在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法 |
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| 申请号 | CN202310081374.X | 申请日 | 2023-02-08 | 公开(公告)号 | CN116235986B | 公开(公告)日 | 2024-03-26 |
| 申请人 | 红云红河烟草(集团)有限责任公司; | 发明人 | 马涛; 李军; 匡立成; 高华; 李鹏飞; 周强; 蒋冬; 陈新兴; 司小山; 房磊磊; 吕红珍; 朱培根; 刘新文; 朱朝琴; | ||||
| 摘要 | 本 发明 的在 卷烟 机 供丝系统中的 烟支 空头率自动调控的方法包括：设定卷烟机供丝系统的卷烟空头率望目值q、针辊极限控制最大 电压 值V1、针辊极限控制最小电压值V2、针辊电压偏移设定值V0、烟丝空头率允差比例η和卷烟机供丝系统预设的报警时间T；建立卷烟空头率、结构系数y结构系数、长丝率A长丝率和短丝率C短丝率的关系式；卷烟机供丝系统自动控制针辊的 电机 电压D针辊电机电压和监控烟丝的空头率，如果卷烟机供丝系统检测出的烟支实际空头率达到卷烟机的空头率预警值P1时，并且烟支实际空头率超出预设时间T时，系统将在 电子 屏幕上进行异常报警，方便操作或维修人员及时查找其原因。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法，卷烟机供丝系统包括：针 |
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| 说明书全文 | 在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法技术领域[0001] 本发明涉及了一种自动调控的方法，特别是在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法。 背景技术[0002] 卷烟机VE供丝系统，在烟丝输送过程中会一定程度改变烟丝结构(即：长丝率、中丝率、短丝率、碎丝率)，进而影响卷烟的空头率。如果VE供丝系统机械加工强度过大，会造成短丝率和碎丝率的提高，反之则会造成长丝率偏高。烟丝结构的失衡会造成烟条内部的 烟丝分布不均匀，在卷制过程中容易造成烟支端部烟丝掉落并形成空头烟，空头烟被卷烟 机自动剔除后将进行残次烟回收拆解，加工后的回收烟丝中由于短丝率和碎丝率普遍较 高，再次掺配到正常烟丝中时，一定程度又会影响到烟丝结构的稳定性。因此，控制好卷烟机VE供丝系统机械加工强度，对改善烟支空头率的意义较大。目前，国内烟草行业关于卷烟机VE供丝系统自动控制机械加工强度的研究尚未见报道，为此，本发明专利利用新的控制 方法，实现卷烟机VE供丝系统对烟丝结构的自动调控。 [0003] 多年来，为提高烟丝结构的卷制适应性，许多研究从卷烟机VE供料系统机械结构入手，一是通过更换不同齿数的弹丝辘传动同步带轮，调整其转速，对烟支空头率进行控 [1] 制 ；二是通过设计新型抛丝辊上的拨料机械结构，将螺钉改为叶片式拨料，降低烟丝造碎[2] 和烟支空头 ；三是改进了针辊结构，将针辊上向上的钢针改为沿针辊径向方向倾斜一定 [3] 角度，降低烟丝从针辊中取出的阻力，减少烟丝造碎和空头 ；四是在卷接机组采用流化床技术替换烟丝输送带、抛丝辊等装置，通过风力完成烟丝输送，减少烟丝在输送过程中的造[4‑6] 碎 。这些研究虽然一定程度降低了个别品牌的烟支空头率，但由于烟丝结构受产品配 方、加工强度等因素影响，往往是一个批间动态变化的过程，并且一台卷烟机单从参数优化或部件改进也很难适应多品牌烟丝结构的需求。以上这些研究均建立在卷烟机被动适应烟 丝结构的基础上，而针对不同牌号烟丝以及烟丝批间结构的波动，整体适应性较弱。 发明内容[0005] 为了完成本申请的发明目的，本申请采用以下技术方案： [0006] 本发明的一种在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法，卷烟机供丝系统包括：针辊、弹丝辘、烟丝输送带、抛丝辊、风室装置和吸丝带，烟丝通过针辊和弹丝辘之间的通道被输送至烟丝输送带，在烟丝输送带上方的烟室内装有风室装置，烟丝在风室装 置和抛丝辊的作用下，抛至料仓被吸丝带吸取，卷烟机供丝系统的控制器控制针辊的电机 电压并检测出卷烟空头率，其特征在于：在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方 法包括以下步骤： [0007] (一)、设定卷烟机供丝系统的卷烟空头率望目值q、针辊极限控制最大电压值V1、针辊极限控制最小电压值V2、针辊电压偏移设定值V0、烟丝空头率允差比例η和卷烟机供丝系统预设的报警时间T [0008] 由卷烟机操作人员或工艺员在卷烟机供丝系统的电子屏幕上输入空头率望目值q、针辊极限控制最大电压值V1、针辊极限控制最小电压值V2、针辊电压偏移设定值V0、烟丝空头率允差比例η和卷烟机供丝系统预设的报警时间T [0009] 针辊的执行电机电压值V3在〔针辊极限控制最大电压值V1‑针辊电压偏移设定值V0〕与〔针辊极限控制最小电压值V2+针辊电压偏移设定值V0〕之间； [0010] 卷烟机的空头率预警值P1＝q*(1+η)； [0011] (二)、建立卷烟空头率、结构系数y结构系数、长丝率A长丝率和短丝率C短丝率的关系式[0012] (a)、计算每批烟丝的结构系数y结构系数 [0013] 根据每批烟丝的长丝率A长丝率、中丝率B中丝率和短丝率C短丝率，按照公式(1)计算出每批烟丝的结构系数y结构系数， [0014] y结构系数＝A长丝率/B中丝率‑C短丝率/B中丝率‑‑‑‑‑‑公式(1) [0015] (b)、建立烟丝结构系数数学模型 [0016] 将至少7组对应烟丝的结构系数y结构系数、长丝率A长丝率和短丝率C短丝率通过以下多元回归方程(2)拟合出系数a1、b1和b2， [0017] y结构系数＝‑a1+b1A长丝率‑b2C短丝率‑‑‑‑‑‑公式(2) [0018] (c)、建立烟丝空头率的数学模型 [0019] 根据检测出的长丝率A长丝率和短丝率C短丝率，通过公式(2)计算出该烟丝的结构系数y结构系数，同时检测出该烟丝的空头率Y空头率和针辊的电机电压D针辊电机电压，将至少7组对应烟丝的空头率Y空头率、针辊的电机电压D针辊电机电压和结构系数y结构系数通过以下多元回归方程(3)拟合出系数a2、b3、b4和b5， [0020] Y空头率＝‑a2+b3D针辊电机电压+b4y结构系数‑b5D针辊电机电压*y烟丝结构系数‑‑‑‑‑‑公式(3)[0021] (三)、卷烟机供丝系统自动控制针辊的电机电压D针辊电机电压和监控烟丝的空头率[0022] 根据步骤(二)的公式(3)，进行数学变形得到以下公式(4) [0023] D针辊电机电压＝(a2+Y空头率‑b4y烟丝结构系数)/(b3‑b5y烟丝结构系数)‑‑‑‑‑‑公式(4)[0024] 检测出卷烟机供丝系统内烟丝的长丝率A长丝率和短丝率C短丝率，根据公式(2)计算出该烟丝的结构系数y结构系数，通过公式(4)得到针辊的电机电压D针辊电机电压，当计算出的针辊的电机电压D针辊电机电压在针辊的执行电机电压值V3之内；卷烟机供丝系统的控制器将针辊的电机电压调节至由公式(4)计算出的D针辊电机电压；当计算出的针辊的电机电压D针辊电机电压不在针辊的执行电机电压值V3之内；卷烟机供丝系统的控制器将针辊的电机电压调节至〔针辊极限控制最大电压值V1‑针辊电压偏移设定值V0〕或者〔针辊极限控制最小电压值V2+针辊电压偏移设定值V0〕； [0025] 当卷烟机供丝系统自动执行上述针辊电机电压值后，如果卷烟机供丝系统检测出的烟支实际空头率达到卷烟机的空头率预警值P1时，并且烟支实际空头率超出预设时间T 时，系统将在电子屏幕上进行异常报警，方便操作或维修人员及时查找其原因。 [0026] 本发明的一种在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法，其中：所述A长丝率为长度大于等于3.35mm的烟丝占所有烟丝的比例。 [0027] 本发明的一种在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法，其中：所述短丝率C短丝率为长度在1mm和2.5mm之间的烟丝占所有烟丝的比例。 [0028] 本发明的一种在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法，其中：所述中丝率B中丝率为长度在2.5mm和3.35mm之间的烟丝占所有烟丝的比例。 [0029] 本发明的一种在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法，其中：所述烟丝空头率允差比例η小于15％。 [0030] 本发明的一种在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法，其中：当计算出的针辊的电机电压D针辊电机电压大于针辊(1)极限控制最大电压值V1时，针辊的执行电机电压值V3调节至〔针辊极限控制最大电压值V1‑针辊电压偏移设定值V0〕。 [0031] 本发明的一种在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法，其中：当计算出的针辊的电机电压D针辊电机电压小于针辊极限控制最小电压值V2时，针辊的执行电机电压值V3调节至〔针辊极限控制最小电压值V1+针辊电压偏移设定值V0〕。 [0032] 本发明的一种在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法，其中：所述针辊电压偏移设定值V0小于2V。 [0033] 本发明的在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法根据卷烟空头率的望目值，通过计算不同来料烟丝的结构系数，并与控制针辊或弹丝辘转速的电机电压形成 方程运算，最终确定并自动调整到合适的电机电压值，实现烟丝结构的优化。 附图说明 [0034] 图1为本发明的卷烟机供丝系统的正向剖面示意图； [0035] 图2为本发明的在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法的流程图。 [0036] 在图1中，标号1为弹丝辘；标号2为针辊；标号3为输送带；标号4为抛丝辊；标号5为风室装置；标号6为吸丝带。 具体实施方式[0037] 如图1所示，本发明的卷烟机供丝系统包括：针辊1、弹丝辘2、烟丝输送带3、抛丝辊4、风室装置5和吸丝带6，烟丝通过针辊1和弹丝辘2之间的通道被输送至烟丝输送带3，在烟丝输送带3上方的烟室内装有风室装置5，烟丝在风室装置5和抛丝辊4的作用下，抛至料仓 被吸丝带6吸取，卷烟机供丝系统的控制器控制针辊1的电机电压并检测出卷烟空头率。 [0038] 如图2所示，本发明的在卷烟机供丝系统中的烟支空头率自动调控的方法包括以下步骤： [0039] (一)、设定卷烟机供丝系统的卷烟空头率望目值q、针辊1极限控制最大电压值V1、针辊1极限控制最小电压值V2、针辊1电压偏移设定值V0、烟丝空头率允差比例η和卷烟机供丝系统预设的报警时间T [0040] 由卷烟机操作人员或工艺员在卷烟机供丝系统的电子屏幕上输入空头率望目值q＝0.25、针辊1极限控制最大电压值V1＝49vdc、针辊1极限控制最小电压值V2＝43vdc、针辊1电压偏移设定值V0＝1vdc、烟丝空头率允差比例η＝0.15和卷烟机供丝系统预设的报警时 间T＝100秒 [0041] 针辊1的执行电机电压值V3在〔针辊1极限控制最大电压值V1‑针辊1电压偏移设定值V0〕与〔针辊1极限控制最小电压值V2+针辊1电压偏移设定值V0〕之间；即针辊1的执行电机电压值V3在48vdc和45vdc之间。 [0042] 卷烟机的空头率预警值P1＝q*1+η＝0.2875； [0043] (二)、建立卷烟空头率、结构系数y结构系数、长丝率A长丝率和短丝率C短丝率的关系式[0044] (a)、计算每批烟丝的结构系数y结构系数 [0045] 根据每批烟丝的长丝率A长丝率、中丝率B中丝率和短丝率C短丝率，按照公式(1)计算出每批烟丝的结构系数y结构系数， [0046] y结构系数＝A长丝率/B中丝率‑C短丝率/B中丝率‑‑‑‑‑‑公式(1) [0047] (b)、建立烟丝结构系数数学模型 [0048] 申请人发现：结构系数y结构系数、长丝率A长丝率和中丝率B中丝率存在以下公式(2)的线性关系，将10组对应烟丝的结构系数y结构系数、长丝率A长丝率和短丝率C短丝率通过以下多元回归方程2拟合出系数a1、b1和b2， [0049] y结构系数＝‑a1+b1A长丝率‑b2C短丝率‑‑‑‑‑‑公式(2)，得到a1＝0.475762、b1＝4.08044和b2＝3.18562；即公式(3)得到：y结构系数＝‑0.475762+4.08044*A长丝率‑3.18562*C短丝率[0050] (c)、建立烟丝空头率的数学模型 [0051] 申请人发现：空头率Y空头率、针辊1的电机电压D针辊电机电压和结构系数y结构系数存在以下公式(3)的线性关系。根据检测出的长丝率A长丝率和短丝率C短丝率，通过公式(2)计算出该烟丝的结构系数y结构系数，同时检测出该烟丝的空头率Y空头率和针辊1的电机电压D针辊电机电压，将10组对应烟丝的空头率Y空头率、针辊1的电机电压D针辊电机电压和结构系数y结构系数通过以下多元回归方程(3)拟合出系数a2、b3、b4和b5， [0052] Y空头率＝‑a2+b3D针辊电机电压+b4y结构系数‑b5D针辊电机电压*y烟丝结构系数‑‑‑‑‑‑公式(3)[0053] 即得到a2＝11.2596；b3＝0.2430；b4＝12.7268和b5＝0.2671 [0054] 公式(3)得到：Y空头率＝‑11.2596+0.2430D针辊电机电压+12.7268y结构系数‑0.2671D针辊电机电压*y烟丝结构系数 [0055] (三)、卷烟机供丝系统自动控制针辊1的电机电压D针辊电机电压和监控烟丝的空头率[0056] 根据步骤(二)的公式(3)，进行数学变形得到以下公式(4) [0057] D针辊电机电压＝(a2+Y空头率‑b4y烟丝结构系数)/(b3‑b5y烟丝结构系数)‑‑‑‑‑‑公式(4)[0058] 由公式(4)得到：D针辊电机电压＝(11.2592+0.25‑12.7268*0.88)/(0.2430‑0.2671*0.88) [0059] 检测出卷烟机供丝系统内烟丝的长丝率A长丝率和短丝率C短丝率，根据公式(2)计算出该烟丝的结构系数y结构系数，通过公式(4)得到针辊1的电机电压D针辊电机电压，当计算出的针辊1的电机电压D针辊电机电压在针辊1的执行电机电压值V3之内；卷烟机供丝系统的控制器将针辊1的电机电压调节至由公式(4)计算出的D针辊电机电压；当计算出的针辊1的电机电压D针辊电机电压大于针辊1极限控制最大电压值V1时，针辊1的执行电机电压值V3调节至〔针辊1极限控制最大电压值V1‑针辊1电压偏移设定值V0〕；当计算出的针辊1的电机电压D针辊电机电压小于针辊1极限控制最小电压值V2时，针辊1的执行电机电压值V3调节至〔针辊1极限控制最小电压值V1+针辊1电压偏移设定值V0〕。 [0060] 当卷烟机供丝系统自动执行上述针辊1电机电压值后，如果卷烟机供丝系统检测出的烟支实际空头率达到卷烟机的空头率预警值P1时，并且烟支实际空头率超出预设时间 T时，系统将在电子屏幕上进行异常报警，方便操作或维修人员及时查找其原因。 [0061] A长丝率为长度大于等于3.35mm的烟丝占所有烟丝的比例；短丝率C短丝率为长度在1mm和2.5mm之间的烟丝占所有烟丝的比例；中丝率B中丝率为长度在2.5mm和3.35mm之间的烟丝占所有烟丝的比例。 [0062] 以下以两个实施例，进行说明： [0063] 实例一 [0064] 通过全因子试验，将牌号C生产前空头率望目值设定为0.25，将检测出牌号C的长丝率为A长丝率＝0.468和短丝率C短丝率＝0.174代入上述回归方程(2)，y结构系数＝‑ 0.475762+4.08044*A长丝率‑3.18562*C短丝率，得到烟丝结构系数y烟丝结构系数＝0.88，将Y空头率＝ 0.25、Y烟丝结构系数＝0.88代入上述回归方程到D针辊电机电压＝(11.2592+0.25‑12.7268*0.88)/(0.2430‑0.2671*0.88)中，得到D针辊电机电压＝38.93(VDC)， [0065] 计算出的针辊1电机电压D针辊电机电压低于极限电压范围43(VDC)，针辊1电机的执行电压V3＝V2+1＝44(VDC)，卷烟机供丝系统检测出的烟支实际空头率为0.27，未超过P1＝0.2875值，烟支空头率控制符合范围要求。 [0066] 实例二 [0067] 通过全因子试验，牌号D生产前空头率望目值设定为0.25，将检测出牌号D的长丝率为A长丝率＝0.462和短丝率C短丝率＝0.22代入上述回归方程(2)，y结构系数＝‑0.475762+ 4.08044*A长丝率‑3.18562*C短丝率，得到烟丝结构系数y烟丝结构系数＝0.71，将Y空头率＝0.25、Y烟丝结构系数＝0.71代入上述回归方程到D针辊电机电压＝(11.2592+0.25‑12.7268*0.71)/(0.2430‑0.2671* 0.71)中，得到D针辊电机电压＝46(VDC)， [0068] 计算出的针辊1电机电压D针辊电机电压在极限电压范围内，针辊1电机的执行电压V3＝46(VDC)，卷烟机供丝系统检测出的烟支实际空头率为0.26，未超过P1＝0.2875值，烟支空头率控制符合范围要求。 [0069] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以修改和改进，但在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围之内。 |
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