滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法与流程

1.本发明属于烟草加工技术领域，具体涉及一种滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法。


背景技术：

2.烘丝机是制丝线生产加工过程中的关键设备，其主要工艺任务是将切制和膨胀后的高温高湿烟丝进行烘干处理，使其水分达到工艺技术要求，便于后续加工处理。薄板烘丝机通过传导、辐射、对流(热风)三种加热方式，使烟丝快速加热烘干，是各卷烟厂广泛使用的烘丝设备，其水分主要由筒壁温度、热风温度控制，因此筒壁温度和热风温度设置的合理性对水分控制的稳定性尤为重要。
3.在滚筒烘丝机使用过程中，同牌号热风温度由工艺技术要求确定，岗位人员根据来料烟丝水分和目标烟丝水分，并结合经验值设定合理的筒壁温度，对烟丝进行烘干处理。但在烘丝机使用过程中，随着设备配件磨损老化，烘丝能力发生变化，操作人员依靠经验判断筒壁温度存在些许误差，影响烟丝水分稳定性控制。
4.专利申请号cn201910355829.6公开了一种通过计算kld-2烘丝机脱水量获得筒体温度的方法，即计算出不同筒体温度所对应的脱水量,根据品牌要求反推入口水分需要多少，但由于我中烟公司滚筒烘丝机控制理念与之不同，以及卷烟厂所处环境温湿度变化，此方法在我厂实际应用时存在较大的局限性，以至于滚筒烘丝机烘丝能力提升和指标优化方面受到限制，在制丝生产中未能实现最大的生产效能。
5.专利公开号cn104886751a公开了一种基于切叶丝含水率的烘丝机筒壁温度预测模型，包括以下步骤：1)通过烟丝暂存柜入口皮带处的水分仪采集切后叶丝含水率(w1)；2)根据叶丝干燥出口含水率设定值(spw4)计算实际脱水量
△
fw；3)根据脱水量-筒壁温度逐步回归方程，计算筒壁温度的设定值tsp；4)操作人员将tsp值输入配方单，烘丝机进入启动阶段，按公式进行前馈控制，计算得到tpv；该基于切叶丝含水率的烘丝机筒壁温度预测模型通过减小启动阶段筒壁温度设定值与生产稳态下筒壁温度实际值的差值，缩短启动阶段的非稳态时间，实现薄板干燥工序干头物料数量的减少和出料含水率过程能力指数的提升。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法，以解决现有技术中存在烘丝的调节。
7.本发明的一种滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法，包括以下步骤：
8.(一)、建立烘丝机筒壁温度t与脱水量δh的回归方程
9.(a)、在生产管理系统中查询生产线上同一滚筒烘丝机的至少30个历史批次的烟丝来料含水率h、烘丝出料含水率h’和烘丝机筒壁温度t；
10.(b)、计算所有批次的烘丝机脱水量，计算公式为：
11.δhi＝h
i-hi’……………………………
公式(1)
12.其中：δhi为第i个生产批次的烘丝机脱水量；hi为第i个批次的烟丝来料含水率；h
i’为第i个批次的烘丝出料含水率；得到上述至少30个批次的烘丝机脱水量δh1、δh2、δh3、δh4……
δh
30
；
13.(c)、建立烘丝机筒壁温度ti与δhi之间的回归方程
14.选取上述至少30个批次的烘丝机筒壁温度t1、t2、t3……
中的任意三个烘丝机筒壁温度及其对应的烘丝机脱水量δh1、δh2、δh3……
中三个进行拟合，通过公式(2)方程进行拟合；
15.t＝aδh2+bδh+c
……………………………
公式(2)
16.通过公式(2)得到a、b和c，再通过公式(3)计算拟合判定系数r2；
[0017][0018]
其中：ti表示第i个批次的筒壁温度真实值；ti′
表示将上述至少30个批次的δhi分别代入公式(2)中，分别得到至少30个批次的筒壁温度拟合值；表示所有批次筒壁温度真实值的平均值，n为批次；
[0019]
当拟合判定系数r2《0.85时，重复步骤(c)，在上述至少30个批次中，重新选择三个筒壁温度和及其对应的烘丝机脱水量，进行重新拟合，得到不同的a、b和c，并按照公式(3)计算出拟合判定系数r2；当拟合判定系数r2≥0.85时，得到确定回归方程，进行步骤(二)；
[0020]
其中：
[0021]
(二)、按确定回归方程，对生产线当前的烘丝机筒壁温度进行测算
[0022]
(d)、通过得到的确定回归方程，测算出相应的筒壁温度拟合值t’k
；
[0023]
(e)、根据公式(4)计算筒壁温度拟合值t’k
与实际值tk之间的拟合相对误差之间的拟合相对误差
[0024]
(f)、分别计算出当前至少5个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的相对误差计算出平均相对误差，即为烘丝机烘丝能力τ；
[0025][0026]
在公式(5)中：
[0027]
为当前至少5个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的相对误差的和；
[0028]
k为当前滚筒烘丝机生产批次数；
[0029]
得到当前至少5个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ；
[0030]
(三)、调节烘丝机热风温度k
[0031]
当滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ》0.6％时，
[0032]
通过公式(6)计算出δt；
[0033]
δt＝∑kt
k-∑ktk′…………………………
公式(6)
[0034]
若δt＞0，则以1℃-2℃的梯度增加烘丝机热风温度k；
[0035]
若δt＜0，则以1℃-2℃的梯度降低烘丝机热风温度k；
[0036]
然后重复步骤(二)，重新计算当前至少5个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ，直到当前至少5个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ≦0.6％为止；
[0037]
当滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ≦0.6％时，不对烘丝机热风温度k进行调整。
[0038]
本发明的一种滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法，其中：所述筒壁温度t＝130℃～170℃。
[0039]
本发明的一种滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法，其中：同一滚筒烘丝机，工艺流量q和烘丝机热风温度k是预先设定的。
[0040]
本发明的一种滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法，其中：在步骤(c)中，重新选择三个筒壁温度和及其对应的烘丝机脱水量与曾经选择三个筒壁温度和及其对应的烘丝机脱水量，至少选择二个不同的筒壁温度及其对应的烘丝机脱水量。
[0041]
本发明有益效果：
[0042]
本发明的一种滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法可以科学直观的量化滚筒烘丝机烘丝能力，滚筒式烘丝机烘丝能力的一致性评价提供了技术方法支撑。通过实践验证，该方法克服了现有技术中依靠滚筒烘丝机筒壁温度标准偏差评价的不足，方法中涉及的检测参数指标较少，且均来源于实际生产，检测结果针对性强、数据准确可靠，因此本专利的技术推广性高。
[0043]
根据本发明的一种滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法，烘丝机烘丝能力τ的值越接近0，烘丝机烘丝能力越好，与历史数据的吻合性越好。当τ值大于0.6％时，表明烘丝机筒壁温度与历史数据拟合残差较大，与实际生产不符，应该对工艺热风温度进行调控。
附图说明
[0044]
图1为本发明的一种滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法，在实施例1中的拟合曲线图；
[0045]
图2为本发明的一种滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法，在实施例2中的拟合曲线图。
具体实施方式
[0046]
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
[0047]
实施例1：
[0048]
某卷烟厂制丝一线滚筒烘丝机烘丝能力的确定，步骤如下：
[0049]
(一)、建立烘丝机筒壁温度t与脱水量δh的回归方程
[0050]
(a)、选择5500kg/h的某卷烟厂a线滚筒烘丝机；工艺流量为5500kg/h，热风温度为105℃，在生产管理系统内，调取近期该滚筒烘丝机生产的a牌号30批生产过程烟丝来料含水率h1、h2、h3、h4……
烘丝出料含水率h1’
、h2’
、h3’
、h4’……
烘丝机筒壁温度t1、t2、t3、t4、
……
；
[0051]
(b)、计算所有批次的烘丝机脱水量，计算公式为：
[0052]
δhi＝h
i-hi’……………………………
公式(1)
[0053]
其中：δhi为第i个生产批次的烘丝机脱水量；hi为第i个批次的烟丝来料含水率；h
i’为第i个批次的烘丝出料含水率；得到上述30个批次的烘丝机脱水量δh1、δh2、δh3、δh4……
δh
30
；
[0054]
(c)、建立烘丝机筒壁温度ti与δhi之间的回归方程
[0055]
选取上述30个批次的烘丝机筒壁温度t1、t2、t3……
中的任意三个烘丝机筒壁温度及其对应的烘丝机脱水量δh1、δh2、δh3、δh4……
中三个进行拟合，通过公式(2)方程进行拟合；
[0056]
t＝aδh2+bδh+c
……………………………
公式(2)
[0057]
通过公式(2)得到a、b和c，再通过公式(3)计算拟合判定系数r2；
[0058][0059]
其中：ti表示第i个批次的筒壁温度真实值；ti′
表示将上述至少30个批次的δhi分别代入公式(2)中，分别得到30个批次的筒壁温度拟合值；表示所有批次筒壁温度真实值的平均值，n为批次；
[0060]
如图1所示，得到确定回归方程：t＝470.86-123.35δh+11.409δh^2,和拟合判定系数r2＝86.74％；
[0061]
(二)、按确定回归方程，对生产线当前的烘丝机筒壁温度进行测算
[0062]
(d)、通过得到的确定回归方程，测算出相应的筒壁温度拟合值t
k’；
[0063]
(e)、根据公式(4)计算筒壁温度拟合值t’k
与实际值tk之间的拟合相对误差之间的拟合相对误差
[0064]
(f)、分别计算出当前6个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的相对误差计算出平均相对误差，即为烘丝机烘丝能力τ；
[0065][0066]
在公式(5)中：
[0067]
为当前6个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的相对误差的和；
[0068]
k为当前滚筒烘丝机生产批次数；
[0069]
得到当前6个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ，计算出平均相对误差τ＝0.343％；
[0070]
以下列出6个批次的来料烟丝水分、烘丝出口水分、脱水量、实际筒壁温度、预测筒壁温度和拟合值的相对误差；
[0071][0072]
(三)、调节烘丝机热风温度k
[0073]
当滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ≦0.6％时，不对烘丝机热风温度k进行调整。从计算结果可以看出，烘丝机烘丝能力为0.343％＜0.6％，烘丝能力较好，不对烘丝机热风温度k进行调整。
[0074]
实施例2：滚筒烘丝机关键参数的调整对烘丝能力的影响。
[0075]
(一)、建立烘丝机筒壁温度t与脱水量δh的回归方程
[0076]
(a)、选择2500kg/h的某卷烟厂b线滚筒烘丝机；工艺流量为2500kg/h，热风温度为105℃，在生产管理系统内，调取近期该滚筒烘丝机生产的a牌号30批生产过程烟丝来料含水率h1、h2、h3、h4……
烘丝出料含水率h1’
、h2’
、h3’
、h4’……
烘丝机筒壁温度t1、t2、t3、t4、
……
；
[0077]
(b)、计算所有批次的烘丝机脱水量，计算公式为：
[0078]
δhi＝h
i-hi’……………………………
公式(1)
[0079]
其中：δhi为第i个生产批次的烘丝机脱水量；hi为第i个批次的烟丝来料含水率；h
i’为第i个批次的烘丝出料含水率；得到上述30个批次的烘丝机脱水量δh1、δh2、δh3、δh4……
δh
30
；
[0080]
(c)、建立烘丝机筒壁温度ti与δhi之间的回归方程
[0081]
选取上述30个批次的烘丝机筒壁温度t1、t2、t3……
中的任意三个烘丝机筒壁温度及其对应的烘丝机脱水量δh1、δh2、δh3、δh4……
中三个进行拟合，通过公式(2)方程进行拟合；
[0082]
t＝aδh2+bδh+c
……………………………
公式(2)
[0083]
通过公式(2)得到a、b和c，再通过公式(3)计算拟合判定系数r2；
[0084][0085]
其中：ti表示第i个批次的筒壁温度真实值；ti′
表示将上述至少30个批次的δhi分别代入公式(2)中，分别得到30个批次的筒壁温度拟合值；表示所有批次筒壁温度真实值的平均值，n为批次；
[0086]
如图2所示，得到回归方程：t＝518.94-144.85δh+13.438δh2,和拟合判定系数r2＝85.36％；；
[0087]
(二)、按确定回归方程，对生产线当前的烘丝机筒壁温度进行测算
[0088]
(d)、通过得到的确定回归方程，测算出相应的筒壁温度拟合值t’k
；
[0089]
(e)、根据公式(4)计算筒壁温度拟合值t’k
与实际值tk之间的拟合相对误差
[0090][0091]
(f)、分别计算出当前6个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的相对误差计算出平均相对误差，即为烘丝机烘丝能力τ；
[0092][0093]
在公式(5)中：
[0094]
为当前6个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的相对误差的和；
[0095]
k为当前滚筒烘丝机生产批次数；
[0096]
得到当前6个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ，计算出平均相对误差τ＝0.92％；
[0097]
以下列出6个批次的来料烟丝水分、烘丝出口水分、脱水量、实际筒壁温度、预测筒壁温度和拟合误差；
[0098][0099][0100]
(三)、调节烘丝机热风温度k
[0101]
当滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ》0.6％时，
[0102]
通过公式(6)计算出δt；
[0103]
δt＝∑kt
k-∑ktk′…………………………
公式(6)
[0104]
若δt＞0，则以1℃-2℃的梯度增加烘丝机热风温度k；
[0105]
然后重复步骤(二)，重新计算当前6个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ，直到当前至少5个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ≦0.6％为止；
[0106]
从计算结果可以看出，烘丝机烘丝能力为0.92％＞0.6％，表明烘丝能力差，可能是由于滚筒烘丝机在运行过程中环境温湿度变化，或烘丝效能降低导致。同时，检测原始数据发现，实际筒壁温度均高于预测筒壁温度，则以1℃-2℃的梯度增加烘丝机热风温度k，每提高1℃，检测并计算出6批次的相对误差和平均相对误差τ；直到平均相对误差τ《0.6％为止。这进一步证明在烘丝机此种状态下，筒壁温度预测值偏低，不利于实际生产参考。针
对此种现象，需提高烘丝机热风温度k以改善此现象，当将热风温度提高至110℃时，可测算τ值降低为0.584％，这时把烘丝机热风温度k重新设定为110℃。
[0107]
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0108]
本发明通过对烘丝机历史生产数据脱水量和筒壁温度进行逐步回归分析，得到了筒壁温度和脱水量之间的回归方程，并使用回归拟合值预测误差对烘丝机烘丝能力进行评价，可方便进行后续烘丝机烘丝能力的提升研究和试验验证工作提供参考依据。具有非常好的适用价值。
[0109]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法，包括以下步骤：(一)、建立烘丝机筒壁温度t与脱水量δ
h
的回归方程(a)、在生产管理系统中查询生产线上同一滚筒烘丝机的至少30个历史批次的烟丝来料含水率h、烘丝出料含水率h’和烘丝机筒壁温度t；(b)、计算所有批次的烘丝机脱水量，计算公式为：δh
i
＝h
i-h
i
’……………………………
公式(1)其中：δh
i
为第i个生产批次的烘丝机脱水量；h
i
为第i个批次的烟丝来料含水率；h
i’为第i个批次的烘丝出料含水率；得到上述至少30个批次的烘丝机脱水量δh1、δh2、δh3、δh4……
δh
30
；(c)、建立烘丝机筒壁温度t
i
与δh
i
之间的回归方程选取上述至少30个批次的烘丝机筒壁温度t1、t2、t3……
中的任意三个烘丝机筒壁温度及其对应的烘丝机脱水量δh1、δh2、δh3……
中三个进行拟合，通过公式(2)方程进行拟合；t＝aδh2+bδh+c
……………………………
公式(2)通过公式(2)得到a、b和c，再通过公式(3)计算拟合判定系数r2；其中：t
i
表示第i个批次的筒壁温度真实值；t
i
′
表示将上述至少30个批次的δ
hi
分别代入公式(2)中，分别得到至少30个批次的筒壁温度拟合值；表示所有批次筒壁温度真实值的平均值，n为批次；当拟合判定系数r2<0.85时，重复步骤(c)，在上述至少30个批次中，重新选择三个筒壁温度和及其对应的烘丝机脱水量，进行重新拟合，得到不同的a、b和c，并按照公式(3)计算出拟合判定系数r2；当拟合判定系数r2≥0.85时，得到确定回归方程，进行步骤(二)；其特征在于：(二)、按确定回归方程，对生产线当前的烘丝机筒壁温度进行测算(d)、通过得到的确定回归方程，测算出相应的筒壁温度拟合值t’k
；(e)、根据公式(4)计算筒壁温度拟合值t’k
与实际值t
k
之间的拟合相对误差之间的拟合相对误差(f)、分别计算出当前至少5个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的相对误差计算出平均相对误差，即为烘丝机烘丝能力τ；在公式(5)中：为当前至少5个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的相对误差的和；k为当前滚筒烘丝机生产批次数；得到当前至少5个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ；(三)、调节烘丝机热风温度k
当滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ>0.6％时，通过公式(6)计算出δt；δt＝∑
k
t
k-∑
k
t
k
′…………………………
公式(6)若δt＞0，则以1℃-2℃的梯度增加烘丝机热风温度k；若δt＜0，则以1℃-2℃的梯度降低烘丝机热风温度k；然后重复步骤(二)，重新计算当前至少5个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ，直到当前至少5个批次滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ≦0.6％为止；当滚筒烘丝机筒壁温度拟合值的平均相对误差τ≦0.6％时，不对烘丝机热风温度k进行调整。2.根据权利要求1所述的滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法，其特征在于：所述筒壁温度t＝130℃～170℃。3.根据权利要求2所述的滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法，其特征在于：同一滚筒烘丝机，工艺流量q和烘丝机热风温度k是预先设定的。4.根据权利要求3所述的滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法，其特征在于：在步骤(c)中，重新选择三个筒壁温度和及其对应的烘丝机脱水量与曾经选择三个筒壁温度和及其对应的烘丝机脱水量，至少选择二个不同的筒壁温度及其对应的烘丝机脱水量。

技术总结
本发明的一种滚筒烘丝机烘丝筒壁温度的预测和调节方法包括：建立烘丝机筒壁温度T与脱水量ΔH的回归方程；按确定回归方程，对生产线当前的烘丝机筒壁温度进行测算；调节烘丝机热风温度K；本发明通过对烘丝机历史生产数据脱水量和筒壁温度进行逐步回归分析，得到了筒壁温度和脱水量之间的回归方程，并使用回归拟合值预测误差对烘丝机烘丝能力进行评价，可方便进行后续烘丝机烘丝能力的提升研究和试验验证工作提供参考依据。具有非常好的适用价值。值。值。


技术研发人员：王丽芳 刘泽 左雯 何科毅 陈康宁 刘杰 段宜杉 侯鹏娟 孔维蓉 丁姗
受保护的技术使用者：红云红河烟草（集团）有限责任公司
技术研发日：2023.06.14
技术公布日：2023/9/13