干湿联动控制器在烟叶烘烤中的应用

李磊磊 LI Lei-lei；孙希文 SUN Xi-wen；赵二卫 ZHAO Er-wei；喻齐伟 YU Qi-wei

（贵州省烟草公司毕节市公司，毕节 551700）

0 引言

烟叶烘烤是烟叶生产中至关重要的一个环节，烘烤烟叶质量的好坏直接关系到烟农的经济收入。目前，行业内烟叶烘烤密集式烤房已经实现了温湿度自动控制器的全覆盖，实现烤房内温湿度的自动调节，较好地拟合了烘烤工艺，大大降低了烘烤管理人员的劳动强度，提高了工作效率。这种控制普遍是根据设定的烘烤工艺曲线，控制供热设备的火力大小和冷风补风门开度大小来调节挂烟室内干球温度和湿球温度。在各个设备都正常运行情况，能很好地完成烟叶烘烤任务，保证烟叶烘烤质量。但是在出现如鼓风机损坏、燃料耗尽或燃烧机熄火等情况时，特别是在定色期，如果工作人员没及时发现问题并采取措施，则会出现挂灰、洇筋洇片等情况，烤坏烟叶，给烟农带来损失。

本文通过在现有生物质密集烤房温湿度控制器功能基础上进行升级改造（兼容燃煤密集烤房温湿度控制），植入干湿联动算法，完善现有控制模型，在检测到烤房内大幅掉温时，同步动态修改目标湿球温度，在掉温的同时，进行适度排湿，能有效避免水汽凝结造成烟叶挂灰和洇筋洇片等情况，禁止人工采取打开烤房大门强制排湿等应急措施，便温湿度控制更加安全可靠，最大程度保障了烟叶烘烤质量。

1 温湿度控制系统组成

烟叶烘烤温湿度控制系统由干湿联动温湿度控制器、干湿球温度传感器、点火装置、进料装置、助燃装置、清渣装置、循环风机和排湿装置组成。温湿度控制系统框图如图1 所示。

图1 温湿度控制系统框图

干湿球温度传感器：用于检测装烟室内上棚位置和下棚位置的干湿球温度，作为温湿度控制系统的输入和控制结果反馈。

干湿联动温湿度控制器：实时采集烤房内干湿球温度，并根据设定的工艺曲线自动控制循环风机、点火装置、进料装置、助燃装置、清渣装置和排湿装置的设备。

循环风机：用于实现加热室和装烟室强制通风循环，循环风通过加热室加热后再送入到装烟室，实现烤房内温湿度均匀分布。

点火装置：点火装置为陶瓷电加热棒，通电加热后，通过助燃鼓风设备将高温气体输入到近端燃料上，引燃生物质颗粒燃料。

进料装置：进料装置由进料电机和螺旋蛟龙组成，电机正转进料，电机反转则退料。

助燃装置：助燃装置主要为离心鼓风机，可以通过调速提供不同档位风量，从而控制火力大小。

清渣装置：清渣装置由电动推杆及耐高温金属棒组成，电动推杆推动金属棒深入炉膛，将炉膛内料渣推入灰坑，清渣完毕归位。

排湿装置：排湿装置由冷风补风门和重力活动式百叶窗组成。打开不同的角度后，在循环风机作用下，从烤房外部吸入冷风，在烤房内形成正压，促使重力活动式百叶窗开启，将高温高湿控制排出，从而达到排湿的目的。

2 干湿联动算法实现

干湿联动总体思想为，以目标干球温度40℃为分界点，当目标干球温度在40℃及以上，实测干球温度掉温时（低于目标干球温度2℃以上），则动态调节目标湿球温度，实现干湿联动。

干湿联动的幅度以干湿差为依据。初始干湿差以当前设置曲线干湿差为初始值。实测干球温度每低于目标干球温度2℃，联动干湿差减少1℃。档联动干湿差达到2℃时，保持2℃干湿差不变。

如当前阶段目标设定目标干球温度T0 为42℃，目标湿球温度H0 为38℃，实测干球温度为39℃，则联动目标湿球计算步骤如下：

①计算工艺曲线干湿差H’。

②按照干球温度每降低2℃，目标湿球温度降1℃的规律，计算联动目标干湿差为：

③获得联动目标湿球温度为：H=T-H”=39-2.5=36.5℃。

3 烟叶烘烤干湿联动控制器电路设计

烟叶烘烤干湿联动控制器MCU 选用32 位工业级SSTM32F103R，参考图2-图6。

图2 称重模块通信电路设计

图4 清渣装置控制电路设计

图5 鼓风机调速电路设计

图6 干湿球温度传感器读取电路设计

4 烟叶烘烤干湿联动控制程序设计

烟叶烘烤干湿联动控制程序设计如图7 所示。

图7 烟叶烘烤干湿联动控制程序设计

5 现场烘烤实验

5.1 实现处理

选择2 座烤房，分别作为处理一和处理二，选取烟叶品质一致的中部烟叶作为烘烤试验对象，处理一使用具备干湿联动功能的控制器，处理二使用传统的控制器，每座烤房分别选取15 竿烟叶，做好标志，称取鲜烟重量、干烟重量。

在烘烤过程中，分别在目标温度42℃时将供热设备停机2 小时，保持烤房密闭不做人为补救措施，2 个小时后再重新恢复供热继续烘烤，烤后对标志的15 竿烟叶进行分级并称重记录，对比不同处理的烤房烤后烟叶质量。

5.2 烘烤记录数据（表1）

表1 烘烤记录数据

从烤后上中下等烟比例来看，同等条件下处理一烤房烤后烟叶上等烟比例明显高于处理二，处理一下低等烟比例低处理二，整体烟叶烘烤质量处理一高于处理二。

6 结束语

增加了干湿联动功能的烟叶烤房温湿度控制器，能够在烘烤过程中供热设备出现故障后及时地降低目标湿球温度，将烤房内的水分及时排出，避免温度降低导致水汽凝结落到烟叶上出现挂灰等烟叶烤坏的情况，减少烟农损失，保障烟农利益。