ZJ118卷接机组VE工艺参数对烟支质量稳定性影响.pdf

燕振振等 ZJ118 卷接机组 VE 工艺参数对烟支质量稳定性影响 基金项目：陕西中烟工业有限责任公司科技项目“适用于中细支和中高档卷烟丝状梗丝技术研究”（BA000-ZB19005）作者简介：燕振振（1989），学士，工程师，从事卷烟工艺技术研究，Tel：[phone]，Email： 通讯作者：王柏朝（1994），Tel：[phone]，Email： 收稿日期：2022-12-20；网络出版日期：2023-06-06 55 燕振振，王永红，王柏朝，等.ZJ118卷接机组 VE 工艺参数对烟支质量稳定性影响J.中国烟草学报，2023，29（5）.YAN Zhenzhen,WANG Yonghong,WANG Baichao,et al.Effects of VE process parameters of ZJ118 cigarette maker on cigarette quality stabilityJ.Acta Tabacaria Sinica,2023,29(5).doi:10.16472/j.chinatobacco.2022.212 ZJ118 卷接机组 VE 工艺参数对烟支质量稳定性影响 燕振振1，王永红2，王柏朝1*，贾春乾1，柯伟1，焦琨1，史建新2，王文成1，马治国1，王东燕1，王丹1，王虹1 1 陕西中烟工业有限责任公司延安卷烟厂，陕西省延安市姚店工业园区 716000；2 陕西中烟工业有限责任公司技术中心，陕西省宝鸡市高新大道 100 号 721013 摘 要：【目的】探究 ZJ118 卷接机组 VE 工艺参数对烟支质量稳定性的影响。【方法】通过 VE 工艺参数正交试验确定最佳设置参数，并探究对烟支物理指标的影响。【结果】（1）二次分选阀开度、针辊供丝量系数是影响端部落丝的主要因素，二次分选阀开度越小、针辊供丝量系数越大，端部落丝情况越小。（2）针辊供丝量系数对重量标偏影响最大，针辊供丝量系数越大，重量标偏越小。（3）针辊供丝量系数对吸阻标偏影响最大，二次分选次之，风室设定负压与一次分选影响最小。针辊供丝量系数为 50%，吸丝负压设定为 8200 Pa，一次分选压力在设备工艺范围内，二次分选阀开度在质量工艺要求范围内越小越好，此时烟支质量稳定性较好。关键词：ZJ118 卷接机组；VE 工艺参数；烟支质量；稳定性 ZJ118 卷接机组目前属于卷烟行业内高速主力机型，由供料成条机（VE）、卷制成型机（SE）和滤嘴接装机（MAX）三部分组成，具有高生产率、高可靠性、低消耗、节能环保、智能化与自动化的特点。近年国内一些卷烟生产企业针对 ZJ17、ZJ19、ZJ112 等卷接机组，基于“ZJ17 卷烟机工艺参数对烟支质量的影响”1-4“ZJ17 卷烟机梗丝风选工艺参数及设备改 造”5“ZJ19B 卷接机组回丝系统的控制系统改进”6、“ZJ17 卷接机组供丝系统设计参数分析及改进”7、“降低生产消耗”“烟支质量稳定性”8等方面进行了研究。依据上述机型的设备工艺参数研究，发现工艺参数的控制对卷接机组的产品质量有着重大影响。目前，ZJ118 卷接机组设备工艺参数对烟支质量影响的系统研究国内尚未见报道，因此展开 ZJ118 卷接机设备工艺参数控制研究很有必要，为探究 VE 工艺参数对烟支质量稳定性的影响，提升生产过程质量控制能力，通过生产测试正交试验，研究 VE 工艺参数控制对烟支质量稳定性的影响。1 材料与方法 1.1 仪器与材料 QTM 综合测试台（英国 Cerulean 公司）；ZJ118卷接机组（常德烟机公司）。烟丝原料采用陕西中烟工业有限责任公司一类烟“延安（红韵）”牌号正常生产所使用的烟丝，卷烟纸由民丰特种纸股份有限公司提供、滤棒由江苏大亚滤嘴材料有限公司提供、接装纸由安徽集友纸业包装有限公司提供。1.2 实验方法和条件 1.2.1 “针辊供丝量系数与回丝量对应定量关系”试验设计“针辊供丝量系数”定义针辊转速和烟条行进速度之间的比率。数值愈高，回丝量愈大9，这一参数必须设置合理以便保证充足的回丝量（30%50%)。中国烟草学报 Acta Tabacaria Sinica 2023 Vol.29 No.5 56 启动 ZJ118 卷接机组进行测试，在烟支重量稳定时，在人机界面里设置针辊供丝量系数，设置范围（10%150%），每次间隔 10%进行试验。2 min 收集来自卷烟机在扫描器之前的烟条上的烟丝作为样品，与此同时，收集由落丝振槽返回的烟丝作为样品，对烟丝样品进行称重并记录，重复步骤进行试验并记录，见表 1。表 1 针辊供丝量系数与回丝量对应关系 Tab.1 Corresponding relationship between quantity of cut tobacco supplied by needle roller and quantity of cut tobacco returned 试验号 针辊供丝量系数/%跑条烟丝/g 返回的烟丝重量/g 回丝量/%1 25 2935.1 250.7 7.87 2 30 3184.6 586.1 15.54 3 35 3239.1 964.7 22.95 4 40 3068.4 1433.7 31.85 5 45 3292.6 2098.9 38.93 6 50 3265.7 2586.7 44.20 7 55 3299.7 3131.4 48.69 8 60 3272.2 3587.1 52.30 9 65 3301.6 3915.4 54.25 10 70 3335.4 4451.6 57.17 11 75 3290.5 5026.6 60.44 12 80 3271.6 5531 62.83 13 85 3290.9 6060.6 64.81 1.2.2 “风室装置负压与阀开度对应定量关系”试验设计 风室装置的负压作用是将烟丝吸附在吸丝带上并决定吸丝带吸附烟丝数量的多少，然后输送烟丝进入烟条成形机的烟枪之内10。负压实际范围为（085 hPa），打开设备辅助驱动，在人机界面“停机时负压控制阀位置”处对阀开度进行调整并进行试验分析，见表 2。表 2 风室装置负压与阀开度对应关系 Tab.2 Relationship between negative pressure of air chamber device and valve opening 试验号 风室负压阀开度/%负压大小/hPa 1 40 46 2 45 52 3 50 58 4 55 65 5 60 69 6 65 70 7 70 72 8 75 73 9 80 74 10 85 74 11 90 75 12 95 75 13 100 75 1.2.3 “VE 一次分选压力调整”试验 一次分选正压气流的大小，直接影响到进入流化床烟丝含梗率。一次分选压力由主气压阀、一次风选调节阀共同决定11。主气压阀工艺要求设定范围为（4050 hPa），一次风选调节阀工艺要求设定范围为（30 hPa）。分别调整主气压阀与一次风选调节阀的阀开度进行试验分析，见表 3。表 3 VE 一次分选阀开度对应关系 Tab.3 Relationship between VE primary sorting pressure and valve opening 试验号 主气压阀开度/（刻度 11、14、17）压力表读数/hPa 一次分选调节阀开度/（刻度11、14、17）压力表读数/hPa 1 11 57.8 11 27 14 54.1 17 55.4 2 14 42.4 11 20.5 14 40.3 17 41.2 3 17 40 11 20 14 38.2 17 39.3 1.2.4 “VE 二次分选阀开度调整”试验 二次分选的气流将烟丝输送到流化床，分选出的烟梗落入下振槽，被抽到烟梗箱之内，所以二次分选的主要作用是决定剔除烟梗的量。通过阀开度调整手柄可使二次分选风板截面增大或减小，实现控制被分离烟梗数量的多少12。燕振振等 ZJ118 卷接机组 VE 工艺参数对烟支质量稳定性影响 57 1.2.5 VE 工艺参数正交试验 基于以上试验研究的基础，依据正交试验设计原则，以“针辊供丝量系数、风室设定负压、一次分选压力、二次分选阀开度”4 个 VE 关键工艺参数为试验因素，对每个试验序列进行取样并测量端部落丝量、硬度标偏、吸阻标偏、总通风标偏、圆周标偏、重量标偏，取样和检测按参考文献13-14中的规定进行。每个序列烟支样品物理指标检测 5 次，每次 30 支，取平均值进行分析，结果见表 4。通过正交试验对测试数据进行计算，依照正交试验数据分析的直观分析法与方差分析法进行分析15，以确定最佳设置参数。表 4 VE 工艺参数对烟支质量稳定性的影响正交试验表 Tab.4 Orthogonal test table for influence of VE process parameters on cigarette quality stability 试验号 针辊供丝量系数/%风室负压阀开度/%一次分选压力/hPa 二次分选阀开度/（刻度1-10）重量标偏/g 圆周标偏/mm 总通风标偏/%嘴通风标偏/%吸阻标偏/Pa 硬度标偏/%端部落丝量/（mg/支）1 A140 B155 C141 D12 0.019 0.059 1.391 1.080 0.032 2.138 8.73 2 A1 B265 C247 D25 0.021 0.058 1.316 0.925 0.037 2.292 9.39 3 A1 B390 C355 D310 0.023 0.061 1.340 0.789 0.035 2.462 12.10 4 A250 B1 C2 D3 0.022 0.068 1.539 1.065 0.041 2.335 10.74 5 A2 B2 C3 D1 0.019 0.061 1.347 0.845 0.036 2.155 8.96 6 A2 B3 C1 D2 0.073 0.061 1.538 1.023 0.038 2.258 9.43 7 A360 B1 C3 D2 0.018 0.061 1.108 0.813 0.033 2.276 7.83 8 A3 B2 C1 D3 0.022 0.067 1.777 1.043 0.035 2.443 10.03 9 A3 B3 C2 D1 0.019 0.059 1.273 0.825 0.029 2.256 6.33 2 结果与讨论 通过现场试验数据，针对“针辊供丝量系数、风室设定负压、一次分选压力、二次分选阀开度”4 个工艺参数对烟支物理指标影响情况进行分析。2.1 VE 工艺参数对端部落丝的影响 通过表 4 计算正交试验中 4 个工艺参数的均值，表 5 极差数值大小比较可得：二次分选对端部落丝影响最大，针辊供丝量系数次之，之后是一次分选与风室设定负压，二次分选阀开度越小，端部落丝情况越小，针辊供丝量系数越大，端部落丝情况越小。依据方差分析结果，F 值F 临界值（表 6），其中二次分选、针辊供丝量系数是影响端部落丝的主要因素，风室设定负压与一次分选压力为一般因素。表 5 VE 工艺参数对端部落丝的影响正交试验表 Tab.5 Orthogonal test table for influence of VE process parameters on tobacco loss from cigarette end 试验号 针辊供丝量系数/%风室负压阀开度/%一次分选压力/hPa 二次分选阀开度/（刻度 1-10）端部落丝量/（mg/支）1 A140 B155 C141 D12 8.73 2 A1 B265 C247 D25 9.39 3 A1 B390 C355 D310 12.10 4 A250 B1 C2 D3 10.74 5 A2 B2 C3 D1 8.96 6 A2 B3 C1 D2 9.43 7 A360 B1 C3 D2 7.83 8 A3 B2 C1 D3 10.03 9 A3 B3 C2 D1 6.33 均值 1 10.073 9.100 9.397 8.007 均值 2 9.710 9.460 8.820 8.883 均值 3 8.063 9.287 9.630 10.957 极差 2.010 0.360 0.810 2.950 中国烟草学报 Acta Tabacaria Sinica 2023 Vol.29 No.5 58 表 6 VE 工艺参数对端部落丝影响的方差分析 Tab.6 Analysis of variance for influence of VE process parameters on tobacco loss from cigarette end 因素 偏差平方和 自由度 F 值 F 临界值 显著性 针辊供丝量系数 6.884 2 35.485 19.000 风室负压阀开度 0.194 2 1.000 19.000 一次分选 1.043 2 5.376 19.000 二次分选 0.19 2 70.979 19.000 2.2 VE 工艺参数对重量标偏的影响 根据表 4 计算正交试验中 4 个工艺参数的均值，表 7 极差数值大小比较可得：针辊供丝量系数对重量标偏影响最大，二次分选次之，之后是风室设定负压与一次分选，针辊供丝量系数越大，重量标偏越小。依据方差分析法 F 值F 临界值（表 8），其中针辊供丝量系数、二次分选是影响重量标偏的主要因素，风室设定负压与一次分选压力为一般因素。表 7 VE 工艺参数对重量标偏的影响正交试验表 Tab.7 Orthogonal test table for influence of VE process parameters on weight standard deviation 试验号 针辊供丝量系数/%风室负压阀开度/%一次分选压力/hPa 二次分选阀开度/（刻度 1-10）重量标偏/mg 1 A140 B155 C141 D12 21 2 A1 B265 C247 D25 22 3 A1 B390 C355 D310 23 4 A250 B1 C2 D3 22 5 A2 B2 C3 D1 21 6 A2 B3 C1 D2 20 7 A360 B1 C3 D2 18 8 A3 B2 C1 D3 21 9 A3 B3 C2 D1 19 均值 1 22.000 20.333 20.667 20.333 21 均值 2 21.000 21.333 21.000 20.000 均值 3 19.333 20.667 20.667 22.000 极差 2.667 1.000 0.333 2.000 表 8 VE 工艺参数对重量标偏影响的方差分析 Tab.8 Analysis of variance for influence of VE process parameters on weight standard deviation 因素 偏差平方和 自由度 F 值 F 临界值 显著性 针辊供丝量系数 10.889 2 49.050 19.000 风室负压阀开度 1.556 2 7.009 19.000 一次分选 0.222 2 1.000 19.000 二次分选 6.889 2 31.032 19.000 2.3 VE 工艺参数对吸阻标偏的影响 根据表 4 计算正交试验中 4 个工艺参数的均值，表 9 极差数值大小比较可得：针辊供丝量系数对吸阻标偏影响最大，二次分选次之，之后是风室设定负压与一次分选。依据方差分析法 F 比F 临界值（表 10），其中针辊供丝量系数、二次分选是影响吸阻标偏的主要因素，风室设定负压与一次分选压力为一般因素。燕振振等 ZJ118 卷接机组 VE 工艺参数对烟支质量稳定性影响 59 表 9 VE 工艺参数对吸阻标偏的影响正交试验表 Tab.9 Orthogonal test table for influence of VE process parameters on the standard deviation of draw resistance 试验号 针辊供丝量系数/%风室负压阀开度/%一次分选压力/hPa 二次分选阀开度/（刻度 1-10）吸阻标偏 1 A140 B155 C141 D12（mg）2 A1 B265 C247 D25 32 3 A1 B390 C355 D310 37 4 A250 B1 C2 D3 35 5 A2 B2 C3 D1 41 6 A2 B3 C1 D2 36 7 A360 B1 C3 D2 38 8 A3 B2 C1 D3 33 9 A3 B3 C2 D1 35 均值 1 34.667 35.333 35.000 32.333 均值 2 38.333 36.000 35.667 36.000 均值 3 32.333 34.000 34.667 37.000 极差 6.000 2.000 1.000 4.667 表 10 VE 工艺参数对吸阻标偏影响的方差分析 Tab.10 Analysis of variance for influence of VE process parameters on the standard deviation of draw resistance 因素 偏差平方和 自由度 F 值 F 临界值 显著性 针辊供丝量系数 54.889 2 35.276 19.000 风室负压阀开度 6.222 2 3.999 19.000 一次分选 1.556 2 1.000 19.000 二次分选 36.222 2 23.279 19.000 3 结论（1）二次分选、针辊供丝量系数是影响端部落丝的主要因素，二次分选阀开度越小、针辊供丝量系数越大，端部落丝情况越小。（2）针辊供丝量系数对重量标偏影响最大，针辊供丝量系数越大，重量标偏越小。（3）针辊供丝量系数对吸阻标偏影响最大，二次分选次之，风室设定负压与一次分选影响最小。当针辊供丝量系数为 50%，吸丝负压设定为 8200 Pa，一次分选压力在设备工艺范围内，二次分选阀开度在质量工艺要求范围内越小越好，此时烟支质量稳定性较好。本研究确定了 ZJ118 卷接机组“针辊供丝量系数与回丝量对应关系”的数学模型以及风室装置负压和一次分选压力调整的参考范围，为以后行业内 ZJ118机组的 VE 工艺参数研究提供了数据基础和研究方向，同时也为产品质量的优化奠定了基础。参考文献 1 魏瑞广，张小杭，廖艳培.ZJ17 卷烟机设备工艺参数对烟支空头的影响J.装备制造技术，2013(5):112-113.WEI Ruiguang,ZHANG Xiaohang,LIAO Yanpei.The Influence of Cigarette Loose-Ends Ratio by the Parameters of ZJ17 Cigarette Making MachineJ.Equipment Manufacturing Technology,2013(5):112-113.2 胡芳平，刘舞，郭志琨.ZJ17 卷烟机工艺参数对烟支质量的影响研究J.安徽农学通报，2018,24(14):121-122.HU Fangping,LIU Wu,GUO Zhikun.Study on the influence of technological parameters of ZJ17 cigarette machine on cigarette qualityJ.Anhui Agricultural Science Bulletin,2018,24(14):121-122.3 钱文聪，李丹，杨丽霞.PT70 卷烟机运行参数对烟支重量稳定性影响及优化J.科技创新与应用，2020(25):77-80.QIAN Wencong,LI Dan,YANG Lixia.Impact and optimization of operating parameters of PT70 cigarette maker on weight stability of cigarettesJ.Technology Innovation and Application,2020(25):77-80.4 李昭.PROTOS70 卷烟机运行参数与烟支重量稳定性关系J.科技创新导报，2019,16(24):74,76.LI Zhao.Relationship between operating parameters of PROTOS70 cigarette machine and weight stability of cigarettesJ.Science and Technology Innovation Herald,2019,16(24):74,76.5 焦胜利.ZJ17 卷烟机梗丝风选工艺参数研究及设备改造J.经营管理者，2016(23):447.JIAO Shengli.Study on process parameters and equipment modification for air separation of stem wire of ZJ17 cigarette machineJ.ManagerJournal,2016(23):447.6 丁福军，杨天涛，王瑞阳.ZJ19B 卷接机组回丝系统的改进J.烟草科技，2020,53(7):102-106.DING Fujun，YANG Tiantao，WANG Ruiyang.Modification of 中国烟草学报 Acta Tabacaria Sinica 2023 Vol.29 No.5 60 excess tobacco recycling system in ZJ19B cigarette makerJ.Tobacco Science&Technology,2020,53(7):102-106.7 龚道平.ZJ17 卷接机组供丝系统设计参数分析及改进J.烟草科技，2014(10):24-27.GONG Daoping.Design parameter analysis and improvement of tobacco feeder in ZJ17 cigarette makerJ.Tobacco Science&Technology,2014(10):24-27.8 徐维华，罗登山，雷樟泉，等.卷烟工艺规范M.北京：中国轻工业出版社，2016.XU Weihua,LUO Dengshan,LEI Zhangquan,et al.Cigarette process specificationsM.Beijing:China LightIndustry Press,2016.9 孙宇，初杰.卷接机组烟丝最佳回丝量的确定J.烟草科技，2000(10):10-11.SUN Yu,CHU Jie.Determination of the best quantity of cut tobacco returned of cigarette makingJ.Tobacco Science&Technology，2000(10):10-11.10 史晓.ZJ19 卷接机组风室辅助负压装置的研制J.设备管理与维修，2018(22):120-122.SHI Xiao.Development of air chamber auxiliary negative pressure device for ZJ19 cigarette makerJ.Plant Maintenance Engineering,2018(22):120-122.11 江威，卢浥良，曾静，等.烟丝含签率在线检测设备的研制和应用J.烟草科技，2018,51(9):91-97.JIANG Wei,LU Yiliang,ZENG Jing,et al.Development and application of device for online detection of sliver content in cut tobaccoJ.Tobacco Science&Technology，2018,51(9):91-97.12 胡利波，吴传绪，孙意然，等.VE 梗丝分离系统部分控制参数的优化研究J.设备管理维修，2019(5):2 HU Libo,WU Chuanxu,SUN Yiran,et al.Study on optimization of partial control parameters of VE stem separationsystemJ.Plant Maintenance Engineering,2019(5):2.13 GB 5606.32005 卷烟第 3 部分：包装、卷接技术要求及贮运S.GB 5606.32005 Cigarettes-Part 3:Technical requirements for packing,making,storage and transportS.14 GB/T 228382009 卷烟和滤棒物理性能的测定S.GB/T 228382009 Dertermination of physicalcharacteristics for cigarettes and filter rodsS.15 王海萍.正交试验设计在化学工艺中的应用以直观分析法为例J.科技经济市场，2020(1):19-21.WANG Haiping.Application of orthogonal experiment design in chemical process-Taking the visual analysis method as an exampleJ.Science&Technology Economy Market,2020(1):19-21.Effects of VE process parameters of ZJ118 cigarette maker on cigarette quality stability YAN Zhenzhen1,WANG Yonghong2,WANG Baichao1*,JIA Chunqian1,KE Wei1,JIAO Kun1,SHI Jianxin2,WANG Wencheng1,MA Zhiguo1,WANG Dongyan1,WANG Dan1,WANG Hong1 1 Yanan Cigarette Factory,China Tobacco Shaanxi Industrial Co.,Ltd.,Yanan 716000,Shaanxi,China;2 Technology Center,China Tobacco Shaanxi Industrial Co.,Ltd.,Baoji 721013,Shaanxi,China Abstract:This study aims to explore the effects of VE process parameters of ZJ118 cigarette maker on cigarette quality stability.The optimal setting parameters were determined through orthogonal experiments of VE process parameters,including quantity coefficient of cut tobacco supplied by the needle roller,negative pressure of VE,primary sorting pressure,valve opening of secondary sorting,and their effects on the physical characteristics of cigarettes were investigated.The results show that:1)Valve opening of secondary sorting and quantity of cut tobacco supplied by the needle roller are the main factors affecting the tobacco loss from cigarette end.The smaller the valve opening of secondary sorting is,the larger the quantity of cut tobacco supplied by needle roller is,and the smaller the tobacco loss from cigarette end will be.2)Quantity coefficient of cut tobacco supplied by needle roller has the greatest influence on the weight standard deviation，When the quantity of cut tobacco supplied by needle roller is larger,weight standard deviation will be smaller.3)Quantity coefficient of cut tobacco supplied by needle roller has the largest influence on the standard deviation of draw resistance,followed by valve opening of secondary sorting,the negative pressure of VE,and primary sorting pressure has the smallest influence.When the quantity coefficient of cut tobacco supplied by needle roller is 50%,the negative pressure of VE is set to(8200Pa),and a smaller opening of the secondary sorting valve is preferable within the quality process requirement range for better stability in cigarette quality.Keywords:ZJ118 cigarette-making machine;VE process parameters;cigarette quality;stability *Corresponding author.Email：