組合框欄對打葉機組時空出料量的調控與優化應用

劉躍榮　彭漫江　榮凡番　李紅梅　雷應波　楊杰　山俊貽　蔡尤東　王發勇

摘要 對常規框欄、常規鈍化框欄、噴涂硬質合金框欄進行試驗效果分析，并圍繞調控各級打葉器的撕葉效率及出葉比例，進而優化葉片結構的思路，設計了一個組合框欄的應用方法。結果表明：組合框欄應用中，二打、三打的撕葉率分別比設計值高2.74和3.23百分點，二打出葉比例比常規框欄提高了2.58百分點，三打、四打的出葉比例分別降低了1.79和1.86百分點。這說明組合框欄主要提升了二打、三打的撕葉率，使二打的出葉比例顯著提升，并在一定程度上降低了三打、四打的出葉比例。在葉片結構方面，組合框欄能保持較好的大中片率、碎片率、煙末率、葉含梗率及梗含葉率，長梗率比常規框欄提高了2.71百分點，說明組合框欄能得到較好的葉片結構，特別在長梗率方面具有優化作用。由此可見，組合框欄應用能合理調控各級打葉器的撕葉率和出葉比例，得到良好的葉片結構。

關鍵詞 打葉復烤;組合框欄;葉片結構;出料調控

中圖分類號 TS44+3文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2020）22-0174-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.22.046

Control and Optimization Application of Combined Frame Column to Time-space Discharge of Threshing Machine

LIU Yue-rong， PENG Man-jiang， RONG Fan-fan et al

（Hongyun Honghe Tobacco （Group） Co.， Ltd.， Kunming，Yunnan? 650221）

Abstract The experimental results of the conventional fence， the conventional passivation fence and the spraying cemented carbide fence were analyzed， and the thought of optimizing the structure of the blade was put forward based on the regulation of the leaf tearing efficiency and the ratio of the leaf emergence of the leaf thresher at all levels， design a combobox column application method. The results showed that： In the application of the combined frame， the tearing rate of the second-grade threshing and the third-grade threshing was 2.74 and 3.23 percentage points higher than the design value respectively， the ratio of the second-grade threshing was 2.58 percentage points higher than that of the conventional frame， and the ratio of the third-grade threshing and the fourth-grade threshing decreased 1.79 and 1.86 percentage points. The results showed that the combination frame column mainly increased the leaf tearing rate of the second and third order threshing， increased the ratio of the second order threshing， and decreased the ratio of the third order threshing and the fourth order threshing to some extent.In terms of leaf structure， the composite frame column could keep the percentage of large and medium pieces， the percentage of fragment， the percentage of tobacco residue， the percentage of leaf stalk and the percentage of leaf stalk. The percentage of long stalk was 2.71 percentage points higher than that of the conventional frame column， the? results showed that the combined frame column could get better blade structure， especially in the long stem ratio. Therefore， the application of the combined frame could reasonably control the leaf tearing rate and the ratio of leaf emergence， and get a good leaf structure.

Key words Threshing and redrying;Combined frame column;Blade structure;Discharge control

基金項目 紅云紅河煙草（集團）有限責任公司科技項目（HYHH2018-YL03）。

作者簡介 劉躍榮（1980—），男，云南會澤人，工程師，從事打葉復烤工藝設備管理及研究工作。*通信作者，工程師，碩士，從事煙草原料以及打葉復烤工藝研究。

收稿日期 2020-04-28

葉片結構作為打葉復烤生產領域的關鍵質量指標和經濟指標，受到行業生產及科技工作者的廣泛關注。圍繞優化葉片結構的目標，從潤葉設備參數[1]、潤后煙葉溫度和水分[2-5]、打葉器結構[6]、打輥轉速[7]、框欄形狀[8]和框欄開口尺寸[9-10]等方面進行了研究，從不同程度上得到了優化打葉機組整線的葉片結構。打葉機組整線葉片結構的獲取是各級打葉器撕葉率和出葉比例的綜合調整結果，只有使各級打葉器的撕葉率和對應的出葉比例達到合理狀態，才能保障整線葉片結構的穩定。然而，從調控各級打葉器及出葉比例的角度，關于調控葉片結構的文獻報道很少。

框欄是打葉風分設備打葉器的重要組成部件，工作時與打輥構成相對運動，形成撕葉的條件，將煙葉和煙梗分離。框欄開口邊緣的鋒利程度對撕葉率和撕后葉片的整碎程度有顯著影響，從而影響打葉器的撕葉率和出葉比例，是形成最終葉片結構的主因之一。在生產過程中，框欄菱邊開口會逐步磨損、鈍化，造成各級打葉器的撕葉率下降、出葉比例逐

漸向后級遞增，導致整線葉片結構不合理、出葉率偏低、梗帶葉和碎片率偏高等問題。然而，頻換框欄又將造成設備投資過大、人力資源投入過多等問題。筆者從框欄組合應用的角度，通過不同框欄對各級打葉器的撕葉率及出葉比例的調控效應進行對比，進而優化框欄配置，對打葉機組的時空出料量進行優化，以期獲取良好的葉片結構和提高設備利用率。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以典型配方產地、品種、等級煙葉為對象，選擇2019年初烤煙葉;產地云南紅河;品種為K326;等級C3F;每批次每個配方模塊試驗1批次，每個配方模塊試驗批次投入物料總量為24 000 kg。

主要儀器：臥式打葉機組（美國MacTavich公司、額定流量12 000 kg/h、四打十一分）;QCDS-31葉片振動分選篩（美國MacTavich公司）;框欄（由昆明船舶設備集團有限公司制造）。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計。以“相同物料、相同運行參數、相同環境”為控制原則，設計工藝流量11 000 kg/h;環境溫度16 ℃，環境濕度46%;潤葉出口溫度、相對濕度分別穩定在（54±3）℃、（18.5±0.5）%;打葉風分機組的框欄開口尺寸、形狀及打輥轉速的設計值見表1。 1號（CK）采用常規框欄，即新制的普通框欄;2號采用常規鈍化框欄，即使用2年的普通框欄;3號采用噴涂硬質合金框欄，即在普通框欄上噴涂硬質合金。

1.2.2 取樣方法。流量數據的采集在對應風分室出料口處截流10 min的物料量，再計算出1 h流量，葉片結構使用英制篩子按照國標方法進行檢測。

1.2.3

純煙葉葉片結構檢測。按照《GB/T 21137—2007煙葉 片煙大小的測定》[11]、《YC/T 146—2010 煙葉 打葉復烤 工藝規范》[12]、《YC/T 147—2010 打葉煙葉 質量檢驗》[13]進行純煙葉葉片結構檢測。將各層接料盒放在指定位置上，將葉片樣品稱重后，均勻地置于輸送帶上。同時，啟動振動篩與輸送帶，當葉片篩分完后，用手輕輕取出掛在網面上的葉片，計入網上葉片內，各層分別稱重，計算葉片結構。

1.2.4

效率測定。一打后接取9～12 kg樣品進行人工分揀，將純葉片（含梗直徑小于1.5 mm葉片）與梗、帶梗葉分開，全葉含梗率按30%計，再對純葉片進行篩分記重，計算撕葉率。每水平取3組樣品，計算其平均值。

1.3 數據處理

使用Excel 2013軟件進行數據錄入，利用SPSS 22.0統計軟件進行獨立樣本分析。

2 結果與分析

2.1 不同框欄對各級打葉機組撕葉率及出葉比例的影響

設備投入使用后，由于長時間運行會一定程度的產生老化、磨損等現象，進而影響到設備的運行效果。不同框欄對各級打葉機組撕葉率及出葉比例的影響如表2所示。由表2可知，1號屬于新制常規框欄，其各級打葉器的撕葉率與設計值較為吻合，對應的出葉比例也較為合理。2號為使用2年的常規鈍化框欄，一打撕葉率、出葉比例與常規框欄無顯著差異，二打撕葉率和出葉比例顯著低于常規框欄;從三打起，2號的撕葉率、出葉比例均與1號存在顯著差異，三打、四打的撕葉率顯著降低，三打出葉比例顯著降低，而四打出葉比例顯著升高。3號一打撕葉率、出葉比例均顯著高于1號、2號，二打出葉比例顯著高于1號、2號，三打、四打的出葉比例顯著低于1號、2號，其余指標與1號差異不顯著。這說明噴涂硬質合金框欄（3號）能顯著提高一打、二打的撕葉率和出葉比例，并顯著降低三打、四打的出葉比例。

2.2 不同框欄對打葉機組葉片結構的影響

不同框欄對打葉機組葉片結構的影響見表3。由表3可知，使用新制常規框欄能獲得較合理的葉片結構，各項指標均在控制范圍內（1號）。2號各項指標與1號均存在顯著差異，其中大中片率和長梗率降低，而碎片率、煙末率、葉含梗率和梗含葉率升高，葉片結構變差，說明常規框欄在使用2年后對打葉機組葉片結構有負面影響。3號的大中片率、梗含葉率與1號差異不顯著，碎片率和煙末率顯著高于1號，葉含梗率和長梗率顯著低于1號，說明噴涂硬質合金框欄能得到較好的大中片率，改善葉含梗率和梗含葉率。

2.3 優化設計

2.3.1 優化方法。

由表2、3可知，新制常規框欄的使用能保證各級打葉器的撕葉效率和合理分配出葉比例，但框欄長時間使用后會出現磨損、鈍化現象，框欄開口磨損、鈍化必然會導致對煙葉摩擦力的下降，導致撕葉率和出葉比例下降，使更多的煙葉物料流轉至三打、四打，三打、四打的框欄開口尺寸逐漸遞減，特別是四打，其主要作用是切斷煙梗，打輥轉速高，沖擊力大，對煙葉的撕扯力大。若過多的煙葉進入四打，則造碎率必然有所增加，從而導致整線出葉片率偏低，梗含葉率、葉含梗率以及碎片率偏高，整線的葉片結構變差。整線使用噴涂硬質合金框欄，雖然會提高各級打葉器的撕葉率和出葉比例，但大中片率略有降低，煙末率顯著提升，也不利于合理葉片結構的獲得。使用2年的常規框欄一打的撕葉率和出葉比例能得到較好保持，而二打、三打的撕葉率和出葉比例明顯降低。為合理提高設備的利用率，減少設備投資，使用一定時間后一打、四打的框欄保持不變，利用噴涂技術在二打、三打的鈍化框欄開口棱邊噴涂耐磨的合金鋼砂材料，使框欄開口不易磨損，提高框欄摩擦力，穩定或提升撕葉率。通過已使用的常規框欄與噴涂硬質合金框欄的混合應用，重新調整各級打葉器的撕葉率和出葉比例，克服普通框欄因磨損導致撕葉率不穩定，不易操作，需要頻繁更換框欄來保證撕葉率，有效降低框欄磨損消耗，節約成本并減少人力資源的投入。一打設置常規鈍化框欄，二打與三打設置噴涂硬質合金框欄，四打設置常規鈍化框欄。

2.3.2 優化結果。

通過組合框欄組合優化應用，各打的撕葉率及出葉比例得以保持或提升，有效保障了打葉質量的穩定。一打、四打保持原有框欄（已使用2年，有框欄鈍化現象），二打、三打設置噴涂硬質合金框欄。結合表3可知，組合框欄一打的撕葉率（66.23%）和出葉比例（64.01%）基本與設計值持平，二打的撕葉率（72.74%）比設計值提高2.74百分點，出葉比例（26.52%）比常規框欄提高2.58百分點;二打的撕葉率和出葉比例比常規鈍化框欄的撕葉率和出葉比例分別提高了8.25和4.22百分點;三打的撕葉率（78.23%）比設計值提高3.23百分點，但出葉比例（6.99%）比常規框欄降低了1.79百分點，比常規鈍化框欄降低了0.19百分點;四打的出葉比例（2.06%）比常規框欄降低了1.86百分點。這說明組合框欄能調整打葉機組各級打葉器的撕葉率和出葉比例，主要提升了二打、三打的撕葉率，使二打的出葉比例顯著提升，并在一定程度上降低了三打、四打的出葉比例。

組合框欄能獲得較好的大中片率、碎片率、煙末率、葉含梗率和長梗率，優化了打葉機組的葉片結構，進而提高了產出率。組合框欄大中片率（86.16%）、碎片率（2.79%）、煙末率（0.46%）、葉含梗率（1.38%）及梗含葉率（0.60%）與常規框欄相當，長梗率（85.94%）比常規框欄提高了2.71百分點，大中片率、長梗率分別比常規鈍化框欄提高了3.05和10.74百分點，碎片率、煙末率、葉含梗率和梗含葉率分別比常規框欄降低了0.17、0.07、0.29和0.33百分點。這說明組合框欄能優化打葉機組的葉片結構，在長梗率方面有提升作用。

3 討論與結論

打葉機組按照設計值操作能保證各級打葉器合理的撕葉率和出葉比例，得到較為合理的葉片結構。但是，隨著框欄使用時間的延長，框欄開口菱邊會磨損、老化，造成撕葉率和出葉比例的重新分配，使大量煙葉向后級打葉器流轉，增加煙葉造碎率，同時葉中含梗率和梗中含葉率過高不利于打葉質量的提升。整線應用噴涂硬質合金框欄則會造成撕葉率過高，各級打葉器的撕葉率和出葉比例同樣不合理，碎片率和長梗率難以控制。框欄在使用一定時間后一打的撕葉率和出葉比例能得到較好保持，利用噴涂框欄不易磨損及具有較好撕葉率的特點，設計將二打、三打置換為噴涂硬質合金框欄，以組合框欄應用的模式來調控各級打葉器的撕葉率和出葉比例，進而優化葉片結構和節約設備投資。該試驗結果表明，組合框欄應用中，二打、三打的撕葉率分別比設計值提高了2.74和3.23百分點，二打出葉比例比常規框欄提高了2.58百分點，三打、四打的出葉比例降低了1.79和1.86百分點。這說明組合框欄能調整打葉機組各級打葉器的撕葉率和出葉比例，主要提升了二打、三打的撕葉率，使二打的出葉比例顯著提升，并在一定程度上降低了三打、四打的出葉比例。在葉片結構方面，組合框欄能保持較好的大中片率、碎片率、煙末率、葉含梗率及梗含葉率，長梗率比常規框欄提高了2.71百分點。這說明組合框欄能優化打葉機組的葉片結構，在長梗率方面有提升作用。同時，組合框欄的應用還具有減少設備投資和人力資源投入的正向效應。

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