M8超高速卷煙機的煙條成形技術創新及應用分折

伍建忠

（廣東中煙工業有限責任公司，廣東 廣州 510310）

0 引言

煙條成形技術是卷煙機的關鍵技術，如何改良煙條成形技術，保證煙絲的均勻供給，使煙條煙絲填充均勻飽滿，提高煙支的卷制質量，一直是高速卷煙機發展和研究的突破方向。目前，國際上主要的卷煙機技術研發集中在歐州少數幾個國家，國產卷煙機的設備技術主要采取外方技術轉讓的方式獲得。由于傳統的卷煙機在原有的煙條成形技術模式下已應用了較長的一段時間，一直難有大的突破，直到M8卷煙機的出現。M8卷煙機生產速度達到20000支/分，具有很高的生產速度和更好的煙支卷制質量，2011年廣州卷煙廠引進了國內首臺M8卷煙機，并在年底完成了驗收投產。作者通過對這組M8卷煙機進行了研究分析，發現其在煙條輸送成形過程中對幾項關鍵的技術進行了創新，相對于傳統卷煙機的煙條成形技術具有明顯的優勢，有必要對這幾項技術進行深入的研究分析。

1 傳統卷煙機煙條成形技術分析

目前國內在用的傳統中速卷煙機生產設備主要 有 PROTOS70， 80， 90， PASSIM70， PRO?TOS1-8等機型，這些設備均采用單通道煙條成型技術，簡稱單煙槍設計，生產速度在7000支/分至10000支/分之間，其中PROTOS90E單煙槍速度達到最高10000支/分，另一類較新型的卷煙機為雙煙槍設計機型，如GD121，PROTOS2-2等設備，采用了雙煙槍的煙條成形技術，其生產速度可以達到14000～16000支/分，而單煙槍生產速度只有8000支/分，與前面單煙槍卷煙機相比，最大的改進在于VE、SE部分采用了雙煙槍的煙條成形技術，將整機的生產速度提高了將近1倍，因此，進入21世紀后卷煙機的發展方向開始逐步向雙煙槍形式發展，但雙煙槍卷煙機的技術難點主要在于雙通道煙條成形技術方面，普遍存在兩路煙絲供應不均勻、不一致，兩條煙槍生產出來的煙支重量波動較大，廢品率高，如何在高速運行的情況下保證兩路供絲的穩定性和一致性是主要的技術難點。通過對傳統的煙條成形模式研究發現，早期卷煙機對煙絲輸送過程中的煙梗篩分方式比較落后，普遍采用重力拋離或氣力拋離的方式，利用煙梗的比重較大進行一次性拋分，在設備設計上處理空間較小，處理時間較短，因此由于煙絲成團的機會大，易造成煙梗剔除不充分；另外，由于剔除煙梗里含有過多的煙絲，還需要對剔除煙梗里的煙絲進行二次回收使用，由于二次回收存在回收量不均勻，因此回收煙絲過程也會影響煙條成形質量。另外，對于雙煙槍機型，無論GD121，還是PROTOS2-2機型，其煙絲一分二的輸送形式，均是采用左右分段的形式供給，由于設計上的限制，均難以很好地保證兩路供絲的均勻性和一致性，而且速度越高，越難以控制，由此也制約了卷煙機在生產速度上的提高。

2 M8卷煙機的煙條成形技術創新和解決方案

M8卷煙機是德國HAUNI公司2000年后通過消化吸收傳統卷煙機的設計，按全新理念設計的一款新式設備，應用了很多創新的新技術，其中最核心和最重要的一點是在煙條成形技術方面的創新突破，對煙條成形過程中的煙梗篩分、煙絲一分二、雙流化槽等關健技術方面做出了重大的技術創新，對卷煙機的生產質量和速度進一步提升打開了一個嶄新的空間，具體分析如下。

2.1 全新的“Z”形煙梗篩分機設計

煙梗分離技術在整個煙條成形過程中是重要的一環，M8卷煙機創新地改變了傳統的拋離式和二次分離方式，通過讓煙絲進入一個“Z”形的垂直氣流通道，讓煙絲在通道中通過氣流的作用達到充分揚起和懸浮輸送的狀態，使煙絲中的煙梗和結塊因為較重而下落，從而分離出結塊的煙絲和煙梗，而且氣流是循環的，可以充分保持煙絲中的水分及香氣。煙梗篩分機剖面圖如圖1所示。

圖1中最中間部分就是“Z”形煙梗分離通道，煙絲通過整平輥2由輕微的氣流輸送至篩分機1。鋸齒形篩分機中的氣流將較輕的煙絲輸至上方。較重的煙梗和雜質因重力作用向下墜落，在每個鋸齒處進行多次重新篩分，從而在“Z”形通道一次性將煙梗進行徹底分離，不用進行兩次分離。向上的煙絲在離心力作用下向外輸送，并最終由葉輪閘門3送出封閉的篩分機循環。通過“Z”形煙梗篩分機，一方面有效地剔除了煙絲中的煙梗及結塊等雜質，減少了對后面的煙條成形質量影響，另一方面，通過氣流松散，減少了煙絲結團，從而獲得均勻、松散、穩定的煙絲來料，為下一步的煙支卷制做好準備，保證了后面能對全煙絲進行煙條成形及卷制，從而提高了煙支的卷制質量，減少了空頭煙的發生。

圖1 煙梗篩分機剖面圖

2.2 煙絲一分為二技術

在通過“Z”形煙梗篩分機獲得穩定的煙絲流后，由于M8卷煙機是采用雙槍設計，要將單通道的煙絲流變為雙通道的煙絲流，并精準控制兩路煙絲供應的均勻性和連續性，M8卷煙機巧妙地采用了雙電機控制裝料閘板交替擺動裝置，通過閘板的左右擺動從而將煙絲一分為二，創新地采用了兩路全寬度供絲方式，而不采取其他機型對單一通道的煙絲左右對分的方式，更有利于保證兩路煙絲的均勻性，如圖2所示。

圖2 M8卷煙機

首先，堆料槽裝料閘板1將煙絲交替地導入后堆料槽2和前堆料槽3。前堆料槽3中的煙絲用于后道煙條成形，后堆料槽2中的煙絲用于前道煙條成形。前閘板由電機M8V控制來回運動，后閘板由電機M9V控制來回運動。堆料槽下部的針輥從堆料槽中拔取煙條成形必需的煙絲量，針錕的轉動速度是根據后端煙絲余量傳感器的測量值進行控制，保證前后堆料槽的兩路煙絲供給量相均衡。針輥上的煙絲輸送至彈絲輥時，彈絲輥從針輥的針上梳下煙絲，并將其導入下一關鍵部件“雙流化槽”。正是采用了電機控制堆料槽閘板分流這一裝置，從而將單通道的煙絲形成兩路均勻的煙絲流。

2.3 采用雙流化槽向煙條輸送機輸送煙絲

在獲得兩路穩定的煙絲流后，M8設備采取了兩路全寬度的流化槽，均勻地將兩路煙絲流送入抽吸式煙條輸送機，進行煙條成形。

如圖3，流化槽4將煙絲用空氣射流引入吸氣槽2，繼而輸送至抽吸式煙條輸送機6。斜向空氣噴嘴導板5將煙絲加速輸送至SE煙槍。鼓風機M2V為流化槽的噴嘴導板供應空氣射流。吸氣槽2中多余的空氣通過管路輸送至抽吸式煙條輸送機風機。待排出的空氣量可通過節流閥3設定。吸氣槽內的負壓由測量傳感器測得，測量傳感器A2.0V測量前吸氣槽的負壓，測量傳感器A2.1V測量后吸氣槽的負壓。前后通道煙條的流化槽均有接近開關監控極限位置；在流化槽防護罩內有噴嘴，可通過閥供給壓縮空氣，用于吹凈吸氣槽。雙流化槽的設計緊湊合理，承接彈絲輥過來的煙絲并將煙絲流暢地輸送至吸絲室，由于在前端已進行了前后分層，相對于PROTOS2-2左右錯位流化槽設計，兩條煙槍的煙絲分布更加均勻和接近。另外，由于M8采用全寬度的雙層流化槽供絲，相對于PROTOS2-2的流化槽，單個流化槽的寬度多了一倍，吸絲室的寬度也多了一倍，從而更有利于煙絲在抽吸式煙條輸送機上吸附成條。

2.4 煙條成形

抽吸式煙條輸送機將下方流化槽輸送過來的煙絲，通過吸絲帶進行吸附，從而形成兩路橫向輸送的煙絲流，再經過修整器進行修整，最終通過雙煙槍進行卷制成形，由于這部分處理技術與傳統的技術差別不大，故不作深入研究。

圖3 雙流化槽送絲

3 實際應用效果分析

國內引進的第一臺M8卷煙機在廣州卷煙廠驗收后，為了對這款M8卷煙機的煙條成形質量進行客觀的分析，在2012年6月5-7日，對這組M8設備進行了為期三天的生產測試，每天測試7小時，主要針對單支煙支重量的短期標準偏差及長期標準偏差，與及對煙支卷制部分廢品率的相關生產測試數據進行統計及分析。

3.1 對煙支卷制部分的廢品率進行分析

卷煙機煙支卷制方面的質量問題主要包括煙支太重、煙支太輕、硬點煙、軟點煙、輕煙端共五個方面，分別對卷煙機在這幾方面的不合格品進行了記錄統計，如表1所示。

表1 不合格品記錄

通過以上的數據可以看到，三天統計不合格煙支的平均廢品率只有0.029%，而同期同車間的其他傳統卷煙機的平均廢品率約為0.1%，很明顯，M8卷煙機要低很多。另外，由表1中也可以看出兩條通道的廢品率存在一定的差異，其中后通道比前通道的廢品率要低一些，但均為較低水平的。能夠取得只有0.029%的較低廢品率，說明正是由于M8卷煙機在煙條成形過程中對煙梗的除剔比較充分而且對煙絲輸送成形處理效果較好，從而減少了太重、太輕、硬點、軟點、輕煙端等幾方面不合格的煙支。

3.2 從單支煙支重量的短期標準偏差及長期標準偏差進行分析

單支煙支重量的短期標準偏差及長期標準偏差是反映煙絲來料穩定性及重量控制效果的兩個很重要指標，偏差越少，說明煙支煙絲重量越均勻，越穩定，如表2所示。

可以看出，M8卷煙機的重量短期標準偏差平均只有18.3 mg，長期標準偏差平均值為2.3 mg，均是很低的一個水平，同期，也對同車間生產相同品牌煙絲的其他卷煙機進行了統計，如PRO?TOS7090，短期標準偏差約為23 mg，長期標準偏差值約為3.5 mg，通過比較，M8卷煙機在煙支重量控制方面明顯比傳統卷煙機要好。原因一方面可能是重量控制系統的作用，另一方面，也是很重要一點，是由于M8卷煙機的煙條成形技術的提高，使煙條的煙絲來料更均勻，重量波動更少，因此，從數據上反映煙支重量的短期標準偏差優于普通卷煙機約20%。另外，由表2中也可以看出兩條通道的長短期標準偏差還存在一定的差異，其中后通道比前通道要好一些，這與表1廢品率反映的數據相一致，但還是存在差異，這也是M8卷煙機需要進一步提高的地方。

4 總結

正是由于M8卷煙機在煙條成形過程中對煙梗篩分、一分二技術、雙流化槽技術等方面很好地進行了創新處理，而且在設備機械設計方面進行合理的結構分配，使整個卷煙機的設計緊湊合理，煙絲輸送成形順暢，從而使它在20000支/分的超高速運行的情況下，達到較好的煙支卷制質量和較少的煙支廢品率，對于以后卷煙機的研制或改進提高，有較大的借鑒和學習意義。

表2 標準偏差

［1］PROTOS-M8操作說明書［Z］.Made by hauni.2010.HBD.3242.029.00 ZH.

［2］國家煙草專賣局.卷煙工藝規范［M］.北京：中央文獻出版社，2003.