論卷接裝備生產靈活性的研究與應用

章俊杰 于永龍 馬勇 趙峰

(浙江中煙工業有限責任公司 浙江 杭州 310002)

1 卷接設備生產靈活性的概述

近年來，煙草行業一直在提升產品質量水平。要求煙草裝備要立足于市場，針對市場現在異型煙草的消費為增長點開展不同規格、不同速度的細支煙卷接包產品的研發，升級開發各種新型卷接包裝設備，有效滿足細支煙、短支煙、異型包裝煙等個性化、多樣化的裝備需求。

隨著煙草行業的持續發展，卷煙規格多樣化已經成為一種趨勢。多種規格卷煙參與市場競爭是公司發展的必然選擇，由需求拉動資源配置特征日益明顯。卷包設備是形成產品、滿足市場的關鍵。國家煙草專賣局產能“進一退一”的政策是在設備布局和購置時必須遵循的準則。公司高速卷包設備的引進、中速設備的淘汰是實現高質量發展的必由之路。目前，公司卷包設備機型種類豐富，但也存在部分卷煙規格在不同機型進行生產時受到制約的情況，影響生產組織的靈活性和柔性化，也影響了相關機型設備的產能利用率[1]。因此，急需開展卷接設備生產靈活性的技術應用研究，從而提升不同卷煙機型間的產品質量一致性，拓展卷煙系列產品在不同機型的生產。

2 卷接設備生產靈活性的主要研究內容和方法

2.1 卷接設備關鍵結構差異對產品質量影響的研究與評價

本文研究浙江中煙公司近年引進的ZJ116、ZJ119、ZJ116B等各類卷煙機型工藝制造原理，分析各機型在煙絲輸送、風分、煙條成型等重要加工環節的結構差異，并針對關鍵結構差異，研究其對卷煙產品質量一致性的影響。

按照加工流程，擬從不同卷煙機型煙絲輸送結構、流化床供絲結構、煙絲條成型結構、煙支搓接結構這4個方面的差異開展研究[2]。例如：根據目前預研階段的分析，僅卷煙機供絲環節，ZJ119機型與P70、ZJ17系列機型就存在如表1 所示的結構等差異；再根據具體結構差異，分析對產品質量一致性影響，如兩類機型梗簽分離方式存在差異（如圖1 所示），即評價兩種梗簽風分能力的差異，再評價其對煙支內的煙絲含梗率（硬點）的影響。

圖1 流化床式卷煙機與拋絲輥式卷煙機在風分單元的結構差異

表1 ZJ119與P70、ZJ17系列卷煙機在VE部位的部分差異

2.2 基于卷煙產品工藝及質量差異使其一致性的研究

針對影響卷煙產品質量一致性的機型間關鍵結構差異點，研究通過關鍵部位結構優化、工藝參數優化等方式，實現不同卷煙機型在產品外在質量、內在質量及主流煙氣指標的一致性。其中，溫度是卷煙加工過程中的關鍵控制參數，在目前預研階段，已確認公司引進的ZJ116B、ZJ119等機型存在循環風溫度過高問題（與ZJ17系列卷煙機存在較大差異），進而會影響產品內在質量，且目前使用的ZJ112 循環風降溫系統，在ZJ119等設備上無法實現目標循環風溫的工藝要求[3]。本文研究內容之一是建立一種循環風溫度控制系統與方法，以滿足ZJ119、ZJ116B 等國產高速、超高速機型降溫工藝要求。

本文研究內容的目標是提升不同機型卷煙產品質量的一致性，拓展利群系列產品在各類卷煙機型的生產。

3 卷接設備生產靈活性的技術路線探索與分析

3.1 技術路線

以不同機型產品質量一致性的生產實現為目標，從卷煙工藝技術、裝備技術等多方面研究推進，具體研究方法與技術路線如下。

3.1.1 卷煙產品需求與產能結構的分析與應用

目前，公司主打品牌的利群陽光系列、利群細支陽光系列、利群新版系列市場需求量大，每年的量能占比在整個公司的60%左右。這3種系列分別分布在不同的機型中，其中，ZJ17 和P70 基本承接了利群陽光系列，ZJ112 和ZJ116 承接了利群新版系列[4]。隨著市場對高端卷煙的需求增加，同時結合公司的發展戰略，ZJ17 和P70 已經難以完成高端卷煙的生產任務，而ZJ112、ZJ116 和ZJ119 機型因為采用流化床氣流供絲，導致循環風溫度偏高故而無法承接利群陽光系列高端煙的生產任務。

3.1.2 卷煙機型間關鍵結構差異研究與分析

“ZJ17和P70”與“ZJ119和ZJ112”在煙絲輸送方面是完全不一樣的，前者是依靠純機械送絲的方式，后者則是利用機械加氣流的方式。

流化床供絲，煙絲由空氣噴嘴輸送到風室裝置；風室裝置通過負壓氣流將煙絲吸附在吸絲帶上；吸絲帶輸送煙絲束到SE的煙槍部件。在此輸送過程中，煙絲經過劈刀裝置。劈刀裝置從煙絲束上去除過量的煙絲，以使煙槍部件不被喂入比生產煙支必需的標準重量多的煙絲。劈刀盤上的緊頭凹槽用于壓制煙支的一端（點燃端）緊頭或兩端（點燃端和過濾嘴端）緊頭[5]。

前者在煙絲條成型上其煙絲鏟刀與煙舌是分開的，鏟刀在風室上，煙舌在煙槍上有一個支架固定，當風室落下后將煙舌推至兩者靠攏。后者則是鏟絲刀固定在煙舌上其都安裝到風室上。

兩者在煙支搓接上略微有一些差異，ZJ17和ZJ112相比于ZJ119和ZJ116僅在搓板升降控制上有所不同，一個是純機械式，另一個則是通過設備啟動后到達一定速度搓板自然抬起，煙支滾動搓接方式與ZJ17完全相同。在此就不詳細展開敘述。

3.1.3 關鍵結構差異點對產品質量的影響

產品質量分為3 種：卷煙內在質量主要是由人的感官來判斷；卷煙外在質量主要是物理指標（吸阻、通風度、圓周、硬度、長度、含水率等）；主流煙氣化學（Tar.Nic.CO）。

3.1.4 卷煙質量一致性的工藝控制方法與裝備技術研究

通過以下3個方面來進行研究。

（1）裝備的設計、研究及應用。要想攻克機械供絲和氣流供絲在溫度上的差異，必須在設備原本的基礎上增加一些裝備。例如：ZJ112增加了循環風機的水冷形式，將原本的風冷循環風機更換上水冷的循環風機以到達降溫的目的，其實是在VE側門處安裝冷卻空調將整個VE 都保持在一定的溫度。本次研究在ZJ119上裝備一種可以直接達到冷卻目的的裝備使煙絲溫度達到機械供絲的溫度。

（2）工藝參數控制研究及應用。每種機型都有它的獨特性，工藝方面的要求也是不一樣的，新的設備工藝也是需要通過不斷的研究和實踐最終達到一個理想的工藝狀態，保持恒定且標準的工藝狀態同樣是這次研究的一個重要方向。

（3）產品質量一致性。在裝備與工藝都達到生產要求后，需對首次生產出來的卷煙產品進行內在質量、外在質量以及主流煙氣化學這3 個方面的檢測，對比P70生產出來的產品兩者是否有差異：如果有差異，那么差異的點在哪一個指標中，然后繼續研究攻克這些難關，使卷煙產品質量達到一致；反之，各方面質量指標都完全吻合，則研究成果達到預期。

3.1.5 卷煙生產及應用效果評價

ZJ119 卷煙機在其生產使用過程中，對產品工藝，設備效率與人員勞動強度等各方面進行考量總結，透過歸納卷接工、維修工、過程控制員、質檢員等相關人員的評價[6]，總結出該機型是否適用。

3.2 關鍵技術的研究

（1）建立適用于高速、超高速流化床式卷煙機循環風溫度一致性的裝備與控制方法。主要難點在于：除局限于卷煙機供風結構外，循環風溫度受卷煙機生產車速、供絲量（卷煙規格、單支凈耗絲、回絲量）、循環風機頻率（流化床風壓）等多因素影響。

（2）建立提升不同卷煙機型間產品質量一致性的工藝與裝備技術實現方法。主要難點在于不同機型在供絲、煙絲條成型等工藝加工環節的設備結構、配置等差異較大，需要通過參數優化、設備結構調整等多方式組合提升產品質量一致性。

3.3 技術指標的細分

通過對公司產品需求與卷煙產能結構的分析，找出主要矛盾點；進而通過系統分析卷煙機型間的關鍵結構差異，研究與評價其對產品質量的影響，以關鍵部位結構優化、工藝參數組調優等方式，提升不同卷煙機型間的產品質量一致性，拓展利群系列產品在不同機型的生產，從而達到以下指標。

（1）國產高速、超高速流化床式卷煙機循環風溫度小于等于39 ℃（目前預研已明確機型間循環風溫度存在差異）。

（2）在實現卷煙機全速生產狀態條件下，重量、圓周及吸阻物理指標標偏低于現有中速設備（常規、新中支、中支、細支重量標偏水平為≤21 mg、≤18 mg、≤16 mg、≤14 mg；圓周標偏水平為≤0.065 mm；常規、新中支、細支吸阻標偏水平分別為≤5 mm H2O、≤6 mm H2O、≤7 mm H2O、≤8 mm H2O）；感官質量和主流煙氣指標水平與傳統中速設備無顯著差異。

（3）ZJ116 卷煙機新增可生產卷煙牌號數量提升30%以上。

4 卷接設備生產靈活性在現代煙草制造企業中的價值體現

（1）提高相關機型設備的產能利用率和生產組織的靈活性。拓展卷煙產品在不同機型的生產，提高相關機型設備的產能利用率和生產組織的靈活性，進一步提升快速響應市場需求的能力。為卷煙品牌擁有穩固的市場和裝備布局路線提供技術支撐。

（2）在國家煙草專賣局卷煙產能總體調控的行業背景下，為企業內部產能挖潛提供可操作的方法，同時對行業具有較高的借鑒意義。

（3）本項目預期可提升浙江中煙不同機型的產品品質一致性，有利于提升卷煙產品市場競爭力，為卷煙品牌擁有穩固的市場和裝備布局路線提供技術支撐，同時也進一步推動行業整體裝備與工藝技術的發展。提升機型間產品一致性的具體工藝與裝備實現方式、方法上，可推廣至國產最新高速、超高速卷煙機中，具有較好的推廣應用前景。

5 結語

現代化煙草行業在高端煙草品牌市場的競爭越來越激烈，單一產品的機械設備已不能滿足市場的靈活需求，傳統機械設備轉型的技術研究在煙草行業中的作用顯得更為重要。只有升級現有設備的功能，使設備適應不同的卷煙品牌生產要求，才能滿足市場的需求。卷接設備生產靈活性的研究與應用，旨在提高卷煙規格多樣化，提升不同卷煙機型間的產品質量一致性，拓展卷煙品牌系列產品在不同機型的生產，對提升卷煙品牌在高端市場中的品牌競爭力有著極其重要的意義。