[发明专利]打叶风分智能追踪控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及烟草行业用于打叶复烤生产线的打叶风分智能追踪控制方法。采用空气流体推力传感器组成并设计成的空气流体推力检测追踪控制系统，直接检测风分仓内作用在烟叶物料上的空气推力，通过对风分仓风量控制实现对风分仓风速的闭环控制，达到提高和稳定打叶风分质量，减少不必要的重复打叶形成的烟叶造碎损失。该方法实时智能追踪设备运行状况与打叶操作者预设的指标间的偏差并调控到最佳值，使生产线上每一台风分仓都能工作在最佳的风力分选状态，将行业烟叶风分生产力水平提升到智能追踪控制的水平，提高烟叶复烤企业的经济效益。

背景技术

在研究打叶风分智能追踪控制方法过程中，如何进行有效可靠的空气流体对风选物料的作用力检测是一个关键环节和难点问题。简单的检测风速并不能反映烟叶的风分效果，只有及时、准确、可靠及有效地检测风分仓内气流对烟叶的分选作用力，才能为打叶风分智能追踪控制系统提供控制目标，进而达到对风分仓风力进行智能控制的最终目标。

迄今为止，由于国内外还没有类似的直接检测流体对物料推力的检测系统，尚无解决对风分生产的系统的智能闭环控制难题的有效方法，以致烟叶复烤企业都只能被动地接受着每年度停机或者检修时，才可能通过测量风分器循环风管内的风速间接地测量风分仓风速一两次的现实(图3)，然而这种测量对日后的生产操控毫无意义，因为这种偶尔、临时的风速测量只能反映测量时风分仓风速是否在容许范围内，而不具有对之后长期生产中经常变动的物流及相关工况进行实际操作指导或控制的作用与能力。现在对风分生产的主流研究方向仅为对风分仓或其风力管路风速的检测，主要的风速检测方法有以下几种：

1.热式风速仪是用来测量气流速度的仪表，因其测量准确度高、使用方便、测量范围宽、灵敏度高而被广泛应用。热式风速仪是采用量热式原理测量风速的，主要由风速探头及测量指示仪表两部分组成。就结构有热球式和热线式，就显示形式有指针式、数字式等各种不同类型，但按照工作原理只有两种，即恒流式和恒温式。恒流式是给风速敏感元件一恒定电流，加热至一定温度后，其随气流变化被冷却的程度为风速的函数。恒温式是给风速敏感元件电流可调，在不同风速下使处于不同热平衡状态的风速敏感元件的工作温度基本维持不便，即阻值基本恒定，该敏感元件所消耗的功率为风速的函数。

2.恒流式风速仪的工作原理：风速探头是一敏感部件，当一恒定电流通过其加热线圈时，其敏感部件内，温度升高并于静止空气中达到一定数值。此时，其内测量元件热电偶产生相应的热电势，并被传送到测量指示系统，此热电势与电路中产生之基准反电势相互抵消，使输出信号为零，仪表指针也能相应指于零点或显示零值。若风速探头端部的热敏感部件暴露于外部空气流中时，由于进行热交换，此时将引起热电偶热电势变化，并与基准反电势比较后产生微弱差值信号，此信号被测量仪表系统放大并推动电表指针变化从而指示当前风速或经过单片机处理后通过显示屏显示当前风速数值。

3.恒温风速仪则是利用反馈电路使风速敏感元件的温度和电阻保持恒定。当风速变化时热敏感元件温度发生变化，电阻也随之变化，从而造成热敏感元件两端电压发生变化，此时反馈电路发挥作用，使流过热敏感元件的电流发生相应的变化，而使系统恢复平衡。上述过程是瞬时发生的，所以速度的增加就好像是电桥输出电压的增加，而速度的降低也等于是电桥输出电压的降低。

4.风杯电涡流式传感器：风杯的转轴为金属齿转盘，感应头由线圈组成。线圈通以高频交流电流，线圈周围产生交变磁通，它通过金属齿形成闭路，金属齿便产生涡流，金属齿除了散热外还产生交变磁通，导致方向相反的交变磁通叠加使线圈的电感量减小而且引起阻抗的变化。当转轴转动时，引起线圈磁通的变化便输出连续的脉冲信号，对脉冲信号进行计数，便可算出转轴转速。

5.压差式风速仪：压差式是流体力学中测量流速的经典方法，主要依靠皮托管和压差计测量出动压，再根据伯努力方程算出流速。此方法优点是检出限低，灵敏度高，但对流场均匀性要求较高，在环境中测量时容易因为流场不均匀而测不准。