滾筒烘絲機(jī)筒壁溫度異常波動(dòng)問(wèn)題分析與改善研究

蔡艷，孫常榮，黃亮，郭睿涵，肖泉

（四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司成都卷煙廠，四川 成都 610066）

煙草加工企業(yè)制絲生產(chǎn)線主要完成煙葉到煙絲的生產(chǎn)加工過(guò)程，其中主要加工工序有開包、切片、潤(rùn)葉、加料、切絲、烘絲、摻配、加香等。整個(gè)加工過(guò)程主要作用就是改變煙葉的溫度、含水率，從而方便改變煙葉形態(tài)，并兼顧感官質(zhì)量的保證。在這個(gè)過(guò)程中，溫度控制是其中一個(gè)極其重要的工藝指標(biāo)，既影響含水率的變化，又影響感官質(zhì)量。而重中之重，烘絲機(jī)的筒壁溫度則尤為重要，它直接影響成品煙絲水分的符合性和最后感官質(zhì)量定型。最近烘絲工序生產(chǎn)過(guò)程中，筒壁溫度常常出現(xiàn)異常波動(dòng)，引起了工藝和設(shè)備維修人員的關(guān)注，決定查找原因并解決問(wèn)題。

1 工藝要求

在公司《卷煙制絲過(guò)程質(zhì)量檢驗(yàn)與判定》中，將各參數(shù)指標(biāo)過(guò)程異常分為A、B、C、D 4類，其中A類指標(biāo)判定異常，由于直接影響感官質(zhì)量判定異常，按批不合格處理。而烘絲工序筒壁溫度這個(gè)參數(shù)就屬于質(zhì)量過(guò)程異常A類指標(biāo)，其生產(chǎn)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)為（各牌號(hào)設(shè)定值±2）℃，判定異常標(biāo)準(zhǔn)為合格率＜98%。

2 筒壁溫度異常波動(dòng)

2.1 滾筒烘絲機(jī)的控制原理

滾筒烘絲機(jī)加熱干燥單元采用傳導(dǎo)加對(duì)流的聯(lián)合干燥法對(duì)煙絲進(jìn)行干燥去濕，以傳導(dǎo)加熱為主，對(duì)流加熱為輔，熱源是蒸汽。蒸汽通過(guò)烘絲機(jī)供熱系統(tǒng)進(jìn)入烘絲機(jī)筒體內(nèi)的筒壁和加熱板，將熱量傳遞到筒壁和加熱板上。煙絲由振動(dòng)輸送機(jī)喂入連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)著的烘絲機(jī)筒體內(nèi)，筒內(nèi)筒壁和加熱板直接與煙絲接觸，將熱量以傳導(dǎo)的方式傳遞給濕煙絲。

與此同時(shí)，熱風(fēng)從進(jìn)料端與煙絲順流的方向進(jìn)入筒內(nèi)。熱風(fēng)直接與煙絲接觸，把熱量以對(duì)流方式傳給煙絲，以加強(qiáng)煙絲水分的汽化。煙絲從筒壁、加熱板和熱風(fēng)中吸收熱量后，溫度升高，水分在煙絲表面汽化，擴(kuò)散至熱氣流中，熱氣流吸收水汽變成熱濕空氣，由烘絲機(jī)出料口的排潮系統(tǒng)排出。煙絲在筒壁、加熱板和熱風(fēng)的作用下，隨傾斜布置的筒體的轉(zhuǎn)動(dòng)而不斷翻動(dòng)，由烘絲機(jī)高端逐步下滑至出料端卸出。

蒸汽是烘絲機(jī)對(duì)煙絲進(jìn)行干燥處理的唯一熱能來(lái)源。輸入烘絲機(jī)的蒸汽分兩路，一路從滾筒出口引入，對(duì)筒壁和加熱板進(jìn)行加熱進(jìn)行筒壁溫度控制；另一路送到熱風(fēng)系統(tǒng)的空氣加熱器，產(chǎn)生熱風(fēng)氣流并進(jìn)行熱風(fēng)溫度的控制。烘絲機(jī)通過(guò)蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行溫度控制，達(dá)到水分控制的目的。

烘絲機(jī)筒壁溫度由蒸汽壓力傳感器檢測(cè)壓力值轉(zhuǎn)換得到。PLC采集數(shù)據(jù)，MES（生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)）每30s采集數(shù)據(jù)1次。筒壁溫度參數(shù)預(yù)設(shè)值根據(jù)烘絲機(jī)入口水分、煙絲流量和出口水分設(shè)定值等參數(shù)計(jì)算得來(lái)，筒壁溫度過(guò)程控制設(shè)定值根據(jù)筒壁溫度預(yù)設(shè)值、烘絲機(jī)入口水分和出口水分實(shí)際值偏差計(jì)算出當(dāng)前筒壁溫度并反饋至程序，再由PID控制調(diào)節(jié)薄膜閥開度而來(lái)。正常情況下，生產(chǎn)過(guò)程中筒壁溫度實(shí)際值和設(shè)定值跟隨性極強(qiáng)，沒有大的差異（一般＜0.05℃）。

2.2 問(wèn)題描述

批次生產(chǎn)結(jié)束后，雖然筒壁溫度合格率100%，但生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)了筒壁溫度實(shí)際值異常波動(dòng)，跟不上設(shè)定值的現(xiàn)象，具體情況如圖1。

圖1 未判異批次筒溫設(shè)定值與實(shí)際值跟隨圖

在原因分析過(guò)程中，該問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，波動(dòng)次數(shù)越來(lái)越多，以致有批筒壁溫度合格率為96.5%＜98%，批次判異，具體情況如圖2。

圖2 判異批次筒溫設(shè)定值與實(shí)際值跟隨圖

2.3 原因分析

（1）懷疑蒸汽冷凝水疏水閥排放不暢影響筒壁溫度的穩(wěn)定性。經(jīng)維修人員拆卸并檢查冷凝水排放管道及疏水閥，無(wú)堵塞，生產(chǎn)過(guò)程冷凝水觀察窗的水位一直上下浮動(dòng)，說(shuō)明疏水系統(tǒng)工作正常。

（2）懷疑冷凝水泵工作不正常，沒有及時(shí)把形成的冷凝水排出導(dǎo)致筒溫波動(dòng)。打開冷凝水直排閥門，不再由泵抽取冷凝水。該現(xiàn)象有所緩解，筒溫波動(dòng)減小，但仍然出現(xiàn)冷凝水溫度和筒壁溫度波動(dòng)情況，如圖3、圖4所示。

圖3 用泵抽冷凝水時(shí)筒壁溫度和冷凝水溫度情況

圖4 直排冷凝水時(shí)筒壁溫度和冷凝水溫度情況

（3）筒壁溫度PID調(diào)節(jié)一致性檢查，當(dāng)筒壁溫度下降的時(shí)候，薄膜閥開啟度會(huì)增大，符合溫度控制要求，如圖5所示。

圖5 筒壁溫度PID調(diào)節(jié)閥開度和筒壁溫度關(guān)系

（4）排查蒸汽系統(tǒng)串汽。按照生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，冷凝水水溫與筒溫相差3～5℃且穩(wěn)定為正常。但現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中筒壁溫度和冷凝水溫度差值波動(dòng)較大，懷疑蒸汽系統(tǒng)故障，停止生產(chǎn)排查故障，如圖6、圖7所示。

圖6 未判異批次生產(chǎn)過(guò)程中冷凝水溫度與筒壁溫度差

圖7 判異批次生產(chǎn)過(guò)程中冷凝水溫度與筒壁溫度差

2.4 解決措施

停機(jī)檢查旋轉(zhuǎn)接頭的密封情況，拆卸打開旋轉(zhuǎn)接頭，再人工打開蒸汽入口薄膜閥5秒，看冷凝水排放情況。發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)接頭的蒸汽通道和冷凝水通道的密封處有冷凝水排出，如圖8。經(jīng)設(shè)備原理分析，綠線為冷凝水通道，紅線為蒸汽通道，如圖9。正常情況該點(diǎn)應(yīng)該是密封狀態(tài)不應(yīng)該有水流出，確定是旋轉(zhuǎn)接頭密封有問(wèn)題。

圖8 旋轉(zhuǎn)接頭密封性檢查

圖9 旋轉(zhuǎn)接頭剖面示意

2.5 改善結(jié)果

更換旋轉(zhuǎn)接頭后蒸汽系統(tǒng)串汽問(wèn)題得到解決，生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)筒壁溫度波動(dòng)現(xiàn)象，筒壁溫度設(shè)定值、筒壁溫度實(shí)際值以及冷凝水溫度三者合一，設(shè)備控制正常，保證了產(chǎn)品質(zhì)量（圖10）。

圖10 更換旋轉(zhuǎn)接頭后筒壁溫度和冷凝水溫度控制穩(wěn)定

3 結(jié)語(yǔ)

冷凝水溫度趨勢(shì)對(duì)蒸汽系統(tǒng)問(wèn)題分析極其重要，應(yīng)采集該參數(shù)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)。同時(shí)，冷凝水水溫與筒壁溫度相差3～5℃且穩(wěn)定為正常，冷凝水觀察窗的水位要一直上下浮動(dòng)。