[发明专利]基于挥发水分含量的烘丝智能控制系统与方法

说明书

本发明公开了一种基于挥发水分含量的烘丝智能控制系统与方法，包括传热传质过程分析模块、物料和能量衡算模块、预测模型模块、模型控制模块以及异常预警模块。本申请基于物料和能量衡算对薄板烘丝机生产过程进行分析，构建传热传质计算模型，对烘丝过程传热传质进行精准计算，可以为多变情况下构建智能控制系统提供理论支撑，实现烘丝生产的智能化。本方明旨在转变现有控制方式，利用挥发分含水量与排潮开度的拟合模型，精准预测排潮开度，实现人工控制向智能控制的转变。

技术领域

本发明应用于烟草制丝领域，具体涉及一种基于挥发水分含量的烘丝智能控制系统与方法。

背景技术

薄板烘丝机是烟丝生产的重要设备，薄板烘丝机利用蒸汽加热筒壁、抄板，同时筒壁、抄板和热风对烟丝进行加热，不仅能够干燥掉烟丝多余的水分，还能通过快速干燥定型，提高烟丝卷曲度、填充值和弹性。烘丝出口温度、含水率的稳定性直接影响成品烟丝的加工质量和卷烟的内在品质，因此研究薄板烘丝机控制系统对烟丝温度、水分的控制就非常关键。目前，大数据和人工智能虽然具有预测作用，但是无法分析过程变化，对生产过程中物料的状态变化缺乏了解，并且构造成本较高，需要大量的生产数据和硬件设备。

目前薄板烘丝机工作时烟丝与气流之间的传热传质过程研究较少，为全面掌握干燥机理，需要深入研究薄板烘丝机工作时物料温度变化、水分迁移等情况，因此需要基于物料衡算对薄板烘丝机生产过程进行分析，构建传热传质模型，对烘丝过程传热传质进行精准计算，同时为多变情况下构建智能控制系统提供理论支撑。因此，急需一种能够精准控制的系统与方法，来实现生产的智能化。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供了一种基于挥发水分含量的烘丝智能控制系统与方法，旨在转变现有控制方式，利用挥发水分含量与排潮开度的拟合模型，精准预测排潮开度，实现人工控制向智能控制的转变。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

基于挥发水分含量的烘丝智能控制方法，包括以下步骤：

(一)传热传质过程分析

基于叶丝干物质质量和水质量守恒对薄板烘丝工序的生产过程进行分析，得到薄板烘丝工序物料和能量衡算模型构建过程中的主要参数；

(二)物料和能量衡算

分别进行HT阶段叶丝干物质质量、HT阶段水质量、薄板阶段叶丝干物质质量和薄板阶段水质量的物料和能量衡算，对烘丝过程传热传质过程进行精准计算；

1)HT阶段叶丝干物质质量守恒

计算公式：Ws,in×(1-Hs,in)＝Ws,mid×(1-Hs,mid)+W1,loss

其中：Ws,in、Ws,mid分别为HT入口、出口物料质量流量；

Hs,in、Hs,mid分别为HT入口、出口叶丝含水率；

W1,loss为HT阶段干物质损失量；

2)HT阶段水质量守恒

计算公式：

其中：AH(Tg)为气体饱和蒸汽压下的绝对湿度；

Vg,inHT、Vg,outHT分别为HT入口、出口蒸汽体积流量；

RH_HT为HT出口相对湿度；

H1,loss为HT阶段水分损失量；

Ws,mid＝Ws,in+AH(Tg,inHT)×Vg,inHT-AH(Tg,outHT)×Vg,outHT×RH_HT；

根据上述计算公式，可推导HT出口叶丝含水率Hs,mid：