梗絲加香比例合格率改善研究

張忠云

梗絲加香比例合格率改善研究

張忠云

（紅塔煙草（集團）有限責任公司昭通卷煙廠，云南 昭通 657000）

梗絲加香是煙梗梗絲加工的重要環節，加香的穩定、均勻與否直接影響著成品梗絲的抽吸口感。結合梗絲線生產實際，分析了造成梗絲加香比例合格率不高的設備關鍵點，并提出相應的改進對策。改進后，梗絲加香比例合格率提升了21個百分點。

梗絲加香；梗絲線；卷煙；物料流量

梗絲加香是制絲車間梗絲加工過程中的重要工序之一。梗絲加香比例合格率是加香過程的重要質量指標，加香的穩定、均勻與否直接影響著成品梗絲的抽吸口感，進而影響摻配后卷煙的內在品質，對卷煙品質的穩定性具有重要意義。本文結合梗絲線生產實際，針對造成物料流量波動大的設備關鍵點進行改造，并優化控制程序。通過皮帶輸送機的步進控制，縮短料頭過料時間；通過加裝計量管，優化控制程序，改造電子秤控制方式，以提高各段時間內物料流量的穩定性，提高加香過程料液流量噴灑的精度，最終達到提高梗絲加香比例合格率的目的。

1 原因分析

梗絲加香比例是指每100 kg梗絲所加入的香料量（以升為單位）。生產過程中控采集數據為15 s一次，根據采集的數據剔除料頭、料尾和斷料等異常數據后動態進行計算加香比例。對于批量數據，合格率的計算公式為：

雙側允差=[（－）/]－[（－）/] （1）

式（1）中：為合格率；為過程質量特性或設備工藝參數上規格限；為過程質量特性或設備工藝參數下規格限；為總體均值（用樣本均值估計）；為總體標準差（用樣本標準差估計）。

總合格率的具體評價方法和計算過程還要根據組內合格率和組間合格率來計算[1]，此處不在贅述。從合格率的計算公式中可以看出，合格率與工藝參數上下規格限，樣本均值和樣本標準差有關。通常情況下，工藝參數上下規格限為定值，在測量準確的情況下，合格率的高低主要與樣本標準差有關。而在實際生產中，造成樣本標準差偏大的最主要原因為物料流量波動大。

通過現場排查和分析發現，車間所采用的烘絲機為氣流式滾筒烘絲機，受氣流影響，烘后葉絲流量存在波動，且工藝設計上考慮到烘后梗絲的造碎情況，梗絲加香機前無倉式喂料設備，物料通過計量電子秤后就進入加香環節，導致進入加香機的物料流量不穩定（主要表現為料頭、料尾流量小；料中流量波動大），而加香機噴灑的香料量來不及根據來料量實時調整，造成單位時間的梗絲加香比例合格率低。

2 改進方案

針對以上問題，結合現場工藝，在原設備的基礎上提出以下兩個改進方案。

2.1 調整電子秤前皮帶運輸方式為步進式

針對料頭流量小的問題，在電子秤前的皮帶運輸機入口處加裝超聲波煙層厚度傳感器，將皮帶運輸方式改為步進式，實現皮帶輸送機的“堆料”功能，通過“堆料”，相同厚度的梗絲被均勻地送入后續設備中。具體控制方式如下：當梗絲料頭時，預填充激活，如果超聲波傳感器檢測到皮帶輸送機上的煙層厚度大于設定的步進高度，皮帶在變頻器的控制下步進進料；當皮帶輸送機的步進次數大于設定次數且電子秤上有料時，置位生產狀態，皮帶機一直運行；批結束，復位生產狀態，皮帶機停止運行。控制流程如圖1所示。

圖1 控制流程圖

2.2 加裝計量管，改進電子秤控制方式

針對料中物料流量波動大的問題，加裝計量管，將計量稱改為具備計量和控制功能的秤。原先的過料方式為：計量稱勻速傳動，無論皮帶上梗絲重量如何，都按照設定好的速度運行，對流量波動檢測不到，又因系統的加料比例是設定好的，在某一個時間段內，流量可能偏離設定的值，加料比例又是固定的，就會造成這個時間段內的加料精度偏離，加料精度下降。

針對問題，改進思路為：控制一定時間內通過電子秤的物料流量，確保一段時間內通過電子秤的物料流量穩定，進而來匹配對應流量的加香比例，避免因電子秤物料流量隨時波動而造成加香精度不高的問題。流量的增減則通過在電子秤入口加裝計量管來實現，當計量管檢測到高料位有料時，電子秤的皮帶運行逐步增快，為保證一定時間內通過電子秤的梗絲流量穩定，增快的方式為每隔一段時間增加一定的量，同時計算出一定時間內的梗絲量并傳送到控制系統，再由系統計算得出相應的加料比例；同理，當計量管低料位無料時，電子秤運行逐步減慢，控制系統計算得出相應的加料比例。這樣改進，電子秤即具備了計量和控制雙重功能，既能計量物料流量，又能控制通過電子秤的物料流量。

3 改進方案的實施

3.1 調整皮帶運輸方式為步進式方案

在皮帶輸送機入口處安裝超聲波煙層厚度檢測器件，根據調試設置料頭堆料步數和料頭高度，當料頭到來時按上位設定的步數和料位高度進行堆料，料位達到設定高度后，皮帶電機前進一步，堆滿設定步數后，皮帶持續運行。

3.2 加裝計量管，改進電子秤控制方式

3.2.1 加裝計量管

梗絲經皮帶運輸機后在計量管內堆積，當高位計量管未滿時，啟動等待，待高料位有料后，延時3 s啟動電子皮帶秤；當高料位光電管檢測到有梗絲堆積信號時，提升電子秤皮帶電機的頻率，從而增加皮帶的速度。

3.2.2 電子秤控制方式改進

電子皮帶秤啟動時初始設定流量為2 300 kg/h，流量設定范圍2 000～4 000 kg/h，單次調整量50 kg。高低料位都無料時，每隔7 s設定值減50 kg；高低料位都有料時，每隔6 s設定值增加50 kg。電子皮帶秤累計重量、瞬時流量通過采集經堆、出棧后，將22 s后的累計重量信號、瞬時流量信號再傳輸給加香機控制PLC。

4 結論

通過改進，梗絲加香比例合格率由原來的77.9%提升到99.1%，改善前后的控制圖對比如圖2所示。

從圖2中可看出，加香合格率波動極差也較原來減小，改善效果十分顯著。

本文通過深入分析影響梗絲加香精度的原因，在原設備工藝的基礎上，對相關設備進行調整，對相應的控制程序進行優化，提高進入梗絲加香環節的流量穩定性，以達到提升梗絲加香合格率的目的。通過改進，梗絲加香合格率提升效果明顯，且文中的電子秤控制方法，對于其他加料環節的流量穩定控制具有一定的推廣價值。

圖2 改進前后梗絲加香比例合格率對比圖

［1］黃秋婷，馮振宇，馬曉偉，等.卷煙批量數據標準化及評價方法的設計［J］.云南化工，2018，45（10）：47-52.

TS452

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.02.058

2095－6835（2020）02－0141－02

〔編輯：張思楠〕