梗絲加香比例合格率改善研究

張忠云

梗絲加香比例合格率改善研究

張忠云

（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司昭通卷煙廠，云南 昭通 657000）

梗絲加香是煙梗梗絲加工的重要環(huán)節(jié)，加香的穩(wěn)定、均勻與否直接影響著成品梗絲的抽吸口感。結(jié)合梗絲線生產(chǎn)實(shí)際，分析了造成梗絲加香比例合格率不高的設(shè)備關(guān)鍵點(diǎn)，并提出相應(yīng)的改進(jìn)對策。改進(jìn)后，梗絲加香比例合格率提升了21個(gè)百分點(diǎn)。

梗絲加香；梗絲線；卷煙；物料流量

梗絲加香是制絲車間梗絲加工過程中的重要工序之一。梗絲加香比例合格率是加香過程的重要質(zhì)量指標(biāo)，加香的穩(wěn)定、均勻與否直接影響著成品梗絲的抽吸口感，進(jìn)而影響摻配后卷煙的內(nèi)在品質(zhì)，對卷煙品質(zhì)的穩(wěn)定性具有重要意義。本文結(jié)合梗絲線生產(chǎn)實(shí)際，針對造成物料流量波動(dòng)大的設(shè)備關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行改造，并優(yōu)化控制程序。通過皮帶輸送機(jī)的步進(jìn)控制，縮短料頭過料時(shí)間；通過加裝計(jì)量管，優(yōu)化控制程序，改造電子秤控制方式，以提高各段時(shí)間內(nèi)物料流量的穩(wěn)定性，提高加香過程料液流量噴灑的精度，最終達(dá)到提高梗絲加香比例合格率的目的。

1 原因分析

梗絲加香比例是指每100 kg梗絲所加入的香料量（以升為單位）。生產(chǎn)過程中控采集數(shù)據(jù)為15 s一次，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)剔除料頭、料尾和斷料等異常數(shù)據(jù)后動(dòng)態(tài)進(jìn)行計(jì)算加香比例。對于批量數(shù)據(jù)，合格率的計(jì)算公式為：

雙側(cè)允差=[（－）/]－[（－）/] （1）

式（1）中：為合格率；為過程質(zhì)量特性或設(shè)備工藝參數(shù)上規(guī)格限；為過程質(zhì)量特性或設(shè)備工藝參數(shù)下規(guī)格限；為總體均值（用樣本均值估計(jì)）；為總體標(biāo)準(zhǔn)差（用樣本標(biāo)準(zhǔn)差估計(jì)）。

總合格率的具體評價(jià)方法和計(jì)算過程還要根據(jù)組內(nèi)合格率和組間合格率來計(jì)算[1]，此處不在贅述。從合格率的計(jì)算公式中可以看出，合格率與工藝參數(shù)上下規(guī)格限，樣本均值和樣本標(biāo)準(zhǔn)差有關(guān)。通常情況下，工藝參數(shù)上下規(guī)格限為定值，在測量準(zhǔn)確的情況下，合格率的高低主要與樣本標(biāo)準(zhǔn)差有關(guān)。而在實(shí)際生產(chǎn)中，造成樣本標(biāo)準(zhǔn)差偏大的最主要原因?yàn)槲锪狭髁坎▌?dòng)大。

通過現(xiàn)場排查和分析發(fā)現(xiàn)，車間所采用的烘絲機(jī)為氣流式滾筒烘絲機(jī)，受氣流影響，烘后葉絲流量存在波動(dòng)，且工藝設(shè)計(jì)上考慮到烘后梗絲的造碎情況，梗絲加香機(jī)前無倉式喂料設(shè)備，物料通過計(jì)量電子秤后就進(jìn)入加香環(huán)節(jié)，導(dǎo)致進(jìn)入加香機(jī)的物料流量不穩(wěn)定（主要表現(xiàn)為料頭、料尾流量小；料中流量波動(dòng)大），而加香機(jī)噴灑的香料量來不及根據(jù)來料量實(shí)時(shí)調(diào)整，造成單位時(shí)間的梗絲加香比例合格率低。

2 改進(jìn)方案

針對以上問題，結(jié)合現(xiàn)場工藝，在原設(shè)備的基礎(chǔ)上提出以下兩個(gè)改進(jìn)方案。

2.1 調(diào)整電子秤前皮帶運(yùn)輸方式為步進(jìn)式

針對料頭流量小的問題，在電子秤前的皮帶運(yùn)輸機(jī)入口處加裝超聲波煙層厚度傳感器，將皮帶運(yùn)輸方式改為步進(jìn)式，實(shí)現(xiàn)皮帶輸送機(jī)的“堆料”功能，通過“堆料”，相同厚度的梗絲被均勻地送入后續(xù)設(shè)備中。具體控制方式如下：當(dāng)梗絲料頭時(shí)，預(yù)填充激活，如果超聲波傳感器檢測到皮帶輸送機(jī)上的煙層厚度大于設(shè)定的步進(jìn)高度，皮帶在變頻器的控制下步進(jìn)進(jìn)料；當(dāng)皮帶輸送機(jī)的步進(jìn)次數(shù)大于設(shè)定次數(shù)且電子秤上有料時(shí)，置位生產(chǎn)狀態(tài)，皮帶機(jī)一直運(yùn)行；批結(jié)束，復(fù)位生產(chǎn)狀態(tài)，皮帶機(jī)停止運(yùn)行。控制流程如圖1所示。

圖1 控制流程圖

2.2 加裝計(jì)量管，改進(jìn)電子秤控制方式

針對料中物料流量波動(dòng)大的問題，加裝計(jì)量管，將計(jì)量稱改為具備計(jì)量和控制功能的秤。原先的過料方式為：計(jì)量稱勻速傳動(dòng)，無論皮帶上梗絲重量如何，都按照設(shè)定好的速度運(yùn)行，對流量波動(dòng)檢測不到，又因系統(tǒng)的加料比例是設(shè)定好的，在某一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，流量可能偏離設(shè)定的值，加料比例又是固定的，就會(huì)造成這個(gè)時(shí)間段內(nèi)的加料精度偏離，加料精度下降。

針對問題，改進(jìn)思路為：控制一定時(shí)間內(nèi)通過電子秤的物料流量，確保一段時(shí)間內(nèi)通過電子秤的物料流量穩(wěn)定，進(jìn)而來匹配對應(yīng)流量的加香比例，避免因電子秤物料流量隨時(shí)波動(dòng)而造成加香精度不高的問題。流量的增減則通過在電子秤入口加裝計(jì)量管來實(shí)現(xiàn)，當(dāng)計(jì)量管檢測到高料位有料時(shí)，電子秤的皮帶運(yùn)行逐步增快，為保證一定時(shí)間內(nèi)通過電子秤的梗絲流量穩(wěn)定，增快的方式為每隔一段時(shí)間增加一定的量，同時(shí)計(jì)算出一定時(shí)間內(nèi)的梗絲量并傳送到控制系統(tǒng)，再由系統(tǒng)計(jì)算得出相應(yīng)的加料比例；同理，當(dāng)計(jì)量管低料位無料時(shí)，電子秤運(yùn)行逐步減慢，控制系統(tǒng)計(jì)算得出相應(yīng)的加料比例。這樣改進(jìn)，電子秤即具備了計(jì)量和控制雙重功能，既能計(jì)量物料流量，又能控制通過電子秤的物料流量。

3 改進(jìn)方案的實(shí)施

3.1 調(diào)整皮帶運(yùn)輸方式為步進(jìn)式方案

在皮帶輸送機(jī)入口處安裝超聲波煙層厚度檢測器件，根據(jù)調(diào)試設(shè)置料頭堆料步數(shù)和料頭高度，當(dāng)料頭到來時(shí)按上位設(shè)定的步數(shù)和料位高度進(jìn)行堆料，料位達(dá)到設(shè)定高度后，皮帶電機(jī)前進(jìn)一步，堆滿設(shè)定步數(shù)后，皮帶持續(xù)運(yùn)行。

3.2 加裝計(jì)量管，改進(jìn)電子秤控制方式

3.2.1 加裝計(jì)量管

梗絲經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)后在計(jì)量管內(nèi)堆積，當(dāng)高位計(jì)量管未滿時(shí)，啟動(dòng)等待，待高料位有料后，延時(shí)3 s啟動(dòng)電子皮帶秤；當(dāng)高料位光電管檢測到有梗絲堆積信號(hào)時(shí)，提升電子秤皮帶電機(jī)的頻率，從而增加皮帶的速度。

3.2.2 電子秤控制方式改進(jìn)

電子皮帶秤啟動(dòng)時(shí)初始設(shè)定流量為2 300 kg/h，流量設(shè)定范圍2 000～4 000 kg/h，單次調(diào)整量50 kg。高低料位都無料時(shí)，每隔7 s設(shè)定值減50 kg；高低料位都有料時(shí)，每隔6 s設(shè)定值增加50 kg。電子皮帶秤累計(jì)重量、瞬時(shí)流量通過采集經(jīng)堆、出棧后，將22 s后的累計(jì)重量信號(hào)、瞬時(shí)流量信號(hào)再傳輸給加香機(jī)控制PLC。

4 結(jié)論

通過改進(jìn)，梗絲加香比例合格率由原來的77.9%提升到99.1%，改善前后的控制圖對比如圖2所示。

從圖2中可看出，加香合格率波動(dòng)極差也較原來減小，改善效果十分顯著。

本文通過深入分析影響梗絲加香精度的原因，在原設(shè)備工藝的基礎(chǔ)上，對相關(guān)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，對相應(yīng)的控制程序進(jìn)行優(yōu)化，提高進(jìn)入梗絲加香環(huán)節(jié)的流量穩(wěn)定性，以達(dá)到提升梗絲加香合格率的目的。通過改進(jìn)，梗絲加香合格率提升效果明顯，且文中的電子秤控制方法，對于其他加料環(huán)節(jié)的流量穩(wěn)定控制具有一定的推廣價(jià)值。

圖2 改進(jìn)前后梗絲加香比例合格率對比圖

［1］黃秋婷，馮振宇，馬曉偉，等.卷煙批量數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化及評價(jià)方法的設(shè)計(jì)［J］.云南化工，2018，45（10）：47-52.

TS452

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.02.058

2095－6835（2020）02－0141－02

〔編輯：張思楠〕