提升松散回潮出口水分稳定性的研究.pdf

制造与工艺 Manufacturing and Process2023.6 今日制造与升级 530引言松松散回潮工序是制丝工艺过程中最先对烟叶水分进行监控调节的环节，其工艺任务是增加烟叶的含水率和温度，提高烟叶的耐加工性，降低杂气及刺激性，以满足后续加工工艺要求1-2。因此，降低松散回潮出口水分偏差对保障后续生产过程质量及卷烟品质均有重要意义。行业内一般采用指标的过程能力指数（Cpk）表征对该指标的控制能力，根据 Cpk 的评级标准做相应的对策。近年来，对于提升松散回潮出料含水率稳定性的研究较多。董伟等对松散回潮机进行改进，设计了后端加水系统，实现松散回潮出口水分闭环控制，提升了出口含水率 Cpk 水平3。范勇等针对不同卷烟类别提出了差异化初始加水量控制模式，降低加水调节的波动，有效提升了出料含水率稳定性4。刘穗君等对松散回潮相关历史数据进行统计分析，力争实现对含水率的精准控制上述研究有效提升了过程控制能力，降低了烟片含水率波动，但未考虑来料状态对该工序的影响5。为此，文章对影响松散回潮出口水分相关的工序进行技术调研、工艺参数优化、设备（元件）性能分析与改善，通过改进设备，优化现有控制模式，在保障产品质量的前提下，力争进一步降低松散回潮出口水分偏差。1 问题分析松散回潮工序主要由供料段、松散回潮机及出料输送段构成。从 MEs 系统采集的数据中导出松散回潮工艺段相关工艺参数指标分析后发现：出料含水率过程能力指数Cpk 值较低，且批次间 Cpk 值波动较大。结合生产实际，会泽卷烟厂松散回潮工序中对出口水分稳定性影响最大的工艺参数是工艺流量、加水量及热风温度。松散回潮机工艺流量受来料质量影响最大，来料烟包经切片后排列不均匀会导致工艺流量波动大。加水量由中控操作人员设置，工艺要求批次内为定量加水，故加水量为定值。热风温度在预热阶段由中控操作工根据经验设置预热温度，生产阶段由松散回潮机根据出口水分进行反馈调节。因此可以从上述参数入手，通过设备改造及优化控制模式来降低松散回潮出口水分偏差。2 改进方法2.1 松散回潮工艺流量分析及改进2.1.1 松散回潮工艺流量现状会烟松散回潮来料工艺流量的控制原理：切片机将来料烟包以“三刀四块”的分割方式进行垂直切片，得到理论重量为50kg 的烟块，由于来料烟包规格尺寸不一，垂直切片后的烟片厚度、重量不一致（特别是所切的最后一片），且切片后烟片因下落后断开或前进过程中拉断出现空料区域，烟片排列不均，以至于松散回潮机来料工艺流量波动大。调取2020年6月份松散回潮工艺流量数据分析得出：来料工艺流量不稳定，批次间差异较大，且毫无规律。会泽卷烟厂松散回潮机采用定量加水模式，加水量是由来料流量为主要输入参数计算而得，所得计算值作为理论加水量。由中控操作工在松散回潮机参数设置中设置加水系数，松散回潮机根据加水系数对烟片进行补水。由于来料流量波动大，定量加水模式不能根据来料状态调节加水量，导致出口含水率 Cpk 值较低，若能降低来料工艺流量的波动，可显著提升松散出口烟叶含水率稳定性。2.1.2 设备改造（1）改进切片后烟块下落与45滑板撞击造成的烟块翻转、折断。如图1（a）所示，在45滑板上焊接2块弧形滑板减少烟块下落过程中的撞击，防止切片后烟片排列不均。（2）改进烟块在托板后退过程中，挡板把烟块折断。摘要为提升对松散回潮工序的控制能力，降低相关指标波动，通过改进切片机落料结构及优化松散回潮热风温度控制模式，力争降低松散回潮出口物料含水率波动。改善实施完成后，含水率偏差均值对比未改善时降低28.47%，提升了对松散回潮出口物料水分的控制能力。关键词松散回潮；水分偏差；设备改造中图分类号TS44 文献标志码A提升松散回潮出口水分稳定性的研究张程，赵恒思，刘卓鑫，陈志衍（红云红河烟草（集团）有限责任公司会泽卷烟厂，云南会泽654200）制造与工艺 Manufacturing and Process54 今日制造与升级 2023.6如图1（b）所示，把挡板下段改为活动。下端距离托板间隙3cm。（3）改进光电管位置不合理。如图1（c）所示，光电管由原来下部红框位置移动到上部蓝框位置。光电管在下部时当光电管测到无物料时切后烟块开始下落。常常把物料拉断，且烟块下落距离过大造成翻转、折断。改到上部蓝框位置时可视物料移动情况调整光电管延时，达到最佳落料距离及物料连续性最佳化。（a）弧形挡板（b）活动挡板（c）光电管位置图1 设备改造图2.1.3 应用效果设备改进后，统计2020年9月工艺流量波动情况，与未改进时的6月进行对比，统计结果见表1，可以看出，9月工艺流量波动月度合格率较6月提升53.82%，改善明显。表1 2020年6月与9月工艺流量波动统计对比月份工艺流量波动合格率（%）提升幅度（以合格率计算）（%）6 月25.4653.829 月79.282.2 松散回潮热风温度控制模式分析及改进2.2.1 控制情况松散回潮机工作原理：烟叶经振槽输送进入由4个同步电机驱动的滚筒，滚筒转速由变频无级调节。由于滚筒轴向倾角和滚筒内壁入口端不锈钢销钉及筒内壁抄板的作用，烟叶被松散并向前输送。在滚筒的入口端设有可控水流量的水汽双介质喷嘴，根据物料流量按比例对进入滚筒的烟叶进行加湿处理，以起到回潮作用。由风机送入滚筒的热风和热空气贯穿于滚筒内，直接对烟叶进行加热，调节烟叶温度，使回潮作用更为充分。松散回潮在预热阶段，热风温度会达到70以上，但正常生产只需要65即能满足工艺要求。在实际生产时，当滚筒预热温度达到设定值后，冷物料开始进入滚筒，这会迅速拉低筒温，若预热温度设置不合理，会导致过料初期滚筒内筒温不稳定，出口水分波动大，且在人工不干预情况下，松散回潮设备热风温度自动调节时间较长，往往物料累积量达到1000kg 以上，热风温度才达到标准范围，这大大影响了出口水分 Cpk 水平。2.2.2 控制模式改进制丝加工过程控制精度采用过程能力指数 Cpk 进行表征，当 Cpk 值较低时，表明该批物料在生产时，相应参数波动较大，质量管控措施效果较差。将松散回潮工序中热风温度 Cpk 值作为衡量该参数是否稳定的标准，剔除 Cpk值低于2.0的工艺参数，以保证试验值的合理性，选取松散回潮工序中热风温度 Cpk 值2.0及以上的批次，从 MEs数据库中提取相应50批次的来料水分与热风温度参数进行线性回归分析，如图2所示。来料含水率（%）热风温度（）y=0.1506x+63.409R2=0.8189.0010.0011.0012.0013.0010.5011.5012.509.5065.465.365.265.16564.964.864.7图2 热风温度与来料含水率的关系分析表明，来料水分与热风温度呈线性增加关系，相关系数为0.818，回归方程为：T=0.1506S+63.409（1）式中，T为热风温度，S为来料水分。实际生产中，会泽卷烟厂依据生产经验将实际热风温度提升5作为预热回风温度，得到预热回风温度与来料水分的线性关系式如下：T=0.1506S+68.409（2）2.2.3 应用效果为了验证式（2）的有效性，将其应用于2020年9月某牌号的生产控制中。松散回潮机在预热阶段，中控操作工通过式（2）预设合理预热温度，对比6月按照经验值预设回风温度时的 Cpk 值，如图3所示。可以看出：松散回潮机开始生产时，由预热热风温度回归生产值产生的波动较小，且整体 Cpk 值提升明显，表明式（2）应用于实际生产中，有助于提升热风温度调节的稳定性。制造与工艺 Manufacturing and Process2023.6 今日制造与升级 55批次1112131412.521.510.50Cpk值（a）6月热风温度Cpk值批次1112131412.521.510.50Cpk值（b）9月热风温度Cpk值图3 2020年6月与9月热风温度Cpk统计对比3 应用效果经统计，2020年19月松散回潮出口月均水分偏差值见表2。表2 2020年19月松散回潮出口水分偏差%周期均值周期均值1 月0.05246 月0.05592 月0.06057 月0.04983 月0.06018 月0.04634 月0.06219 月0.04175 月0.0587平均0.0544从表2数据可知，改善期间（79月）松散回潮出口水分偏差逐月下降，9月水平控制在0.0417，制丝车间松散回潮机出口水分偏差控制能力得到显著提升。通过对19月数据的统计，与16月相比，降幅明显，见表3。表3 松散回潮出口水分偏差累计均值对比%周期累计均值下降幅度19 月累计均值较16 月累计均值9 月均值较16 月累计均值2020 年 16 月0.05836.6928.472020 年 19 月0.05442020 年 9 月0.04174 结论针对松散回潮出口烟片普遍存在的水分波动问题，通过改进切片机落料系统，实现了切片后烟片均匀排列，有效提高了松散回潮工序来料工艺流量稳定性。同时改进了传统以经验值控制松散回潮工艺参数的模式，提升了松散回潮热风温度稳定性。对松散回潮改进前后的生产批次的出口水分偏差进行对比分析，结果表明：松散回潮出口水分偏差下降28.47%，有效提升了对松散回潮出口物料含水率的控制能力。参考文献1 陈杰，徐永虎，吴昌军，等.松散回潮工序工艺参数对片烟加工物理性能的影响J.烟草科技，2018，51（11）：85-90.2 李秀芳.烟片松散回潮关键工艺参数过程控制系统的优化设计J.中国烟草学报，2015，21（3）：34-41.3 董伟，李坤，王健，等.haUni松散回潮滚筒含水率控制系统的改进J.烟草科技，2012（11）：20-22.4 范勇，郑利锋，庞天航，等.烟叶松散回潮含水率控制方法的优化J.轻工科技，2019，35（4）：123-125.5 刘穗君，王玉芳，李超，等.基于统计回归分析的松散回潮出口含水率精准控制系统J.烟草科技，2017，50（3）：88-93.作者简介张程（1991），男，云南会泽人，本科，助理工程师，主要研究方向为卷烟工艺。