将物料流量降低为M2的30％。

3b：前端加料装置延时t2秒后停止加料；后端加料装置延时t2秒后，根据电子秤实际采集到的物料流量m3按照设定的批次加料比例S进行追踪加料。

(4)断流阶段控制：在正常生产阶段，当流量控制系统采集的批次物料累重达不到批次总重量值，且电子秤后端的第四物料监测器T4和加料机入口处第五物料监测器T5均未探测到物料时，判断为断流情况。

4a：前端加料装置延时t2秒后停止加料；后端加料装置延时t2秒后，根据电子秤实际采集到的物料流量m3按照设定的批次加料比例S进行追踪加料。

4b：当第四物料监测器T4再次探测到物料后，继续按照步骤A1、A2、A3的要求进行物料流量和加料方式的控制。

采用本发明加料控制方法后，批次加料总体精度、瞬时加料比例精度、滚筒内壁粘附物料量和产品感官质量得分对比结果如表1所示：

由表1测试结果可以看出，采用本发明所述的加料方法，有效解决了传统加料方式在料头料尾和断料时流量波动大、加料总体精度和瞬时精度较差的问题，提高产品质量，也显著降低了物料粘附量。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。