在贮柜内进行物料灵活和均匀掺配的方法

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在贮柜内进行物料灵活和均匀掺配的方法
技术领域
[0001] 本发明属于烟草制丝生产工艺技术领域。
背景技术
[0002] 在烟草制丝工艺中，任何品牌的卷烟配方都是由多种不同原料按照不同的比例组成，叶组配方、丝组配方都是由很多不同种类、不同等级、不同产地的叶片、烟丝按照不同比例混合而成。由于不同的叶片、不同的烟丝有着不同的烟草特性，随着烟草制丝加工的越来越精细化要求，不同的叶片、烟丝在加工过程中都针对其不同的特性进行分别加工。分别加工后的各种叶片、烟丝按照比例掺配在一起形成最终的叶组配方、成品烟丝。掺配环节是卷烟生产过程中十分重要的环节，物料掺配的均匀性、配比的精度将影响产品的最终质量。目前的生产中，叶片要么只是在生产投料时按照烟包数目粗略的进行配比，这种生产模式物料的均匀性及精度均没有保证，要么各个组份单独加工后，成为丝组配方，再按照每种叶丝、烟丝各设置自己的掺配线，通过掺配线的同时运行，同时出料完成物料掺配，这种模式有多少种烟丝组份配方就要设置多少条掺配线进行掺配，并且设备确定下来后，生产方式固定，配方可调整范围小，设备投资大、占地大、运行成本高，对于配方组份多、有很多小比例配方的情况下，目前的模式无法满足生产均匀性及精度的要求，从而影响产品质量。并且设备设计生产完成后，如果生产、配方发生调整，已有的设备及技术往往不能适应新的生产、配方的要求。
[0003] 目前为了研究新的配方，越来越多的生产线需配备相应的实验线，但实验线也难以满足现有生产模式的要求，因为实验线是实验性质，实验的配方是一直变化调整的，并且如何调整通常是无法预知的，对实验线的灵活性要求往往更高，而目前的生产模式受到设备及控制手段的限制，无法满足实验线灵活多变的掺配要求。
发明内容
[0004] 本发明的目的是解决现有技术的不足，提出了一种在贮柜内进行物料灵活和均匀掺配的方法，以满足物料多组分多比例配方灵活调整和均匀掺配的工艺需求，达到生产对物料掺配均匀性及精度的要求，提高最终产品质量。
[0005] 本发明的目的通过如下技术方案实现。
[0006] 在贮柜内进行物料灵活和均匀掺配的方法，由喂料机、计量管、电子秤组成流量控制系统，由输送设备将来自电子秤的不同种类的物料输送至布料机上，由布料机送给设置于贮柜上的铺料车，再由铺料车将不同种类的物料逐条布入贮柜的料仓中；喂料机、计量管、电子秤、输送设备、布料机、贮柜及铺料车的控制装置均与控制系统电连接，组成一个物料掺配系统；贮柜出料采用截面出料方式，贮柜截面出料就是掺配好的物料；在电子秤带速可保证控制流量精度的调整范围内，采取控制系统灵活调整电子秤的带速S，从而调整每一种类物料通过电子秤的时间T，使每一种类物料通过电子秤的时间T与贮柜内铺料车铺料的时间T1相匹配，实现同一种类物料在贮柜布料后的每一条物料都均匀，并且贮柜内每一种类物料的布料条数N都是整数，以此达到柜内物料灵活和均匀掺配；对应于通过的不同种类物料时，电子秤的可调带速S与同一种类物料的布料条数N的关系如下：
[0007] S=P/(Q×R×T1×N)；
[0008] 其中：
[0009] S为电子秤带速，在保证控制流量精度的调整范围内，一般设定为最大带速和最小带速的比值不超过10，且最大带速不超过0.25m/s；
[0010] P为不同种类物料各自的总重量，P=a%×W，W为需要在贮柜内通过掺配形成的物料总重量，a%是不同种类物料占总重量W的比例；各种不同种类物料组成的配方是在生产前就已知的，故W、a%是生产前已知的参数；
[0011] Q为计量管（3）出料的截面积，该参数是设备本身的规格型号，为已知参数，计量管用以保证不同组分的物料在电子秤上按照设定的截面积Q通过；
[0012] R为物料的容重，是物料本身的特性指标，是已知参数；
[0013] T1为铺料车将一条物料布入贮柜料仓中需要的时间，是贮柜本身的运行数据，为已知参数；
[0014] N为每一种物料在贮柜内所需布料的条数，要求在电子秤带速S可保证控制流量精度的可调整范围内选取，N为整数，且N≥1。
[0015] 本发明可在喂料机前端设置翻箱机，翻箱机的控制装置与控制系统电连接，此时，由翻箱机、喂料机、计量管、电子秤组成流量控制系统。
[0016] 本发明可在贮柜内进行不同种类、不同等级、不同产地的叶片、烟丝按照设定比例要求灵活地进行掺配，达到不同的物料按照设定比例均匀的播布在贮柜内，使贮柜出料物料即为要求的配方或成品。本发明方法灵活可靠，可以满足物料的掺配要求，系统适用范围广，并且设备投入少、占地面积小、运行成本低。
[0017] 下面结合说明书附图进一步阐述本发明内容。
附图说明
[0018] 图1是采用本发明方法的系统的平面布局图；
[0019] 图2是图1的A-A截面图；
[0020] 图3是图1的B-B截面图；
[0021] 图4是图3的C-C截面图。
具体实施方式
[0022] 如图1、图2、图3所示，翻箱机1将需要布入贮柜7的物料翻至喂料机2中，喂料机2输送物料至计量管3，计量管3使物料按照计量管的截面输送至电子秤4，电子秤4通过控制带速来控制输送物料的时间，使物料按照设定的运行时间通过，电子秤4出料经过输送设备5的输送至布料机6中，布料机6通过往复运行，将来料输送至贮柜7上的铺料车
8上，铺料车8将物料按整条布料至贮柜7的料仓中，完成贮柜内铺料。图1中输送设备5和贮柜7的数量可按照工艺要求及平面布局情况进行调整。本发明通过设置翻箱机、喂料机、计量管、电子秤、输送设备、布料机、贮柜、控制系统组成一个物料掺配系统。不同种类的物料A、B、C、D、E……依次由翻箱机翻入喂料机料仓中，通过由喂料机、计量管、电子秤组成的流量控制系统，然后由输送设备输送至布料机上，由布料机给贮柜的铺料车布料，再由贮柜的铺料车将料逐条的布入贮柜的料仓中。图4中A、B、C、D、E所示意的为布完料后贮柜截面不同种类的物料按照配比比例在贮柜内贮存的情况，贮柜出料是截面出料，为保证不同种类物料在贮柜内按照配方比例要求掺配，贮柜截面出料就是掺配好的物料，就是要保证贮柜每截面的物料都是按照配比的比例要求掺配的物料，并且要保证物料的掺配均匀性和物料的掺配精度。在此过程中，需保证同一种类物料在贮柜布料的中每一条物料都是均匀的，以及贮柜内的每一种类的物料的布料必须保证都是整数条数。
[0023] 同一种类物料在贮柜中每一条物料的均匀性是通过下述方法实现的：本系统中的计量管是使物料按照一定的截面积出料，对于单一组分的物料来说，由于出料的截面积是一定的，而电子秤的输送带速对于同一种类物料来说是定值，那么从电子秤出料后的每同一种类的物料都是均匀的，从而保证同一种类物料在贮柜中布的每一条物料上是均匀的。
[0024] 为保证每一种物料在贮柜内都是按照整数条布料，我们采取调整电子秤的带速S来调整每一中物料通过电子秤的时间，使其与贮柜铺料车铺料的时间T1相匹配来实现柜内掺配的目的。具体方法如下：
[0025] 最终需要在贮柜内通过掺配形成的叶组配方或成品烟丝的总量为W(单位kg)，W在生产前就已经知道，叶组配方或成品烟丝是由A、B、C、E……等组分组成，每一种物料占总重量W的比例设为a%。作为需要生产加工的配方，每一种物料占总重量W的比例a%也是已知的，那么不同组分A、B、C、D、E……各自的总量为P(单位kg)，可按下式计算得到：
[0026] P=a%×W(单位kg)；
[0027] 电子秤前设有计量管，计量管可以保证不同组分的物料在电子秤上是按照设定的截面尺寸通过的，计量管出料的截面积为Q，Q为计量管设备本身规格尺寸，是已知参数(单
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位为m)，电子秤的带速设为S（单位为m/s），每一种类物料通过电子秤的时间为T(单位s)，
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物料容重为R(单位kg/m)，R是物料本身的特性指标，是已知参数，则：
[0028] T=P/(Q×R×S)（s）；
[0029] 铺料车将一条物料布入贮柜料仓中需要的时间为T1（单位s），T1是贮柜本身的运行数据，也是已知的，一种物料在贮柜内所能布料的条数设为N，则：
[0030] N=T/T1；
[0031] 为保证在贮柜截面的各组分物料是按配比比例掺配的，要求在电子秤带速的可调整精度范围内，N为整数，且N≥1。为此可以得到：
[0032] N=P/(Q×R×S×T1)；
[0033] 最终可以得到下面的电子秤带速调整公式，该式给出了可调整的电子秤带速S与一种物料在贮柜内所能布料的条数N之间的关系：
[0034] S=P/(Q×R×T1×N)。
[0035] 电子秤的带速为保证控制流量的精度，带速可变化调整范围是有限制的，实际生产适用过程中，电子秤带速的可调整精度范围一般最大带速和最小带速的比值不超过10，且最大带速不超过0.25m/s。
[0036] 可以选取合适的N值来保证电子秤的带速是在保证控制流量精度可调范围内。因此可以通过调整电子秤的带速来调整不同物料的运行时间T，使之与铺料车的布料时间T1相匹配，来达到使物料在贮柜内按照配比比例掺配的目的。生产实际应用时，把已知的原始数据W、a%、Q、R、T1以及电子秤的带速可调整范围值输入到控制系统，由计算机通过使用上述计算方法计算，给出合适的N值和S值进行选取，控制系统再根据选取的S值调整电子秤的带速，以此调整不同物料的运行时间T。
[0037] 当叶组配方或成品烟丝配方比例发生调整时，把调整后的配方比例输入到系统中，掺配系统按照上述算法调整电子秤的带速，来实现物料掺配，可大大提高整个掺配系统的灵活度，适应更大调整范围的需要，并使物料在贮柜内按照配比掺配且掺配均匀。
[0038] 实施例1
[0039] 例如，采用一个建好的可使用本发明方法的掺配系统，该系统的固有参数为计量
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管截面尺寸为0.15×0.4=0.06m，电子秤的带速可调整范围为0.03m/s~0.2m/s，贮柜铺料车铺一条物料需要50s，；需要掺配一批物料，物料的总量为3000kg，由A、B、C、D、E、F六
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种组分（六种物料）组成，各个组分所占的比例分别为A组分0.3%，物料容重50kg/m，B组
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分5.7%，物料容重70kg/m，C组分9%，物料容重60kg/m，D组分10%，物料容重70kg/m，E
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组分15%，物料容重100kg/m，F组分60%，物料容重80kg/m。生产前，将上述总量3000kg及各组分组成及各组分比例输入到控制系统中，控制系统通过公式P=a%×W(kg)计算可得出：A组分量P为9kg，B组分量P为171kg，C组分P量为270kg，D组分量P为300kg，E组分量P为450kg，F组分量P为1800kg。按照公式S=P/(Q×R×T1×N)，我们可以得出组分A的可调整带速S=9/(0.06×50×50×N)=0.06/N，在电子秤的带速可调整范围0.03m/s~0.2m/s内，N只能为1或2。由于N越大，S越小，布料及掺配效率越低，因此，为了提高生产效率，当N可有多个取值时，应尽量取最小值。此时，如果取N=1，则组分A的可调整带速S=0.06米/秒；组分B的可调整带速S=171/(0.06×70×50×N)=0.81/N，N可取5～
40中的任意一个整数，当取最小值N=5时，S=0.162米/秒；组分C的可调整带速S=270/(0.06×100×50×N)=0.9N，当取最小值N=5时，S=0.18米/秒；组分D的可调整带速S=300/(0.06×70×50×N)=1.43/N，当取最小值N=8时，S=0.179米/秒；组分E的可调整带速S=450/(0.06×60×50×N)=2.5/N，当取最小值N=13时，S=0.19米/秒；组分F的可调整带速S=1800/(0.06×80×50×N)=7.5/N，当取最小值N=40时，S=0.188米/秒。系统计算出各种类物料运行所需要的电子秤的带速后，依次将各种类物料投入该掺配系统中，系统通过计算结果调整控制输送每一种类物料时的电子秤的带速，以此来调整不同物料的运行时间。保证每一种类物料均匀的按照计算的整数条数布料到贮柜中，保证贮柜每一个截面的物料都是按照设定比例均匀掺配的。
[0040] 本实施例中，最大比例的F种类物料为60%，最小比例A种类物料0.3%，这两个物料比例就相差200倍，当然本系统还可适应更大的比例差的系统，系统的适应范围极广。
[0041] 实施例2
[0042] 当掺配物料的配方发生变化时，例如下一批次物料2000kg，由组分A、B、C、
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D、E、F、G、H组成，各个组分所占的比例分别为A组分0.5%，物料容重50kg/m，B组
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分3.5%，物料容重70kg/m,C组分5%，物料容重60kg/m，D组分10%，物料容重40kg/
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m，E组分15%，物料容重30kg/m，F组分20%，物料容重20kg/m，G组分21%，物料容
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重60kg/m,，H组分25%，物料容重80kg/m。生产前，将上述总量2000kg及各组分组成及各组分比例输入到控制系统中，控制系统通过公式P=a%×W(kg)计算可得出：
A组分量为10kg，B组分量为70kg，C组份量为100kg，D组分量为200kg，E组分量为300kg，F组分量为400kg，G组分量为420kg，H组分量为500kg。按照公式S=P/(Q×R×T1×N)，我们可以得出组分A的可调整带速S=10/(0.06×50×50×N)=0.067/N，当N=1时，S=0.067米/秒；组分B的可调整带速S=70/(0.06×70×50×N)=0.33/N，当N=2 时，S=0.167米 /秒；组 分C 的S=100/(0.06×60×50×N)=0.56/N，当 N=4时，S=0.139米/秒；组分D的S=200/(0.06×40×50×N)=1.67/N，当N=9时，S=0.185米/ 秒；组 分E 的 S=300/(0.06×30×50×N)=3.33/N，当N=16 时，S=0.208 米/ 秒；
组分F的S=400/(0.06×20×50×N)=6.67/N，当N=32时，S=0.208米/秒；组分 G的S=420/(0.06×60×50×N)=2.33/N，当 N=12 时，S=0.194 米 / 秒；组 分 H 的 S=500/(0.06×80×50×N)=2.08/N，当N=12时，S=0.173米/秒。系统计算出各种类物料运行所需要的电子秤的带速后，依次将各组分物料投入该掺配系统中，系统通过计算结果控制输送每一种类物料时的电子秤的带速，来控制运行。保证每一种类物料均匀的按照计算的整数条数布料到贮柜中，保证贮柜每一个截面的物料都是按照设定比例均匀掺配的。
[0043] 本发明可以使不同种类不同比例的多种物料在贮柜内实现均匀掺配，并保证掺配精度要求，适用范围广，并且可调整性强。上述实施例中所采用的设备均可采用现有技术设备，例举的内容不论计量管规格尺寸、电子皮带秤带速范围、贮柜的布一条料所需要的时间，还是各种不同种类的物料容重均为参考现行烟草行业设备使用情况，所例举具有实践性及实际意义。