提升薄板烘絲機出口水分CPK值

(浙江中煙工業有限責任公司　浙江　杭州　310000)

一、引言

煙絲出口水分即煙絲出口含水率，是卷煙制造企業重要參數。CPK(又稱工序能力指數)，是指過程能力滿足產品質量標準要求(規格范圍等)的程度。它指的是工序在一定時間里，處于控制狀態(穩定狀態)下的實際加工能力。它是工序固有的能力，或者說它是工序保證質量的能力。計算公式如下：

CPK=CP*(1-│CA│)

其中CP為工序精密度：CP=T/6б

CA為工序準確度：CA=(X-U)*2/T

T為規格公差，即是工藝指標的公差。б為標準偏差。X為實際生產中采點的平均值。U為工藝指標的中心值。

從公式中不難看出，規格公差T在生產過程中一般是恒定的，不會產生變化，故最終決定CPK值的主要就在于標準偏差б和平均值X。標準偏差是整個生產過程的穩定性。而平均值則是對過程中的中心值偏離工藝標準中心值的要求了。整個過程越平穩，控制曲線越平滑，標準偏差值越小，平均值越接近工藝標準值，CPK就越大，越符合我們期望的值。

二、現狀調查

從J卷煙廠生產的LQ牌號煙絲中，隨機抽取了1個批次，查看其生產記錄中的烘絲機出口水分數據，烘絲出口水分趨勢圖很不平滑，出口水分波動大，標準偏差和極差均較高，CPK值僅為0.57，發現在實際的生產過程中還是存在著一些問題，提高烘絲出口水分CPK值還是有一定的必要性的。在批量抽取2017年12月LQ牌號煙絲的30個批次的出口水分CPK值，我們定義烘絲機出口水分CPK值≥1為合格，那么不合格的批數為23批，不合格率為77%，可見找出原因，提升CPK值已經是迫不及待的任務了。

三、原因分析

經過了全面的調查、討論、分析，確定了以下幾個原因是造成CPK低的主要原因：

1.烘絲機的冷凝水收集罐缺少排空裝置，缺少此裝置的危害性有如下兩點：一是冷凝水收集管并非壓力容器，源源不斷進入收集罐的蒸汽會使罐體產生比較大的壓力，長期下去會有發生爆炸的安全隱患。二是在進入罐體的蒸汽達到一定量的時候，產生的壓力會阻止烘絲機蒸汽管道的冷凝水進入冷凝水收集罐，導致冷凝水的排放不及時或者不順暢，此時蒸汽的含水率會較正常情況下高出許多，嚴重影響烘絲機薄板溫度和熱風循環系統的加熱效果，最終會體現在出口水分的穩定性上。由以上分析可知，烘絲機的冷凝水收集排放系統安裝有誤，且存在安全隱患和質量隱患，必須對其進行整改。

2.隨機收集調取了2017年11月生產的LQ牌號煙絲的10個批次的烘絲出口水分趨勢圖，通過分析我們發現，頭料時的烘絲出口水分普遍偏高，說明過頭料時由于薄板溫度偏低，脫水量降低從而導致水分偏高。由于頭料時物料流量較低，薄板溫度上升過快或過慢都會影響出口水分的穩定性。已知薄板溫度計算公式：

薄板溫度=脫水量/干燥系數+溫度平臺+修正溫度

(其中修正溫度和干燥系數為出廠經驗值，不可修改)

由薄板溫度計算公式可知，溫度平臺設置的高低會直接影響到薄板溫度。頭料薄板溫度過高或過低，都會導致頭料出口水分波動較大，CPK值也會因此降低。因此，要提高頭料時的烘絲出口水分，在自動控制模式下只有通過修改溫度平臺方能達到控制薄板溫度的目的，及時響應反饋信息，解決系統自動控制的滯后性。為了驗證這一判斷，決定先對溫度平臺設置進行簡單對比試驗。選定其中一個LQ牌號煙絲，目前LQ牌號煙絲的溫度平臺設定值為93℃，為使對比結果較為明顯，決定將對比溫度平臺設定為95℃。在其它工藝參數不變的情況下，各選5個批次來進行對比試驗。由試驗結果分析可知，當溫度平臺設置為95℃時，CPK值較之前有明顯提升。也就是說溫度平臺設置的高低，對烘絲出口水分影響較大，當溫度平臺設置不合理時，會直接影響烘絲出口水分的CPK值。

3.PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。烘絲機薄板溫度控制與出口水分控制過程PID整定沒有找到最佳，曲線波動周期長，曲線振蕩頻繁，過程控制紊亂。PID參考其他一些廠家的設定，并非科學合理。

四、對策實施

為解決以上問題，經過分析、試驗，采取如下措施，提升烘絲出口水分CPK值：

1.措施一：改進烘絲機冷凝水收集系統。在查閱相關資料后得知，烘絲機的冷凝水收集罐必須帶有排空裝置，否則不僅會有安全隱患，還會對烘絲機出口水分的穩定性產生一定的影響。對烘絲機冷凝水收集罐檢查后發現，原始的冷凝水收集罐的設計是有排空管接口的，但在安裝時卻沒有安裝排空管，而是用一塊蓋板將接口封住了，這就要求我們根據排空管的接口尺寸設計出排空管。最后采用法蘭式接頭與冷凝水收集罐的原始接口連接。順利解決了這一問題。

2.措施二：修改烘絲機薄板溫度平臺參數。對烘絲機薄板溫度平臺進行梯度試驗，以目前使用設定值93℃為基準，依次提高0.5℃，在其它工藝參數不變的情況下，各選5個批次來進行此次試驗。通過以上試驗結果及分析可知，在進行梯度實驗過程中我們發現，當溫度平臺設置在94.5℃時，烘絲出口水分CPK值最高。因此，在以后的烘絲生產過程中，我們將最優溫度平臺設定為94.5℃。

3.措施三：修改PID參數。根據PID整定原則確定了因素水平表來進行正交試驗，確認最佳PID參數設定值。根據正交試驗結果分析，得出最優PID控制參數。

五、效果分析

在實施上述措施之后，通過實際生產可以看出，出口水分預控圖的曲線明顯平滑很多，投料出口水分也基本控制在標準線區域，而且出口水分的CPK值得到很大的提高。抽取30個批次的LQ煙絲，如下表：

序號CPK值序號CPK值序號CPK值113411150211742136121392214331681315023134415314144241365141151392516561371615626187713917141271988171181472813891821913929151101572013630148

從表中可以看出，改進后出口水分CPK值相對穩定，平均值為1.54，最大值為1.86，最小值為1.36，均為合格。達到了想要的結果。

六、結論

1.準確的找出了影響烘絲機出口水分CPK偏低的主要原因。

2.根據統計數據跟蹤、分析、驗證，改進后的CPK均≥1，完成了提升出口水分CPK的目標。

【參考文獻】

[1]杜素貞.降低薄板烘絲機出口水分標準偏差，山東工業技術，2014年11期.

[2]陳良元.卷煙生產工藝技術[M],鄭州：河南科技出版社，2002.