葉絲加料機熱風溫度穩定性分析

葉絲加料機熱風溫度穩定性分析

隨著中國煙草制絲工藝的不斷發展，國內煙機設備生產廠家研究提出了葉絲加料的創新工藝模式，駐馬店卷煙廠于2013年引進了秦皇島煙機有限公司的SJ1237葉絲加料設備.該機械先將煙葉切成絲條后，再對煙絲進行加料.相對于傳送的葉片加料工藝，這種工藝增大了煙葉受料表面積，有利于料液直接滲透到煙葉內部，提高了卷煙感官質量和料液有效利用率.在使用過程中該葉絲加料設備基本上能滿足生產要求，但通過監測發現，葉絲加料機工作時滾筒中熱風溫度波動較大，對產品質量造成了一定的影響，主要體現在以下3個方面：

1. 工業考核要求熱風溫度應在100±3℃范圍內（三類煙）波動，而在生產過程中熱風溫度在±7℃度范圍波動；

2. 生產工藝中，要求熱風溫度過程能力指數Cpk應大于1.33，出口水分標準偏差應小于0.16%，而在生產過程中Cpk為1.12，制程不良較多；水分標準偏差大于0.2%；

3.由于排潮模式設計不合理，每天按5批煙計算（5000kg/批）計算，加料機筒體粘附物料量約為15.7kg/日，造成原料浪費。

查閱相關文獻資料，大部分文獻針對葉絲加料工藝及其效果，滾筒內部導流、粘料問題進行研究，而針對葉絲加料機滾筒內熱風溫度隨加料工藝參數的變化波動沒有任何研究報道，因此，結合實際生產，對影響熱風溫度穩定性的各種控制模式進行深入研究分析，旨在優化葉絲加料的控制過程，提高生產過程能力指數，為探索合理的工藝流程提供參考。

葉絲加料機熱風控制原理

葉絲加料機是制造煙葉絲線的主要設備，其功能是給煙絲加料，用來改善物料吸味，滿足增香、保潤、防霉等各種要求，同時對物料進行加溫、加濕處理。葉絲加料機結構如圖1所示。

物料由振動輸送機從右側送入筒體內，依靠自重及筒體3°傾角，隨著筒體旋轉向出料端移動。料液和水通過控制管路，在蒸汽的引射下，由進料端噴射進筒體內的物料上，對物料加料和增濕，蒸汽通過蒸汽噴頭噴射進循環風道內，提高熱風溫度，進而提高物料溫度。循環風系統從進料端向筒體內吹熱氣，提高物料溫度，同時起到減少筒體粘料的目的，熱風風機通過變頻調速可調整循環風量，通過熱風門開度調劑冷熱風配比。熱風管道使筒體內的氣流在筒內循環，減少熱量損失；排潮風機通過排潮管道，不斷從筒內抽走少量的空氣，使筒內形成負壓，以免霧化的料液及蒸汽外溢，通過調節排潮閥的開度，可以方便調整筒內的排潮風量.

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熱風濾網堵塞

熱風濾網位于葉絲加料機兩端，用于松散煙絲，使其料液吸收均勻，防止出現濕團，SJ1237葉絲加料機熱風濾網使用蒸汽清吹，由于蒸汽含水量大，清吹時造成葉絲出口水分增大2%以上；再者蒸汽噴口帶出的大量水滴將熱風濾網打濕后與濾網上煙末混合成糊狀煙末泥堵塞網孔，隨著生產的進行，濾網堵塞程度會越來越嚴重，導致滾筒內溫度與外界循環困難，高于給定溫度近10°C，監測到的生產時間與熱風溫度關系如圖2所示。

從圖2可以看出，連續生產時間與熱風溫度近似為線性關系，說明系統即使在PID閉環控制下，因濾網堵塞造成生產時間愈長，熱風溫度越高的問題。

冷熱風配比失調

圖1 葉絲加料機結構示意圖

SJ1237葉絲加料機利用熱交換器的冷熱風配比閥門進行熱風溫度恒定控制，生產過程中，當風口開度顯示為“0”時，冷風風門應全部打開，實際配比閥門的開度調節范圍為0－25%，僅為設計值的1/4，如圖3所示。調查發現，冷熱風配比閥門完好，但由于冷熱風閥門伺服氣缸工作壓縮空氣壓力小，導致動能不足不能按比例有效帶動風門擋板自動運行，使擋板無法打到水平位置，冷風風門實際開度只達到25%，冷風進風量小，導致熱風溫度高于設定值時下降緩慢.熱風溫度由111℃下調至

給定值100℃時用時10分鐘，嚴重影響了卷煙葉絲加料的效果。

另外，熱交換器進冷風口安裝在筒體正下方，與地面垂直距離僅為40cm，進風濾網也固定不動，在生產中當濾網上粘有灰塵時，由于不便于清掃，也會影響冷熱風配比量。

排潮控制不力

現有排潮控制模式是排潮電機在預熱時不運行，生產線啟動后才開始運行，就造成葉絲加料滾筒出口端有蒸汽外溢，冷凝水在出口振槽聚集，導致料頭葉絲粘附形成濕團，筒體粘附量多；另一方面預熱時熱風回風風門處于關閉狀態，生產線啟動后回風風門打開，導致預熱時熱風不能形成回路，葉絲加料滾筒預熱不充分，滾筒出口端溫度達不到工藝要求的預熱溫度，造成熱風回風溫度波動。

疏水閥開啟滯后

JB1237加料機在預熱時熱風管道不開啟補償蒸汽，檢測到入口電子皮帶秤有料信號后，延時2min開啟補償蒸汽。這樣一來預熱時熱風管道噴吹蒸汽未打開疏水閥，蒸汽含水量大且熱含值低，此時，對物料噴吹蒸汽后造成料頭熱風溫度大幅下降，降幅達7℃以上，熱風溫度波動較大，如圖4所示。

圖2 連續生產時間與熱風溫度的關系

圖3 熱風門開度范圍

圖4 補償蒸汽開啟時熱風溫度變化圖

熱風溫度穩定措施

改進濾網清吹系統

使用壓縮空氣管路替換原來的蒸汽管路進行濾網清吹，如圖5所示，可以避免蒸汽含水量大的副作用，生產過程中關閉蒸汽截止閥，開啟壓縮空氣截止閥、電磁閥，用于對濾網進行清吹。同時調整PLC控制程序，在自動運行狀態下，加料機預熱完成清吹10s；生產中過料時每間隔20min進行10s清吹；生產結束時，清吹10s，以保持熱風濾網清潔。

熱風濾網位于葉絲加料機兩端，用于松散煙絲，使其料液吸收均勻，防止出現濕團，SJ1237葉絲加料機熱風濾網使用蒸汽清吹，由于蒸汽含水量大，清吹堵塞程度會越來越嚴重，導致滾筒內溫度與外界循環困。

提高壓縮空氣工作壓力

由于冷熱風閥門伺服氣缸工作壓縮空氣壓力小，導致動能不足不能按比例有效帶動風門擋板自動運行。針對現狀調整了控制冷熱風閥門伺服氣缸的壓縮空氣工作壓力，由原來0.05MPa提高到現在的0.1MPa，并對風門控制程序進行了優化。改進后，壓力調整后風門擋板可按自控要求實現由0－100%有效控制，熱風風溫讀由111℃降至設定值100℃時，僅需要3分40秒，提高了熱風控制能力。

同時為了保證冷風順利進入熱交換器，把熱交換器“進冷風口”向外移出1m，進風濾網由固定不動改為可向外抽拉的活動濾網，以便于生產過程中觀察濾網清潔情況，便于清掃、保養。

預熱排潮并行

優化預熱排潮模式，在葉絲加料機預熱時同時打開排潮電機和回風風門，對滾筒出口端提前預熱，杜絕蒸汽外溢，使熱風循環風道溫度同步上升并達到恒定。

優化蒸汽噴吹程序

加料機滾筒預熱時，打開熱風管道噴吹蒸汽閥，10分鐘后打開噴吹蒸汽疏水閥開始疏水，使蒸汽開度和工作壓力與正常生產時一致，生產結束加料入口秤流量降至200kg/h時，關閉熱風管道噴吹蒸汽，同時用氣動薄膜調節閥代替氣動球閥控制蒸汽開啟，這樣可根據生產需要隨時調節動薄膜調節閥開度值。

圖5 壓縮空氣清吹濾網

圖6 改進前后熱風溫度穩定性對比

實施效果

1） 措施實施后，熱風溫度控制在100±2.0℃范圍內（三類煙），如圖6所示，CPK由改進前的1.12提升到改進后的1.96，熱風溫度穩定性能力提升。

2） 葉絲加料出口水分標偏由改進前0.225降為0.130，葉絲加料出口水分波動值明顯減少。

3） 筒體粘附物物料量由改進前的15.7kg/日降至改進后的1.9kg/日，降低了物料的損失率。

結束語

通過對葉絲加料熱風穩定性研究，分析了影響熱風溫度的相關因素，并針對相應的問題進行了不斷改進和優化，使葉絲加料帶料壓空溫度、熱風溫度、水分、通體粘附物料量均得到明顯改善，有效提高了葉絲加料過程質量穩定性。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.20.012