PASSIM 卷接機組供絲量的統計分析

郭 妮，楊維平，李 明

1.昆明理工大學機電工程學院，昆明市呈貢新區景明南路727號 650500

2.紅云紅河煙草(集團)有限責任公司曲靖卷煙廠，云南省曲靖市麒麟區麒麟北路499號 655000

PASSIM 卷接機組在生產過程中，風室導軌利用負壓將煙絲吸附在吸絲帶上高速運轉，通過平準器的修整，將供絲量的多余部分修剪下來形成回絲量［1］。研究表明，供絲量的控制參數會直接影響卷煙在制品的加工品質和生產效率［2-3］，同時供絲量與煙絲堵塞進而導致機組停機有密切關系［4］。劉亞超［2］和孫宇［3］等利用回歸分析和散布圖等方法對卷煙機回絲量與煙支品質的相關關系進行了試驗，針對不同煙絲類型確定最佳回絲量或改進風室導軌，取得了一定的效果，但上述研究并未綜合考慮卷煙機供絲量與煙支品質的相關性。為此，利用數理統計方法，同時結合PASSIM 卷接機組自身特點，對不同供絲量下煙支空頭率等指標的影響因素進行了分析，以確定最佳供絲量范圍，解決煙絲堵塞問題，進一步提高卷煙品質和生產效率。

1 建立模型

本研究主要借鑒一元線性回歸模型和三次趨勢預測模型進行分析研究。回歸模型是常用的一種定量預測方法，主要利用數理統計方法分析研究變量之間的相互關系，一元線性回歸預測模型如式（1）所示。

一元線性回歸預測模型只適用于散點圖近似呈直線分布的情況，否則會導致預測誤差較大。而三次趨勢預測曲線預測模型是根據系統行為歷史和現在的統計數據建立的有兩個彎度的趨勢曲線［5］，三次趨勢曲線的預測模型如式（2）所示。

1.1 一元線性回歸模型的簡易求法

（1）將n 組數據（xi，yi）平均分為兩組（分組取決于需要確定的參數個數），分別代入式（1）；

（2）把各組方程相加，得到兩個以a，b 為變量的線性方程；

（3）解方程組求出a，b 的值，代入式（1）。

1.2 三次趨勢曲線預測的簡易求法

取時間數列中點為原點，n 為數據個數，用最小二乘法建立式（3）。

1.3 相關系數

把評價x，y 兩個變量之間線性關系密切程度的數量指標稱為相關系數，用R 表示，計算公式如式（4）所示。

R 的取值為-1≤R≤1。若0≤R≤1，表明x 與y 之間存在正線性相關關系；若-1≤R≤0，表明x 與y 之間存在負線性相關關系；R 的絕對值越接近1，表明相關關系越強；越接近0，表明相關關系越弱［6］。

2 數據采集

以PASSIM 卷接機組為試驗對象，隨機抽取在同一時刻不同供絲量下生產的卷煙，不同供絲量為20 組，每次抽取500 支。其中，煙支空頭率和煙支質量標準偏差是平均預測值，通過計算其在抽取樣本中所占比率，并將計算值設定為煙支空頭率和煙支質量標準偏差而得到。質量控制裝置為英國MOLINS 公司生產的MAID-N 控制系統。由于卷接機組供料部分的供絲量為工藝要求用絲量的125%～130%，因此供絲量試驗范圍設為123%～141%。試驗結果見表1。

表1 PASSIM 卷接機組不同供絲量時的統計數據

3 分析與討論

3.1 供絲量對煙支質量標準偏差和空頭率的影響

分別利用一元線性回歸模型和三次趨勢曲線預測模型對表1 中的煙支空頭率和煙支質量標準偏差等數據進行統計整理，計算相關系數R 值并進行比較，結果見圖1 和圖2。

3.1.1 卷煙機供絲量與煙支空頭率的關系

所謂空頭就是指煙支端部由于煙絲未填充而形成的一定面積和深度的空陷。判斷卷煙是否存在空頭的條件是：濾嘴卷煙端部的空陷深度大于1.0 mm，無濾嘴卷煙端部的空陷深度大于1.5 mm，而端部的空陷截面比大于2/3［7］。

從圖1 可知，當供絲量在123%～140%范圍時，隨著卷接機組供絲量的增加，煙支空頭率呈下降趨勢，卷煙機供絲量和煙支空頭率之間的三次趨勢曲線預測模型如式（5）所示。

相關系數|R|值為0.9859006，大于α=0.05 時|R|的臨界值為0.4438。從圖2 中可以得到卷煙機供絲量和煙支空頭率之間的相關關系如式（6）所示。

圖1 供絲量與煙支空頭率的三次趨勢預測關系

圖2 供絲量與煙支空頭率的一元線性關系

相關系數|R|值為0.9721111。由于相關系數|R|表示兩個變量之間的關系密切程度，且R 的絕對值越大，表示兩個變量之間的相關程度越大，因此三次趨勢預測模型比一元線性模型更適合于煙支供絲量和煙支空頭率相關關系的分析。由圖2 可得，卷煙機供絲量在123%～140%范圍時，卷接機組供絲量與煙支空頭率具有明顯的相關性。

3.1.2 卷煙機供絲量與煙支質量標準偏差的關系

從圖3 和圖4 可知，當供絲量在123%～140%范圍時，隨著卷煙機供絲量的增加，煙支質量標準偏差大致呈下降趨勢，但煙絲量超過140%后質量標準偏差開始明顯回升。圖3 中卷煙機供絲量和煙支質量標準偏差之間的三次趨勢預測模型如式（7）所示。

相關系數|R|值為0.9828529，大于α=0.05 時|R|的臨界值為0.4438。圖4 中卷煙機供絲量和煙支質量標準偏差之間的一元線性關系式如式（8）所示。

相關系數|R| 值 為0.8921883，因 為0.9828529＞0.8921883，所以三次趨勢預測模型更適合于供絲量和煙支質量標準偏差相關關系的分析，且在卷煙機供絲量為123%～140%時，卷接機組供絲量與煙支質量標準偏差具有明顯的相關性。

綜上所述，當卷煙機供絲量處于130%～140%時，PASSIM 卷接機組對煙支空頭率和質量標準偏差的控制效果最佳。

3.2 供絲量對卷煙機堵塞次數的影響

圖3 供絲量與煙支質量標準偏差的三次趨勢預測關系

圖4 供絲量與煙支質量標準偏差的一元線性關系

由表1 可以看出，隨著卷煙機供絲量的增加，煙支空頭率和煙支質量標準偏差呈下降趨勢，但當供絲量超過138.7%時，卷煙機開始出現堵塞現象，并隨供絲量的增加呈上升趨勢。這主要是因為供絲量過大時煙絲刮片來不及清理煙絲，造成螺旋回絲器內煙絲堵塞。

針對上述問題進行了改造：一是去掉原來的煙絲刮片、傳動軸和傳動齒輪，使煙絲自由落到回絲振槽中；二是增加螺旋回絲器的轉速；三是提高回絲振槽的頻率。增加螺旋回絲器轉速容易使煙絲造碎，降低煙支品質。因此采用其他兩種方法對螺旋回絲器進行了改進，當供絲量達到130%～140%時，卷煙機不容易被堵塞。

此外，還應對料斗進行定期維修保養，主要包括：更換計量輥、擴散輥中斷裂和磨損的輥針；更換粗細鉤子輥筒的針板、傳動軸、軸承，并將粗細鉤子輥筒之間的間隙調整至0.8 mm；更換彈絲轆、風扇轆中磨損的螺釘、刮片并調整位置；清潔拋絲輥，更換料斗密封條，以預防煙絲風送吸風對下部煙絲產生影響。

3.3 平準器修剪煙絲對碎絲率的影響

碎絲率在生產過程中對煙支空頭率和煙支單支質量影響較大，而供絲量又與平準器關系密切。在煙支成型過程中，當煙絲通過平準器時，平準器上的一對反向轉動劈刀會修剪吸絲帶上的煙絲束，使煙絲更加均勻，而修剪下來的煙絲又返回料斗。根據行業標準［8］，被平準器修剪下來的煙絲碎絲率不應超過5%。在循環過程中，產生的碎絲被除塵裝置吸走。因此，通過平準器修剪煙絲對碎絲率的影響不明顯。

4 結論

（1）當卷煙機供絲量在130%～140%范圍時，煙支質量標準偏差和煙支空頭率隨供絲量的增加呈下降趨勢，卷接機組對煙支品質控制效果較好。但當供絲量超過138.7%時，會出現卷煙機堵塞現象。

（2）通過對螺旋回絲器改造并定期檢查維修料斗，可以降低供絲量在130%～140%范圍時卷煙機的煙絲堵塞次數，保證了煙支品質。

［1］李少平，趙紅霞，范磊，等.PASSIM 卷接機組風室導軌的改進［J］.煙草科技，2012（3）：28-30.

［2］劉亞超.PASSIM 卷接機空頭的原因及解決方案［J］.企業報道，2010（11）：292.

［3］孫宇，初杰.卷煙機組煙絲最佳回絲量的確定［J］.煙草科技，2000（10）:10-11.

［4］陳智鳴，吳敬華，杜媚，等.卷接機回絲量與卷煙卷制質量的相關性研究［J］.大眾科技，2011（11）:96-97，107.

［5］吳祈宗.系統工程［M］.北京:北京理工大學出版社，2008:116-122.

［6］賈俊平，何曉群，金勇進，等.統計學［M］.4 版.北京:中國人民大學出版社，2009:299-307.

［7］GB 5606.3—2005 卷煙 第3 部分：包裝、卷制技術要求及貯運［S］.

［8］YC/T 178—2003 煙絲整絲率、碎絲率的測定方法［S］.