烟草叶片松散回潮水分控制技术研究

摘要：烟草制丝工艺是卷烟生产中的主要工艺，而松散回潮作为制丝过程中的重要加工工序，其出口水分是影响后续工序产品质量的关键质量指标。当前行业内松散回潮出口水分控制主要采用闭环控制和开环控制，但均存在不足。闭环控制虽能根据实时出口水分自动调节加水量，但存在滞后性且控制算法不能完美消除诸多因素影响；开环控制则主要根据经验进行水分调节，无法保证烟叶水分均匀性。因此，提出一种创新性的水分控制模式，在保证加水总量的同时，保证烟叶水分均匀性，对提高出口水分稳定性和提升产品质量具有重大意义。本文在分析现有控制模式的基础上，提出了一种融合开环和闭环控制模式的预测控制方法，并设计了新的控制算法和参数设置，以提高松散回潮工序的产品质量指标稳定性。

关键词：烟草叶片；松散回潮；水分控制

烟草制丝工艺是卷烟生产的核心工艺，其中松散回潮作为制丝过程的主要加工工序，对后续工序产品质量具有重要影响。松散回潮的主要任务是将切片后的烟块进一步松散，并进行连续均匀地增温和增湿，使其成为具备一定温度和水分的松软烟叶，以提高烟片的韧性和耐加工性。然而，松散回潮出口水分的控制一直是烟草行业面临的重要技术难题，其稳定性直接影响后续工序的产品质量。

一、现有松散回潮水分控制模式分析

（一）闭环控制模式

闭环控制模式通过实时检测出口水分的变化，自动调节加水量以控制出口水分。这种模式虽然能够根据实时数据进行自动调节，但由于控制算法受到来料情况、环境温湿度、烟叶品种、调节滞后等诸多因素的影响，自动控制效果并不理想。此外，闭环控制的滞后性也导致调节不及时，影响出口水分的稳定性。

（二）开环控制模式

开环控制模式主要根据经验进行水分调节，不依赖于实时出口水分的变化。这种模式下，操作工根据入口水分和出口水分的实时变化以及操作经验来调整加水系数，通过PLC控制调节加水量。然而，由于操作工的经验不同、判断不准确或调节不及时，以及调节系数存在一定的滞后性，都会造成出口物料水分的大幅波动，无法保证出口水分的稳定性。

二、松散回潮水分控制模式的改进

（一）水分控制模式改进思路

考虑到开环控制模式的人工定量加水和闭环控制模式的自动追踪加水的差异性，本文提出一种融合两种模式的预测控制方法。改进方向为淡化实时出口水分的影响，在入口水分超过工艺规范限时进行微调，形成小范围闭环控制。具体而言，出口水分实时变化不直接参与到水分控制中，PLC控制程序会根据实时入口水分进行预测加水量微调，操作人员根据头料出口水分实时变化情况选择性地进行人工干预控制，在入口水分变化较大且预测控制调节不理想时进行人工干预，从而形成对水分的预测控制[1]。

（二）控制算法与参数设置

根据程序控制原理适配控制算法，并设定不同牌别间的调节参数——修正系数，将牌别变化、工艺变化和其他外部条件变化的影响降至最低。以某制丝车间松散回潮工序为例，入口水分变化与加水系数的关系如下：

当入口水分低于12%且持续8秒时，Vtv=Vpv+100（ML-Mpv）*R

当入口水分高于14%且持续8秒时，Vtv=Vpv-100（Mpv-MU）*R

其中，Vtv为加水系数理论值，Vpv为加水系数当前值，ML为入口水分下限值（工艺规定为12%），MU为入口水分上限值（工艺规定为14%），Mpv为入口水分当前值，R为修正系数。将以上算法写入PLC，利用PLC的逻辑控制能力进行自动反馈跟踪调节，形成入口水分值、加水系数理论值和PLC程序三者之间的预测控制系统，并设定人工调节优先（持续60秒后转换为PLC控制），从而在最大程度上减少人工操作导致的波动和误差，最终达到出口物料水分的稳定和准确。

三、优化设计与实施

（一）回风温度与含水率控制结构改善

为了提高松散回潮工序的控制精度与稳定性，针对回风温度和含水率控制结构进行了系统性优化。在松散回潮机的入口处，增设了电子秤与水分仪，精准测量烟片的流量及其含水率，为后续控制提供准确数据基础。同时，在出口处配置了温度仪与水分仪，实时监测出口烟片的温度与含水率变化，确保产品质量的稳定。在此基础上，引入了PID控制器，通过智能调节补偿蒸汽阀门的开度，实现了热风温度的精确控制，有效降低了温度波动。此外，含水率控制也得到了显著提升，通过精确调控入口单喷嘴向滚筒内喷射的雾化水量，确保了烟片含水率的均匀稳定[2]。这一系列改进措施的实施，显著降低了松散回潮出口烟片温度和含水率的波动，提升了整体工艺水平。

（二）含水率控制原理及优化

含水率控制是松散回潮工序中的关键环节，其实现依赖于对入口单喷嘴喷向滚筒内雾化水量的精确控制。该过程首先通过设置在入口处的水分仪检测来料含水率，同时电子秤实时测量物料流量，出口处则利用水分仪监测出料含水率。结合加水系数等关键设备控制参数，通过先进的数学模型精确计算出理论加水量。随后，采用PID闭环控制系统对实际加水量进行精确调节，确保实际加水量紧密跟踪理论值，从而实现出口含水率的精准控制。为进一步优化含水率控制效果，可采取以下措施：在松散回潮滚筒出口增设双介质二元喷嘴，将原有加水量管路均分为两路，由单一喷嘴喷雾升级为双喷嘴喷雾，从而显著增大雾化面积，提高水分分布的均匀性[3]。同时，在滚筒后端增加一套自动控制加水系统，将喷嘴置于更佳位置，以便更精确地控制物料的水分吸收过程，进一步提升含水率控制的稳定性和准确性。

四、实验结果与分析

通过对松散回潮水分控制模式进行改进和优化设计，实施后的测试结果表明，出口水分合格率显著提高，物料流量波动合格率平均值也达到较高水平。改进后的松散回潮工序不仅提高了出口水分的稳定性，还减少了烟饼对在制品的影响，使该工序出口物料质量均匀程度明显提高，为产品在加工过程中物料流量和内在质量的稳定性奠定了良好的基础。

五、结论

本文通过对松散回潮水分控制模式进行改进，提出了一种融合开环和闭环控制模式的预测控制方法，并设计了新的控制算法和参数设置。实验结果表明，改进后的松散回潮工序显著提高了出口水分的稳定性和产品质量。这一研究成果在烟草质量控制和竞争力方面具有重大意义，值得在实际生产中推广应用。

参考文献

[1]杨明权，周晓龙，高宇雷，等. 基于出口水分预测模型的松散回潮加水量控制算法 [J]. 自动化技术与应用， 2024， 43 （07）： 17-21+88.

[2]江婷，罗先喜. 基于数据驱动的松散回潮出口水分预测模型分析 [J]. 机电工程技术， 2023， 52 （04）： 119-123.