FBD出口水分過程能力研究與分析

聶鵬+張磊+孫延釗

摘 要：在梗絲膨脹干燥過程中，為解決振動流化床（FBD）出口水分過程能力指數(shù)低的問題，我們采用DOE試驗確定了FBD三區(qū)電氣定位器PID參數(shù)最佳組合為：P=0.1，I=40，D=0；通過在蒸汽管路上增加調(diào)壓閥，解決了汽源壓力波動大的難題；利用響應優(yōu)化器，得到了FBD風室負壓和床板振頻分別為0.35Pa和48Hz。經(jīng)過改進優(yōu)化后，F(xiàn)BD出口水分過程能力指數(shù)由原來的0.67提高到1.45，梗絲出絲率由90.94%提高到92.23%。

關鍵詞：FBD；過程能力指數(shù)；DOE試驗；響應優(yōu)化器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.022

梗絲是卷煙制品的重要摻配物，其質(zhì)量很大程度上影響著成品煙絲的內(nèi)在品質(zhì)。含水率是制梗絲過程最受關注的物理指標，其穩(wěn)定性直接影響著成品煙絲的水分。梗絲含水率的波動，對填充值[1-3]有一定的影響，含水率過高，填充值降低，卷制時煙絲不易松散；煙絲含水率低，易造碎，導致整絲率[4]降低，卷成的煙支兩端煙末易脫落。梗絲含水率的波動容易產(chǎn)生不合格品，影響梗絲出絲率[5-6]，并最終影響著卷煙的吸味。目前，我廠的制梗絲線使用FBD[7]作為烘梗絲設備，其出口水分直接決定著成品梗絲的含水率，是制梗絲的關鍵設備之一。FBD風室底部分為三個區(qū)，空氣經(jīng)換熱后形成干燥上升熱氣流，梗絲在床板振動和熱氣流的雙重作用下，與熱氣流充分接觸換熱，呈懸浮狀態(tài)向前運動。梗絲得到快速干燥，蒸發(fā)出的水分和廢氣通過排潮系統(tǒng)排出。為保持進氣和排氣在整個工作過程中的平衡，設備安裝了一個壓力監(jiān)測裝置和排潮風門系統(tǒng)來自動控制排潮氣流。

1 存在的問題

烘梗絲是梗絲進柜存儲前最后一道水分控制工序，因此FBD出口水分決定著摻兌梗絲的含水率。經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，2015年7-12月份FBD出口水分過程能力指數(shù)[8]均處在較低水平（見表1），這嚴重影響了梗絲含水率的穩(wěn)定性。

2 原因分析

2.1 蒸汽流量波動大

設備運行過程中，我們發(fā)現(xiàn)蒸汽流量計從800kg/h到1200kg/h之間波動。隨后我們對流量計進行了MSA分析， 得到P/T比<30%、GR&R<30%、可區(qū)分類別>5，測量系統(tǒng)可以接受，說明導致蒸汽流量波動的原因不是測量系統(tǒng)引起的。隨后我們對蒸汽流量和出口水分的波動進行相關性分析，其相關系數(shù)為0.988，兩者正相關，即當蒸汽流量出現(xiàn)波動越大時，出口水分波動越大。

2.2 艙內(nèi)負壓

FBD艙內(nèi)負壓在生產(chǎn)中起到了很關鍵的作用，若負壓設置過高，容易使得FBD出口積料，從而導致堵料問題；若負壓設置過低，F(xiàn)BD入口會往外撲料，嚴重時又會導致入口積料，這兩種情況均會造成水分的不均勻。其現(xiàn)有的負壓設定范圍為-0.1～-0.5mmHg，因此確定適當?shù)呢搲褐祵BD出口水分至關重要。

2.3 床板振頻設定不合理

床板的振動頻率對物料的走形有影響，當床板振頻越高時，物料走行速度越快，梗絲在艙內(nèi)停留時間短且會造成水分偏高，F(xiàn)BD出口堵料風險增加；反之當振頻越低時，物料走行越慢，梗絲在艙內(nèi)滯留時間長且會造成水分偏低，F(xiàn)BD入口堵料隱患越大。床板振頻調(diào)節(jié)范圍在40-50Hz之間，其頻率會直接影響FBD出口梗絲水分。

3 改進方法

3.1 穩(wěn)定蒸汽流量

FBD和當其它線別設備（HXD、烘絲機等相鄰設備）共用蒸汽主管道，當其他用蒸汽設備啟用時，F(xiàn)BD蒸汽流量波動最為明顯，因此穩(wěn)定FBD蒸汽支路壓力成為設備改造的關鍵。鑒于此，在蒸汽管路上增加了可以穩(wěn)定壓力的調(diào)壓閥。改進后蒸汽流量明顯穩(wěn)定，按照工藝氣體壓力要求將調(diào)壓閥壓力調(diào)到氣源壓力0.8MPa。

3.2 確定FBD艙內(nèi)負壓和振頻最佳組合

要保持FBD艙內(nèi)微負壓，其負壓設定值的下限-0.1mmHg已足夠小，因此我們保持其不變，尋找上限值的最佳水平，再結合床板振頻進行DOE分析。

選定因子水平后，我們以出口水分標準差作為響應，進行響應曲面分析。

由分析數(shù)據(jù)得，回歸項P值=0.000<0.05，說明模型總體有效；失擬項P值=0.093>0.05，說明模型無失擬現(xiàn)象。R-Sq = 98.13%，R-Sq（調(diào)整） = 96.79%，回歸效果良好。隨后利用響應優(yōu)化器得到負壓和振頻的最優(yōu)參數(shù)為：0.35mmHg和48Hz（如圖1所示）。

4 結論與效果

經(jīng)過上述改進后，對相關參數(shù)進行了固化和標準化，設備運行良好。經(jīng)驗證，整絲率和填充值符合工藝技術標準，F(xiàn)BD出口水分過程能力指數(shù)由改進前的0.67提高到了1.45，出絲率由90.94%提高到了92.23%，創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益45.3萬元。

同時解決了梗線存在FBD出口水分波動大的難題，提高梗絲加工水平，提升產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和競爭力。

參考文獻：

[1]席年生，申玉軍，儲國海等.不同施壓條件下梗絲填充值與其膨脹效果的相關性[J].煙草科技，2003（09）：3-5.

[2]陳霞，魏秀云，孟霞等.梗絲填充值與煙支吸阻關系的建模及應用[J]. 煙草科技，2010（08）：18-21.

[3]陳樹波.提高卷煙煙絲填充力的途徑[N].東方煙草報，2002，2，22（03） .

[4]茹琦.降低制絲線碎絲率方法淺談[J].科技與企業(yè).2015（05）.

[5]張冬芹，馬濤，邱清燁.提高梗絲出絲率的研究[J].安徽農(nóng)學通報，2016，22（17）：144-188.

[6]葉汀録.淺談改善卷煙工業(yè)梗絲出絲率方法[J].科技風，2013（03）.

[7]梁淑艷，毛先武，羅志強等.FBD遂道式梗絲干燥機改造[C].2006年中國煙草學會工業(yè)專業(yè)委員會煙草工藝學術研討會論文集.鄭州：中國煙草學會，2006：223-225.

[8]全國質(zhì)量專業(yè)技術人員職業(yè)資格考試辦公室.專業(yè)理論與實務（中級）[M].北京：中國人事出版社，2006.

作者簡介：聶鵬（1986-），本科，主要從事制絲設備運行與維護工作。endprint