技术领域
本发明涉及烟草加工技术领域，具体涉及一种微压排潮的稳定控 制装置及其控制方法。
背景技术
在烟草制丝生产线上，大量的工艺设备在生产过程中需要释放一定 量的潮气。目前，工艺设备的潮气排放通常是将整条生产线工艺设备排 放的潮气在动力风机的作用下收集在一起，以集中排潮的方式通过排潮 总管排放到车间外。为了避免或减少工艺设备内的烟末或香精、香料被 排潮系统抽走，以及减少能源的浪费，排潮管道内的压力一般设置在 -200～-1000pa之间。根据加工工艺质量稳定性的要求，需要对工艺设备 的排潮压力进行稳定控制，传统控制方式有2种：1、潮气直接排放，不 对排潮风压进行控制；2、通过手动风门人工调节风门的开度来控制工艺 设备的排潮风量。
集中排潮的方式会因排潮系统内的某台或某些工艺设备的启动或停 止产生系统风量的变化而影响其他正在运行中设备的风量，系统稳定性 较差。现有技术由于缺少对现有的工艺设备的潮气排放风量或风压进行 有效控制，导致排放的潮气量波动较大，造成在制品质量的不稳定。主 要存在以下缺点：1、潮气直接排放或通过手动风门人工调节方式，因排 潮风量没有进行控制，排潮风量会时时波动，导致工艺设备生产的内环 境不稳定，造成在制品质量的不稳定；2、若排潮管道内的负压设置太大， 会导致工艺设备内的烟末或香精、香料被排潮系统抽走，造成浪费及后 续管道堵塞;若排潮管道内的负压设置太小，会引起潮气外冒，对周边 环境及设备造成污染。
发明内容
本发明的目的是提出一种微压排潮的稳定控制装置及其控制方 法，该微压排潮的稳定控制装置有效地解决了上述问题。
为了叙述方便，下文所称的压力均为负压，其值均为负压值。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种微压排潮的稳定控制装置，稳定控制装置包括第一排潮风管、 第二排潮风管、第三排潮风管、排潮总管、动力风机和控制系统；
第一排潮风管的第一端与工艺设备的卸料罩连接、第二端与第二排 潮风管的第一端连接，第二排潮风管的第二端和第三排潮风管连接，第 三排潮风管的第二端和排潮总管连接，排潮总管的一端和动力风机连接；
控制系统包括压力传感器、主控装置、角执行器和自动风门，自动 风门设置在第一排潮风管的内部，压力传感器设置在第二排潮风管的内 部，压力传感器、主控装置、角执行器和自动风门依次连接；
压力传感器用于采集第二排潮风管内部的压力并将压力情况反馈给 主控装置，主控装置发送指令给角执行器，通过角执行器来调节自动风 门的开度。
在一个优选或可选地实施例中，稳定控制装置还包括手动风门，手 动风门设置在第一排潮风管上，手动风门设置在自动风门和工艺设备的 卸料罩之间。
在一个优选或可选地实施例中，第一排潮风管的直径大于第二排潮 风管的直径。
在一个优选或可选地实施例中，第三排潮风管的直径大于第二排潮 风管的直径。
在一个优选或可选地实施例中，第一排潮风管的直径等于第三排潮 风管的直径。
在一个优选或可选地实施例中，第二排潮风管的上段为斜管、下段 为竖直管，斜管与第三排潮风管连接，第二排潮风管的竖直管和第三排 潮风管错位设置，第二排潮风管的竖直管的竖直侧壁和第三排潮风管的 竖直侧壁之间的最短距离大于等于10mm、小于等于50mm。
在一个优选或可选地实施例中，第三排潮风管的侧壁从第二排潮风 管的斜管的上部的侧壁和第三排潮风管的侧壁的连接处向下延伸。
在一个优选或可选地实施例中，第三排潮风管的侧壁从第二排潮风 管的斜管的上部的侧壁和第三排潮风管的侧壁的连接处向下延伸的距离 大于等于10mm、小于等于20mm。
在一个优选或可选地实施例中，稳定控制装置还包括冷凝水收集漏 斗和冷凝水收集管，第三排潮风管的第一端和冷凝水收集漏斗的顶端连 接，冷凝水收集漏斗的底端和冷凝水收集管连接。
在一个优选或可选地实施例中，第一排潮风管、第二排潮风管和第 三排潮风管上分别设置有风量或风压检测口。
在一个优选或可选地实施例中，第一排潮风管的第一端分别与工艺 设备的卸料罩、进料端排潮罩、出料端排潮罩连接。
本发明还提供了以下技术方案：
一种微压排潮的稳定控制装置的控制方法，控制方法包括如下步 骤：
步骤1：确定第二排潮风管内的压力给定值
根据P2=（D1/D2）4P1和D1、D2、P1的值求得P2，将P2计算的结果 设为P0，设置上下偏差范围△P，则给定值为[P0-△P,P0+△P]；
其中，D1为第一排潮风管直径，D2为第二排潮风管直径，P1为第一 排潮风管内的压力，P2为第二排潮风管内的压力；
步骤2：压力传感器的探头时时自动探测第二排潮风管内部的压力 P2，并将压力P2反馈给主控装置，主控装置将P2与给定值比较；
当P2大于P0+△P时，主控装置发送指令给角执行器，通过角执行 器调小自动风门开度；当P2小于P0-△P时，主控装置发送指令给角执行 器，通过角执行器调大自动风门开度；当P2大于等于P0-△P并且小于等 于P0+△P时，主控装置不发送指令给角执行器，保持自动风门开度不变。
在一个优选或可选地实施例中，△P设置值为10pa。
基于上述技术方案中的任一技术方案，本发明实施例至少可以产 生如下技术效果：
由于本发明所提供的微压排潮的稳定控制装置包括第一排潮风 管、第二排潮风管、第三排潮风管、排潮总管、动力风机和控制系统， 控制系统包括压力传感器、主控装置、角执行器和自动风门，自动风门 设置在第一排潮风管的内部，压力传感器设置在第二排潮风管的内部， 压力传感器、主控装置、角执行器和自动风门依次连接，排潮尾气在动 力风机的作用下，经第一排潮风管、第二排潮风管、第三排潮风管和排 潮总管排出，解决了现有技术工艺设备潮气排放风量和风压的不稳定， 以及压力传感器被脏物粘着失效的问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请 的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构 成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的微压排潮的稳定控制装置的结构示意图；
图2为本发明的第二排潮风管与第三排潮风管连接处的放大示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描 述。
需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是 多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简 洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替 代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的 多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：本实施例内的任 何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的 保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何 替代技术方案。
下文为了叙述方便，下文中所称的“左”、“右”、“上”、“下”与附 图本身的左、右、上、下方向一致。
为了叙述方便，下文所称的压力均为负压，其值均为负压值。
如图1所示，一种微压排潮的稳定控制装置，稳定控制装置包括第 一排潮风管10、第二排潮风管11、第三排潮风管13、排潮总管2、动力 风机1和控制系统；
第一排潮风管10的第一端与工艺设备8的卸料罩7连接、第二端与 第二排潮风管11的第一端连接，第二排潮风管11的第二端和第三排潮 风管13连接，第三排潮风管13的第二端和排潮总管2连接，排潮总管2 的一端和动力风机1连接；
控制系统包括压力传感器3、主控装置4、角执行器5和自动风门6， 自动风门6设置在第一排潮风管10的内部，压力传感器3设置在第二排 潮风管11的内部，压力传感器3、主控装置4、角执行器5和自动风门6 依次连接；
压力传感器3用于采集第二排潮风管11内部的压力并将压力情况反 馈给主控装置4，主控装置4发送指令给角执行器5，通过角执行器5来 调节自动风门6的开度。
微压是指第一排潮风管内部的压力小于等于1000pa。
主控装置可以是PLC、单片机、单板机或集成电路实现。
排潮尾气在动力风机的作用下，经第一排潮风管、第二排潮风管、 第三排潮风管和排潮总管排出。将排潮支管设计成了第一排潮风管、第 二排潮风管和第三排潮风管三个部分，每个部分具有各自不同的功能， 本发明解决了现有技术中排潮支管缺少对工艺设备的潮气排放风量或风 压进行有效控制的缺点，实现了对排潮风量或风压的时时精确稳定控制， 使工艺设备生产运行稳定，避免压力传感器被细小物料或香精、香料、 烟油附着而失效，并且解决了潮气中带有烟油及细小物料杂物堵塞管道。
稳定控制装置还包括手动风门9，手动风门9设置在第一排潮风管 10上，手动风门9设置在自动风门6和工艺设备的卸料罩7之间。
第一排潮风管10的直径大于第二排潮风管11的直径。
将第一排潮风管内的风速设置为10m/s左右，此时的管内压力不到 100pa，在工艺设备8的卸料罩7内扬起的细小物料及香精或香料不容易 被排潮系统排出，减少浪费及避免后续排潮管道的堵塞。
通过第二排潮风管的缩小管径设计，将被检测的排潮风压放大，使 用工业上使用的普通压力传感器就可实现准确测量排潮的压力，节约设 备运行成本。同时，当工艺设备卸料罩内的压力发生微小变化时，在第 二排潮风管内便会产生较大变化，普通的压力传感器即可准确、及时地 检测到并反馈给工艺设备的控制系统，使自动风门随排潮压力的变化而 自动调整其开度，从而实现排潮风量控制的稳定。另外，第二排潮风管 设计更高的风速，更高的风速对压力传感器的探头起到了吹扫作用，有 效避免排潮尾气中带有的细小物料或香精、香料、冷凝水附着在压力传 感器的探头上。
第三排潮风管13的直径大于第二排潮风管11的直径。
第三排潮风管设计更低的风速，有利于排潮尾气中带有细小物料或 香精、香料的冷凝水在此处沉降收集并排出，避免被输送到后续管道而 造成管道的堵塞。
第一排潮风管10的直径优选等于第三排潮风管13的直径。
如图2所示，第二排潮风管11的上段为斜管、下段为竖直管，斜 管与第三排潮风管13连接，第二排潮风管的竖直管和第三排潮风管错位 设置，第二排潮风管11的竖直管的竖直侧壁B和第三排潮风管13的竖 直侧壁A之间的最短距离大于等于10mm、小于等于50mm。
第二排潮风管的竖直管和第三排潮风管错位设置是指第二排潮风管 的竖直管的延长线和第三排潮风管的延长线相互之间没有重叠的地方。
第三排潮风管13的侧壁A从第二排潮风管11的斜管的上部的侧壁 C和第三排潮风管13的侧壁A的连接处向下延伸，避免从第三排潮风管 及其之后管道的带有细小物料及烟油的冷凝水从侧壁A顺着侧壁C往下 流影响压力传感器对压力测量的准确性。
第三排潮风管13的侧壁A从第二排潮风管11的斜管的上部的侧壁 C和第三排潮风管13的侧壁A的连接处向下延伸的距离大于等于 10mm、小于等于20mm。
稳定控制装置还包括冷凝水收集漏斗和冷凝水收集管12，第三排潮 风管13的第一端和冷凝水收集漏斗的顶端连接，冷凝水收集漏斗的底端 和冷凝水收集管12连接，收集管将收集到的冷凝水直接排到车间污水管 网中，避免回流到工艺设备导致水渍烟的产生而影响在制品质量。
第一排潮风管10、第二排潮风管11和第三排潮风管13上分别设置 有风量或风压检测口，便于根据日常需要，随时测量风管内的压力情况， 以及压力传感器的准确性。
第一排潮风管10的第一端分别与工艺设备的卸料罩、进料端排潮罩、 出料端排潮罩连接，第一排潮风管能够收集工艺设备的卸料罩、进料端 排潮罩、出料端排潮罩需要排放的潮气。
稳定控制装置的各部件的参数确定步骤如下：
1、确定第一排潮风管参数
第一排潮风管的管长以1米左右为宜，风管直径D1的计算方法如下：
因为Q=3600π·D12·V1/4
得 D 1 = Q / 900 * 3.14 * V 1 ]]>
式中：D1为第一排潮风管直径；
Q为排潮风量（m3/h,由设备制造厂商提供）；
V1为第一排潮风管内的平均风速。
本方法中，第一排潮风管内的平均风速为6～12m/s，根据不同工艺 设备的具体情况来选取，卷烟工艺一般取V1=10m/s较为合理。
2、确定第二排潮风管参数
第二排潮风管的管长以0.5～1米之间为宜，风管直径D2的计算方法 如下：
由公式：Q=3600π·D2·V/4和P=1/2ρ·V2
推得 D 2 = D 1 P 1 / P 2 4 ]]>
式中：D1为第一排潮风管直径；
D2为第二排潮风管直径；
P1为第一排潮风管内的压力；
P2为第二排潮风管内的压力。
根据工艺设备的工艺需求，通过手动风门来调节第一排潮风管内的 压力P1的大小，确保将工艺设备的潮气能够完全顺利排出，同时避免压 力P1太大而将工艺设备内的细小物料（或者香精、香料等）吸走，造成 浪费及后续堵塞管道。压力P1的调节方法如下：
（1）根据实践经验将手动风门调到某一位置；
（2）在工艺设备正常工作状态下，观察工艺设备的潮气排放情况；
如果工艺设备的潮气无法完全顺利排出，表明手动风门的开度不够， 需逐步调大手动风门的开度，直至潮气恰好能够完全顺利排出；如果工 艺设备的潮气已经能够完全顺利排出，有可能手动风门的开度太大，需 逐步调小手动风门的开度，直至发现有少量的潮气在工艺设备的周边冒 出，再逐步调大手动风门的开度，直至潮气恰好能够完全顺利排出；
（3）将手动风门9固定；
（4）经上述（1）、（2）、（3）步骤后，通过人工测量设备测量第一 排潮风管10内的压力P1。
第二排潮风管内的压力P2取压力传感器最小量程的1.2～2倍之间为 宜。
3、确定第三排潮风管参数
第三排潮风管的管长必须大于0.2米，风管直径D3可以设计成与第 一排潮风管D1相同。
稳定控制装置的各部件进行上述设计后，即可投入正常使用了。
一种微压排潮的稳定控制装置的控制方法，控制方法包括如下步 骤：
步骤1：确定第二排潮风管11内的压力给定值
根据P2=（D1/D2）4P1和D1、D2、P1的值求得P2，将P2计算的结果 设为P0，设置上下偏差范围△P，则给定值为[P0-△P,P0+△P]；
其中，D1为第一排潮风管直径，D2为第二排潮风管直径，P1为第一 排潮风管内的压力，P2为第二排潮风管内的压力；
步骤2：压力传感器3的探头时时自动探测第二排潮风管11内部的 压力P2，并将压力P2反馈给主控装置4，主控装置4将P2与给定值比较；
当P2大于P0+△P时，主控装置4发送指令给角执行器5，通过角执 行器5调小自动风门6开度；当P2小于P0-△P时，主控装置4发送指令 给角执行器5，通过角执行器5调大自动风门6开度；当P2大于等于P0-△P 并且小于等于P0+△P时，主控装置4不发送指令给角执行器5，保持自 动风门6开度不变。
通过上述控制方法，确保第二排潮风管内的压力P2稳定在[P0-△P, P0+△P]范围内，达到工艺设备生产运行的稳定，提高在制品质量的稳定。
△P设置值为10pa。
压力传感器、主控装置、角执行器、自动风门的结构和工作原理都 是现有技术，本文不再展开描述。
实施例1
现以叶丝加料机为例说明本发明。
叶丝加料机正常生产时的实际排潮风量为1800m3/h。
如图1、2所示，一种微压排潮的稳定控制装置，稳定控制装置包 括第一排潮风管10、第二排潮风管11、第三排潮风管13、排潮总管2、 动力风机1、手动风门9、冷凝水收集漏斗、冷凝水收集管12和控制系 统；
第一排潮风管10的第一端与工艺设备8的卸料罩7连接、第二端与 第二排潮风管11的第一端连接，第二排潮风管11的第二端和第三排潮 风管13连接，第三排潮风管13的第二端和排潮总管2连接，排潮总管2 的一端和动力风机1连接；
控制系统包括压力传感器3、主控装置4、角执行器5和自动风门6， 自动风门6设置在第一排潮风管10的内部，压力传感器3设置在第二排 潮风管11的内部，压力传感器3、主控装置4、角执行器5和自动风门6 依次连接；
压力传感器3用于采集第二排潮风管11内部的压力并将压力情况反 馈给主控装置4，主控装置4发送指令给角执行器5，通过角执行器5来 调节自动风门6的开度；
手动风门9设置在第一排潮风管10上，手动风门9设置在自动风门 9和工艺设备8的卸料罩9之间；
第二排潮风管11的上段为斜管、下段为竖直管，斜管与第三排潮风 管13连接，第二排潮风管11的竖直管和第三排潮风管13错位设置，第 二排潮风管11的竖直管的竖直侧壁B和第三排潮风管13的竖直侧壁A 之间的最短距离等于20mm；
第三排潮风管13的侧壁A从第二排潮风管11的斜管的上部的侧壁 C和第三排潮风管13的侧壁A的连接处向下延伸的距离等于15mm；
第三排潮风管13的第一端和冷凝水收集漏斗的顶端连接，冷凝水收 集漏斗的底端和冷凝水收集管12连接，收集管将收集到的冷凝水直接排 到车间污水管网中；
第一排潮风管10、第二排潮风管11和第三排潮风管13上分别设置 有风量或风压检测口；
第一排潮风管10的第一端分别与工艺设备8的卸料罩7、进料端排 潮罩、出料端排潮罩连接。
稳定控制装置的各部件的参数确定步骤如下：
1、确定第一排潮风管参数
第一排潮风管的管长为1米，取V1=10m/s，则
风管直径 D 1 = Q / 900 * 3.14 * V 1 ≈ 250 ( mm ) ; ]]>
2、确定第二排潮风管参数
第二排潮风管的管长为0.6米，选用的压力传感器的最小量程为 1000pa,取P2为1300pa。当工艺设备的潮气恰好能够完全顺利排出时测 得的风压P1=68pa。
由公式 D 2 = D 1 P 1 / P 2 4 ]]>
得D2≈120（mm）
3、确定第三排潮风管参数
第三排潮风管的管长为：从第三排潮风管和第二排潮风管的连接处 的中间位置到第三排潮风管和排潮总管的连接处的中间位置，约1.5米， 风管直径D3=D1=250（mm）。
稳定控制装置的各部件进行上述设计后，即可投入正常使用了。
一种微压排潮的稳定控制装置的控制方法，控制方法包括如下步 骤：
步骤1：确定第二排潮风管11内的压力给定值
根据P2=（D1/D2）4P1和D1、D2、P1的值求得P2=（D1/D2）4P1=（250/120） 4*68≈1280(pa)，将P2计算的结果设为P0，上下偏差范围△P设置值为 10pa，则给定值为[1270,1290]；
步骤2：压力传感器3的探头时时自动探测第二排潮风管11内部的 压力P2，并将压力P2反馈给主控装置4，主控装置4将P2与给定值比较；
当P2大于1290pa时，主控装置4发送指令给角执行器5，通过角 执行器5调小自动风门6开度；当P2小于1270pa时，主控装置4发送 指令给角执行器5，通过角执行器5调大自动风门6开度；当P2大于等 于1270pa并且小于等于1290pa时，主控装置4不发送指令给角执行器 5，保持自动风门6开度不变。
通过上述控制方法，第二排潮风管内的压力P2稳定在[1270,1290] 范围内，达到了工艺设备生产运行的稳定，实现了在制品质量的稳定。
通过上述控制装置和控制方法，叶丝加料机的排潮风量（或风压） 控制稳定，工艺设备排潮罩处负压基本稳定不变，大大降低了细小烟丝 和料液的损耗；后续管道堵塞现象基本杜绝，压力传感器的探头可以长 时间保持干净、有效。出口叶丝的含水率标准偏差仅为0.08,出口温度标 准偏差仅为0.13，明显提高了叶丝加料机产品加工质量的稳定。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了 数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的 技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术 效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以 本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列 举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结 构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定 连接（例如使用螺栓或螺钉连接），也可以理解为：不可拆卸的固定 连接（例如铆接、焊接），当然，互相固定连接也可以为一体式结构 （例如使用铸造工艺一体成形制造出来）所取代（明显无法采用一体 成形工艺除外）。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置 关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的 状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分 组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而 非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属 领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进 行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案 的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。