論提高松散回潮 熱風溫度CPK值達標率的方法

李元發 陳受興 鐘建文

摘要：熱風溫度CPK值是松散回潮工序一個重要工藝過程控制指標，在工藝要求不加入補償新風情況下，熱風溫度主要通過改變加熱器蒸汽流量來控制，CPK值達標率低。通過改進熱風系統、改變熱風溫度控制模式、調整優化設備參數，減小了熱風溫度波動，提高熱風溫度CPK值達標率。

關鍵詞：熱風溫度CPK值;熱風系統;控制模式

煙草制絲工藝生產線松散回潮工序的工藝任務是對片煙進行松散，并通過加入熱風、水和蒸汽對物料進行加溫加濕，其熱風溫度CPK值為重要工藝過程控制指標，直接影響產品內在質量。部分卷煙企業為不影響片煙內在質量考量，工藝要求在熱風中不能加入新風，導致熱風溫度控制困難，熱風溫度波動較大，CPK值達標率低。

1.設備原理和現狀

TBS松散回潮機為德國HAUNI公司產品，其工作原理為：切片后的煙片從進料罩進入滾筒，滾筒內安裝有呈現規律排列的抄板。滾筒連續不斷旋轉，由于滾筒與水平呈一定角度，在滾筒內抄板的疏導作用下，物料向出料口方向流動并進行松散。蒸汽和水從進料端經霧化后噴在物料上，熱風經加熱器加熱后從進料端吹入滾筒內，在出料端部分被排潮風機排走，其余進入熱風管道經熱風循環風機從進料口吹入滾筒內部循環使用。

因工藝要求為了不對煙葉內在質量及色澤產生影響，要求松散回潮熱風不加入新風，熱風溫度主要靠改變進入熱交換器的蒸汽流量來控制（如圖1），即當熱傳感器測得熱風溫度發生波動時，控制系統通過氣動薄膜閥開度變化改變進入熱交換器的蒸汽流量，從而改變熱風溫度。

在生產過程中當熱風溫度發生波動時，改變熱交換器的工作蒸汽流量需一定時間，而工作蒸汽流量發生變化后，反應到熱交換器改變熱風溫度也需要一段時間，因而靠設備本身控制系統改變熱風溫度的過程反應時間較長，導致熱風溫度不平穩，CPK不達標次數高。對2018年1-4月份松散回潮熱風溫度CPK值達標率進行調查后統計，僅為86.9%。

2.原因分析

2.1生產過程在換批次時，熱風溫度標準由高往低換牌時，預熱溫度下降慢，過程穩定性差。熱風溫度標準由高溫轉低溫換牌時，料頭熱風溫度偏高持續時間較長，且批次曲線波動動大，過程穩定性的SD值在1.1以上，影響了批次的CPK值。如由某規格品牌熱風溫度標準為68℃度，換牌后另一規格品牌熱標準為60℃時，降溫速度慢，達到穩定正常狀態需20分鐘。

2.2換牌預熱時，蒸汽熱慣性大，熱風溫度調節慢。上批生產結束后，松散回潮工作轉入預熱狀態中，由于上批尾料時熱風溫度下降，為達到設定標準溫度，則熱交換器蒸汽閥調節變量不斷增大，因熱慣性作用，溫度上升快且回落慢。如下圖：上批生產結束轉預熱后，溫度上升至74.5度，而此時換牌預熱溫度額定為63度，相差11.5度，降溫跨度大。

2.3人工調節補償蒸汽施加比例來控制料頭熱風溫度波動難以實現穩定性。如果通過人工干預調節補償蒸汽施加比例來調整熱風溫度值，其施加比例大小難以把握，且因為其控制系統采集的熱風溫度為回風熱風溫度，在時間上有一定滯后。

3.對策實施

3.1優化熱風溫度PID參數。

經多次調節，將KP值由原設定值1.5調為1.2、TN值由原42調為36、修正極限調節量最大值由原100調為80、最小值由原0調為10。調和優化后有一定效果，CPK達標率87.1%，較調整前86.9%提升了0.2%，效果不明顯。

3.2增設空壓噴吹降溫管路。

增設一套空壓氣噴吹管從進料口噴入滾筒內。預熱溫度超出額定值3度時，人工開啟空壓氣降溫，達到額定值時關閉，使預熱溫度快速降至額定溫度。改進后經過試運行，熱風溫度CPK達標率為88.03%，較前只提高了1%左右，效果不明顯，且人工控制難以把握時間和溫度，達不到自動化控制要求。

3.3改進熱風系統及熱風溫度控制模式

通過前兩個措施，對提高熱風溫度CPK值有一定改善，但其控制熱風溫度的根本措施沒有改變，還是靠改變熱交換器的蒸汽流量，因此要根本上解決上問題，還是要考慮對熱風系統和熱風溫度的控制模式進行改進。

因加熱器前后的熱風溫度相差40℃左右，即熱交換器可對循環熱風溫度提高40℃左右，因此可以使加熱器工作蒸汽流量一定，通過引入回風利用溫度差和回風量來調節熱風溫度。從加熱器前引出一路管路至加熱器后引入回風，增加一個角執行器和風門用于控制加入回風的風量，這樣既保證可以不加入新補償新風，又能利用加熱器前后熱風溫度差來快速調節吹入滾筒內熱風的溫度。

在加熱器后風管中安裝鉑熱電阻熱傳感器測量加熱后的熱風溫度，在控制柜增加一臺PLC，連接角執行器和熱傳感器線路至控制柜PLC。對熱風溫度控制過程進行編程，將熱風溫度控制模式改成：加熱器蒸汽用量一定，根據溫度傳感器信號控制角執行器動作改變風門開度，控制回風加入量大小來實現快速調整熱風溫度，使溫度波動趨于平穩。

3.4再次優化熱風溫度PID參數

對熱風系統改進后，在生產運行過程中對熱風溫度PID參數再次調整優化，最終將參數調整為： KP值由原設定值1.2調為2.2、TN值由原36調為28、修正極限調節量最大值由原80調為92、最小值由原10調為15。通過調整達到高溫轉低溫時快速降溫，實現熱風溫度及時跟蹤控制，過程控制穩定性明顯提高，SD值有較大幅度降低，CPK值明顯提高。

4.實施效果

4.1熱風溫度CPK值達標率大幅提升。

經過三個月運行，觀察回潮熱風溫度CPK達標率由改善前的86.9%提升到改善后的99%，上升了12.1%。

4.2過程能力指數提高。

CPK平均值由改善前的1.23提高到改善后的2.18，提升了0.95;SD平均值由改善前的0.73下降至改善后的0.4。

5.結束語

通過對熱風系統及熱風溫度控制模式進行改進，同時對設備控制參數進行調整優化，提高了熱風溫度CPK值達標率，過程控制穩定性提高，滿足了工藝要求，保證了產品加工工藝質量。

參考文獻

[1]工藝流程手冊 TB[S]HAUNI公司.

[2]卷煙制絲設備編寫組.卷煙制絲設備[M]鄭州：河南科學技術出版社，2014.

作者簡介：李元發（1970.06-），男，江西興國人，當前職務：車間主任，當前職稱：助理工程師，學歷：大學本科，研究方向：設備管理。